4.5++格构式轴心受压构件的设计
钢结构上第四章轴心受力构
轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的 保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。
l0
i
式中 l---构件最不利方向的长细比，一般为
两主轴方向长细比的较大值.lx = lox/ ix，ly = loy/ iy
lo-----相应方向的构件计算长度 lo=μl，μ为计算长度系数，
取值如下表
z 扭转屈曲的换算长细比；I t 毛截面抗扭惯性矩；
I 毛截面扇性惯性矩；对T形截面(轧制、双板焊接、
双角钢组合)、十字形截面和角形截面近似取I 0；
l 扭转屈曲的计算长度，对两端铰接端部可自由翘曲
或两端嵌固完全约束的构件，取l
l
0
。
y
26
27
4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定
一、概述
20
四、实际轴心受压构件稳定的实用计算方法
初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论
两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为
最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按
弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残
余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类
型分为a、b、c及d四类（详见p81，图4.15及p82，表
钢 结构
主 讲：陈建锋
1
大纲要求
1、了解“轴心受力构件”的应用和截面形式； 2、掌握轴心受拉构件设计计算； 3、了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分 析方法； 4、掌握现行规范关于“轴心受压构件”设计计算方 法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定； 5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。
2
第四章 轴心受力构件
强度 （承载能力极限状态） 轴心受压构件 稳定
钢结构设计原理 第四章-轴心受力构件
因此，失稳时杆件的整个截面都处于加载的过 程中，应力-应变关系假定遵循同一个切线模量 Et，此时轴心受压杆件的屈曲临界力为：
N cr ,t
2 Et I
2 二、实际的轴心受压构件的受力性能
在钢结构中，实际的轴压杆与理想的直杆受力性能之间差别很大，实 际上，轴心受压杆的屈曲性能受许多因素影响，主要的影响因素有：
一、理想轴压构件的受力性能 理想轴压构件是指满足下列4个条件： o杆件本身绝对直杆； o材料均质且各向同性； o无荷载偏心且在荷载作用之前无初始应力； o杆端为两端铰接。 在轴心压力作用下，理想的压杆可能发生三种形式的屈曲： 弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲——见教科书P97图4–6 轴心受压构件具体以何种形式失稳，主要取决于截面的形式 和尺寸、杆的长度以及杆端的支撑条件。
l N 2 EI 对一无残余应力仅存在初弯曲的轴压杆，杆件中点截面边缘开始 式中 N l2 NE 屈服的条件为：
0
1
经过简化为：
N N vm v0 v0 fy v m v0 v 1 1 N NE A W N N v0 N E fy A W NE N
An—构件的净截面面积_
N fy r f R An
P94式4-2
（1）当轴力构件采用普通螺栓连接时 螺栓为并列布置：
n1 n2 n3
按最危险的截面Ⅰ-Ⅰ 计算，3个截面净截面面积 相同，但 Ⅰ-Ⅰ截面受力最大。
N n
Ⅰ-Ⅰ：N Ⅱ-Ⅱ：N-Nn1/n Ⅲ-Ⅲ：N-N(n1+n2)/n
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
2 2
从上面两式我们可以看出，绕不同轴屈曲时，不仅临界力不同，且残余 应力对临界应力的影响程度也不同。因为k1，所以残余应力对弱轴的 影响比对强轴的影响严重的多。
中央电大钢结构答案及复习题
一、选择题1.关于钢结构及其建筑钢材特点说法错误的一项是（D建筑钢材耐火不耐热）。
2.钢结构具有优越的抗震性能，这是因为建筑钢材具有良好的（B强度）。
3.钢材的抗拉强度能够直接反映（A结构承载能力）。
4.钢材的工艺性能主要包括（A冷加工、热加工、可焊性）。
5.钢材具有两种性质不同的破坏形式分别指（A塑性破坏和脆性破坏）。
6.钢材在低温下，强度（A提高）。
7.钢材在低温下，塑性（B降低）。
8.钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420的命名师根据材料的（A屈服点）。
9.型钢中的H型钢和工字钢相比，不同之处在于（B前者的翼缘相对较宽，且翼缘内外两侧平行）。
10.钢结构的连接方法一般可分为（A焊接连接、铆钉连接和螺栓连接）。
11.利用二氧化碳气体和其他惰性气体作为保护介质的电弧焊熔方法指的是（气体保护焊）。
12.螺栓的性能等级“m.n级”中，小数点前的数字表示（A螺栓成品的抗拉强度不小于m×100MPa）.13.焊接连接的形式按被连接板件的相互位置可分为（B对接、搭接、T形连接、角部连接）。
14.常见的焊接缺陷包括裂纹、焊瘤、烧穿、气孔等，其中焊缝连接中最危险的缺陷是（D裂纹）。
15.焊缝的表示方法中，符号V表示的是（BV形坡口的对接焊缝）。
16.焊接的长度方向与作用力平行的角焊缝是（B侧面角焊缝）。
17.由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝组成的混合焊缝，通常称为（C围焊缝）。
18.试验表明，对缺陷比较敏感的对接焊缝是（C受拉的对接焊缝）。
19.《钢结构工程质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为（A三）个等级。
20.螺栓群的抗剪连接承受轴心力时，螺栓受力沿长度方向的分布为（C两端大、中间小）。
21.承受剪力和拉力共同作用的普通螺栓应考虑的两种可能的破坏形式分别是（A螺杆受剪兼受拉破坏、孔壁承压破坏）。
22.高强度螺栓连接分为（A摩擦型连接和承压型连接）。
23.下列关于高强度螺栓连接抗滑移系数说法有误的是（C摩擦面抗滑移系数的大小与板件的钢号无关）。
钢结构设计复习题及答案
钢结构设计复习题及答案《钢结构设计》复习题⼀、单项选择题1.现⾏钢结构设计规范关于钢材疲劳计算采⽤的设计⽅法为（D）A.全概率极限状态设计法B.半概率极限状态设计法C.近似概率极限状态设计法D.容许应⼒设计法2.以下同种牌号四种厚度的钢板中，钢材设计强度最⾼的为（A）A.12mmB.24mmC.30mmD.50mm3.当钢板厚度较⼤时，为防⽌钢材在焊接或在厚度⽅向承受拉⼒⽽发⽣分层撕裂，钢材应满⾜的性能指标是（ A ）A.Z向收缩率B.冷弯性能C.冲击韧性D.伸长率4.钢构件最易产⽣脆性破坏的应⼒状态是（B）A.单向压应⼒状态B.三向拉应⼒状态C.⼆向拉⼀向压的应⼒状态D.单向拉应⼒状态5.根据施焊时所持焊条与焊件间的相互位置的不同，施焊⽅位分为四种，其中操作最难、质量最难于保证的施焊⽅位是（D）A.平焊B.⽴焊C.横焊D.仰焊6.如图等边⾓钢与节点板仅采⽤侧⾯焊缝连接，⾓钢受轴⼼⼒N=500kN，肢背焊缝受⼒N1为（D）A.150kNB.250kNC.325kND.350kN7.如图，两钢板⽤直⾓⾓焊缝连接，⼿⼯焊，合适的焊⾓尺⼨h f=（C）8.螺栓排列时，要求螺栓端距≥2d0（d0为螺栓孔径），⽬的是为了防⽌发⽣（C）A.螺栓受剪破坏B.板件被拉断破坏C.板件被冲剪破坏D.板件被挤压破坏9.图⽰⾼强螺栓群摩擦型连接受弯后的旋转中⼼为（A）A.a点B.b点C.c点D.d点10.某截⾯⽆削弱的热轧型钢实腹式轴⼼受压柱，设计时应计算（C）A.整体稳定、局部稳定B.强度、整体稳定、长细⽐C.整体稳定、长细⽐D.强度、局部稳定、长细⽐11.某单轴对称截⾯轴⼼受压柱，绕对称主轴失稳时，其失稳形式是（B）A.弯曲屈曲B.弯扭屈曲C.扭转屈曲D.既可能弯曲屈曲也可能扭转屈曲12. 双肢格构式轴⼼受压柱，虚轴为x-x 轴，实轴为y-y 轴，确定两单肢间距离时应根据（ D ）A.强度条件B.=x λy λC.=x λoy λD.=ox λy λ13. 初始弯曲和荷载的初始偏⼼对轴⼼受压构件整体稳定承载⼒的影响为（ A ）A.初弯曲和初偏⼼均会降低稳定承载⼒B.初弯曲和初偏⼼均不会影响稳定承载⼒C.