钢结构第四章钢柱与钢压杆
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。
钢结构基础第四章课后习题答案
第四章4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。
杆件由屈服强度2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不计残余应力。
320610mm E N =⨯2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。
解：由公式 2cr 2Eπσλ=，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下：4.8 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为 2y f 235N mm =，弹性模量为 320610mm E N =⨯2，试画出 cry y σ-λ——无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。
f yyf (2/3)f y(2/3)f yx解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。
因此，屈曲时的截面应力分布如图全截面对y 轴的惯性矩 3212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3212ey I t kb =()322232232212212ey cryy y y yI t kb E E E k I tb πππσλλλ=⨯=⨯= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y ycr y btf kbt kf k f btσ-⨯⨯==-二者合并得cry y σ-λ——的关系式cry cry342cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 画图如下4.10 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为0.6f yfyλσ0.20.40.60.81.0cryN=1500KN 。
解：已知 N=1500KN ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =1200cm l ，对弱轴的计算长度 oy =400cm l 。
钢结构厂房施工组织设计方案(钢结构部分)最新版
钢结构厂房施工组织设计方案(钢结构部分)最新版2.1XXX厂区2#、3#车间工程属于钢结构屋面安装工程，总建筑面积约为2000平方米。
2.2工程施工地点位于襄阳市，施工单位为XXX。
2.3本工程的质量目标是按照国家标准和设计要求进行施工，确保工程质量达到优良水平。
2.4为达到质量目标，施工单位将采取严格的施工管理措施，确保施工过程中的质量控制和监督。
精选范本,供参考！第三章施工准备3.1材料、半成品的准备工作要提前进行，确保施工进度不受影响。
3.2作业条件包括施工现场的环境、气候、温度等方面的要求，必须符合国家标准和设计要求。
精选范本,供参考！第四章钢柱基础4.1钢柱基础支承面形式应符合设计要求，支承面应平整、无松动、无油污等。
4.2钢柱基础调整方法应按照设计要求进行，必须确保调整精度和稳定性。
4.3钢柱基础的质量标准应符合国家标准和设计要求，必须经过验收合格后方可进行下一步施工。
精选范本,供参考！第五章操作工艺5.1工艺流程应按照设计要求进行，必须确保施工过程中的质量控制和监督。
5.2安装准备包括施工现场的清理、材料准备、工具准备等，必须符合国家标准和设计要求。
5.3钢柱安装应按照设计要求进行，必须确保安装精度和稳定性。
5.4柱间刚性系杆安装、钢梁拼装、钢梁安装、钢联系构件的安装、屋面檩条系统安装、除锈刷涂料、检查验收等工序，均应按照设计要求进行，必须确保施工过程中的质量控制和监督。
精选范本,供参考！第六章质量标准6.1保证项目包括施工过程中的质量控制和监督等，必须符合国家标准和设计要求。
6.2基本项目包括钢结构的尺寸、位置、垂直度、水平度等方面的要求，必须符合国家标准和设计要求。
6.3允许偏差项目见表－3，必须符合国家标准和设计要求。
精选范本,供参考！第七章成品保护7.1施工过程中必须对成品进行保护，防止损坏或污染。
7.2施工完成后必须对成品进行清理和保养，确保成品质量和使用寿命。
精选范本,供参考！第八章施工注意事项8.1施工过程中必须遵守国家标准和设计要求，确保施工质量。
