钢结构—构件的截面承载能力
钢结构承载力计算
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
【以下为补充内容】不采纳我的回答是不是不相信我算的？下边我把计算过程列出，你爱看就看看吧。
(第一项，单个40槽钢计算，计算不满足，长细比不满足，局部稳定不满足。
单个槽钢不适合作为轴心受压构件，)一、强度决定的构件承载力构件截面的最大厚度为18.00mm, 根据GB50017-2003表3.4.1-1, f = 205.00N/mm2根据GB/T 700-1988及GB/T 1591-1994, fy =225.00N/mm2根据公式5.1.1-1,N1 = 1.00× f × An = 1.00 × 205.00 × 67.54 × 102 103 = 1384.49kN 二、整体稳定按5.1.2-2进行计算λx = l0xix = 7.70 × 10215.30 = 50.33λy = l0yiy = 7.70 × 1022.81 = 274.02截面为单轴对称的构件，绕对称轴的长细比λy 应按5.1.2-3, 5.1.2-4取计及扭转效应的换算长细比λyz 代替之,取λyz = 12 ( λy2+λz2 ) + ( λy2+λz2 )2 - 4(1 - e02 / i02)λy2λz20.5其中,λz2 = i02A / (It/25.7 + Iω/lχ2 ) (5.1.2-4)i02 = e02 + ix2 + iy2式中, e0 = 5.84 cm--------截面形心至剪心的距离i0--------截面对剪心的极回转半径;λy --------构件对对称轴的长细比;把以上各值代入上式, 得λyz = 276.50取长细比较大值λyz , 根据GB50017-2003表5.1.2-1, 属于b类截面, 查附录C, 得稳定系数ϕ为0.106******两个主轴方向的最大长细比为276.50,不大于设定的长细比150.00,不满足要求******根据规范公式5.1.2-1,N2 = 1.00fϕA = 1.00 × 205.00 × 0.106 × 75.04 × 102 × 10-3 = 163.69kN 三、局部稳定翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比:bt = 89.50 18.00 = 4.97 < (10+0.1 λ)235fy = (10 + 0.1×100.00)×235225.00 = 20.44式中, λ-------两主轴方向长细比的较大值;当λ < 30 时，取λ = 30; 当λ > 100 时，取λ = 100.根据规范5.4.1-1, 翼缘稳定满足1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！”2.老人们都笑了，自巨石上起身。
钢结构正截面承载力计算
钢结构正截面承载力计算钢结构是一种常用的建筑结构，具有高强度、刚度和稳定性的特点，广泛应用于各类建筑中。
在设计和施工过程中，对钢结构的正截面承载力进行准确计算，是确保结构安全可靠的重要步骤。
正截面承载力是指钢结构截面在受力作用下所能承受的最大力量。
在计算过程中，需要考虑到不同的受力形式和截面形状，以确保计算结果的准确性。
钢结构的正截面承载力计算需要根据结构受力形式进行分类。
常见的受力形式包括拉力、压力、弯曲和剪切等。
对于不同形式的受力，需要采用不同的计算方法。
对于拉力受力形式，可以根据材料的抗拉强度和截面面积来计算正截面承载力。
抗拉强度是指材料在拉力作用下所能承受的最大应力。
根据该参数和截面面积，可以得到拉力受力下的正截面承载力。
对于压力受力形式，可以采用材料的屈服强度和截面面积来计算正截面承载力。
屈服强度是指材料在压力作用下开始发生塑性变形的临界点。
根据该参数和截面面积，可以得到压力受力下的正截面承载力。
对于弯曲受力形式，需要考虑到截面的惯性矩和受力距离。
惯性矩是指截面对于弯矩作用下的抵抗能力。
根据惯性矩和受力距离，可以计算出弯曲受力下的正截面承载力。
对于剪切受力形式，需要考虑到截面的剪切面积和剪切强度。
剪切面积是指截面上能够承受剪切力的有效面积。
剪切强度是指材料在剪切作用下所能承受的最大应力。
根据剪切面积和剪切强度，可以计算出剪切受力下的正截面承载力。
除了受力形式，钢结构的截面形状也会对正截面承载力的计算产生影响。
常见的截面形状包括矩形、圆形、T形和工字形等。
不同的截面形状会对结构的承载能力和刚度产生影响，因此需要根据具体情况选择合适的计算方法。
在进行正截面承载力计算时，还需要考虑到材料的安全系数和可靠性要求。
安全系数是指结构在设计和使用过程中所采用的保守系数，用于考虑到结构的不确定性和外部荷载的随机性。
根据安全系数和可靠性要求，可以得到最终的正截面承载力计算结果。
钢结构正截面承载力的计算是确保结构安全可靠的重要步骤。
钢结构构件加固方法
钢结构构件加固方法一、增加构件截面增加构件截面是一种常见的钢结构加固方法，通过增加构件的截面面积来提高其承载能力和稳定性。
具体方法包括增加板厚、加粗构件尺寸、采用高强度材料等。
此方法适用于梁、柱、板等各类钢结构构件。
二、更换构件材料更换构件材料是指将原构件的材料更换为更高强度或更耐腐蚀的材料，以达到提高构件承载能力和耐久性的目的。
例如，将普通钢材更换为高强度钢、不锈钢或铝合金等。
三、焊接加强板焊接加强板是指在钢结构构件表面或内部焊接附加的钢板或型材，以增加构件的承载能力和稳定性。
焊接加强板可采用与原构件相同的材料或高强度材料。
这种方法适用于各种类型的钢结构构件。
四、粘结剂加固粘结剂加固是指将高强度粘结剂涂抹在钢结构构件表面，将加强材料与原构件粘结在一起，以提高构件的承载能力和稳定性。
