《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第2版》 課件 何延宏 第3、4章 軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件

3.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用3.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度3.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定3.4軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定3.5實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)3.6格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)第三章：軸心受力構(gòu)件建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1、定義：軸心受力構(gòu)件是指力通過構(gòu)件形心。2、分類軸心受壓構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件NNNN3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理軸心受力的構(gòu)件可采用圖中的各種形式。型鋼截面

圓柱

圓管

方管

角鋼

槽鋼

薄壁鋼

工字鋼

3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、截面形式H鋼

組合截面T形十字形工字形十字形H字形3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3、截面形式組合截面格構(gòu)式槽鋼組合工字鋼組合角鋼組合鋼管組合3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4、破壞形式及計(jì)算內(nèi)容承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)強(qiáng)度破壞失穩(wěn)破壞變形整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)剛度計(jì)算內(nèi)容強(qiáng)度整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定剛度3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.2.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度1）除采用高強(qiáng)度螺栓摩擦性連接者外，其截面強(qiáng)度應(yīng)采用下列公式計(jì)算：毛截面屈服凈截面斷裂式中：N

An

f

——

軸心拉（壓）力；——桿件的凈截面面積；

——

鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

A——桿件的毛截面面積；

fu

——

鋼材極限抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3.2軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2）采用高強(qiáng)度螺栓摩擦性連接的構(gòu)件，其截面強(qiáng)度應(yīng)采用下列公式計(jì)算：毛截面屈服凈截面斷裂孔前傳力式中：——構(gòu)件最外列螺栓處危險(xiǎn)截面所受內(nèi)力；——計(jì)算截面上的高強(qiáng)度螺栓數(shù)；——連接一側(cè)高強(qiáng)度螺栓的總數(shù)。3.2軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3）當(dāng)沿構(gòu)件長度有排列較密的螺栓孔時，應(yīng)由凈截面屈服控制，以免變形過大。3.2軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理式中：N

An

f

——

軸心拉（壓）力；——桿件的凈截面面積；

——

鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3.2.2軸心受力構(gòu)件的剛度

式中：λi

l0[λ]拉桿按各方向計(jì)算得的最大長細(xì)比；

——計(jì)算拉桿長細(xì)比時的計(jì)算長度；

——截面的回轉(zhuǎn)半徑；

——容許長細(xì)比。按規(guī)范采用。

——3.2軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理如圖所示由2∟75x5組成的水平放置的軸心受拉桿。軸心拉力設(shè)計(jì)值N=270kN，只承受靜力作用，計(jì)算長度為3m。桿端有一排直徑為20mm的螺栓孔。鋼材為Q235鋼。計(jì)算時忽略連接偏心和桿件自重的影響。驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度例題建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理解：（1）驗(yàn)算強(qiáng)度強(qiáng)度滿足要求例題建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（2）驗(yàn)算剛度剛度滿足要求查表例題建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理問題提出結(jié)合力學(xué)知識分析：滿足強(qiáng)度、剛度的壓桿還會產(chǎn)生什么破壞？失穩(wěn)3.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理工程案例2024/6/575人不幸遇難13人不幸遇難受壓失穩(wěn)設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致下弦桿實(shí)際承重增加了20%3.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.理想軸心受壓構(gòu)件的屈曲形式（1)彎曲失穩(wěn)：（2)彎扭失穩(wěn)：（3)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)：雙軸對稱截面單軸對稱截面十字形截面工程主要失穩(wěn)形式3.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.3.1理想軸心受壓構(gòu)件的屈曲

2.理想構(gòu)件的彈性彎曲失穩(wěn)2024/6/52.理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界力2）絕對直桿；沒有初彎曲；3）力通過桿件形心，沒有初偏心；兩端鉸支。4）沒有殘余應(yīng)力。1）材料為理想彈性體；實(shí)際構(gòu)件整體穩(wěn)定問題研究

理想狀態(tài)桿件單曲線函數(shù)關(guān)系實(shí)際狀態(tài)桿件多曲線函數(shù)關(guān)系3.3.1理想軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.理想構(gòu)件的彈塑性彎曲失穩(wěn)2024/6/5