钢结构思考题
考试题型1、填空题20分3、选择题20分2、简答题20分3、论述思考题20分4、计算题20分水工钢结构思考题绪论1、钢结构的概念。
2、钢结构的特点和运用。
第一章钢结构的材料和计算方法1、结合钢材一次单向拉伸时应力-应变曲线，分析钢材工作时的几个阶段，以及各阶段的应力-应变变化特点。
2、为什么通常取屈服点f y作为钢材强度的标准值，而不取抗拉强度f u？3、影响钢材力学性能的主要因素。
4、如何验算疲劳强度？什么情况下可以不必验算钢材的疲劳？5、钢结构常用钢材的钢号和轧成钢材的规格。
6、钢结构的计算方法有哪些？有何异同？第二章钢结构的连接1、钢结构常用的连接方法和各自的优缺点。
2、对接焊缝和角焊缝的特点、构造、计算方法。
3、角钢与节点板连接时，为什么要有两侧焊缝内力分配系数？它是根据什么确定的？4、普通螺栓的工作原理、构造、计算方法。
5、焊接残余应力与残余变形的成因是什么？焊接残余应力对构件的影响是什么？如何减少焊接残余应力和焊接残余变形？6、螺栓群在扭矩作用下，在弹性受力阶段受力最大的螺栓其内力值是在什么假定下求得的？第三章钢梁1、钢梁有几种形式？应用情况如何？钢梁截面为什么常用工字形而不用矩形截面？2、钢梁的塑性发展理论，以及采用塑性理论时的限制条件。
3、钢梁丧失整体稳定的原因是什么？整体稳定临界应力受哪几个因素影响？如何提高和保证钢梁的整体稳定性？4、钢梁整体稳定系数的定义、整体稳定的验算方法，以及可不验算钢梁整体稳定的情况。
5、组合梁的最小梁高、经济梁高、建筑梁高。
6、焊接组合梁的设计包括哪几项内容？应满足哪些基本要求？7、轧成梁和组合梁的设计步骤和方法。
8、组合梁腹板支承区段和跨中区段的局部稳定性有何异同？在什么情况下应设置横向加劲肋或纵向加劲肋？9、试从薄板失稳时的屈曲形状和临界应力公式两方面来阐明横加劲肋和纵向加劲肋的作用。
10、梁格连接有哪几种构造形式？11、梁的支座有哪几种形式？第四章钢柱与钢压杆1、理想轴心压杆与实际轴心压杆有何区别？在实际轴心压杆的稳定计算中是怎样考虑这些因素的？2、残余应力对压杆的稳定性有何影响？3、轴心受压格构式构件对实轴和对虚轴的稳定计算有何不同？4、格构式受压构件的缀条和缀板的作用。
安徽理工大学钢结构第四章-题库
安徽理工大学钢结构第四章-题库(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第四章轴心受力构件一、选择题1．轴心受力构件应满足正常使用极限状态的（ C ）要求。
A．变形 B．强度 C．刚度 D．挠度2．轴心受力构件应满足承载能力极限状态的（ B ）要求。
A．变形 B．强度 C．刚度 D．挠度3．对于轴心受压构件或偏心受压构件，如何保证其满足正常使用极限状态（ D ）A．要求构件的跨中挠度不得低于设计规范规定的容许挠度B．要求构件的跨中挠度不得超过设计规范规定的容许挠度C．要求构件的长细比不得低于设计规范规定的容许长细比D．要求构件的长细比不得超过设计规范规定的容许长细比4．用Q235钢和Q345钢分别建造一轴心受压柱，两轴心受压柱几何尺寸与边界条件完全一样，在弹性范围内屈曲时，前者临界力与后者临界力之间的关系为（ C ）A．前者临界力比后者临界力大B．前者临界力比后者临界力小C．等于或接近D．无法比较5．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6．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7．在下列因素中，对轴心压杆整体稳定承载力影响不大的是（ D ）A ．荷载偏心的大小B ．截面残余应力的分布C ．构件中初始弯曲的大小D ．螺栓孔的局部削弱8．关于残余应力对轴心受压构件承载力的影响，下列说法正确的是（ A ）A ．残余应力对轴压构件的强度承载力无影响，但会降低其稳定承载力B ．残余应力对轴压构件的稳定承载力无影响，但会降低其强度承载力C ．残余应力对轴压构件的强度和稳定承载力均无影响D ．残余应力会降低轴压构件的强度和稳定承载力9．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10．理想弹性轴心受压构件的临界力与截面惯性矩I 和计算长度0l 的关系为（ D ）A ．与I 成正比，与0l 成正比B ．与I 成反比，与0l 成反比C ．与I 成反比，与20l 成正比D ．与I 成正比，与20l 成反比11．如图所示为轴心受压构件的两种失稳形式，其中（ D ）A ．（a ）为弯扭失稳，（b ）为扭转失稳B ．（a ）为弯扭失稳，（b ）为弯曲失稳C ．（a ）为弯曲失稳，（b ）为弯扭失稳D ．（a ）为弯曲失稳，（b ）为扭转失稳12．两端铰接轴心受压柱发生弹性失稳时，其它条件相同，轴力分布图如下所示，则各压杆的临界力的关系是（ B ）A ．Nk1>Nk2>Nk3>Nk4B ．Nk4>Nk2>Nk3>Nk1C ．Nk4>Nk3>Nk2>Nk1D ． Nk1>Nk3>Nk2>Nk413．如图所示的轴心受压构件I I x y /≥4，其临界力N cr 为（ D ）A ．π222EI a x /()B ．π22EI a x /C ．π224EI a y /()D ．π22EI a y /14．轴压杆的轴心力分布及支承情况如图所示，验算此杆整体稳定性时，计算长度应取（ D ）。
