钢结构构件的截面承载力-强共56页
多层钢结构设计
竖向地震作用系数αv: 8度0.1/9度0.2
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二、荷载效应组合
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荷载效应组合
不考虑地震的组合
n
永久荷载控制： 0 (G SGK ciQiSQiK ) R i 1 n
可变荷载控制： 0 (G SGK Q1SQ1K ciQi SQiK ) R i2
组合梁的分类
普通混凝土翼板组合梁 压型钢板组合梁 预制装配式混凝土板组合梁
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组合梁设计
组合梁的优点
节约钢材，降低造价； 增大截面刚度，减小钢梁挠度； 减小结构高度及建筑物总高度； 增强结构整体性； 钢梁为组合板支撑，节约模板，缩短工期
柱-支撑体系刚度大，用钢量省，条件允许时应优 先选用；支撑布置应合理、均匀。
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4.2 多层钢结构荷载效应和组合
荷载效应计算 荷载效应组合
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一、荷载效应计算
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荷载效应计算
永久荷载：分项系数1.2 ；1.35 ；
1.0
可变荷载：分项系数1.4
雪荷载
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组合梁设计
组合梁的缺点
耐火等级差； 需在钢梁上焊接连接件
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4.5 多层钢结构的连接
连接的一般规定 梁柱节点 柱的拼接节点 柱脚节点
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钢结构基本原理：3-受拉构件
拉弯构件截面强度
全截面屈服准则：轴力—弯矩相关关系推导
1 fy
a
a
h
h 2a
a
a
b 2 fy
由平衡关系： N (h 2a)bfy (1 2a / h)Np
(1)
Mx abfy (h a) Mpx 4[a / h (a / h)2 ] (2)
其中，Np bhfy M px ( 14)bh2 fy
残余应力对静力强度的影响：无
0.10.4 3/ 2 0.7
0.3 0.4 0.1
－
－
＋ 0.6 0.4 1
＋
1
－
－
0.4 f y
0.8 f y
对构件刚度的影响? 对疲劳性能的影响? 对构件稳定的影响?
P
P/A f y
P=？
fy
－
－
－
＋ rt 0.6 f y
0.70.2 3/ 2 1
截面强度公式
y 1 fy
x
N
Mx 2 fy
工程设计公式
1
N A
Mx Wx
fy
记 屈服轴力 Np Afy
屈服弯矩 Mex Wx fy
则 N Mx 1 Np M ex
N An
Mx Wxn
fd
2
拉弯构件截面强度
全截面屈服准则 准则描述
截面各点应力（拉、压）都达到钢材屈服点
截面强度公式
截面强度
N An
fd
1
受拉构件
截面效率 截面效率：连接处能够有效传递内力的截面与计
算截面的比值
a
受拉构件
截面效率
a
截面效率系数
1a/
a ——被连接"截面"形心至连接面距离 ——连接长度
钢结构承载力计算
【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, 翼缘稳定满足腹板净高h0与其厚度tw之比:h0tw = 364.0010.50 = 34.67 > (25+0.5 λ)235fy = (25 +0.5×100.00)×235225.00 = 76.65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5.4.2-1, 腹板稳定满足**********根据规范5.4.2-1, 腹板稳定不满足!!!**********四、构件承载力N1 > N2, 整体稳定起决定作用, 构件承载力为N2 = 163.69kN（第二项计算，双槽钢40a，可）一、强度决定的构件承载力构件截面的最大厚度为21.00mm, 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 × 135.08 × 102 103 = 2769.16kN 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 × 1028.02 = 96.01双轴对称截面，按5.1.2-2进行计算取长细比较大值λy , 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0.595两个主轴方向的最大长细比为96.01,不大于设定的长细比150.00根据规范公式5.1.2-1,N2 = 1.00fϕA = 1.00 × 205.00 × 0.595 × 150.09 × 102 × 10-3 = 1829.91kN 三、构件承载力N1 > N2, 整体稳定起决定作用, 构件承载力为N2 = 1829.91kN。
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”。
钢结构构件的截面承载力-强度.ppt
验算公式：
? 2 ? 3? 2 ? 1.1 f
? 2 ? ? 2 ? ?? ? 3?2 ? ? f
c
c
1
式中 ? ——? 与? 异号时取1.2，同号时取1.1
1
c
当横向荷载不通过剪心时：
?? M ? B?f
WW
enx
?