由傳統(tǒng)的理論得出的桿件長細(xì)比與臨界壓應(yīng)力之關(guān)系圖為單曲線，如圖。構(gòu)件失穩(wěn)時如果截面應(yīng)力超出彈性極限，則構(gòu)件進(jìn)入彈塑性工作階段，這時應(yīng)按切線模量理論進(jìn)行分析這種理論在世界各國一直被沿用到20世紀(jì)60年代。3.3.1理想軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理歐拉臨界力實(shí)際構(gòu)件與理想構(gòu)件間存在著初始缺陷：1）初始彎曲4）殘余應(yīng)力2）初始偏心3）支承情況3.3.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.殘余應(yīng)力對軸心受壓構(gòu)件的影響3.3.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理各類工字型截面的殘余應(yīng)力分布bkbhoxyX軸無殘有殘Y軸殘余應(yīng)力降低構(gòu)件穩(wěn)定承載力

對弱軸的影響大于對強(qiáng)軸的影響3.3.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.殘余應(yīng)力對軸心受壓構(gòu)件的影響2.初彎曲對軸心受壓構(gòu)件的影響Nv0xvy0yNMv0=0v0=0NcrNuov0vmNabv降低構(gòu)件穩(wěn)定承載力3.3.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.初偏心對軸心受壓構(gòu)件的影響e0=0e0=0NcrNuoe0vmNabvNve0降低構(gòu)件穩(wěn)定承載力3.3.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理不同約束對穩(wěn)定承載力的影響約束越強(qiáng)穩(wěn)定承載力越高3.3.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的屈曲

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理實(shí)腹式軸心壓桿整體穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算公式式中：

A――壓桿的毛截面面積（mm2）；φ――軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)壓桿長細(xì)比和截面分類及鋼材種類確定《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》7.2.1條

N――壓桿軸心壓力設(shè)計(jì)值（kN）；3.3.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性計(jì)算

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課堂練習(xí)圖示管道支架立柱高3.0m，無側(cè)向支撐。結(jié)合該柱的構(gòu)造狀況，可以將其按兩端鉸接軸心受壓柱考慮。若該支柱采用Ⅰ18熱軋型鋼，鋼材采用Q235鋼，試驗(yàn)算其能否滿足要求。建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理強(qiáng)度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算整體穩(wěn)定性驗(yàn)算截面類型鋼材種類強(qiáng)度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算整體穩(wěn)定性驗(yàn)算截面類型鋼材種類類類結(jié)論：穩(wěn)定性不滿足要求課堂練習(xí)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理不穩(wěn)定，不可行5.柱子不穩(wěn)定，分析解決方案a.提高鋼材型號，Q345b.增加截面尺寸經(jīng)計(jì)算可選工字鋼I32a增加工程造價c.增加側(cè)向支撐經(jīng)計(jì)算在y軸柱子中部加一道支撐即可增加工程造價哪個方案更合理課堂練習(xí)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2024/6/5中國國家館巨型鋼斜撐底部與核心筒內(nèi)的勁性柱連接，中間通過層層樓層鋼梁與核心筒連接，頂部通過鋼桁架與核心筒連接，錨固于勁性鋼柱上。壓桿穩(wěn)定問題巧妙的應(yīng)用樓層鋼梁作為壓桿側(cè)向支撐點(diǎn)提高壓桿穩(wěn)定性壓桿側(cè)向支撐拓展建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.4軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定根據(jù)彈塑性理論，在縱向均勻受壓下板的彈塑性屈曲微分方程為：tb3.4.1均勻受壓板的屈曲建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理式中：k板件屈曲系數(shù)E材料的彈性模量v材料泊桑比t板件厚度b板件截面寬度η塑性系數(shù)x莰固系數(shù)3.4.1均勻受壓板的屈曲建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理等強(qiáng)度原則局部穩(wěn)定理論等穩(wěn)定原則超短柱長柱、中長柱3.4.2軸壓構(gòu)件板的寬厚比建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理翼緣板三邊簡支，一邊自由b1h0tttw3.4.2軸壓構(gòu)件板的寬厚比建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理腹板四邊簡支板ttb1h0tw3.4.2軸壓構(gòu)件板的寬厚比建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理腹板ttb1h0tw翼緣板λ構(gòu)件長細(xì)比較大值當(dāng)λ<30時，取30當(dāng)λ>100時，取1003.4.2軸壓構(gòu)件板的寬厚比建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理箱型截面局部穩(wěn)定限值b1h0tttwb0其它截面見《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》7.3.13.4.2軸壓構(gòu)件板的寬厚比建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理如圖所示一焊接工字型截面柱。已知鋼材，Q235。判斷一下截面局部穩(wěn)定是否滿足要求是否AB提交局部不穩(wěn)定，怎么辦？投票最多可選1項(xiàng)局部不穩(wěn)定，怎么辦？作答正常使用主觀題需2.0以上版本雨課堂設(shè)置縱向加勁肋增加板厚度考慮屈服后強(qiáng)度計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》7.3.3主觀題5分腹板ttb1h0tw翼緣板λ構(gòu)件長細(xì)比較大值當(dāng)λ<30時，取30當(dāng)λ>100時，取100知識總結(jié)局部穩(wěn)定的措施：限制板件寬厚比局部穩(wěn)定的原則：等穩(wěn)定適用公式腹板不穩(wěn)定可采取的措施：增加板厚、設(shè)加勁肋、按屈服后強(qiáng)度計(jì)算軸心受壓實(shí)腹柱的設(shè)計(jì)包括以下一些主要內(nèi)容：①