钢结构轴心受力构件
t＜80mm t≥80mm
焊接工字 形形截面
翼缘为焰切边 翼缘为轧制或剪切边
y x
板件宽厚比大于20 焊接箱形截面
板件宽厚比小于等于20
对x轴 b类 c类 b类 c类 b类
c类
对y轴 c类 d类 b类 d类 b类 c类
钢柱与钢压杆
（2）构件长细比的确定
①截面为双轴对称或极对称构件：
y
y
x lox ix
f
（2）求两主轴方向的回转半径：
ix
l0 x
;
iy
l0 y
钢柱与钢压杆
（3）由截面面积A和两主轴方向的回转半径ix，iy，优先
选用轧制型钢，如工字钢、H型钢等。型钢截面不能满足 时，选用组合截面，组合截面的尺寸可由回转半径确定。
h ix ;
1
b iy
2
α1、α2为系数，表示h、b和回转半径之间的近似数值关系。
钢柱与钢压杆
表2 各种截面回转半径的近似值
截面
y
y
y
y
b
b
b
x
hx
hx
hx
hx
hx
hx
h
b
b
b
b=h
y
y
y
ix 1h 0.43h
iy 2b 0.24b
0.38h 0.44b
0.38h 0.60b
0.40h 0.30h 0.28h 0.40b 0.215b 0.24b
0.32h 0.20b
（4）由求得的A、h、b，综合考虑构造、局部稳定、钢 材规格等，确定截面尺寸。
钢柱与钢压杆
（5）构件验算：
①截面有削弱时，需进行强度验算。 N f
钢结构之钢梁
(2) 当a/b≤2时，用横加劲肋来减小各板段旳 a/b值，临界剪应力伴随稳定系数k增大旳 比率较大，故较经济。这就是规范要求横 加劲肋最大间距a ≤2h0旳原因之一。
提升临界应力旳措施 （1）减小矩形薄板旳长度可有效提升σcr （2）按一定要求设横向加劲肋，减小矩形薄
板旳长度，可提升σcr
4、弹塑性阶段旳临界应力
第三节 钢梁旳整体稳定
一、整体稳定 1、整体失稳
当弯应力还未到达屈服点之前，而弯矩超 出临界线值，使钢梁发生侧向弯扭屈曲，从 稳定平衡状态转变为不稳定状态。
2、原因 受压翼缘发生侧向失稳
3、整体失稳形式 受拉翼缘对受压翼缘旳侧向变 形有牵制作用，从而使受压翼 缘发生较大旳侧向变形，受拉 翼缘发生较小旳侧向变形
形板 为计算临界应力，采用通用高厚比 （正则化宽厚比）
s fvy / cr
s
h0 / tw
41
fy 235
当a/h0≤1(a为短边)时 k 4 5.34（/ a ）2 h0
当a/h0>1(a为长边)时 k 5.34 4（/ a ）2 h0
当a/h0≤1(a为短边)时
s
41
h0 / tw 4 5.34（/ h0/a）2
cr 1.1 f / b2
（4－62c）
3、腹板在局部横向压应力下旳屈曲
梁在集中荷载作用处未设支承加劲肋及 在吊车轮压作用下，都受到局部横向压应 力
腹板不发生局部失稳的h0 / tw 限值
h0 82 235
tw
fy
规范取为 h0 80 235
tw
fy
当0.5≤ a/h0≤1.5时
c
28
（2）形心轴旳位置
fy
(完整版)钢结构基础第四章课后习题答案
第四章4.7试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。
杆件由屈服强度的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定2y f 235N mm =不计残余应力。
（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段320610mm E N =⨯2的变形模量是常数，所以画出 的曲线将是不连续的）。
cr -σλ(2/3)解：由公式 ，以及上图的弹性模量的变化得 曲线如下：2cr 2Eπσλ=cr -σλ(2/3)4.8 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为，弹性模量为，试画出2y f 235N mm =320610mm E N =⨯2 无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。