这种方法适用于梁、板、柱等各类钢结构构件。
五、连接节点加固连接节点加固是指对钢结构构件的连接节点进行加固，以提高其承载能力和稳定性。
具体方法包括增加连接板、采用高强度螺栓连接、焊接加强节点等。
这种方法适用于各种类型的连接节点。
六、预应力加固预应力加固是指通过施加预应力来提高钢结构构件的承载能力和稳定性。
具体方法包括在构件内部施加预应力筋、采用预应力钢绞线等。
这种方法适用于梁、桁架等需要提高抗弯能力的钢结构构件。
七、支撑加固支撑加固是指在钢结构构件周围增加支撑体系，以提高其承载能力和稳定性。
具体方法包括增加支撑杆件、采用支撑板等。
这种方法适用于梁、板、框架等各类钢结构构件。
八、焊缝修补加固焊缝修补加固是指对钢结构构件中的焊缝进行修补或加固，以提高其承载能力和稳定性。
具体方法包括焊补缺陷、增加焊缝长度、采用高强度焊条等。
这种方法适用于各种类型的焊缝修补和加固。
钢结构课件 轴心受力构件的强度及截面选择
对于闭口截面
It 4A2 /
ds t
闭合截面的循环剪力流
截面面积相同的两种截面
It≈1:500 , ≈30:1
38
约束扭转: 翘曲变形受到约束的扭转
悬臂工字梁的约束扭转
39
扭转剪应力分布
上翼缘的内力
MT Ms M
其中 Ms GIt GIt
M Vf h EI
23
F E
(a) 弹性工作阶段OE：疲劳计算、冷弯薄壁型钢 (b) 弹塑性工作阶段EC：一般受弯构件 (c) 塑性工作阶段CF：塑性铰 (d) 应变硬化阶段FD：一般不利用
24
a a
σ
fy
xx
fy
fy
M e Wn f y
M p Wpn f y
Wn — 梁净截面模量 Wpn — 梁塑性净截面模量
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。
y
【解】：
1、截面特性计算：查附表得
x
x
截面面积 ：An = 2×28.91 = 57.82cm2
回转半径： ix = 3.83cm， iy = 5.41cm
y
2、强度验算
= N / An = 900/57.82×10 = 155.7 < f = 215 N/mm2， 满足
2
§3.1 轴心受力构件的强度及截面选择
定义：构件只承受轴心力的作用。
承受轴心压力时称为轴心受压构件。 承受轴心拉力时称为轴心受拉构件。
N
N
N
N
3
§3.1 轴心受力构件的强度及截面选择
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式（了解）
第三章构件的截面承载能力―强度
常用开口薄壁截面的剪切中心S位置和扇惯性矩Iω 值
2)、梁的剪应力的计算 由于截面的壁厚远小于截面 的高度和宽度，故可假设剪应 力的大小沿壁厚不变。 剪应力的计算公式：
五、梁的扭转 构件在扭矩作用下,按照荷载和支承条件的不同， 可以出现两种不同形式的扭转。一种是自由扭转或称 为圣维南扭转(图3—16a)，另一种是约束扭转或称为 弯曲扭转(图3-16b)。 1．自由扭转(pure torsion) 自由扭转：是指截面不受任何约束， 能够自由产生翘曲变形的扭转。 翘曲变形：指杆件在扭矩作用下， 截面上各点沿杆轴方向所产生的位移。
钢索的强度计算,目前国内外均采用容许应力法，按 f 下式进行： N A K ：按恒载(标准值),活载(标准值)、预应力,地震 N 荷载,温度等各种组合工况下计算所得的钢索最 大拉力标准值； K:安全系数。宜取2.5-3.5
k max k
k max
第二节梁的类型与强度
承受横向荷载的受弯实腹式钢构件称为钢梁。当跨 度及荷载较大时，为了节约材料有时也做成格构式的桁 架形式，如屋架等。由于桁架形式的受弯构件，其杆件 主要是受轴心力，故一般可按轴力构件计算。
翼缘剪力流(s自中线自由端，对A、B点为s=0、b)： q=τ t=VxSx/Ix=Vsth/(2Ix)， qA=0, qB=Vbht/(2Ix) 腹板剪力流(s自腹板与翼缘中线交点算起，对B、D点 为s=0、h/2)：
槽钢截面惯性矩为：
上翼缘或下翼缘的剪力流的合力P可由剪应力公式按 s=0～b积分，可得:
M s GIt d d z, I t ht3 / 3
max ຫໍສະໝຸດ M st It2、梁的剪应力 1)薄壁构件的剪力流理论和剪力中心 A.剪力流理论 薄壁构件受弯时的剪应力分布规律：无论是竖向、 水平或双向受弯，截面各点剪应力均为顺着薄壁截面 的中轴线s方向，在与之垂直即壁厚方向的剪应力则很 小可忽略不计；且由于薄壁可假定剪应力τ沿厚度t方 向均匀分布，其大小为: τ=VS/(It)， q=τt=VS/I 其中右式q=τt是沿薄壁截面s轴单位长度上的剪力 (N/mm)。除了需要验算剪应力的情况外，用q=τt一般 更为方便实用。
11钢结构基本原理(3-构件强度09)
轴心受拉构件强度计算公式 N f An
An 构件净截面面积 f 抗拉强度设计值
轴心受压构件的强度计算---与受拉构件强度计算完全相同， 仍采用以上公式
注意：轴心受压构件的破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和 局部失稳破坏(设计方法后述)。
——强度计算往往不是起控制作用？
轴心压杆（柱）的设计和计算内容—概述 1． 截面选择
最优截面改变处是离支座1/6跨度处。
b'
≤１：４
M' M1
b
M' M
M
a=l/6 l
1
按强度条件选择梁截面
h
a=l/6
多层翼缘板的梁，可用切断外层板的方法来改变梁的截面。
双层翼缘焊接梁
梁截面一般只改变一次，对于跨度较小的组合梁，不宜改变截面。
四、拉弯、压弯构件的应用和强度计算
压弯（拉弯）构件——同时承受轴向力和弯矩的构件 弯矩的产生
塑性阶 段
弯曲正应力的特点是什么?