初弯曲将会降低稳定承载⼒，⽽初偏⼼将不会影响稳定承载⼒D.初弯曲将不会影响稳定承载⼒，⽽初偏⼼将会降低稳定承载⼒14. 梁采⽤Q235钢，梁受压翼缘的⾃由外伸宽度与其厚度之⽐即b 1／t ≤13，是为了保证翼缘板的（ B ）15. 某简⽀梁，荷载向下作⽤于梁的受拉下翼缘，欲提⾼此梁整体稳定承载⼒的最有效途径是（ C ）A.改变荷载作⽤位置B.增⼤受拉翼缘宽度C.减⼩梁受压翼缘的侧向计算长度D.减少受压翼缘宽度16. 钢材具有良好的焊接性能是指( C )A.焊接后对焊缝附近的母材性能没有任何影响B.焊缝经修整后在外观上⼏乎和母材⼀致C.在焊接过程中和焊接后，能保持焊接部分不开裂的完整性性质D.焊接完成后不会产⽣残余应⼒17. 以下哪项措施对降低钢材锈蚀速度没有．．作⽤?( D ) A.采⽤⾼效能防护漆 B.定期维护并及时补刷防锈漆C.采⽤耐候钢材D.在设计时增加构件壁厚18. 钢材的伸长率越⼩，则( A )A.发⽣脆性破坏的可能性越⼤B.低温下的变形能⼒越强C.越适于做受⼒构件D.在⾼温下的承载能⼒越⾼19. 吊车梁的疲劳破坏是指( C )A.因荷载冲击效应⽽发⽣的脆性破坏B.经过应⼒多次超过屈服点⽽发⽣的塑性破坏C.在循环荷载作⽤下，当循环次数达到某值时发⽣的脆性破坏D.在循环荷载作⽤下，当循环次数达到某值时发⽣的塑性破坏20. 钢材中磷的含量过⾼时会使钢材( A )A.冷脆B.热脆C.强度降低D.伸长率提⾼21. 在以下各级钢材中，冲击韧性保证温度最低的是( D )A.Q345BB.Q345CC.Q345DD.Q345E22. 冲击韧性值较⾼的钢材( C )A.设计强度值较⾼B.弹性模量值较⾼C.抗脆性破坏的能⼒较强D.可焊性较好23. 相同连接形式，当采⽤⾼强度螺栓摩擦型连接时，( B )A.承载⼒⼀定⾼于普通螺栓连接B.承载⼒可能低于普通螺栓连接C.变形可能⼤于普通螺栓连接D.变形⼀定⼤于⾼强螺栓承压型连接24. 对接焊缝采⽤引弧板的⽬的是( A )A.消除焊缝端部的焊接缺陷B.提⾼焊缝的设计强度C.增加焊缝的变形能⼒D.降低焊接的施⼯难度25.图⽰连接，⾓钢肢背、肢尖处⾓焊缝的最⼤焊脚尺⼨分别为(B)A.9mm，9mmB.6mm，5mmC.9mm，5mmD.6mm，6mm26.轴⼼受拉构件采⽤全焊透对接焊缝拼接，当焊缝质量等级为何级时，必须进⾏焊缝强度验算?(C)A.⼀级B.⼆级C.三级D.⼀级和⼆级27.普通螺栓连接中，防⽌构件端部发⽣冲剪破坏的⽅法是(D)A.验算螺栓抗剪承载⼒B.验算螺栓承压承载⼒C.限制端距不⼩于栓杆直径的2倍D.限制端距不⼩于螺栓孔径的2倍28.⼯字形截⾯轴⼼受压柱，经验算翼缘的局部稳定不满⾜要求，可采取的合理措施是(B)A.将钢材由Q235改为Q345B.增加翼缘厚度，宽度不变C.增加翼缘宽度，厚度不变D.利⽤翼缘的屈曲后强度29.焊接⼯字形截⾯钢梁的折算应⼒计算部位在梁截⾯(B)A.受压翼缘的外边缘B.翼缘和腹板相交位置C.中性轴位置D.受拉翼缘的外边缘30.通⽤宽度⽐λs是反映腹板剪切失稳性质的指标，当λs=1.5时，说明腹板可能(B)A.发⽣弹塑性屈曲B.发⽣弹性屈曲C.发⽣剪切屈服破坏D.不会发⽣失稳31.钢结构轻质⾼强的特点是指( B)A.钢材的重量轻，强度⾼B.钢材所制成的结构重量轻，承载能⼒强C.钢材所制成的结构重量轻，抗冲击荷载的能⼒强D.钢材的重量轻，抗拉强度⾼32.在钢结构设计中，结构的可靠性是通过下列哪个指标来度量的( A)A.可靠指标B.安全度C.结构抗⼒D.作⽤效应33.伸长率是反映钢材产⽣巨⼤变形时( A)A.抵抗断裂能⼒的指标B.所具有的承载能⼒的指标C.抵抗脆性破坏能⼒的指标D.抗冲击荷载能⼒的指标34.按设计规范直接受动荷载作⽤的构件，钢材应保证的指标为( D)A.f u、f y、E、冷弯180°和A KVB.δ、f y、E、冷弯180°和A KV5C. f u、δ、E、冷弯180°和A KV D.f u、5δ、f y、冷弯180°和A KV535.与钢材疲劳强度⽆关．．的因素为( D)A.结构的构造状况B.结构上作⽤的应⼒幅C.循环荷载的重复次数D.钢材的强度36.钢材中碳的含量应适中，其含量过⾼会( C)A.降低钢材的强度B.提⾼钢材的伸长率C.降低钢材的可焊性D.提⾼钢材的冲击韧性37. 在以下各级别钢材中，屈服强度最低的是( A )A.Q235B.Q345C.Q390D.Q42038. 结构焊接时，所选焊条和被焊接构件之间的匹配原则是( B )A.弹性模量相适应B.强度相适应C.伸长率相适应D.⾦属化学成份相适应39. 三级焊缝的质量检验内容为( C )A.外观检查和100％的焊缝探伤B.外观检查和⾄少20％的焊缝探伤C.外观检查D.外观检查及对焊缝进⾏强度实测40. 10.9级螺栓，其表⽰符号中的“.9”表⽰( D )A.螺栓材料的屈服点约为900N ／mm 2B.螺栓材料的极限抗拉强度约为900N ／mm 2C.螺杆上螺纹长度和螺杆全长的⽐值为0.9D.螺栓材料的屈服点和最低抗拉强度的⽐值为0.941. 图⽰连接，⾓焊缝的最⼤计算长度为( D )A.60h fB.40h fC.8h fD.⽆构造限制42. 以下哪种情况可以⽤于⾼强度螺栓摩擦型连接的接触⾯( C )A.表⾯经⾬淋、潮湿B.表⾯涂有红丹等底漆C.表⾯喷砂后⽣⾚锈D.表⾯涂油脂润滑43. 在轴⼼受⼒构件计算中，验算长细⽐是为了保证构件满⾜下列哪项要求?( D )A.强度B.整体稳定C.拉、压变形D.刚度44. ⼯字型截⾯组合梁，计算所得06.1b =?，表明( B )A.梁的刚度能满⾜要求B.应⽤b ?'代替b ?验算梁的整体稳定C.梁的整体稳定能满⾜要求D.梁不会发⽣强度破坏45. 梁因局部失稳发⽣翘曲变形，是由于( D )A.翼缘的弯曲应⼒超过钢材的设计强度B.腹板的剪应⼒超过钢材的剪切设计强度C.梁中各板件的应⼒值超过相应的临界应⼒D.梁中某板件的应⼒值超过相应的临界应⼒⼆、简答题1. 焊缝连接有何优缺点？答：优点：焊件⼀般不设连接板⽽直接连接，且不削弱焊件截⾯，构造简单，节省材料，操作简便省⼯，⽣产效率⾼，在⼀定条件下还可采⽤⾃动化作业。
轴心受力构件计算
ห้องสมุดไป่ตู้
f y / 235
图4.21 我国的柱子曲线
4.3.5 轴心受压构件的整体稳定计算
轴心压杆临界应力σ cr确定之后，构件的整体稳定计 算，其稳定计算式应为：
cr cr f y N f A R fy R
2)扭转屈曲：绕纵轴扭转; 3)弯扭屈曲：即有弯曲变形也有扭转变形。
图4.11 轴心压杆的屈曲变形
(a)弯曲屈曲；(b)扭转屈曲；(c)弯扭屈曲
弯曲屈曲：双轴对称截面，单轴对称截面绕非对称轴； 扭转屈曲：十字形截面； 弯扭屈曲：单轴对称截面（槽钢，等边角钢）。
4.3.2理想轴心压杆弯曲屈曲临界应力
— 构件计算长度
i--截面的回转半径
表4.2 受拉构件的容许长细比 承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构 构件名称 一般建筑结构 桁架的杆件 吊车梁或吊车桁架以 下的柱间支撑 350 300 400 有重级工作制吊车的厂房 250 200 350 直接承受动力 荷载的结构 250 — —
其他拉杆、支撑、系 杆(张紧的圆钢除外)
2
cr
fy
图4.24 轴心受压构件的局部失稳(c)
由此确定宽厚比限值 b / t
（1）翼缘（三边简支一边自由）
图4.21
轴心受压构件的翼缘失稳
b 235 (10 0.1 ) t fy
λ- 两方向长细比的较大值
不满足此条件时 加大厚度 t
当λ小于30时，取30；当λ大于100时，取100
注：残余应力对弱轴的影响大于对强轴的影响
第4章钢结构轴心受力构件——格构式
4.5 格构式轴心受压构件计算
七、格构式轴心受压构件的设计方法 当格构式受压构件的轴心压力N，两方向计算长 度l0x，l0y，钢材强度设计值f和截面类型已知时， 截面选择有两大步：
1、按对实轴整体稳定选择构件截面； 2、按对虚轴整体稳定确定分肢距离。
中小型柱采用缀板柱 大型柱采用缀条柱
4.5 格构式轴心受压构件计算
i y0——为角钢最小回转半径， l0——为计算长度，取节点中距离。
4.5 格构式轴心受压构件计算
五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计：
1、斜缀条的设计： （2）计算强度和（与分肢的）连接时：
η=0.85
N1 f
An
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 2、横缀条的设计：(一般不作计算)
V1=V/2
4.5 格构式轴心受压构件计算
五、缀件（缀条、缀板）的设计 （二）缀板的设计
缀板所受的内力为：
剪力:
T=V1l1/a
弯矩（与肢件连接处）：
M= Ta/2=V1l1/2 l──相邻两缀板轴线间的距离； a──分肢轴线间的距离。