截面選擇；②

強(qiáng)度驗(yàn)算；③

整體穩(wěn)定驗(yàn)算；④

局部穩(wěn)定驗(yàn)算；⑤

剛度驗(yàn)算；⑥

其他構(gòu)件與柱的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；⑦

柱腳設(shè)計(jì)。

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.5實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式

原則：2.等穩(wěn)定性：在兩個主軸方向的長細(xì)比應(yīng)盡可能接近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果；1.寬肢薄壁3.便于與其他構(gòu)件連接；5.選用能夠供應(yīng)的鋼材規(guī)格。4.構(gòu)造簡便，制造省工；建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理實(shí)腹式軸壓桿常用截面形式及其優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：省工、價廉缺點(diǎn)：

ix

，iy

相差很大，當(dāng)l0x

，l0y

接近時很不經(jīng)濟(jì)3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理優(yōu)點(diǎn)：

省工，雙向ix

，iy

接近，經(jīng)濟(jì)性好。

規(guī)格有限制缺點(diǎn)：3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理優(yōu)點(diǎn)：

雙向ix

，iy

接近，經(jīng)濟(jì)性好。截面組合靈活，便于自動焊缺點(diǎn)：增加加工焊接工作量3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理優(yōu)點(diǎn)：

加工量較少，材料單價較低。缺點(diǎn)：

用材增多，截面形式、尺寸均受限制，連接復(fù)雜3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1）假定柱的長細(xì)比λ（一）型鋼截面一般在60～100范圍內(nèi)當(dāng)軸力大而計(jì)算長度小時，取較小值，反之取較大值。3.5.2實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2）求兩主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑λ查表查表選型鋼截面3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3）確定構(gòu)件尺寸假定柱的長細(xì)比λ（二）組和截面λ查表查表確定尺寸b、h0以10mm為模數(shù)t、tw以2mm為模數(shù)ttbh0tw3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理強(qiáng)度計(jì)算1.沒有截面削弱毛截面屈服2.有螺栓孔削弱的截面2）高強(qiáng)度螺栓摩擦性連接1）非高強(qiáng)度螺栓摩擦性連接毛截面屈服凈截面斷裂3）沿長度密排螺栓孔時凈截面屈服5）截面驗(yàn)算3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理強(qiáng)度剛度整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定型鋼截面不用驗(yàn)算3.5.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6.1格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的常用截面形式建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)形式綴條式：綴板式：單角鋼組成橫桿斜桿做綴材鋼板做綴材實(shí)軸：y-y與肢件截面板垂直的軸線虛軸：x-x與綴材截面垂直的軸線建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)yyxx綴條yyxx綴板截面形式