受弯构件（梁）的强度
1、正应力—抗弯强度
三种强度准则： 1）按边缘屈服准则
(对需计算疲劳的)
Mx f Wnx
2）按全截面塑性准则
Mx f W pnx
3）按有限塑性准则(规范用公式)
(对一般受弯构件)
Mx f xWnx
梁的抗弯强度计算公式---应用和注意
h he
梁的建筑高度要求决定了梁的最大高度hmax ； 梁的刚度要求决定了最小高度： hmin f l ＝ ； l 1.34 10 6 vT
1
梁的经济条件决定了梁的经济高度：he 7Wx 3 30(cm)
b. 腹板厚度
抗剪要求
钢结构受压构件截面承载力计算
偏心受压构件正截面受压破坏形态偏心受压短柱的破坏形态试验表明，钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。
1．受拉破坏形态受拉破坏又称大偏心受压破坏，它发生于轴向力N的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。
受拉破坏形态的特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎，是与适筋梁破坏形态相似的延性破坏类型。
构件破坏时，其正截面上的应力状态如上图(a)所示；构件破坏时的立面展开图见下图(b)。
2．受压破坏形态受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是从受压区开始的，发生于以下两种情况。
（1）当轴向力N的相对偏心距较小时，构件截面全部受压或大部分受压，如图(a)或下图(b)所示的情况。
(2)当轴向力的相对偏心距虽然较大，但却配置了特别多的受拉钢筋，致使受拉钢筋始终不屈服。
破坏时，受压区边缘混凝土达到极限压应变值，受压钢筋应力达到抗压屈服强度，而远侧钢筋受拉而不屈服，其截面上的应力状态如下图(a)所示。
破坏无明显预兆，压碎区段较长，混凝土强度越高，破坏越带突然性，见下图(c)。
总之，受压破坏形态或称小偏心受压破坏形态的特点是混凝土先被压碎，远侧钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服，属于脆性破坏类型。
在“受拉破坏形态”与“受压破坏形态”之间存在着一种界限破坏形态，称为“界限破坏”。
它不仅有横向主裂缝，而且比较明显.。
其主要特征是：在受拉钢筋应力达到屈服强度的同时、受压区混凝土被压碎。
界限破坏形态也属子受拉破坏形态。
长柱的正截面受压破坏试验表明，钢筋混凝土柱在承受偏心受压荷载后，会产生纵向弯曲。
但长细比小的柱，即所谓“短柱”，由于纵向弯曲小，在设计时一般可忽略不计。
对于长细比较大的柱则不同，它会产生比较大的纵向弯曲，设计时必须予以考虑。
下图是一根长柱的荷载一侧向变形（N －f）实验曲线。
偏心受压长柱在纵向弯曲影响下‘可能发生两种形式的破坏。
长细比很大时，构件的破坏不是由于材料引起的，而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破坏”。
钢结构构件受力分析ppt课件
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，
塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
第三章 构件截面强度
2 抗剪强度
1.剪力中心
在构件截面上有一特殊点S，当外力产生的剪力作用在该点时 构件只产生线位移，不产生扭转，这一点S称为构件的剪力中心， 也称弯曲中心。
若不通过剪力中心，梁在弯曲的同时还要扭转，由于扭转是 绕剪力中心取矩进行的，故S点又称为扭转中心。剪力中心的位置 仅与截面的形状和尺寸有关，而与外荷载无关。 剪力中心S位置的一些简单规律
Vy Sx Ixt
fv
图3.9 工字形和槽形截面梁中的剪应力
（3-10）
Vy ——计算截面沿腹板平面作用的剪力； Sx ——计算剪应力处以上或以下毛截面对中和轴的面积矩； Ix——毛截面惯性矩；fv——钢材抗剪设计强度； t——计算点处板件的厚度。
第三章 构件截面强度
3.3 梁的局部压应力和组合应力
m
ax
(
l0 i
)m
ax
[
]
第三章 构件截面强度
80 400
截面特性计算
截面积：上、下翼缘及腹板截面积之和
y
－200×20
A 20 2 10 2 361 96cm2 中和轴（形心）位置：按全截面对某轴的面积 x 矩等于各块板分别对该轴的面积矩之和求得。
b
y1
x
10
y1
[]350
查得2∟100×10, ix 3.05cm ,iy 4.52cm.