4.5 格构式轴心受压构件计算
五、缀件（缀条、缀板）的设计 （二）缀板的设计
• 缀条：常为单角钢，
• 缀板：用钢板制成，
•可用斜杆组成，
一律按等距离垂直于构件
•也可用斜杆和横杆共同组成 轴线横放。
4.5 格构式轴心受压构件计算
二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力
1、对实轴的整体稳定承载力
格构式双肢柱相当于两个并列的实腹式杆件
长细比λy 、截面类型
y
N
yA
f
f——为钢材抗压强度设计值. A —— 各分肢横截面的毛面积之和；
格构式轴心受压构件
柱的整体稳定性，对于缀条柱应使 不大于整个构件
最大长细比 （即 和 中的较大值）的0.7倍；
对于缀板柱，由于在失稳时单肢会受弯矩，所以对
单肢 应控制得更严格些，应不大于40，也不大于
整个构件最大长细比 的0.5倍（当
时，
取
）。
（4）缀条、缀板设计
格构柱的缀条和缀板的实际受力情况不 容易确定。柱受力后的压缩、构件的初弯曲、 荷载和构造上的偶然偏心，以及失稳时的挠 曲等均使缀条和缀板受力。通常可先估算柱 挠曲时产生的剪力，然后计算由此剪力引起 的缀条和缀板的内力。
1）缀条的计算 缀条的内力可与桁架的腹杆一样计算。如图，一个
斜缀条的内力 Nt 为
式中： V1 ――分配到一个缀条面上的剪力； n ――承受剪力 V1的斜缀条数，对单缀条 n=1 ， 对交叉缀条 n=2 ； ――缀条的倾角，见图。
• 由于剪力方向的不定，斜缀条可能受压也可能
受拉，设计时应按最不利情况,所以应一律按轴 心受压构件设计。
• 轴心压杆在受力弯曲后任意截面上的剪力 V
（图）为
因此，只要求出轴心压杆的挠曲线 y 即可求 得截面上的剪力V 。考虑杆件的初始弯曲和荷载 作用点的偶然偏心等因素，可求出挠曲线 y 。我 国钢结构设计规范根据对不同钢号压杆所做了计 算结果，经分析后得到了计算剪力 V 的实用计算 公式
• 所得到的 V 假定沿构件全长不变，如图示。 • 有了剪力后，即可进行缀条和缀板的计算
格构式轴心受压构件
轴心受压格构柱的设计包括以下一些主要内容： ① 截面选择； ② 强度验算 ③ 整体稳定验算； ④ 单肢验算； ⑤ 刚度计算； ⑥ 缀条或缀板设计； ⑦ 连接节点设计； ⑧ 柱脚设计。 本节主要介绍六项内容。
钢结构复习题及参考答案
钢结构复习题及参考答案中南⼤学⽹络教育课程考试复习题及参考答案钢结构(专科)⼀、填空题：1.钢结构设计中，承载能⼒极限状态的设计内容包括：、、。
2.影响疲劳强度最主要的因素是、、。
3.在螺栓的五种破坏形式中，其中_____________、____________、_______________须通过计算来保证。
4.梁的强度计算包括________________、________________、_______________、________________。
5.轴⼼受压格构式构件绕虚轴屈曲时，______________________不能忽略，因⽽绕虚轴的长细⽐λx 要采⽤____________________。
6.提⾼轴⼼受压构件临界应⼒的措施有、、。
7.当构件轴⼼受压时，构件可能以、和等形式丧失稳定⽽破坏。
8.实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_____极限状态，柱⼦长细⽐的验算属于______极限状态，梁截⾯按弹性设计属于______极限状态。
9.螺栓抗剪连接的破坏⽅式包括____________、_________、、__________和___________。
10.为防⽌梁的整体失稳,可在梁的翼缘密铺铺板。
11.常⽤的连接形式有，，。
12.压弯构件在弯矩作⽤平⾯外的失稳属于（失稳类别）。
13.在不同质量等级的同⼀类钢材(如Q235A,B,C,D 四个等级的钢材)，它们的屈服点强度和伸长率都⼀样，只是它们的和指标有所不同。
14.在静⼒或间接动⼒荷载作⽤下，正⾯⾓焊缝的强度设计增⼤系数βf ＝；但对直接承受动⼒荷载的结构，应取βf ＝。
15.普通螺栓连接受剪时，限制端距e ≥2d ，是为了避免钢板被破坏。
16.轴⼼受拉构件计算的内容有和。
17.设计采⽤⼤型屋⾯板的铰⽀撑梯形钢屋架下弦杆截⾯时，如节间距离为l ，则屋架下弦杆在屋架平⾯内的计算长度应取。
18.轴⼼受⼒的两块板通过对接斜焊缝连接时，只要使焊缝轴线与N ⼒之间的夹⾓θ满⾜条件时，对接斜焊缝的强度就不会低于母材的强度，因⽽也就不必在进⾏计算。
格构式轴心受压构件的截面设计
式中： — 构件截面内缀条所在平 面内与x轴的夹角 A1 — 构件截面中各缀条毛截 面面积之和
4.7.2格构式轴心受压构件的缀材设计 1、格构式轴心受压构件的横向剪力
y v0 sin
z
l
M Ny Nv0 sin Vmax N
z
l
,V
v dM z N 0 cos dz l l
式中： x , y — 整个构件对x轴和y轴的长细比 A1x，A1 y — 构件截面中垂直于 x轴和y轴的各缀条毛截面面积 之和
3、三肢格构式构件的换算长细比
当缀材为缀条时
0 x
42A 42A 2 , 0 y y 2 2 A1 1.5 cos A1 cos
4.7 格构式轴心受压构件的截面设计
格构式轴心受压构件的组成形式： 肢件: 槽钢、角钢、工字钢或钢管
缀件： 为缀条时称缀条构件； 为缀板时称缀板构件（柱） 横贯分肢腹板的轴称为 实轴（y）
与缀件平面相垂直的轴称为 虚轴(x)。
格构式轴心受压构件的组成形式： • 缀条常为单角钢， •可用斜杆组成， •也可用斜杆和横杆共同组成。 • 缀板用钢板制成，一律按等距离垂直于构件轴 线横放。
4.7格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比
4.7.1双肢格构式构件的换算长细比 （1）缀条式格构式构件
2 EA N cr 2 x
1 — 单位剪力作用下的轴线 转角
d l1 式中：0 x — 格构式构件绕虚轴的换 算长细比 sin EA1 sin 2 cos 1 0 x 1 l1 EA1 sin 2 cos
4.7.4格构式轴心受压构件的设计步骤
上述计算应满足的条件 ： (1)缀条构件的分肢长细比 1 l1 i1 不得超过构件两方向长 细比（对 虚轴为换算长细比）较 大值的0.7倍，否则分肢可能先于 整体失稳 (2)缀板构件的分肢长细比 1 l1 i1 40，并不应大于构件较大 长细 比max的0.5倍（当 max 50时，取max＝50），亦是为了保证分肢 不先 于整体构件失去承载能 力。
国家开放大学 最新 《钢结构》阶段性学习测验3(形考任务3答案)
国家开放大学《钢结构》阶段性学习测验3 答案一、选择题（每小题2分，共40分）01．轴心受力构件主要包括（）A. 轴心受弯构件和轴心受拉构件B. 轴心受剪构件和轴心受压构件C. 轴心受扭构件和轴心受拉构件D. 轴心受压构件和轴心受拉构件正确答案是：轴心受压构件和轴心受拉构件02．设计轴心压杆时需计算的内容有（）A. 强度、整体稳定性、刚度（长细比）B. 强度、刚度（长细比）C. 强度、整体稳定性、局部稳定性D. 强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度（长细比）正确答案是：强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度（长细比）03．一般情况下，轴心受力构件满足刚度要求采取的措施是限制构件的（）A. 截面大小B. 长度C. 截面形状D. 长细比正确答案是：长细比04．理想轴心受压构件可能的三种失稳形式分别是（）A.拉扭失稳、弯曲失稳、扭曲失稳B.弯剪失稳、拉扭失稳、弯曲失稳C.弯剪失稳、扭曲失稳、弯扭失稳D. 弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳正确答案是：弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳05．双轴对称截面的构件最常见的屈曲形式是（）A. 弯扭失稳B. 拉扭失稳C. 弯曲失稳D. 扭转失稳正确答案是：弯曲失稳06．单轴对称T形截面构件，当绕非对称轴屈曲时，其屈曲形式为（）A. 弯扭屈曲B. 弯剪屈曲C. 弯曲屈曲D. 扭曲屈曲正确答案是：弯曲屈曲07．轴心受压杆件一般是由若干个板件组成，且板件的厚度与宽度相比都比较小，当杆件受压时，由于沿外力作用方向受压应力作用，板件本身也有可能发生翘曲变形而退出工作，这种现象称为轴心受压杆件的（）A. 弯曲失稳B. 局部失稳C. 整体失稳D. 弯剪失稳正确答案是：局部失稳08．选择实腹式轴心受压构件截面时，第一步应（）A. 计算主轴所需要的回转半径B. 初步确定截面尺寸C. 