cry y σ-λ——解：当 , 构件在弹性状态屈曲；当 时，cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=cr 0.30.7y y y f f f σ>-=构件在弹塑性状态屈曲。
全截面对y 轴的惯性矩 ，弹性区面积的惯性矩 3212y I tb =()3212ey I t kb =()322232232212212ey cryy y y yI t kb E E E k I tb πππσλλλ=⨯=⨯=截面的平均应力2220.50.6(10.3)2y ycr ybtf kbt kf k f btσ-⨯⨯==-二者合并得的关系式cryy σ-λ——cry cry342cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-=画图如下4.10 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。
钢材为钢，翼缘为火焰切割Q235边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。
已知构件承受的轴心压力为。
N=1500KNt h i nhe i rg解：已知 ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ，对弱N=1500KN ox =1200cm l 轴的计算长度 。
抗压强度设计值 。
钢结构第四章
1．轴心受压柱的实际承载力
轴心受压柱整体稳定计算：
N A f
4.23
式中N 轴心受压构件的压力设计值； A 构件的毛截面面积； 轴心受压构件的稳定系数，和截面类型、 构件长细比、所用钢种有关见附表17； f 钢材的抗压强度设计值，见附表11。
2．列入规范的轴心受压构件稳定系数
N A f
(6) 当截面有较大削弱时，还应验算净截面的强度，应使
N An f
(7) 验算刚度，柱和主要压杆，其容许长细比为[]=150， 对次要构件如支撑等则[]=200。
初定截面和长细比λ=100
查表λ→ 由 → A 计算i =l0 /λ i ,A→b, h,
A
A x 27 A1x
2 y
2 x 2 y 1
l0 x i ②求 x x ③查附表14确定分肢间距b，两分肢翼缘间的净空应大 于100mm，以便于油漆； 2 ④验算：刚度 0 x 2 x 1 [ ] 整稳 缀条柱 1 0.7max 分肢稳定： 缀板柱 0.5 1 max 1 40
失稳模式之间的耦合作用，局部和整体稳定的相关性。
4.2 轴心受压构件的整体稳定性
4.2.1 纵向残余应力对轴心受压构件整体稳定性的 影响
残余应力的测量及其分布
A、产生的原因：
①焊接时的不均匀加热和冷却； ②型钢热扎后的不均匀冷却； ③板边缘经火焰切割后的热塑性收缩； ④构件冷校正后产生的塑性变形。
2. 剪切变形对虚轴稳定性的影响 绕实轴屈曲时，剪切变形的影 响可忽略，弯曲失稳情况与实腹式 截面一样。
x
y x y
N f A
绕虚轴屈曲时，由于缀材刚
l1/2
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A-钢柱与钢压杆
[ ]
N f A
轴心受压构件的整体稳定 Buckling of Rolled or welded Section Column
轴心受压构件的三种整体失稳状态
无缺陷的轴心受压构件（双轴对称的 工型截面）通常发生弯曲失稳，构件 的变形发生了性质上的变化，即构件 由直线形式改变为弯曲形式，且这种 变化带有突然性。
规范在制定轴心受压构件的柱子曲线时，根据不同截面形状和尺寸、 不同加工条件和相应的残余应力分布和大小、不同的弯曲屈曲方向以 及l/1000的初弯曲，按照极限承载力理论，采用数值积分法，对多种 实腹式轴心受压构件弯曲屈曲算出了近200条柱子曲线。
规范将这些曲线分成四组，也就是将分布带分成四个窄带，取每组的 平均值曲线作为该组代表曲线，给出a、b、c、d四条柱子曲线，如图
柱子曲线（
曲线
）
规范根据截 面分类查表 格。
轴心受压实腹式构件的整体稳定计算 Buckling of Rolled or welded Section Column
N cr cr f y f A R fy R N 即： f A
欧拉公式：
EId2 y / dz2 Ny 0
k 2 N / EI
N A
z
y k y 0
2
方程通解： 临界力：
y A sin kz B coskz
N cr 2 EI / l 2 2 EA /(l / i) 2 EA /
2 2
y
屈曲弯曲 状态