A=2×19.26cm2
AnI = 2× (2×45+ 402+1002 - 2×20) ×10=3150 mm2
钢结构基本原理第三章 构件截面承载力 强度
第三章 构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。
构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳，取决于构件整体刚度，指稳定承载力。
结构承载力：与失稳有关。
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构，如平面、空间桁架和网架等。
轴心受力截面形式：1）热轧型钢截面2）冷弯薄壁型钢截面3）型钢和钢板连接而成的组合截面（实腹式、格构式）（P48页）对截面形式要求：1）提供强度所需截面积2）制作简单3）与相邻构件便于连接4）截面开展而壁厚较薄，满足刚度要求（截面积决定了稳定承载力，面积大整体刚度大，构件稳定性好）。
3.1.2 轴心受拉构件强度由εσ-关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度u f ，但缺少安全储备，且y f 后变形过大，不符合继续承载能力，因此以平均应力y f ≤为准则，以孔洞为例。
规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值f A N n ≤=/σN ：轴心拉力设计值； An ：构件净截面面积；R y f f γ/=: 钢材抗拉强度设计值 R γ:构件抗力分项系数Q235钢078.1=R γ，Q345，Q390，Q420111.1=R γ49页孔洞理解见书例题P493.1.3 轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别，但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定，具体见4章。
3.1.4 索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线，钢丝绳等。
索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1）理想柔性，不能受压，也不能抗弯。
2）材料符合虎克定理。
在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。
加载初期（0-1）存在少量松弛变形，主要部分（1-2）线性关系，接近强度极限（2-3）明显曲线性质（图见下）实际工程对钢索预拉张，形成虚线应力—应变关系，很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法：k f A N k k //maxk N ：钢索最大拉力标准值 A ：钢索有效截面积k f :材料强度标准值 k ：安全系数2.5-3.03.2 梁的类型和强度3.2.1 梁类型按制作方法：型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H 型钢）。
第3章 构件截面强度
Mx f Wnx Mx f W pnx
(3-13) (3-12) (3-10)
部分塑性准则
Mx f xWnx
三种准则分别适用于：需要计算疲劳的梁和冷弯型钢梁、塑性设计 的超静定梁、一般简支梁。
3.1 强度计算公式
(3) 弯曲正应力和剪应力的组合效应 采用材料力学第四强度理论的计算公式，但强度设计值增大10%。
3.1 强度计算公式
（2）轴拉构件端部非全部连接者
图示工形截面拉杆，端部只有翼缘和节点板用焊缝连接，在连接 区域内，工形截面应力不均匀，A点最高，B点低于A点，腹板中心的 C点更低。应力最高处有拉裂危险，为此引入有效截面系数 。
N f A
此拉杆在连接区域外应力分布 逐渐均匀，端部不均匀分布称为剪
强度验算大部分可以用材料力学的公式，但需要注意具体条件。
另有少数问题超出材料力学的范围。
3.1 强度计算公式
轴心受力构件 （1）轴拉构件端部全部连接者 有孔洞或局部削弱的拉杆，强度应按净截面计算，有两个计算公式
N 0.7 fu An
N f An
(3-2) (3-4)
和
二者分别体现净截面拉断和净截面屈服。拉断的后果十分不利，因 而在式(3-2)中以0.7代替 1 R ，对于Q235和Q345钢，式(3-2)允许较高的应 力，只用于仅在杆端有孔的拉杆，式(3-4)则用于沿拉杆全长有孔的情况。 强度更高的钢材，情况相反，式(3-2)比式(3-4)严格，全长有孔的拉 杆也应用它来算。
3.2 构件按强度要求选择截面
焊接梁需要预选截面，再进行验算。
截面尺寸中，高度是最主要的尺寸。高度大则截面的Ix和Wx都大， 刚度和强度条件都容易满足。但是，另一方面，梁高度大则占用净空
钢结构受拉构件承载力计算
受拉构件的截面承载力轴心受拉构件正截面受拉承载力计算与适筋梁相似，轴心受拉构件从加载开始到破坏为止，其受力过程也可分为三个受力阶段。
第I 阶段为从加载到混凝土受拉开裂前。
第Ⅱ阶段为混凝土开裂后至钢筋即将屈服。
第Ⅲ阶段为受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服；此时，混凝土裂缝开展很大，可认为构件达到了破坏状态，即达到极限荷载N 。
轴心受拉构件破坏时，混凝土早已被拉裂，全部拉力由钢筋来承受，直到钢筋受拉屈服。