根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式D. 进行强度和刚度的验算正确答案是：根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式09．格构式轴心受压构件缀条设计时，由于剪力的方向不定，斜缀条选择截面时应按（）A. 轴心受剪杆B. 轴心受拉杆C. 轴心受弯杆D. 轴心受压杆正确答案是：轴心受压杆10．确定轴心受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近，其目的是（）A. 便于与其他构件连接B. 达到经济效果C. 构造简单、制造方便D. 便于运输、安装和减少节点类型正确答案是：达到经济效果11．当轴压构件的局部稳定不满足时,下列措施相对有效的是（）A. 降低板件宽度B. 提高板件长度C. 增加板件厚度D. 降低板件厚度正确答案是：增加板件厚度12．格构式柱穿过分肢的轴称为实轴，一般记作（）A. o轴B.y轴C. z轴D. x轴正确答案是：y轴,13．格构式柱绕实轴的计算与实腹杆件完全相同，其承载力为两个分肢压杆承载力之（）A. 和B. 比C. 积D. 差正确答案是：和14．柱子与梁的连接节点称为（）A. 柱顶B. 柱托C. 柱头D. 柱脚正确答案是：柱头15．刚接柱脚与铰接柱脚的区别在于（）A. 能否传递弯矩B. 是否需将柱身的底端放大C. 是否与基础相连D. 能否将柱身所受的内力传给基础正确答案是：能否传递弯矩16．轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于（）A. 底板的厚度B. 基础材料的抗压能力C. 底板的抗弯刚度D. 柱子的截面积正确答案是：基础材料的抗压能力17．下列关于柱脚底板厚度的说法错误的是（）A. 底板厚度与支座反力和底板的支承条件有关B. 底板厚度至少应满足t≥14mmC. 其它条件相同时，四边支承板应比三边支承板更厚些D. 底板不能太薄，否则刚度不够，将使基础反力分布不均匀正确答案是：其它条件相同时，四边支承板应比三边支承板更厚些18．轴心受压构件的靴梁的高度主要取决于（）A. 由底板的抗弯强度B. 预埋在基础中的锚栓位置C. 其与柱边连接所需的焊缝长度D. 底板的平面尺寸正确答案是：其与柱边连接所需的焊缝长度19．梁的主要内力为（）A. 剪力B. 拉力C. 压力D. 弯矩正确答案是：弯矩20．受弯构件有实腹式和格构式之分,其中格构式受弯构件称为（）A. 梁B. 支撑C. 桁架D. 柱正确答案是：桁架二、判断题（每小题2分，共20分）01．轴心受力构件是钢结构中经常使用的构件，广泛应用于桁架（包括屋架、桁架式桥梁等）、网架、塔架、悬索结构、平台结构、支撑等结构体系中。
L4-5轴心受力2014
1、考虑剪切变形的理想轴压构件的临界承载力
剪切变形 dy/dz= Vg1
g1为单位剪力产生的角变位
二阶导数
d y d y1 d y 2 M dV g1 2 2 2 dz dz dz EI dz 2 Ny d y Ng 1 2 EI dz
2
2
2
或
d y Ny 0 2 dz EI (1 Ng 1)
一、格构式构件
1、格构柱的形式
2）双肢柱，三肢柱和四肢柱 3）实轴(通过柱肢)，虚轴(通过缀材)
第四章 轴心受力构件
第六节 格构式轴心受压构件的设计
一、格构式构件
2、格构柱的设计要求
1）构件设计—绕实轴稳定性，绕虚轴稳定性 2）柱肢设计—绕强轴稳定性，绕弱轴稳定性 3）缀材设计—缀条稳定性，缀板强度 4）缀材连接设计—焊缝强度，螺栓强度
一、格构式构件
1、格构柱的形式
1）缀材—缀板柱， 缀条柱
缀材的作用：保证分 肢整体工作，减小分 肢计算长度
第四章 轴心受力构件
第六节 格构式轴心受压构件的设计
1）缀材—缀板柱
第四章 轴心受力构件
第六节 格构式轴心受压构件的设计
1）缀材—缀条柱
第四章 轴心受力构件
第六节 格构式轴心受压构件的设计
1、考虑剪切变形的理想轴压构件的临界承载力
考虑剪切变形轴压构件微弯状 态变形y由两部分组成： 弯曲变形 y1 和 剪切变形 y2 y= y1 + y2 截面弯矩 M=Ny
剪力 V=dM/dz= Ndy/dz
弯曲变形 d2y1/dz2= - M/EI
第四章 轴心受力构件
第六节 格构式轴心受压构件的设计
国家开放大学钢结构形考任务
钢结构一、单项选择题1．下面关于钢结构特点说法有误的一项是耐热性差,耐火性好2．相比较来讲,最适合强震区的结构类型是钢结构3. 下列均为大跨度结构体系的一组是网壳、悬索、索膜4．结构在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的能力,称为结构的可靠性 5.下列均为承载能力极限状态范畴的一组是构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂6.钢结构设计最基本的要求不包括造型美观7.用来衡量承载能力的强度指标指的是屈服强度8.钢材一次拉伸过程中可分为4个阶段,其中第2阶段是弹塑性阶段9.钢材拉伸过程中,随变形的加快,应力应变曲线出现锯齿形波动,直到出现应力保持不变而应变仍持续增大的现象,此阶段应为塑性阶段10.钢材的抗拉强度能够直接反映钢材内部组织的优劣11.钢材的强屈比越高,则钢材的安全储备越大12.钢材在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力称为塑性13.伸长率越大,则钢材的塑性越越好14.下列关于碳元素对钢材性质的影响说法有误的一项是碳含量增加,可焊性增强15.下列均为钢材中的有益元素的一组是硅和锰16.在高温时熔化于铁中的少量氮和碳,随着时间的增长逐渐从纯铁中析出,形成自由碳化物和氮化物,对纯铁体的塑性变形起遏制作用,从而使钢材的强度提高,塑性、韧性下降,这种现象称为时效硬化17.钢材在连续反复荷载作用下,应力还低于极限抗拉强度,甚至低于屈服强度,发生的突然的脆性断裂称为疲劳破坏18.下列各因素对钢材疲劳强度影响最小的是静力强度19.钢材的疲劳破坏属于脆性破坏20.高性能建筑结构用钢简称高建钢21.钢结构的连接按照连接的方法主要分为焊缝连接、螺栓连接、铆钉连接和销轴连接,其中出现最早的是铆钉连接22.摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力取决于高强度螺栓的预拉力和板件接触面间的摩擦系数的大小23.摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接的不同之处体现在设计计算方法和孔径方面24.利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的电弧熔焊方法指的是气体保护焊25.与焊件在同一平面内,且焊缝金属充满母材的焊缝称为对接焊缝26.按施焊时焊缝在焊件之间的相对空间位置分为平焊、横焊、立焊及仰焊,其中操作条件最差的是仰焊27.常见的焊缝缺陷包括裂纹、焊瘤、烧穿、气孔等,焊缝连接中最危险的缺陷是裂纹28.焊缝的表示方法中,符号“V”表示的是 V形破口的对接焊缝29.对接焊缝的构造规定主要包括坡口、引弧板和过渡坡30.焊缝长度方向与作用力垂直的角焊缝是正面角焊缝31.焊缝长度方向与作用力平行的角焊缝是侧面角焊缝32.在弹性阶段,侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为两端大、中间小33.表示正面角焊缝的强度设计值增大系数34.焊接残余应力不影响结构构件的静力强度35.螺栓的排列方式说法有误的一项是相比并列排列,错列排列截面削弱较大,是目前常用的排列形式36.下列关于螺栓在构件排列的相关要求说法有误的一项是受压构件,当沿作用力方向的螺栓距过小时,在被连接的板件间易发生张口或鼓曲现象37.普通螺栓连接按螺栓的受力情况可分为抗剪型连接、抗拉型连接和拉剪型连接38.高强度螺栓连接分为摩擦型连接和承压型连接39.普通螺栓连接按螺栓的受力情况可分为抗剪型连接、抗拉型连接和拉剪型连接,其中最常见的是抗剪型连接40.螺栓群在轴力作用下的受剪连接,各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向不均匀,分布特点为两端大、中间小41.轴心受力构件主要包括轴心受压构件和轴心受拉构件42.设计轴心压杆时需计算的内容有强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度长细比43.一般情况下,轴心受力构件满足刚度要求采取的措施是限制构件的长细比44.理想轴心受压构件可能的三种失稳形式分别是弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳45.双轴对称截面的构件最常见的屈曲形式是弯曲失稳46.