建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)3.6.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定1.對實(shí)軸的整體穩(wěn)定性與實(shí)腹式計(jì)算方法相同yyxx建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.對虛軸的整體穩(wěn)定性1.考慮剪切變形的影響，增大長細(xì)比引入換算長細(xì)比綴條式柱式中構(gòu)件對虛軸長細(xì)比構(gòu)件橫截面毛截面面積構(gòu)件中垂直與x軸各斜綴條的毛截面面積yyxx綴條3.6.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理綴板式柱式中構(gòu)件對虛軸長細(xì)比構(gòu)件毛截面面積單個分肢對最小剛度軸的長細(xì)比yyx11l013.6.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.對虛軸穩(wěn)定計(jì)算yyxx3.6.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.肢件的整體穩(wěn)定計(jì)算等穩(wěn)定性原則單肢不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)定綴條構(gòu)件綴板構(gòu)件且不大于40取3.6.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.格構(gòu)式軸壓構(gòu)件的橫向剪力NvyVVVVV《規(guī)范》規(guī)定：軸心受壓構(gòu)件的剪力3.6.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.綴條設(shè)計(jì)把綴條式格構(gòu)柱視為平行弦桁架，綴條為腹桿式中單肢剪力承受剪力的斜綴條數(shù)單綴條雙綴條綴條與構(gòu)件軸線法線夾角1）綴條受力3.6.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2）綴條截面設(shè)計(jì)綴條受力可能為拉、也可能為壓設(shè)計(jì)時按最不利考慮軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟λ查表查表選型鋼截面3.6.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.綴板設(shè)計(jì)把綴板式格構(gòu)柱視為多層框架式中綴板軸線間距離1）綴板受力a彎矩剪力分肢軸線間距離3.6.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2）綴板截面選擇剛度要求：板寬度要求板厚度要求3.6.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.6.4格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)1.初選截面肢件截面由實(shí)軸穩(wěn)定確定yyxx查表選型鋼截面驗(yàn)算建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理肢件間距由虛軸穩(wěn)定確定yyxx查表驗(yàn)算等穩(wěn)定移軸公式3.6.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理小結(jié)1.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分類和基本組成2.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟：實(shí)軸穩(wěn)定柱肢虛軸穩(wěn)定間距yyxx綴材設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)分肢穩(wěn)定條板桁架軸壓構(gòu)件剛架受彎構(gòu)件建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第4章：受彎構(gòu)件4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用4.2梁的強(qiáng)度與剛度4.3梁的整體穩(wěn)定4.4梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計(jì)4.6受彎構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)4.5組合梁考慮腹板屈服后強(qiáng)度的設(shè)計(jì)一、定義承受橫向荷載和彎矩的構(gòu)件受彎構(gòu)件主要內(nèi)力：彎矩和剪力梁實(shí)腹式受彎構(gòu)件桁架格構(gòu)式受彎構(gòu)件二、梁的類型單向彎曲梁：僅在一個平面內(nèi)受彎雙向彎曲梁：在兩個主平面內(nèi)受彎4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理熱軋型鋼截面組合截面冷彎薄壁型鋼截面空腹式截面鋼與混凝土組合截面1)按截面型式分實(shí)腹式空腹式（蜂窩梁）型鋼截面組合截面熱軋冷彎薄壁焊接或鉚接鋼與混凝土三、受彎構(gòu)件分類4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2）按支承情況分：簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁等。

3）按截面沿長度變化分：

等截面和變截面。

4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

樓（屋）面梁（主梁、次梁）4）按使用功能分工作平臺梁

吊車梁

檁條或墻梁4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主要破壞形式

強(qiáng)度破壞整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)剛度破壞截面應(yīng)力分布整體失穩(wěn)局部失穩(wěn)4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理梁的正常使用極限狀態(tài)撓曲變形梁的承載力極限狀態(tài)四、梁的計(jì)算內(nèi)容強(qiáng)度整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定剛度本章主要介紹：實(shí)腹式受彎構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定及腹板屈曲后強(qiáng)度理論4.1受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.2.1梁的強(qiáng)度梁在彎矩和剪力作用下將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力在集中荷載作用處產(chǎn)生局部壓應(yīng)力梁的強(qiáng)度應(yīng)包括抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局壓強(qiáng)度折算強(qiáng)度4.2梁的強(qiáng)度與剛度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理x1）彈性階段(1)梁從受力到產(chǎn)生破壞可以分為三個受力階段1.梁的抗彎強(qiáng)度2）彈塑性階段3）塑性階段x4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1）彈性階段式中：截面對x軸的凈截面模量當(dāng)時，截面處于彈性狀態(tài)。截面處于彈性極限狀態(tài)。屈服彎矩特點(diǎn)：截面上所有點(diǎn)都處于彈性狀態(tài)；應(yīng)力應(yīng)變成正比彈性階段最大彎矩xx4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理塑性區(qū)彈性區(qū)彈塑性階段特點(diǎn)：塑性區(qū)梁所承受的荷載彎矩更大，截面的抗彎能力發(fā)揮更充分但梁的剛度會降低。2）彈塑性階段4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理x3）塑性階段特點(diǎn)：