理想轴心受压构件 （1）杆件为等截面理想直杆； （2）压力作用线与杆件形心轴重合； （3）材料为匀质，各项同性且无限弹性，符合虎克定律； （4）构件无初应力，节点铰支。
钢结构厂房施工组织设计方案(气楼钢结构厂房)
目录第一章总则 (4)第二章工程概况及质量目标 (5)第1节工程概况 (5)第2节质量目标 (6)第三章施工准备 (6)第1节材料、半成品 (7)第2节作业条件 (7)第四章钢柱基础 (8)第1节钢柱基础支承面形式 (8)第2节钢柱基础调整方法 (9)第3节钢柱基础质量标准 (10)第五章操作工艺 (12)第1节工艺流程 (12)第2节安装准备 (12)第3节钢柱安装 (13)1第4节柱间刚性系杆安装 (13)第5节钢梁拼装 (14)第6节钢梁安装 (14)第7节钢联系构件的安装 (15)第8节屋面檩条系统安装 (16)第9节气楼安装 (18)第11节检查验收 (25)第六章质量标准 (26)第1节保证项目 (26)第2节基本项目 (27)第3节允许偏差项目见表－ 3 (27)第七章成品保护 (31)第八章施工注意事项 (32)第九章质量记录 (33)第十章彩钢屋面板安装 (33)第十一章施工前的准备工作 (36)2第十二章施工进度计划 (38)第1节工程现场施工合同工期为70天。
（见附表一） (38)第2节工期保证措施 (38)第十三章项目部组成及劳动力、施工机具配备 (39)第1节项目部组成 (39)第2节劳动力配备 (39)第3节主要施工机具 (40)第十四章质量保证措施 (40)第十五章安全保证措施 (42)3第一章总则1.1 为了保证某公司钢结构厂房工程安装的顺利进行，保证施工的质量、进度、安全目标，圆满完成本项工程的安装工作，特编制该工程安装施工组织设计。
1.2 施工组织设计编制主要依据为：《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）、《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221—95）、《江苏省建筑安装工程施工技术操作规程》DB32/297、298—1999。
1.3 钢结构屋面安装必须按施工图进行，当对施工图及在实际施工中发生疑问时，应通过技术主管或有关技术人员处理。
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
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第四章 钢柱与钢压杆
2、将截面分成变形模量不同的两部分 降低截面刚度。
3、降低压杆的稳定承载能力
第四章 钢柱与钢压杆
4、对弱轴的影响比对强轴严重
对强轴 x- x 轴屈曲
对弱轴 y-y 轴屈曲
第四章 钢柱与钢压杆
三、实际轴心压杆的稳定极限承载力 极限承载力理论（压溃理论或最大强度准）：
计算公式： ：轴心压杆的稳定系数 根据表4-1的截面分类、构件钢号、长细比 查附录七
四、刚度验算
第四章 钢柱与钢压杆
第三节 轴心受压实腹式构件的局部稳定性
在计算中通常以限值板宽厚比来保证其局部稳定性
计算原则：局部失稳不先于整体失稳
1、工字形截面翼缘： 三边简支，一边自由
第四章 钢柱与钢压杆
翼缘板在弹塑性阶段工作 弹塑性阶段弹性模量折减系数
对上式简化为直线式
第四章 钢柱与钢压杆
2、腹板：两边简支，两边弹性固定于翼缘
b：翼缘自由外伸宽度 构件长细比的较大值
第四章 钢柱与钢压杆
第四节 轴心受压实腹式柱设计
一、截面形式
常用截面形式有轧制普通工字钢、H型钢、焊接工字形截面、 型钢和钢板组合截面、圆管、方管截面等。
(a)
(b)
(c)
第四章 钢柱与钢压杆
钢结构第四章钢柱与钢压杆
第四章 钢柱与钢压杆
第一节 应用和构造形式
一、应用
无节间荷载的钢桁架上弦杆和一部分腹杆——轴心受压构件 有节间荷载的钢桁架上弦杆，框架柱——压弯构件
第四章 钢柱与钢压杆
第一节 应用和构造形式
第四章 钢柱与钢压杆
第一节 应用和构造形式
二、构造
柱头 柱身 柱脚
按柱身构造形式分为 实腹柱 格构柱
（2）强度（有孔洞削弱）
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
（3）局部稳定性验算
（4）刚度
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
实腹柱
不满足局部稳定要求：
1.增加腹板厚度tw（不经济） 2.设置纵向加劲肋（减小腹板计算高度）
3.板屈曲后还有很大承载能力 按有效截面计算
考虑腹板部分退出工作，腹板截面面积 仅考虑腹板两侧各
第四章 钢柱与钢压杆
特例:
焊接工字形截面
若
由等稳条件
，则
形成扁而宽的截面，与其它构件连接困难