单轴对称T形截面构件,当绕非对称轴屈曲时,其屈曲形式为弯曲屈曲47.轴心受压杆件一般是由若干个板件组成,且板件的厚度与宽度相比都比较小,当杆件受压时,由于沿外力作用方向受压应力作用,板件本身也有可能发生翘曲变形而退出工作,这种现象称为轴心受压杆件的局部失稳48.选择实腹式轴心受压构件截面时,第一步应根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式49.格构式轴心受压构件缀条设计时,由于剪力的方向不定,斜缀条选择截面时应按轴心受压杆50.确定轴心受压实腹柱的截面形式时,应使两个主轴方向的长细比尽可能接近,其目的是达到经济效果51.当轴压构件的局部稳定不满足时,下列措施相对有效的是增加板件厚度52.格构式柱穿过分肢的轴称为实轴,一般记作 y轴53.格构式柱绕实轴的计算与实腹杆件完全相同,其承载力为两个分肢压杆承载力之和54.柱子与梁的连接节点称为柱头55.刚接柱脚与铰接柱脚的区别在于是否传递弯矩56.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于基础材料的抗压能力57.下列关于柱脚底板厚度的说法错误的是其它条件相同时,四边支承板应比三边支承板更厚些58.轴心受压构件的靴梁的高度主要取决于其与柱边连接所需的焊缝长度59.梁的主要内力为弯矩60.受弯构件有实腹式和格构式之分,其中格构式受弯构件称为桁架61.梁在横向荷载作用下使截面受剪时,剪应力合力的作用点称为剪切中心62.如梁或杆件两端承受大小相等而方向相反的一对扭矩；而且两端的支承条件又不限制端部截面的自由翘曲,则杆件产生均匀的扭转,称为自由扭转63.横向荷载作用下,梁的受压翼缘和腹板都可能因弯曲压应力和剪应力的作用而偏离其平面位置,出现波形鼓曲,这种现象称为梁局部失稳64.构件和板件失稳的根本原因是截面存在压应力65.保证工字形截面梁受压翼缘局部稳定的方法是限制其宽厚比66.为避免腹板局部承压破坏,在支座和固定的集中荷载处应布置支撑加劲肋67.工字形截面梁受压翼缘宽厚比限值为为翼缘板外伸宽度68.组合梁截面选择时,一般首先考虑抗弯强度要求69.下列关于组合梁截面沿长度的改变说法正确的一项单层翼缘板改变截面时宜改变翼缘板宽度而非厚度70.工字形截面梁受压翼缘,对Q235钢,保证局部稳定的宽厚比限值为,对Q345钢,此宽厚比限值应为比15更小71.工业厂房和多层房屋的框架柱属于压弯构件72.对于单向压弯构件,如果在非弯矩作用方向有足够的支撑阻止构件发生侧向位移和扭转,就会在弯矩作用的平面内发生弯曲失稳破坏,破坏时构件的变形形式为弯矩作用平面内的弯曲变形73.偏心受力构件可采用多种截面形式,按截面几何特征分为开口截面和闭口截面74.偏心受力构件可采用多种截面形式,按截面分布连续性分为实腹式截面和格构式截面75.偏心受力构件如果截面沿两个主轴方向作用弯矩较接近,宜选用双轴对称截面76.计算拉弯、压弯构件强度时,根据不同情况,可以采用三种不同的强度计算准则,其中以构件最大受力截面形成塑性铰为强度极限的计算准则是全截面屈服准则77.单轴对称截面的压弯构件,当弯矩作用在对称轴平面内,且使较大翼缘受压时,构件达到临界状态的应力分布可能在拉、压侧都出现塑性78.框架柱在框架平面外沿房屋长度方向的计算长度取决于支撑构件的布置79.在其他条件相同时,通常刚架的有侧移屈曲荷载相比无侧移屈曲荷载要小80.高层建筑钢结构的框架梁和框架柱的主要连接应采用刚性连接二、判断题1．钢结构是土木工程结构的主要形式之一,广泛应用于各类工程结构中,包括桥梁和房屋建筑等; √2．钢材在冶炼和轧制过程中质量随可得到严格控制,但材质波动范围非常大; ×3．结构钢具有良好的冷、热加工性能,不适合在专业化工厂进行生产和机械加工; ×4．钢结构在其使用周期内易因温度等作用出现裂缝,耐久性较差; ×5．钢材是一种高强度高效能的材料,可以100%回收再利用,而且没有资源损失,具有很高的再循环价值; √6．抗拉强度直接反映钢材内部组织的优劣,抗拉强度高可增加结构的安全储备; √7．塑性好表明钢材具有较好的抵抗重复荷载作用的能力,从而可以减轻钢材脆性破坏的倾向; ×8．钢材的力学性能指标主要有强度指标、塑性指标、冷弯性能指标及冲击韧性指标; √9．厚度大的钢材辊轧次数较少而晶粒较粗,与同条件的较薄钢材比,力学性能指标高些,焊接性能也好些; ×10．L 100×80×8表示不等边角钢的长边宽为100mm,短边宽80mm,厚8mm; √11.钢结构的连接是指通过一定的方式将钢板或型钢组合成构件,或者将若干个构件组合成整体结构,以保证其共同工作; √12.季节影响大,质量不易保证; ×13. 级的螺栓表示螺栓成品的抗拉强度不小于400N/mm2,屈服强度与抗拉强度之比为,屈服强度不小于×400=240N/mm2; √14.焊缝缺陷的存在将削弱焊缝的受力面积,在缺陷处引起应力集中,使得连接的强度、冲击韧性及冷弯性能等均受不利的影响,因此焊缝的质量检验非常重要; √15.为较薄焊件厚度,为较厚焊件厚度; ×16.焊接残余应力的根本原因是施焊时,焊缝及热影响区的热膨胀因周边材料约束而被塑性压缩; √17.施焊前给构件一个和焊接残余变形相反的预变形,使构件在焊接后产生的变形正好与之抵消,这样可根除焊接残余应力; ×18.螺纹长度指从螺栓头底面到螺母或垫圈背面的距离,它是指除了垫圈外所有被连接件的总厚度; ×19.抗滑移系数随连接构件接触面间的压紧力减小而升高; ×20.高强度螺栓群在扭矩作用下及扭矩、剪力和轴力共同作用下,各螺栓不再均匀分担内力,此时应验算最不利的螺栓; √21.轴心受力构件是钢结构中经常使用的构件,广泛应用于桁架包括屋架、桁架式桥梁等、网架、塔架、悬索结构、平台结构、支撑等结构体系中; √22.实腹式受压构件截面由于材料集中于分肢,在用料相同的情况下比格构式组合截面的惯性矩大,可提高构件的刚度,节约用钢,但制作和连接复杂费工; ×23.选择构件截面形式时,应力求充分发挥钢材的力学性能,并考虑制造省工、连接方便等因素,以取得合理、经济的效果; √24.强度问题是构件中局部截面上的应力达到材料的强度极限值而发生的,它与构件或结构的变形有关; ×25.一般来说,当轴心受压构件为短粗杆件或截面有较大削弱时,一般为稳定条件控制,此时设计方法与拉杆一样,而当杆件比较细长时,主要为强度控制; ×26.单角钢截面适用于塔架、桅杆结构、起重机臂杆及轻型桁架中受力最大的腹杆;×27.当压杆的计算长度较大,而轴心压力不大时,为了用较小的截面提供较大的惯性矩,以满足压杆整体稳定和刚度的要求,同时达到节约钢材的目的,往往采用实腹式构件; ×28.与实腹式压杆一样,格构式压杆的设计也需要满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要求; √29.一般设计锚栓时不考虑锚栓受剪,而依靠底板与基础顶面之摩擦抵抗柱间支撑之水平分力; √30.连续梁、悬臂梁、固端梁的支座处需验算折算应力; √31.梁的变形以剪切变形为主,弯曲变形很小,常忽略不计; ×32.根据支承条件,钢梁可分为简支梁、悬臂梁、多跨连续梁、伸臂梁和框架梁等; √33.简支梁内力沿梁长分布很不均匀,因此用钢量较多,但其构造简单,制造和安装方便,温度变化和支座沉陷不产生附加内力,故应用最多; √34.梁格是由许多梁平行或交叉排列组成的结构承重体系,通常由纵横交叉的主梁和次梁组成,常用于楼盖和工作平台等; √35.型钢梁的设计计算过程都可分成两步,首先是设定构件的截面,然后对截面进行验算,从而确定截面; √36.组合梁设计时,截面验算项目包括弯曲应力、剪应力、局部压应力、折算应力、整体稳定、挠度、翼缘局部稳定等; √37.偏心受力构件既承受轴力又承受弯矩,有可能因弯矩最大截面达到强度极限而不能再继续承载,也可能因受压而丧失稳定性; √38.为满足结构的正常使用要求,压弯构件和轴心受力构件一样,不应做得过于柔细,而应具有一定的刚度,以保证构件不会产生过度的变形; √39.构式压弯构件的缀材设计要求和构造方法与格构式轴心受压构件在原则上是完全不同的; ×40.在进行框架的整体稳定分析时,通常取其中的一榀平面框架作为计算模型,不考虑空间作用;√三、简单题1.钢结构的特点有哪些1 轻质高强,承载能力大；2钢材材性好,可靠性高；3工业化程度高；4抗震性能好；5气密、水密性好；6 易于锈蚀；7 耐热性好、耐火性差；8绿色环保无污染；2．通常情况下,结构需满足哪些基本功能1能承受在正常使用和施工时可能出现的各种作用；2在正常使用时具有良好的工作性能；3具有足够的耐久性；4在偶然事件发生时及发生后,能保持必需的整体稳定性;3．钢结构的发展趋势主要体现在哪些方面1高性能钢材的研制与应用；2分析理论与分析方法的发展；3新型结构形式的研究与应用；4钢、混凝土组合结构的应用4．