截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，承載力達(dá)到極限，剛度退化為零，形成塑性鉸；截面對x軸的截面塑性模量。4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理屈服彎矩和塑性彎矩的差值表示什么？表示截面塑性發(fā)展的能力差值越大，截面塑性發(fā)展的能力越突出：只取決于截面幾何形狀與材料性質(zhì)無關(guān)的形狀系數(shù)4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理：只取決于截面幾何形狀與材料性質(zhì)無關(guān)的形狀系數(shù)a、找出達(dá)到極限彎矩時截面中和軸，即：與彎曲主軸平行面積平分線，該中和軸兩邊面積相等，在雙軸對稱截面中，該軸就是主軸b、分別求兩側(cè)面積對中和軸的靜矩，凈矩之和即為塑性截面模量。4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理彈性塑性彈塑性工程中用此公式解決梁的抗彎問題（2）梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理截面塑性發(fā)展系數(shù)見《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》工字型截面梁當(dāng)翼緣外伸寬度和b與其厚度t的比值需要計(jì)算疲勞的梁(2)梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理式中：繞x軸和y軸的彎矩設(shè)計(jì)值對x軸和y軸的凈截面模量相應(yīng)的截面塑性發(fā)展系數(shù)鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值單向彎曲梁雙向彎曲梁4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理凈截面模量、當(dāng)截面板件寬厚比等級為S1、S2、S3或S4級時，應(yīng)全截面模量當(dāng)截面板件寬厚比等級為S5級時，應(yīng)取有效截面模量構(gòu)件板件寬厚比等級S1級S2級S3級S4級S5級受彎構(gòu)件（梁）工字型截面翼緣b/t9εk11εk13εk15εk20腹板ho/tw65εk72εk93εk124εk250箱型截面壁板（腹板）間翼緣b0/t25εk32εk37εk42εk--4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理某焊接工字型等截面簡支梁跨度為12m，鋼材采用Q235，結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取1.0，基本組合下簡支梁的均布荷載設(shè)計(jì)值（含自重）梁的截面尺寸及截面特征如圖所示。截面無栓釘孔削弱。毛截面慣性矩；;繞y軸回轉(zhuǎn)半徑；翼緣毛截面對梁中和軸的面積矩：1.對梁跨中截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算例題：4-1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.公式：2.步驟：（1）找已知參數(shù)：（2）計(jì)算未知：例題：4-1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.抗剪強(qiáng)度x式中：計(jì)算截面剪力計(jì)算剪應(yīng)力處以外截面對中和軸面積距毛截面慣性矩計(jì)算點(diǎn)板件厚度4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.局壓強(qiáng)度x式中：集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力系數(shù)集中荷載增大系數(shù)集中荷載在計(jì)算處假定分布長度腹板厚度重級工作制吊車1.35，其它1.04.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理確定1：2.5擴(kuò)散輪壓在鋼軌中按1：1擴(kuò)散4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.局壓強(qiáng)度4.折算應(yīng)力x4.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理式中：腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲應(yīng)力腹板計(jì)算高度邊緣剪應(yīng)力腹板計(jì)算高度邊緣局壓應(yīng)力強(qiáng)度提高系數(shù)σ與σc異號，1.2σ與同號，或σc=0，1.14.2.1梁的強(qiáng)度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.假定梁某截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力均較大，基本組合彎矩設(shè)計(jì)值為剪力設(shè)計(jì)職值為

。

試問：該截面梁腹板計(jì)算高度邊緣處的折算應(yīng)力為多少？1.公式：2.步驟：（1）找已知參數(shù)：（2）計(jì)算未知：例題：4-1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理由荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的最大撓度梁的允許撓度，見規(guī)范表格等截面簡支梁變截面簡支梁4.2.2梁的剛度建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.假設(shè)，簡支梁上承受的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值