故轴心受拉构件正截面受拉承载力计算公式如下：s y u A f N式中N u ――轴心受拉承载力设计值；y f ――钢筋的抗拉强度设计值；s A ――受拉钢筋的全部粼面面积。
大偏心受拉构件正截面的承载力计算偏心受拉构件正截面的承载力计算，按纵向拉力N 的位置不同，可分为大偏心受拉与小偏心受拉两种情况。
当轴向拉力作用在s A 合力点及/s A 合力点以外时，截面虽开裂，但还有受压区，否则拉力N 得不到平衡。
既然还有受压区，截面不会裂通，这个情况称为大偏心受拉。
构件破坏时，钢筋s A 及/s A 的应力都达到屈服强度，受压区混凝土强度达到c f 1α。
基本公式如下：bx f A f A f N c s y s y u 1//α--=)()2(/0//01s s y c u a h A f x h bx f e N -+-=α s a h e e +-=20 受压区的高度应当符合b x x <的条件，计算中考虑受压钢筋时，还要符合/2s a x ≥的条件。
设计时为了使钢筋总用量（A s +A s '）最少，同偏心受压构件一样，应取x =x b ，代人上式，可得对称配筋时，由于A s +A s ' 和f y +f y ' ，将其代入基本公式后，必然会求得x 为负值，即属于x <2a 's 的情况。
这时候，可按偏心受压的相应情况类似处理，即取x ＝2a 's ，并对A s '合力点取矩和取A s '=0分别计算A s 值，最后按所得较小值配筋。
钢结构 截面分类-概述说明以及解释
钢结构截面分类-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钢结构是指由钢材构成的建筑结构。
由于钢材具有高强度、轻质、可塑性好等优点，因此在建筑领域中得到了广泛应用。
钢结构的截面形状对其性能有着重要的影响，因此对钢结构的截面进行分类和研究具有重要意义。
本文旨在探讨钢结构截面的分类方法，并分析不同截面形状对构件的力学性能、承载能力以及施工便利性等方面的影响。
通过对钢结构截面分类的深入研究，我们可以更好地了解和运用钢材的特性，提高结构的抗力和稳定性。
在本文中，我们将首先介绍钢结构的定义和特点，包括钢材的强度、韧性以及耐久性等方面的特点。
接着我们将重点讨论钢结构截面分类的意义，即不同截面形状对结构性能的影响。
通过对截面形状的分类，我们可以更好地选择合适的截面形状来满足结构在不同工况下的要求。
在正文的最后一部分，我们将列举一些常见的钢结构截面分类，并对其特点进行详细阐述。
这些常见的截面形状包括I型钢、H型钢、工字钢、角钢等，我们将对它们的优点、应用范围以及适用的结构类型进行分析和比较。
通过本文的研究，我们可以更好地认识和了解钢结构截面的分类方法，并为工程实践提供有益的指导。
此外，钢结构截面分类的研究还具有重要的应用前景，可以为结构设计和施工提供更多的选择和灵活性。
最后，我们希望通过本文可以增加大家对钢结构截面分类的认识和理解，并为今后的研究和实践提供有益的参考。
文章结构是指文章整体的组织架构和章节安排。
一个良好的文章结构可以使读者更好地理解和理解文章内容，使文章的逻辑清晰明了。
本文将按照以下结构进行组织和呈现：1. 引言1.1 概述在引言部分，我们将对钢结构截面分类进行概述，介绍截面分类的背景和重要性。
1.2 文章结构在文章结构部分，我们将介绍本文的整体结构和章节安排，帮助读者更好地了解文章的内容和组织方式。
1.3 目的在本文的引言部分，我们还将明确本文的目的，阐明对钢结构截面分类进行研究的意义与价值。
2. 正文2.1 钢结构的定义和特点在正文的第一部分，我们将介绍钢结构的定义和主要特点，包括强度高、韧性好、施工周期短等。
钢结构基本原理第四章 单个构件的承载能力
第4章单个构件的承载能力--稳定性4.1 稳定问题的一般提法4.1.1 失稳的类别传统分类:分支点失稳和极值点失稳。
分支点失稳:在临界状态时,初始的平衡位形突变到与其临近的另一平衡位形。
（轴心压力下直杆）极值点失稳：没有平衡位形分岔,临界状态表现为结构不能再承受荷载增量。
按结构的极限承载能力：(1)稳定分岔屈曲：分岔屈曲后，结构还可承受荷载增量。
轴心压杆(2)不稳定分岔屈曲：分岔屈曲后,结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位形。
轴向荷载圆柱壳(3))跃越屈曲：结构以大幅度的变形从一个平衡位形跳到另一个平衡位形。
铰接坦拱，在发生跃越后, 荷载还可以显著增加,但是其变形大大超出了正常使用极限状态。
4.1.2 一阶和二阶分析材料力学：EI M //1+=ρ 高数：()()2/3222/1///1dx dy dx y d +±=ρ M>0 22/dx y d <0 ； M<0 22/dx y d >0 ；∴ M 与y ''符号相反()()EI M y y /1/2/32-='+''∴ （大挠度理论）当y '与1相比很小时 EI M y /-='' （1） （小挠度理论）不考虑变形，据圆心x 处 ()x h P M --=α1 一阶弯矩 考虑变形 ()()y p x h p M ----=δα2 二阶弯矩 将它们代入（1）式：()x h p y EI -=''α 一阶分析()()y p x h p y EI -+-=''δα 二阶分析边界条件: ()()000='=y y ()δ=h yEI ph 3/3αδ=()()]/)tan(3[)]3/([33kh kh kh EI ph -⨯=αδ （2） EI P k /2=由（2）有 ()∞=--32//)(t a n l i m kh kh kh kh π 得欧拉临界荷载 224/h EI P E π= 此为稳定分析过程：达临界荷载，构件刚度退化为0，无法保持稳定平衡，失稳过程本质上是压力使构件弯曲刚度减小，直至消失。