钢结构的深化设计具体指的是什么答：深化设计是在设计施工图之后进行的,根据设计施工图的平立面布置图,节点大样,按照钢规的设计要求确定钢构件的加工尺寸,遵照钢结构工程施工质量验收规范以方便加工制造和现场安装的原则,确定连接形式,考虑材料的供料尺寸、运输能力和现场吊装能力等条件确定构件的拼接或分段位置;然后,根据制图标准和加工厂的图纸表达要求和习惯绘制完整的加工制造图和现场安装布置图,并提供制造,安装所需要的各种数据和表格;5．举例说明不同化学成分对钢材性能的影响;答：钢主要由铁和碳组成;铁是钢材的基本元素,纯铁质软,在碳素结构钢中约占99％；碳和其他元素仅约占1％,但对钢材的力学性能却有着决定性的影响;碳含量增加,钢的强度提高,而塑性、韧性和疲劳强度下降,同时恶化钢的可焊性和抗腐蚀性;硫和磷其中特别是硫是钢中的有害成分,会降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度;高温时,硫使钢变脆,谓之热脆；低温时,磷使钢变脆,谓之冷脆;氧和氮都是钢中的有害杂质,使钢热脆；氮使钢冷脆;硅和锰是钢中的有益元素,都是炼钢的脱氧剂,使钢材的强度提高;含量不过高时,对塑性和韧性无显着的不良影响;6．低合金高强度结构钢与碳素钢相比具有哪些优点答：它强度高,可减轻自重,节约钢材,综合性能好,如抗冲击性强、耐低温和腐蚀,有利于延长使用年限;塑性、韧性和可焊性好,有利于加工和施工;7．简述温度变化对钢材性能的影响;答：钢材性能随温度变动而有所变化;总的趋势是：温度升高,钢材强度降低,应变增大；反之,温度降低,钢材强度会略有增加,塑性和韧性却会降低而变脆; 温度升高,约在250℃以内钢材性能没有很大变化,430℃～540℃之间强度急剧下降,600℃时强度很低不能承担荷载;但在250℃左右,钢材的强度反而略有提高,同时塑性和韧性均下降,材料有转脆的倾向,钢材表面氧化膜呈现蓝色,称为蓝脆现象;当温度在260℃～320℃时,在应力持续不变的情况下,钢材以很缓慢的速度继续变形,此种现象称为徐变;当温度从常温开始下降,特别是在负温度范围内时,钢材强度虽有提高,但其塑性和韧性降低,材料逐渐变脆,这种性质称为低温冷脆;8．简述疲劳断裂的过程;答：疲劳破坏过程经历三个阶段：裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂;钢构件在反复荷载作用下,总会在钢材内部质量薄弱处出现应力集中,个别点上首先出现塑性变形,并硬化而逐渐形成一些微观裂痕,在往复荷载作用下,裂痕的数量不断增加并相互连接发展成宏观裂纹,随后断面的有效截面面积减小,应力集中现象越来越严重,裂纹不断扩展,最后当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材突然断裂;9.什么是焊缝连接,其有哪些特点答：焊缝连接是通过热熔并加填料的方法完成构件之间的连接,是现代钢结构连接的主要方法;焊缝连接具有构造简单、适应性强、自动化程度高、连接刚度大等优点;缺点是焊接降低被焊钢材的塑性和韧性,焊缝热熔区易出现微裂纹、焊渣等缺陷,焊接过程产生较大的焊接残余应力,从而导致焊缝区和热熔区容易发生脆断和疲劳破坏;10.钢结构焊接连接构造设计时,应符合哪些要求答：1尽量减少焊缝的数量和尺寸；2焊缝的布置宜对称于构件截面的中和轴；3节点区留有足够空间,便于焊接操作和焊后检测； 4采用刚度较小的节点形式,宜避免焊缝密集和双向、三向相交；5 焊缝位置避开高应力区；6根据不同焊接工艺方法合理选用坡口形状和尺寸;11.为什么角焊缝的的焊脚尺寸和长度都不宜过小,也不宜过大答:角焊缝的焊脚尺寸不宜过小,是因为过小的角焊缝导致焊缝冷却过快易产生收缩裂纹等缺陷；角焊缝的焊脚尺寸不宜太大,是因为太大会导致焊缝烧穿较薄的焊件,增加主体金属的翘曲和焊接残余应力；长度过小会使杆件局部加热严重,且起弧、落弧坑相距太近,加上一些可能产生的缺陷,使焊缝不够可靠；角焊缝侧面应力沿长度方向分布不均匀,两端大,中间小,焊缝越长其差别也越大,太长时角焊缝侧面两端应力可先达到极限而破坏,此时焊缝中部还未充分发挥其承载力,这种应力分布的不均匀性,对承受动力荷载的构件更加不利;12.抗剪型螺栓连接达到极限承载力时,可能出现破坏形式有哪些答：1螺杆剪切破坏；2钢板孔壁挤压破坏；3构件本身由于截面开孔削弱过多而被拉断；4由于钢板端部螺栓孔端距太小而被剪坏；5由于钢板太厚,螺栓杆直径太小,发生螺栓杆弯曲破坏;13.何谓理想轴心受压构件答：所谓理想轴心受压构件,是指符合以下假定条件的受压构件：1杆件为等截面直杆无初弯曲；2荷载沿杆件形心轴作用无初偏心；3杆件受荷载之前没有初始应力；4材料匀质,各向同性,符合虎克定律;14.实腹式轴心受压构件截面形式的选择,应遵循哪些原则实腹式轴心受压构件一般采用双轴对称截面,以避免弯扭失稳,具体的原则主要有：（1）宽肢薄壁：截面面积的分布应尽量开展,以增加截面的惯性矩和回转半径,提高它的整体稳定性和刚度；2等稳定性：使两个主轴方向的稳定系数长细比大致相等,这样稳定承载力基本接近,以充分发挥截面的承载能力；3便于与其他构件进行连接；4尽可能构造简单,制造省工,取材方便;15.轴心受压柱脚应满足哪些要求1设计底板大小要满足基础混凝土的抗压强度及边缘构造要求；2底板厚度要满足双向板四边或三边支承的抗弯要求；3靴梁要满足抗弯要求；4靴梁和柱、靴梁和底板的焊缝连接要满足强度要求；5柱脚设计要便于靴梁焊接;16.计算格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定时,为什么采用换算长细比答：格构式轴心受压构件,当绕虚轴失稳时,因肢件之间并不是连续的板而只是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来,构件的剪切变形较大,剪力造成的附加影响不能忽略;因此,采用换算长细比来考虑缀材剪切变形对格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力的影响;17.在处理梁的整体稳定性问题时,有哪些假定1弯矩作用在最大刚度平面,屈曲时钢梁处于弹性阶段；2梁端为夹支座只能绕x、y轴转动,不能绕z轴转动,只能自由挠曲,不能扭转；3梁变形后,力偶矩与原来的方向平行即小变形;18.简述型钢梁设计的步骤;答：1统计荷载,确定构件内力最大弯矩、剪力；2选择截面形式工字钢,槽钢,H型钢等；3按照抗弯强度或整体稳定确定截面抵抗矩；4查型钢表选择型钢号；5验算构件的强度、整体稳定性和挠度；6调整截面尺寸;18.偏心受力构件的设计要点有哪些答：设计偏心受拉构件时,应同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态;承载力极限状态的验算包括强度和稳定,偏心受拉构件只有强度问题,偏心受压构件则应同时满足强度和稳定要求;此外,实腹式构件还必须保证组成板件的局部稳定,格构式构件还必须保证单肢稳定；正常使用极限状态则通过限制长细比来保证,但应注意,当杆件以受弯为主,轴力较小,或有其它需要时,也需计算拉弯或压弯构件的挠度或变形,使其不超过容许值;19.框架柱计算长度系数确定时,采取了哪些假定答：1材料是线弹性的；2框架只承受作用在节点上的竖向荷载；3框架中的所有柱子是同时丧失稳定的,即各柱同时达到其临界荷载；4当柱子开始失稳时,相交于同一节点的横梁对柱子提供的约束弯矩,按上、下柱子的线刚度之比分配给柱子；5在无侧移失稳时,横梁两端的转角大小相等方向相反；在有侧移失稳时,横梁两端的转角不但大小相等而且方向亦相同;三、计算题解：将F分解为垂直于焊缝和平行于焊缝的分力。
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
2tb3
3 12 12
2E k3 y2
crx
2E Iex x2 Ix
2E 2t kb h2
x2
2tbh2 4
4
2E
k
x2
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26
《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
4.4.4.2 初弯曲的影响
假设构件变形 为正弦曲线：
y0
v0
sin
x
l
v0为初始挠度
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x
l0x ix
,
y
l0 y iy
l0x，l0y —— 构件的计算长度； ix，iy —— 截面回转半径； [] —— 容许长细比。
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
【例题】 某钢屋架下弦采用L125×12双角钢做成，钢材为 Q235，截面无削弱，计算长度为12.2m，承受静力荷载设计值 为900kN，要求验算此拉杆的强度和刚度。
后存在加压和减压区）
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