，不考慮起拱因素，試問：簡支梁最大撓跨比為多少？1.公式：2.步驟：（1）找已知參數(shù)：（2）計(jì)算未知：例題：4-1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.1梁整體穩(wěn)定的概念梁受彎上翼緣受壓σ側(cè)向彎曲失穩(wěn)4.3梁的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.梁的失穩(wěn)機(jī)理梁受彎上翼緣受壓σ側(cè)向彎曲失穩(wěn)平面外彎扭失穩(wěn)4.3梁的整體穩(wěn)定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.1梁整體穩(wěn)定的概念2.梁失穩(wěn)時的臨界彎矩考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.1梁整體穩(wěn)定的概念式中繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩按受壓纖維確定的梁毛截面模量鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值梁整體穩(wěn)定系數(shù)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.3.2梁整體穩(wěn)定的實(shí)用算法梁整體穩(wěn)定系數(shù)的確定式中梁毛截面面積按受壓纖維確定的梁毛截面模量梁截面高度焊接工字型截面梁梁受壓翼緣厚度等效彎矩系數(shù)，查表受壓翼緣側(cè)向支撐點(diǎn)間距離對y軸長細(xì)比截面不對稱系數(shù)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理加強(qiáng)受壓翼緣時受壓翼緣時對中和軸慣性距受拉翼緣時對中和軸慣性距加強(qiáng)受拉翼緣時梁整體穩(wěn)定系數(shù)的確定建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4.假定，簡支梁在梁端及距離兩端

處（l為簡支梁跨度）有可靠的側(cè)向支撐。試問，作為在主平面內(nèi)受彎構(gòu)件，進(jìn)行整體穩(wěn)定計(jì)算時，整體穩(wěn)定系數(shù)為多少？已知

。1.公式：2.步驟：（1）找已知參數(shù)：（2）計(jì)算未知：例題：4-1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理某在建鋼結(jié)構(gòu)廠房倒塌破壞原因：鋼結(jié)構(gòu)廠房屬于大跨度結(jié)構(gòu)，對雪荷載非常敏感結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時對荷載估計(jì)不足鄉(xiāng)鎮(zhèn)項(xiàng)目，缺少審批驗(yàn)收環(huán)節(jié)，缺少了安全屏障在大雪中，鋼結(jié)構(gòu)梁嚴(yán)重超負(fù)荷工作，產(chǎn)生側(cè)向失穩(wěn)，造成屋蓋整體塌落。前車之鑒馬虎大意弄虛作假工程案例4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施鋼梁矢穩(wěn)檁條矢穩(wěn)1.如何提高梁穩(wěn)定承載力?矢穩(wěn)原因?設(shè)計(jì)原因加工原因安裝原因其他原因設(shè)計(jì)原因問題引入思考：2.哪些措施安全經(jīng)濟(jì)，構(gòu)造簡單，施工方便?梁的失穩(wěn)機(jī)理梁受彎上翼緣受壓σ側(cè)向彎曲失穩(wěn)平面外彎扭失穩(wěn)4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施知識回顧梁臨界彎矩一般表達(dá)式：適用于單軸、雙軸對稱截面、不同荷載類型、不同支撐條件、不同荷載位置的梁4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施梁自由長度梁剛度參數(shù)知識回顧1.若兩個梁除了面積之外所有條件均相同。說法：面積越大梁的穩(wěn)定承載力越高是否正確？是否AB提交投票最多可選1項(xiàng)ABC無法判斷ACD提交2.三個梁荷載類別、支撐情況、荷載位置等情況都相同，唯一的區(qū)別是截面形式不同，哪一個梁穩(wěn)定承載力最高？A：雙軸對稱B：加強(qiáng)受壓翼緣C：加強(qiáng)受拉翼緣B單選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕3.下圖為完全相同的簡支梁，唯一的區(qū)別是荷載類型不同，哪一個梁穩(wěn)定承載力最高？ABC無法判斷BCD提交MMAqFBCA單選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕A提交4.三個梁荷載類別、支撐情況、截面等情況都相同，唯一的區(qū)別是荷載作用位置不同，哪一個梁穩(wěn)定承載力最高？ABC無法判斷BDABCC單選題1分此題未設(shè)置答案，請點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕C大于BABCD提交A大于BMMMMA小于BAB5.除了支撐情況不同，其他信息均相同？以下對于梁穩(wěn)定承載力說法正確的是？MMC小于BEA大于CC多選題2分1.影響梁整體穩(wěn)定性的因素則臨界彎矩側(cè)向抗彎剛度抗扭剛度抗翹曲剛度1）截面剛度的影響4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施寬肢薄壁理論分析結(jié)論：梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度越大，臨界彎矩越大2）梁受壓翼緣的自由長度減小增大結(jié)論：梁受壓翼緣的自由長度越大、臨界彎矩越小。3）荷載作用類型及其作用位置對臨界彎矩的影響qMM最小最大純彎一般荷載4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施F荷載作用類型荷載作用位置ePPOMPePOM其它影響因素4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施支座約束約束越強(qiáng)，穩(wěn)定承載力越高截面的對稱性加強(qiáng)受壓翼緣受壓面積增大受壓區(qū)抗彎剛度增大增大1）增加梁截面尺寸，其中增大受壓翼緣寬度最為有效2.增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施增加抗彎剛度yy4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施解決方案2）增加側(cè)向支撐系統(tǒng)，減小構(gòu)件側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離，側(cè)向支撐應(yīng)設(shè)在受壓翼緣。側(cè)向支撐越靠近受壓翼緣，效果越好越小穩(wěn)定承載力越高2.增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施3）當(dāng)跨內(nèi)無法增設(shè)側(cè)向支撐時，宜采用閉合箱型截面yy4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施解決方案均較開口截面大4）增加梁兩端約束，提高其穩(wěn)定性。鉸接剛接約束越強(qiáng)，穩(wěn)定承載力越高

