简析木结构、钢结构、钢筋混凝土结构梁柱设计的异同

简析木结构、钢结构、钢筋混凝土结构梁柱设计的异同

钢结构设计和混凝土结构设计有着非常大的区别。一般后者是以强度和裂缝来控制参数进行设计，而前者是以稳定和挠度来作为控制参数的。

具体一点就是，混凝土结构可以通过计算软件计算得出结果来优化；而钢结构一般通过构造要求，如长细比，平面稳定，局部屈曲等参数来加以设计，计算为辅助作用！钢构设计的梁柱尺寸，先确定钢构件的形式，如工型，槽型，口型等，然后可通过层高，长细比，高宽比等来确定尺寸，最后通过软件复验可行性。

柱是受压构件，梁是受弯构件，下面就分别就木结构、钢结构、钢筋混凝土结构中受压构件和受弯构件的设计方法来比较出他们的异同。

木结构

轴心受拉和轴心受压构件

轴心受拉构件的承载能力，应按下式验算：

式中 ft--木材顺纹抗拉强度设计值(N/mm2)；

σt--轴心受拉应力设计值(N/mm2)；

N--轴心拉力设计值(N)；

An--受拉构件的净截面面积(mm2)。计算An时应将分布在150mm长度上的缺孔投影在同一截同上扣除。

轴心受压构件的承载能力，应按下列公式验算：

一、按强度验算

二、按稳定验算

式中 fc--木材顺纹抗压强度设计值(N/mm2)；

σe--轴心受压应力设计值(N/mm2)；

N--轴心压力设计值(N)；

An--受压构件的净截面面积(mm2)；

An--受压构件截面的计算面积(mm2)，按本规范第4.1.3条确定；

υ--轴心受压构件稳定系数，按本规范第4.1.4条确定。

受压构件截面的计算面积，应按下列规定采用：

一、无缺口时，取

式中 A--受压构件的毛截面面积(mm2)。

二、缺口不在边缘时(图4.1.3a)，取A0=0.9A

三、缺口在边缘且为对称时(图4.1.3b)，取A0=An

四、缺口在边缘但不对称时(图4.1.3c)，应按偏心受压构件计算

五、验算稳定时，螺栓孔可不作为缺口考虑。

轴心受压构件的稳定系数，应根据不同树种的强度等级按下列公式计算：

一、树种强度等级为TC17、TC15及TB20：

二、树种强度等级为TC13、TC11、TB17及TB15：

式中υ--轴心受压构件稳定系数；

λ--构件的长细比，按本规范第4.1.5条确定。

轴心受压构件稳定系数亦可根据不同的树种强度等级与木构件的长细比从附录六的附表中查得。

构件的长细比，不论构件截面上有无缺口，均应按下列公式计算：

式中 l0--受压构件的计算长度(mm);

i--构件截面的回转半径(mm);

I--构件的毛截面惯性矩(mm4);

A--构件的毛截面面积(mm2);

受压构件的计算长度，应按实际长度乘以下列系数：

两端铰接 1.0

一端固定，一端自由 2.0

一端固定，一端铰接 0.8

第二节受弯构件

受弯构件的抗弯承载能力，应按下式验算：

式中 fm--木材抗弯强度设计值(N/mm2)；

σm--受弯应力设计值(N/mm2)；

M--弯矩设计值(N·mm2)；

Wn--构件的净截面抵抗矩(mm3)；

受弯构件的抗剪承载能力，应按下式验算：

式中 fv--木材顺纹抗剪强度设计值(N/mm2)；

τ--受剪应力设计值(N/mm2)；

V--剪力设计值(N)；

I--构件的毛截面惯性矩(mm4)；

b--构件的截面宽度(mm)；

S--剪切面以上的毛截面面积对中和轴的面积矩(mm3)；

受弯构件的挠度，应按下式验算：

式中[w]--受弯构件的容许挠度值[mm]，应按本规范表3.2.3采用；w--构件按荷载短期效应组合计算的挠度(mm)。

双向受弯构件，应按下列公式验算：

一、按承载能力验算

二、按挠度验算

式中σmx和σmy--对构件截面x轴和y轴的受弯应力设计值(N/mm2)；

wx和wr--按荷载短期效应组合计算的沿构件截面x轴和y轴方向的挠度(mm)。对构件截面x轴和y轴的受弯应力设计值按下列公式计算：

式中 Mx和My--对构件截面x轴和y轴的弯矩设计值(N·mm)；

Wnx和Wny--对构件截面x轴和y轴的净截面抵抗矩(mm3)。

第三节拉弯和压弯构件

接弯构件的承载能力，应按下式验算：

压弯构件的承载能力，应按下列公式验算：

式中υm--考虑轴心力和横向弯矩共同作用的折减系数。

当验算垂直于弯矩作用平面的稳定时，可按本规范公式(4.1.2-2)验算，不考虑弯矩的影响。

当仅验算压弯构件的截面强度，不考虑轴心受压构件稳定系数υ值的影响时，可按下式验算：

钢结构

受弯构件的计算

强度在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度应按下列规定计算：

一、承受静力荷载或间接承受动力荷载时，

当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:

在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力（如连续梁支座处或梁的翼缘截面改变处等），其折算应力应按下式计算：

式中σ、τ、σｃ——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，r和σ c应按公式(4.1.2)和公式(4.1.3-1|)计算

整体稳定符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性：

一、有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻

止梁受压翼缘的侧向位移时。

二、工字形截面筒支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度B1之比不超过规定的数值时。

②梁的支座处，应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。

对跨中无侧向支承点的梁，L1 为其跨度；对跨中有侧向支承点的梁，L1为受压翼缘侧向支承点间的距离（梁的支座处视为有侧向支承）。