4.4.4 影响轴心受压构件整体稳定承载力的因素
理想等直杆是不存在的，实际工程中的轴心受压 构件有很多几何缺陷和力学缺陷，其中影响稳定承载 力的主要因素有：
截面的纵向残余应力 构件的初始弯曲 荷载作用点的初偏心 构件端部的约束条件
N A
Nv0
W 1 N
NE
fy
假设 v0= l / 1000，则上式整理可得：
N A
1
1000
i
1
1 N
N
钢结构 第四章11
4.5
柱头和柱脚
一、梁与柱的连接 方位： 1. 顶部连接 2. 侧面连接 支撑方式 1. 铰接 2. 刚接
柱的顶部与梁（桁架）连接的部分称为柱头。 作用是通过柱头将上部结构的荷载传到柱身。
柱的顶部与梁（桁架）连接的部分称为柱头。 作用是通过柱头将上部结构的荷载传到柱身。 设计的原则：传力明确、 安全可靠、 经济合理， 便于制造和安装。
式中： A — 两个柱肢的毛截面面积之和； A1x — 斜缀条的毛截面面积之和； λ — 整个柱对虚轴的长细比。
x
2
2、绕虚轴（x-x轴） 需要先计算，换算长细比，再以此查稳定系数， 查出稳定系数后的计算公式，为
N x f A
双肢缀板柱
λ 0x
λ 1 l 01 i1
λ λ
第4 章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
轴心受力构件
概述 轴心受拉构件 实腹式轴心受压构件 格构式轴心受压构件 柱头和柱脚的设计
４.１ 概述 一、定义：
指只承受通过构件截面形心线的轴向力作用 的构件。
轴心受力构件广泛应用于各种钢 结构之中，如网架与桁架的杆件、 钢塔的主体结构构件、双跨轻钢厂 房的铰接中柱、带支撑体系的钢平 台柱等等。
4.3.1 轴心受压构件的强度和刚度
一、强度
N σ f An
λy l 0y iy λ
二、刚度要求
l 0x λx λ ix
４.３.2 轴心受压构件的稳定问题
一、稳定问题的概念 • 稳定平衡状态是指结构或构件或板件没有
突然发生与原受力状态不符的较大变形而起头承 载能力的状态。 • 突然发生与原受力状态不符的较大变形而丧失承 载能力叫丧失稳定(简称失稳)。 • 失稳之前的最大力则称为稳定承载力或临界力 —— 相应的应力称为临界应力
学习-格构式轴压构件整体稳定性设计
临界力可表达为：
N 2 EI
cr
l2
1
1 2 EI
l2 GA
y yM yQ
N M=N·y
临界应力
cr
2E 2
x
1
1
2 EA
2 x
GA
2E 2
ox
x
式中： 2 2 EA
ox
x
N
为格构柱绕虚轴的稳定临界荷载换算为 按实腹柱计算时的换算长细比。
N
N’ N
V
V
V
y
柱
V肢θl1缀 Nhomakorabea条
N
N
实腹柱
缀板柱
缀条柱
格构式轴心受压构件绕虚轴整体失稳时，因肢件之间并不是连 续的板而只是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来。除弯曲变形 外，柱的剪切变形较大，剪力造成的附加挠曲影响就不能忽略。 稳 定承载力有所降低。
根据弹性稳定理论，当考虑剪切变形影响后，轴压构件
2、格构式轴压构件整体稳定性设计
格构式柱截面具有对称轴，当轴心受压丧失整体稳定时，不 大可能会发生扭转和弯扭屈曲，往往发生绕截面主轴的弯曲屈曲 ， 应分别计算绕实轴和虚轴抵抗弯曲屈曲的能力。
（1）格构式轴心受压构件绕实轴的整体稳定性
格构式双肢轴心受压构件绕实轴丧
失整体稳定性时，相当于两个并列的实
x
腹式构件，其稳定承载力的计算方法与
实腹式轴心受压构件相同。
y
x
y
确定分 肢截面
（2）格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定性
1）格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定性计算方法 轴心受压构 件弯曲屈曲时，实际挠曲变形由弯曲变形和剪切
格构式轴心受压构件设计.
【推选】轴心受压构件构造PPT资料
➢如图c 所示的格构式柱，为了保证传力均匀，在柱顶 必须用缀板将两个分肢连接起来，同时分肢间的顶板下 面亦须设加劲肋。
2）梁支承于柱侧的构造
➢ 梁连接在柱的侧面时，可在柱的翼缘上焊一个如图d 所示的T形承托。 ➢ 为防止梁的扭转，可在其顶部附设一小角钢用构造 螺栓与柱连接。 ➢ 用厚钢板作承托（图 e ）时，适用于承受较大荷载 的情况，制造与安装的精度要求高，承托板的端面必须 刨平顶紧以便直接传递压力。
对于长度较大而受力不大的压杆，如桅杆，起重机臂 杆等，肢件可以由四个角钢组成，四周均用缀材连接。
格构柱截面的特点：由于材料集中于分肢，与实腹柱 相比，在用料相同的情况下可增大截面惯性矩，提高刚度 及稳定性，从而节约钢材。格构柱的横截面为中部空心的 矩形，抗扭刚度较差。
为了提高格构柱的抗扭刚度，保证柱子在运 输和安装过程中的形状不变，应每隔一段距离设 置横隔，横隔可用钢板或交叉角钢组成。
（3）柱头
柱头设计要求传力可靠，构造简单和便于安装，柱 头的构造是与梁的端部构造密切相关的。
轴心受压柱柱头的构造方案： 将梁设置于柱顶（图a、b、c）； 将梁连接于柱的侧面（图d、e）。
1）梁支承于柱顶的构造
➢ 在柱顶设一放置梁的顶板，由梁传给柱子的压力一般 通过顶板使压力尽可能均匀地分布到柱上。 ➢ 顶板应具有足够的刚度，其厚度不宜小于16mm。 ➢ 如图a所示实腹柱，应将梁端的支承加劲肋对准柱翼 缘，这样可使梁的反力直接传给柱翼缘。两相邻梁之间应 留10~20 mm的间隙，以便于梁的安装，待梁调整定位后用 连接板和构造螺栓固定。这种连接构造简单，对制造和安 装的要求都不高，且传力明确。但当两相邻的反力不等时， 将使柱偏心受压。
轴心受压实腹柱板件间的纵向焊缝（翼缘与腹板的 连接焊缝）不必计算，焊脚尺寸可按焊缝构造要求采 用。
格构式轴心受压构件设计
1、截面形式
x
x
y
y
x
(a)
x
y
y
x
(b)
x
θ
柱肢 缀条
l1
柱肢
l01 l1
缀板
y
y
y
y
x
x
(c)
(d)
x
y
y
x
(e)
图1 轴心受压格构柱常用截面
1
x
1a
y
y
h
1
x
1 b
缀条柱
缀板柱
图2 格构柱缀材布置
2、格构柱的分类
格构柱
缀条格构柱 缀板格构柱
在柱的横截面上穿过构件腹板的轴叫实轴，穿过两肢 之间缀材面的轴叫虚轴。
（3）格构柱的设计步骤 格构柱的设计需首先确定柱肢截面和缀材形式。对
于大型柱宜用缀条柱，中小型柱两种缀材均可。
具体设计步骤如下：
①按对实轴（y-y轴）的整体稳定确定柱分肢截面，方
法同实腹柱。
②按等稳定原则确定两分肢间距，即使λ0x=λy。
双肢缀条柱： 0 x
2 x
27
A A1
y
即： x
y2
N1
n
V1
cos
式中： V1 分配到一个缀材面的剪力； n 一个缀材面上的斜缀条数； 单系缀条时：n 1； 交叉缀条时：n 2；
斜缀条的倾角。
剪力分配
V1=V/2 V
V1=V/2
由于剪力的方向不定，斜缀条应按轴压构件计算，斜 缀条一般采用单角钢与柱肢单面连接，考虑到受力偏心 和受压时的弯扭，按轴压构件设计时钢材设计强度应乘 以折减系数η予以折减：
数，即
§4.5格构式轴心受压构件整体稳定
§4.5 格构式轴心受压构件的整体稳定构件由缀材和柱肢组成，穿过柱肢板的轴为实轴，穿过缀材平面的轴为虚轴。
对于常见的格构式截面形式，只能产生弯曲，其临界力为：12222cr π11γπlEI l EIN +⋅=对于绕y 轴（实轴）弯曲时，与实腹式相同，1γ很小，因此可以忽略剪切变形，其稳定临界力为：2y2cry πλτσE =但绕x 轴（虚轴）弯曲时，则γ1不能再被忽略2ox222crx 2x2crx π)(π,)(πλλμσμEE l EI N =⋅=⋅=ox λ——换算长细比；122π1γμl EI+=——格构式杆长度放大因数，也可称为计算长度因数。
μ的大小取决于剪切角的大小，不同的体系剪切刚度不同，γ1亦不同，通常有两种体系，即缀条式和缀板式体系。
桁架式体系（缀条式） 多层刚架体系（缀板式)一. 缀条式柱（桁架式体系）cos α11l dl ∆=∆=γV ＝1时，分给两个缀条面为1/2，斜杆力为：2cos α1d =S ααcos sin 2d 1d d d EA l EA l S d ==∆ ∴ααγ2d 1cos sin 21EA =代入μ的表达式式：ααλααμ2d 2ox 22d 2ox x 2cos sin 2π1cos sin 2π1A AA l I +=+= 若取 20=α~ 50，则0.35cos sin 2≈αα1271A A+=μ A ——两个柱肢面积；1A ——两根缀条的截面面积。