按构造取
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
（2）由A ，b1 ,h 试选 t, tw
主要由局部稳定条件确定
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
3、验算（按选定的截面尺寸，求实际面积和实际长细比） （1）整体稳定性
保持微弯平衡状态 不稳定平衡：N再稍有增加，弯曲变形随即突然增大，
杆件屈曲
第四章 钢柱与钢压杆
轴心压杆保持微弯平衡状态的临界力
临界应力
：计算长度系数（与杆件支承情况有关）
第四章 钢柱与钢压杆
两端铰支 两端固定
＝1.0 ＝0.5
一端固定，一端铰支 ＝0.7 一端固定，一端自由 ＝2
提高稳定性方法：减小计算长度 增大截面回转半径（A一定，增大I）
内部不易生锈， 但与其他构件连接较麻烦
l0x l0y
第四章 钢柱与钢压杆
二、截面选择 已知：N，截面形式，钢号，
A 与 是相关联的两未知数，通过试算确定A
步骤： 1. 假设长细比
l0x l0y
第四章 钢柱与钢压杆
2.确定截面尺寸 （1）利用等稳定条件，一般
由近似关系
ll00xx ll00yy
第五节 轴心受压格构式构件的稳定性
y－y：实轴（与单肢腹板相垂直的主轴） x－x：虚轴（与缀材平面相垂直的主轴）
一、特点
1. 绕实轴y的稳定计算同实腹式构件
2. (两个单肢相当于两个并排的实腹式构件)
2. 绕虚轴x的稳定性比有同样λ实腹式构件小
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
二、绕虚轴x的整体稳定性计算
考虑初偏心、初弯曲、残余应力等的影响， 按偏心压杆的稳定理论求其极限荷载
C点之前：稳定平衡 C点之后：不稳定平衡 C点：稳定极限应力
规范：按截面形式，加工方法，弯曲方向不同及相应的残余应力，算 出96条稳定系数 与长细比 的关系曲线并归为a，b，c, (d)四类
GB50017的柱子曲线
第四章 钢柱与钢压杆
•轴压构件失稳时与梁的弯曲相同，产生弯矩和剪力， •对实腹式构件，剪力由通长的腹板承受，剪切变形很小，可忽略 • 格构式构件，单肢每隔一定的距离用缀材联系，柱是中空的， 绕虚轴失稳时，剪力引起的变形比实腹式构件大，
欧拉公式适用条件：材料处于弹性范围，即
当
进入非弹性阶段，用切线模量 代替E
第四章 钢柱与钢压杆
二、残余应力的影响
残余应力： 在杆件尚未承受外荷载前已存在的一种初应力， 在截面上自相平衡。
焊接工字形截面，翼缘 为
轧制边的残余应力分布：
第四章 钢柱与钢压杆
残余应力的影响： 1、在轴心压力N作用下， 使截面的某些部位提前屈服
按有效截面计算整体稳定
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与Leabharlann 压杆三、构造要求1. 腹板 `
或需设置纵向加劲肋的柱，
应成对布置横向加劲肋 间距
（防止腹板在运输和施工过程中发生变形， 提高柱的抗扭刚度）
2. 轴压构件，翼缘与腹板连接焊缝厚度
（偶然性弯曲引起的剪力很小）
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
第一节 应用和构造形式
第四章 钢柱与钢压杆
第二节 轴心受压实腹式构件的整体稳定性
截面设计
第四章 钢柱与钢压杆
第二节 轴心受压实腹式构件的整体稳定性
一、理想轴心压杆的临界力
理想轴心压杆： 绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力
稳定平衡：N较小时，直线平衡状态 随遇平衡（中性平衡）： N增大到某一数值时，
第四章 钢柱与钢压杆
【例题4-1 】某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图所示。 柱的上、下端均为铰接，柱高4.2m，承受的轴心压力设计值为 1000kN，钢材为Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为E43系列， 手工焊。试验算该柱是否安全。
ll00xx ll00yy
ll00xx ll00yy
第四章 钢柱与钢压杆
选择截面的原则： 1.面积分布尽量开展，以增加截面惯性矩和回转半径
（提高柱的整体稳定性和刚度） 2.等稳定性 3. 便于与其他构件连接，尽可能构造简单，制造省工
l0x l0y
第四章 钢柱与钢压杆
普通工字型钢：
，当
适用于
，采用不经济
宽翼缘H型钢：改善截面对y 轴的稳定性 焊接工字形截面：组合灵活，易使截面分布合理，应用广泛 管形截面：两个方向的回转半径相近，构件为封闭式，