1.截面剛度2.受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)長度3.荷載性質(zhì)5.截面的對稱性6.支座約束情況一、影響梁整體穩(wěn)定的因素4.荷載作用位置二、提高梁整體穩(wěn)定的措施2.增加側(cè)向支撐，減小受壓翼緣側(cè)向支撐點(diǎn)之間的距離小結(jié)

4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施3.當(dāng)跨中無側(cè)向支撐時，宜采用閉合箱型截面1.增加梁截面尺寸，增大受壓翼緣寬度最為有效4.增加梁兩端約束，提高梁穩(wěn)定承載力ABDCABCD提交1.如圖所示簡支梁，跨中受到集中力作用，如果想通過增加側(cè)向支撐的方式提高量的穩(wěn)定性，請問一下四種支撐的位置，哪種效果最好？側(cè)向支撐越靠近受壓翼緣，效果越好(A)(B)(C)(D)單選題1分作答2.以下各簡支梁，除截面放置和荷載作用位置有所不同之外，其他條件均相同，則以

[填空1]

的整體穩(wěn)定性為最好，

[填空2]

的為最差。(A)(B)(C)(D)力作用在受壓翼緣，提高穩(wěn)定性加強(qiáng)受壓翼緣，提高穩(wěn)定性填空題2分討論1.提出提高穩(wěn)定性的可行措施、原因。2.比較并提出最優(yōu)方案。多高層框架梁門架梁吊車梁橋面梁4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施

1）當(dāng)有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接，能阻止梁的受壓翼緣側(cè)向位移時。3.梁整體穩(wěn)定性的保證《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：符合以下條件可不進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算工程應(yīng)用隅撐隅撐《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：符合以下條件可不進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施工程應(yīng)用受壓翼緣自由長度與受壓翼緣寬度比值滿足下列要求：檁條鋼號荷載上翼緣荷載下翼緣跨中有側(cè)向支撐Q2351320163.梁整體穩(wěn)定性的保證門架梁

對于吊車額定起重量Q≤30t，跨度l≤6m，工作級別為Al～A5的吊車梁，可采用

增加受壓翼緣的辦法。吊車梁加強(qiáng)受壓翼緣梁4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施工程應(yīng)用3.梁整體穩(wěn)定性的保證

當(dāng)?shù)踯囶~定起重量和吊車梁跨度再大時，常在吊車梁的上翼緣平面內(nèi)設(shè)置制動梁或制動桁架，提高穩(wěn)定性。4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施工程應(yīng)用制動桁架3.梁整體穩(wěn)定性的保證節(jié)省鋼材4.3.3影響梁整體穩(wěn)定性的因素及增強(qiáng)整體穩(wěn)定性的措施工程應(yīng)用港珠澳大橋鋼箱梁降低成本減少碳排放綠色環(huán)保3.梁整體穩(wěn)定性的保證2）箱型截面梁：截面尺寸滿足可不計(jì)算穩(wěn)定性。且橋面梁局部失穩(wěn)現(xiàn)象

組合梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整