则两肢缀条柱的换算长细比简化为：1x ox 27A A +=λλ 当111i l =λ≤},{0.7max y ox λλ时，单肢不失稳，不必验算单肢，否则应验算单肢稳定：1111,2i l N N ==λ；2/111A N ⋅=φσ≤f二．缀板式柱通常缀板式柱的刚度比缀条式大得多，忽略缀板变形，假定剪力平均分配给两个柱肢，当V ＝1时，柱肢的单位剪切角就是柱肢的挠度。
121113111124232)2(21/2tg EI l l EI l l =⋅⋅⋅===δγγ其中：2112i A I =——单肢相对1-1轴的惯性矩 11i l 1=λ——单肢相对1-1轴的长细比 EA l EI EI l l EI 12π124π1212oxx 21212oxx 2λμ⋅+=⋅+= ∵2x x i A I ⋅=，xoxx i l =λ ∴2x 212x212112π1λλλλμ+≈⋅+=规范规定换算长细比按以下简化式计算：212x ox λλλ+=其中1λ为单肢对自身轴的长细比。
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轴心受力构件
N f x A
1 0.7 max
max ( 0 x , y ) max
4、缀条的设计及连接节点
Af ① 格构柱的横向剪力 V 85
fy 235
第四章
V1 V 2 ② 斜缀条内力 N 1 n cos n cos
横缀条
轴心受力构件
交叉缀条：按受压力 N = V1设计
1、按实轴（y-y轴）的整体稳定选择截面（同实腹柱） ① 假定
y （ 60～100）
由 y 查 y
iy
A
l oy
y
N
选槽钢型号
y f
② 对实轴刚度验算
y [ ]
N f ③ 对实轴整体稳定验算 yA
第四章
轴心受力构件
2、按虚轴（x-x轴）整体稳定确定两分肢间距离（等稳定性） ① 调整分肢间距离使（ox= y） 选缀条 A1≈0.1A
l01 i1
单角钢、单面连接按轴心受压计算构件的稳定性时： 等边角钢
η 0.6 0.0015 λ 1.0
短边相连的不等边角钢 η 0.5 0.0025 λ 1.0
λ 20
N1
长边相连的不等边角钢 η 0.7
三面围焊 ④ 缀条连接验算 两面侧焊 ★ ηf 0.85 f
第四章 ★ 缀条的最小尺寸
不宜小于L45×4或L56×36×4的角钢。 缀条轴线与分肢轴线应尽可能交于一点； 设有横缀条时，还可加设节点板； 缀条与分肢可采用三面围焊相连。
轴心受力构件
第四章 4.5.3 轴心受压缀条柱的设计 （4） 格构柱的设计步骤
轴心受力构件
中小型柱可用缀板或缀条柱，大型柱宜用缀条柱。
轴心受力构件
（3） 缀条设计
1、轴心受压格构柱的横向剪力
N
Af V 85
fy 235
l0
v0
V N
A —— 柱的毛截面面积； f —— 钢材强度设计值； f y —— 钢材的屈服强度。
剪力计算简图
第四章
2、缀条的内力 内力：剪力方向变化，缀条或拉或压。 ★斜缀条
V1 N1 n cos
轴心受力构件
第四章 3、缀板尺寸
宽度 d≥2a/3，厚度 t b≥a/40，并不小于6mm。 端缀板宜适当加宽，取 d = a。
轴心受力构件
1
1
a
两侧缀板线刚度之和
Ib I1 K b 6K1 或 6 a l1
tbd 3 Ib 2 12
l1 l01 分肢线刚度
d
tb
缀板尺寸
缀板柱
I1 — 分肢截面对1-1的惯性矩。
V1 /2
T
l1/2
l1／2
d
Vbl
Vbl M M bl
Vbl
Mbl
T M
l1／2
V1 /2
V1 /2 c
V1/2
l1 /2
a/2
V1 /2 c /2
lw
隔离体
M 缀板的内力计算
缀板计算简图
剪力： T
V1 l1 a
V1 l1 弯矩：M 2
l1 —— 缀板中心线间的距离；a —— 肢件轴线间的距离。
第四章 4.5 格构式轴心受压构件的设计 4.5.1 格构式轴心受压构件的组成
轴心受力构件
肢件：槽钢或工字钢 缀条：角钢 缀材 缀板：钢板
实轴与虚轴
第四章
y
l01 l1
轴心受力构件
x x y
l1
y轴-实轴
x轴-虚轴 (a) 缀条柱 (b) 缀板柱
缀板柱
格构式构件的缀材布置
第四章 4.5.2 格构式轴心受压构件的破坏模式 强度 ① 构件 ② 分肢 ③ 缀材
轴心受力构件
中小型柱可用缀板或缀条柱，大型柱宜用缀条柱。 1、按实轴（y-y轴）的整体稳定选择截面（同实腹柱） ① 假定
y （ 60～100）
由 y 查 y
iy
A
l oy
y
N
选槽钢型号
y f
② 对实轴刚度验算
y [ ]
N f ③ 对实轴整体稳定验算 yA源自四章轴心受力构件实腹柱
缀板柱
相同（λy）
λx λox
第四章
0 x
K1 2 (1 2 ) 1 12 Kb
2 x
轴心受力构件
1 1
2
a
缀板线刚度之和大于分肢线刚度的6倍 双肢缀板柱： 0 x
2 2 x 1
l1 l01
x —— 双肢对虚轴的长细比； 1 —— 分肢长细比，1 =l01/i1；
fy 235
4、缀板的设计及连接节点
Af ① 格构柱的横向剪力 V 85
第四章
② 缀板柱刚度
K b 6K1 或 Ib I 6 1 a l1
轴心受力构件
剪力 弯矩
T M
V1 l1 a V1 l1 2
l1 l01
③ 缀板强度及连接验算 强度
M max f W
T M
三面围焊
max
V1
缀材面上的剪力V / 2
θ V1
缀条与横向剪力的夹角 单系缀条n=1
交叉缀条n=2
V/2 V/2
受V1的斜缀条数
缀条的内力
第四章
★ 横缀条 交叉缀条体系： 按承受压力 N = V1 计算; V1
轴心受力构件
V1
单系缀条体系：
横缀条主要为减小分肢计算长度, 取和斜缀条相同的截面。
θ
θ
V1
V1
交叉缀条体系和单系缀条体系
i1 —— 分肢对弱轴的回转半径；
l01 —— 缀板间净距。
缀板柱
Kb
I b
b
I1 6K1 6 l1
第四章 4.5.4 轴心受压缀板柱的设计 （2） 格构式轴心受压构件分肢的稳定
缀板柱分肢长细比： 1
轴心受力构件
l 01 / i1
1 1
1 0.5max 且 1 40
相同（λy）
λx λox
第四章
V
轴心受力构件
2 A 2 0 x x 2 sin cos A1
缀条柱
斜缀条与柱轴线间夹角为：40°～70°，按 下式计算。 双肢缀条柱： 0 x
A 27 A1
2 x
0x —— 换算长细比；
x —— 双肢对虚轴的长细比；
VS fv It
缀板连接验算
第四章 4.5.5 柱的横隔
轴心受力构件
沿柱身8m或9b设置 每运送单元端部均应设置
(a)、(b)格构柱；(c)、(d)大型实腹柱
柱的横隔
x
y x a
2 y
y
0 x x
ix
2
l0 x
A 27 y A1
A x 27 A1
b i x 0.44
x
b i x / 1
两分肢翼缘间的净空应大于100~150mm，以便于油漆。 b的实际尺寸应调整为10mm的倍数。
第四章
轴心受力构件
2、按虚轴（x-x轴）整体稳定确定两分肢间距离（等稳定性） ② 对虚轴刚度验算
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
钢结构课程组
钢结构
第四章
轴心受力构件
土木工程学院钢结构课程组
第四章
轴心受力构件
主要内容
4.1 轴心受力构件的概述 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 4.3 轴心受压构件的稳定 4.4 实腹柱设计 4.5 格构式轴心受压构件的设计 4.6 柱头与柱脚
单系缀条：取和斜缀条相同的截面
③ 强度
N1 f A1
N1
④ 缀条稳定验算
N1 f A1
三面围焊
⑤ 缀条连接验算 ηf 0.85 f
两面侧焊
第四章 4.5.4 轴心受压缀板柱的设计
轴心受力构件
（1） 整体稳定承载力
N N V
V
V
l0
v
v
实腹柱 N 缀板柱
N
轴心受压柱失稳 绕实轴 绕虚轴
第四章 2、缀板的内力
N
轴心受力构件
按多层刚架计算，反弯点在中点。
V1 /2
V1 /2
V1 /2
l1/2
l1/2
V Tbl
Vbl
Mbl
l1/2
V1 /2
V1 /2 c a
l1 /2
V1 /2 c /2
M
N
lw
第四章 2、缀板的内力
V1 /2 V1 /2
V1/2
轴心受力构件
按多层刚架计算，反弯点在中点。
第四章 4、缀板的强度和连接计算
轴心受力构件
用M 和 T 验算缀板与肢件间的强度和连接焊缝 ① 缀板强度验算
max
M f W
max
VS fv It
② 缀板连接验算
三面围焊
T M
按角焊缝受剪力、扭矩计算
缀板柱
第四章 4.5.4 轴心受压缀板柱的设计 （4） 格构柱的设计步骤
轴心受力构件
刚度
稳定 整体 局部
整个构件：强度、刚度、稳定；
单肢：稳定； 缀材：强度、刚度、稳定、连接焊缝。
第四章 4.5.3 轴心受压缀条柱的设计
轴心受力构件
（1） 整体稳定承载力
N
绕虚轴弯曲产生横向剪力由缀材承担。
N V
V
V
l0
v
v
实腹柱 N 缀条柱
N
轴心受压柱失稳 绕实轴 绕虚轴