钢结构至章课后问答题
第一章概述1、试论述钢结构的特点及其合理的应用范围。
答：特点：（1）、材料的强度高，塑性和韧性好。
（2）、材质均匀，和力学计算的假定比较符合。
（3）、钢结构制造简便，施工周期短。
（4）钢结构的质量轻。
（5）、钢结构耐腐蚀差。
（6）、钢材耐热但不耐火。
应用范围：（1）、大跨度结构（2）、重型厂房结构（3）、受动力荷载影响的结构（4）、可拆卸的结构（5）、高耸结构和高层建筑。
（6）、容器和其他构筑物。
（7）、轻型钢结构。
2、钢结构的建造分为哪几个主要步骤？答：工厂制造和工地安装。
3、钢结构的极限状态分为哪几类？答：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
4、什么是可靠度？答：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
5、试写出结构构件的概率极限状态表达式。
答：第二章钢结构的材料1、哪些因素可使钢材变脆，从设计角度防止构件脆断的措施有哪些？答：下列因素可使钢材变脆（1）、硫、磷、氧、氮等化学成分的影响（2）、成才过程的影响（3）、冷加工硬化及温度等其它因素的影响。
从设计角度防止构件脆断可不考虑硬化所提高的强度及规定结构表面所受辐射温度等。
2、钢材的力学性能为何要按厚度（直径）进行划分？答：钢材屈服点的高低和钢材晶粒的粗细有关，材质好，轧制次数多，晶粒细，屈服点就高，因而不同厚度的钢材，屈服点不一样。
3、随着温度的变化，钢材的力学性能有何改变？答：钢材在高温下强度降低，低温下材料转脆。
4、什么情况下会产生应力集中，应力集中对材性有何影响？答：在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象称为应力集中。
应力集中使材料容易脆性破坏。
5、快速加载对钢材的力学性能有何影响？答：快速加载使钢材的屈服点和抗拉强度提高，冲击韧性降低。
第三章构件的截面承载力——强度1、简述构件截面的分类，型钢及组合截面应优先选用哪一种，为什么？答：构件截面可分为热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面、组合截面。
应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。
钢结构承载力验算
钢结构承载力验算1. 引言钢结构是一种重要的建筑结构形式，具有高强度、轻质、可靠性强等特点，被广泛应用于各种建筑和桥梁工程中。
在设计和施工过程中，钢结构的承载力是一个重要的设计参数，需要进行准确的验算。
本文将介绍钢结构承载力的验算方法和步骤。
2. 承载力的定义承载力是指结构在规定的工作条件下能够承受的最大荷载。
钢结构的承载力通常包括弯曲承载力、轴心承载力和剪切承载力。
下面将分别介绍这三种承载力的验算方法。
2.1 弯曲承载力验算方法弯曲承载力是指钢构件在受弯作用下能够承受的最大荷载。
验算方法通常基于弯矩和截面特性参数的相关公式计算。
需要确定的参数包括截面形状、截面尺寸、材料性能等。
通过计算得到的弯曲承载力与设计荷载进行比较，判断结构是否能够满足要求。
2.2 轴心承载力验算方法轴心承载力是指钢构件在受轴向压力作用下能够承受的最大荷载。
验算方法通常基于截面特性参数和材料性能的相关公式计算。
需要确定的参数包括截面形状、截面尺寸、杨氏模量等。
通过计算得到的轴心承载力与设计荷载进行比较，判断结构是否能够满足要求。
2.3 剪切承载力验算方法剪切承载力是指钢构件在受剪力作用下能够承受的最大荷载。
验算方法通常基于截面特性参数和材料性能的相关公式计算。
需要确定的参数包括截面形状、截面尺寸、材料抗剪强度等。
通过计算得到的剪切承载力与设计荷载进行比较，判断结构是否能够满足要求。
3. 验算步骤进行钢结构承载力验算时，通常按照以下步骤进行：1. 分析结构的受力情况，确定受力类型和受力点。
2. 确定结构的截面形状和尺寸，计算截面特性参数。
3. 获取材料的性能参数，如弹性模量、抗弯强度、抗压强度等。
4. 根据所选定的验算方法，计算弯曲承载力、轴心承载力和剪切承载力。
5. 将计算得到的承载力与设计荷载进行比较，判断结构是否满足要求。
6. 如果不满足要求，需要对结构进行优化设计，增加承载力。
4. 结论钢结构的承载力验算是钢结构设计和施工的关键环节，直接关系到结构的安全可靠性。
第三章构件的截面承载能力强度
一、轴心受力构件的应用 轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。 轴心受拉 ：桁架拉杆、网架、塔架（二力杆） 轴心受压 ：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。 二、轴心受力构件的截面形式 1、对轴心受力构件的截面形式的要求 1）、能提供强度所需要的面积； 2）、制作比较简单； 3）、便于和相邻的构件连接； 4）、截面宽大而薄壁，以满足刚度和整体稳定； 2、轴心受力构件的截面形式 轴心受力的构件可采用图中的各种形式。
四、梁的强度计算 1、弯曲正应力 梁受弯时的应力－应变曲线与受拉时相类似（图 f），其正应力的发展过程可分为三个阶段：弹性工作 阶段(图c)、弹塑性工作阶段(图d)和塑性工作阶段 (图e).
弹性阶段——此时正应力为直线分布，梁最外边缘正应 力不超过屈服点 。对需要计算疲劳的梁，常以最外 纤维应力到达fy作为承载能力的极限状态。冷弯型钢 梁因其壁薄，也以截面边缘屈服作为极限状态。 最大弹性弯矩：Me= Wn· fy 弹塑性阶段 ——梁边缘出现塑性 , 应力达到屈服点，而 中和轴附近材料仍处于弹性。在《钢结构设计规范》 中对一般受弯构件的计算，就适当考虑了截面的塑性 发展，以截面部分进入塑性作为承载能力的极限。 中和轴：和弯矩主轴平行的截面面积平分线，中和轴两 边面积相等，对于双轴对称截面即为形心主轴。 塑性阶段 —— 梁全截面进入塑性 , 应力均等于屈服点， 形成塑性铰 , 此时已达到梁的承载极限。超静定梁的 塑性设计允许出现若干个塑性铰，直至形成机构。
翼缘剪力流(s自中线自由端，对A、B点为s=0、b)： q=τ t=VxSx/Ix=Vsth/(2Ix)， qA=0, qB=Vbht/(2Ix) 腹板剪力流(s自腹板与翼缘中线交点算起，对B、D点 为s=0、h/2)：
钢结构—构件的截面承载能力
3.1.2 轴心受拉构件的强度
❖ 承载极限： 截面平均应力达到fu ，但缺 少安全储备；毛截面平均应力达fy ，结 构变形过大
➢ 计算准则： 毛截面平均应力不超过fy
钢材的应力应变关系
钢结构—构件的截面承载能力
❖ 应力集中现象
孔洞处截面应力分布
(a) 弹性状态应力
(b) 极限状态应力
8
12
要求：（ 1）验算钢板的强度 8
（2）验算拼接盖板的强度
解Q 2 ： 3 钢 5f ： 21 N/5 m2m
N
N/2
N/2
（1）钢板应验算Ⅰ－Ⅰ面截的强度
净截 A n 面 4 0 1面 0 2 4 2 积 1 2 2 37 m 4 2m 4
N' N10.5n180010.5460k0N
n
8
24.19mm,有效面积A=4.59cm2>4.39cm2。 ❖ 为了节省钢材，避免整个拉杆都用较粗的钢，可在没有螺纹的范围内采
用直径为24mm的圆钢，它的截面积为4.52cm2,比需要的4.41cm2稍大。 在中央有螺纹的范围内可焊一段直径为27mm的圆钢或采用局部镊粗的 办法解决.
钢结构—构件的截面承载能力
第3章构件的截面承载力
例2一块－ 40012的钢板用两块拼接
盖板 钢板构件 ⅠⅡ
400
盖板－ 4008进行拼接。采用 M 20高强
N
N
度螺栓摩擦型连接，孔 径d0 22 mm ，
ⅠⅡ
N N
排列如图所示，钢板轴 心受Байду номын сангаас，拉力设
盖板内力变化
计值 N 800 kN，钢材为 Q 235 钢。
构件内力变化
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钢结构—构件的截面承载能力
钢结构—构件的截面承载能力
k —安全系数，宜2取 .5~3.0
例题1 :某轻钢屋架的下弦杆是用Q235钢的圆钢制作的。在杆 的中央需用花篮螺丝张紧，杆的轴心拉力为N=90kN。试设计 此杆。
❖ 解：由 N f An
❖ A=N/f=90000/205=439mm2=4.39cm2 ❖ 由附表7可知，直径为27mm的圆钢加工螺纹后，其有效直径只有
8
12
要求：（ 1）验算钢板的强度 8
（2）验算拼接盖板的强度
解Q 2 ： 3 钢 5f ： 21 N/5 m2m
N
N/2
N/2
（1）钢板应验算Ⅰ－Ⅰ面截的强度
净截 A n 面 4 0 1面 0 2 4 2 积 1 2 2 37 m 4 2m 4
N' N10.5n180010.5460k0N
n
8
❖ 3、结构承载能力:整体结构的承载能力也往往和失稳有关。 ❖ 4、局部失稳：钢构件的板件还有可能局部失稳，也不属
于个别截面的承载能力问题
钢结构—构件的截面承载能力
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构 件，应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。
24.19mm,有效面积A=4.59cm2>4.39cm2。 ❖ 为了节省钢材，避免整个拉杆都用较粗的钢，可在没有螺纹的范围内采
用直径为24mm的圆钢，它的截面积为4.52cm2,比需要的4.41cm2稍大。 在中央有螺纹的范围内可焊一段直径为27mm的圆钢或采用局部镊粗的 办法解决.
钢结构—构件的截面承载能力
(1)索是理想柔性的，不能受压，也不能抗弯。 (2)索的材料符合虎克定律。
钢索的强度计算，目前国内外均采用容许应力法，按下式进行:
Nk max fk Ak
Nkmax—按恒载、活载、预、 应地 力震荷载、温度等 各种组合工况下计得 算的 所钢索最大拉力值 标准
A—钢索的有效截面面积
fk
—钢索材料强度的标准值
钢结构—构件的截面承载能力
3.1.2 轴心受拉构件的强度
❖ 承载极限： 截面平均应力达到fu ，但缺 少安全储备；毛截面平均应力达fy ，结 构变形过大
➢ 计算准则： 毛截面平均应力不超过fy
钢材的应力应变关系
钢结构—构件的截面承载能力
❖ 应力集中现象
孔洞处截面应力分布
(a) 弹性状态应力
(b) 极限状态应力
难点：
❖ 按强度条件设计构件截面
钢结构—构件的截面承载能力
钢结构的承载能力分为三个层次：
❖ 1、截面承载能力：构件截面的承载能力取决于材料的强 度和应力性质及其在截面上的分布，属于强度问题
❖ 2、构件承载能力: 构件有可能在受力最大截面还未达到强 度极限之前因丧失稳定而失去承载能力。稳定承载力取决 于构件的整体刚度，因而属于构件承载力
正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力 极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。
❖
轴心受拉构件：强度控制
❖ 轴心受压构件：强度、稳定必须同时满足
稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问 题，是钢构件设计的重点与难点。
钢结构—构件的截面承载能力
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择
钢结构—构件的截面承载能力
❖ 设计准则：净截面平均应力不超过fy
❖ 设计公式：
——钢材的抗拉强度设计值
！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑
孔前传力的影响。
N —构件的轴心拉力或设 压计 力值； An —构件的净截面面积 f —钢材的抗拉或抗压设 强计 度值，
钢结构—构件的截面承载能力
查P333，附表11
第3章 构件的截面承载力
第3章 构件的截面承载能力-
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择 3.2 梁的类型及强度 3.3 3.4 按强度选择梁截面 3.5 梁的内力重分布和塑性设计 3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度设计
钢结构—构件的截面承载能力
重点内容：
❖ 轴心受力构件的强度 ❖ 梁的强度 ❖ 拉弯、压弯构件的强度
2、轴心受力构件的应用： 主要承重钢结构， ❖ 轴心受拉构件：桁架拉杆、网架、塔架 ❖ 轴心受压构件：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱
3、对轴心受力的共同要求是: 1 能提供强度所需要的截面积; 2 制作比较简便; 3 便于和相邻的构件连接; 4 截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求。这类构件的截面 积往往取决于稳定承载力，整体刚度大则构件的稳定性好， 用料比较经济
没有区别。有孔洞削弱的压杆净截面按上式 计算强度。不过一般情况下，轴心受压构件 的承载力是由稳定条件决定的。
钢结构—构件的截面承载能力
3.2.4、索的受力性能和强度计算---采用容许应力法
钢索是一种特殊的受拉构件，广泛应用于悬索结构，张拉结构、桅杆 纤绳和预应力结构等。
悬索作为柔性构件，其内力不仅和荷载作用有关，而且和变形有关， 具有很强的几何非线性，需要由二阶分析来计算内力。悬索的内力和位移 可按弹性阶段进行计算，通常采用下列基本假定:
❖ 应用：主要承重结构、平台、支柱、 支撑等
1.截面形式
轧型钢截面
热轧型钢截面
钢结构—构件的截面承载能力
冷弯薄壁型钢截面
冷弯薄壁型钢截面
钢结构—构件的截面承载能力
型钢和钢板的组合截面
实腹式组合截面
格构式组合截面
钢结构—构件的截面承载能力
(a) (b) (c)
钢结构—构件的截面承载(d能)力 图 4-1 轴心受力构件的截面形式
第3章构件的截面承载力
➢ 关于净截面面积 A n
Ⅰ
N b
Anbt3d0t
Ⅰ （ a）
ⅡⅠ
构件可能沿ⅠⅠ截面破坏
N b
也可能沿ⅡⅡ截面破坏
ⅡⅠ （ b）
An应取ⅠⅠ截面和ⅡⅡ 沿ⅠⅠ面破坏沿ⅡⅡ面破坏 截面的较小面积
钢结构—构件的截面承载能力
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择
❖ 3.2.3 轴心受压构件的强度 ❖ 轴心受压构件的强度原则上和受拉构件
第3章构件的截面承载力
例2一块－ 40012的钢板用两块拼接
盖板 钢板构件 ⅠⅡ
400
盖板－ 4008进行拼接。采用 M 20高强
N
N
度螺栓摩擦型连接，孔 径d0 22 mm ，
ⅠⅡ
N N
排列如图所示，钢板轴 心受拉，拉力设
盖板内力变化
计值 N 800 kN，钢材为 Q 235 钢。
构件内力变化