3.4 按强度条件 选择梁截面
3.4.1 初选截面
? 对于热轧型钢开口截面，考虑圆角影响
?n
I ? k bt3/3
t
ii
i?1
系数 k
? 对于闭口截面
I ? 4A2 / ?ds
t
t
闭合截面的循环剪力流
截面面积相同的两种截面
I ≈1:500 , ?≈30:1 t
? 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
扭转剪应力分布
上翼缘的内力
max
? 容许最小高度h
min
h >=nl/6000 min
? 经济高度h e
h ? 7 3 W ? 30 (cm)
e
x
hmin≤h≤hmax，h≈he
焊接梁截面
均布荷载作用下简支梁的最小高度h
min
? 腹板高度h w
腹板高度hபைடு நூலகம்比h略小。 w
? 腹板厚度t w 抗剪
t ? ?V w hf
第3章 构件的截面承载力 ——强度
主要内容：
? 轴心受力构件的强度 ? 梁的强度 ? 拉弯、压弯构件的强度
重点：
? 按强度条件设计构件截面
3.1 轴心受力构件 的强度
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择
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）。
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。
钢结构设计轴心受力构件截面强度计算
钢结构设计轴心受力构件截面强度计算7.1.1 轴心受拉构件，当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时，其截面强度计算应符合下列规定：1 除采用高强度螺栓摩擦型连接者外，其截面强度应采用下列公式计算：2 采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，其毛截面强度计算应采用式（7.1.1-1），净截面断裂应按下式计算：3 当构件为沿全长都有排列较密螺栓的组合构件时，其截面强度应按下式计算：式中：N——所计算截面处的拉力设计值(N)；f——钢材的抗拉强度设计值(N／mm2)；A——构件的毛截面面积(mm2；A n——构件的净截面面积，当构件多个截面有孔时，取最不利的截面(mm2)；f u——钢材的抗拉强度最小值(N／mm2)；n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；n1——所计算截面(最外列螺栓处)高强度螺栓数目。
7.1.2 轴心受压构件，当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时，截面强度应按本标准式(7.1.1-1)计算。
但含有虚孔的构件尚需在孔心所在截面按本标准式(7.1.1-2)计算。
7.1.3 轴心受拉构件和轴心受压构件，当其组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时，应将危险截面的面积乘以有效截面系数η，不同构件截面形式和连接方式的η值应符合表7.1.3的规定。
表7.1.3 轴心受力构件节点或拼接处危险截面有效截面系数条文说明7.1.1 原规范在条文说明中给出了式(7.1.1-1)和式(7.1.1-2)，并指出“如果今后采用屈强比更大的钢材，宜用这两个公式来计算，以确保安全”。
当前，屈强比高于0.8的Q460钢已开始采用，为此，用这两个公式取代了净截面屈服的计算公式。
对于Q235和Q345钢，用这两个公式可以节约钢材。
当沿构件长度有排列较密的螺栓孔时，应由净截面屈服控制，以免变形过大。
7.1.2 轴压构件孔洞有螺栓填充者，不必验算净截面强度。
7.1.3 有效截面系数是考虑了杆端非全部直接传力造成的剪切滞后和截面上正应力分布不均匀的影响。
门式刚架轻型钢结构.pptx
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3.结构体系及布置
• 结构布 置–门式刚架的间距
•柱网轴线纵向距离，6/7.5/9/12米 –温度区段长度
•伸缩缝间距离，纵向300米/横向150米 •伸缩缝做法：
檩条(吊车梁等)连接螺栓用长圆孔 设置双柱
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3.结构体系及布置
• 结构布 –置支撑布置
•每个温度区段应设置独立、稳定支撑系统； •屋面水平支撑及柱间支撑位于同一柱间； •支撑间距30~45米； • 间距应根据纵向柱距/纵向受力/安装条件 确定；
•
综合经济效益好； 第5页/共151页
1.概述
• 门式钢架结构的特 缺点 •点 结构整体刚度小：
整体工作前应防止构件变形 • 杆件壁薄，锈蚀及局部变形影响大； • 制作、运输及安装要求高；
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• 应用和发 应用 •展 单层工业厂房
• 超市 • 仓库等
• 跨度9m ~ 36m
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• 结构自重；屋面；吊挂荷载等 • 屋面活荷：
• 标准值 0.5kN/m2; (A>60 m2时，0.3 kN/m2);
• 施工或检修集中荷载：
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2.基本设计规定
• 荷载及荷载组 •合雪荷载
• 设置女儿墙时，应考虑女儿墙内侧积雪 • 积灰荷载
• 与屋面活荷、雪荷载较大者同时考虑 • 吊车荷载
• 屈曲后强 度• 板件在剪应力作用下的屈曲系数
a / hw 1 k 4 5.34 /(a / hw )2 a / hw 1 k 5.34 4 /(a / hw )2
a – 横向加劲肋间距；无加劲肋时
k 5.34
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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。
第 3 章构件的截面承载能力
第 3 章构件的截面承载能力——强度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一、轴心受力构件的应用1.主要承重钢结构，如平面、空间和架和网架等。
2.工业建筑的平台和其他结构的支柱3.各种支撑系统二、轴心受力构件的截面形式1. 轴心受力构件的截面分类第一种：热轧型钢截面：圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、T 型钢和槽钢等，如图3-1（a）。
第二种：冷弯薄壁型钢截面：带卷边或不带卷边的角形、槽形截面和方管等，如图3-1（b）。
第三种：用型钢和钢板连接而成的组合截面：实腹式如图3-1（c），格构式如图3-1（d）。
2.对轴心受力构件截面形式的共同要求是（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：对于轴心受压构件，截面开展更具有重要意义，因为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。
对构件截面的两个主轴都应如此要求。
根据以上情况，轴心压杆除经常采用双角钢和宽翼缘工字钢截面外，有时需采用实腹式或格构式组合截面。
格构式截面容易使压杆实现两主轴方向的等稳定性，同时刚度大，抗扭性能好，用料较省。
轮廓尺寸宽大的四肢或三肢格构式组合截面适用于轴心压力不甚大，但比较长的构件以便满足刚度、稳定要求。
在轻型钢结构中采用冷弯薄壁型钢截面比较有利。
3.1.2轴心受拉构件的强度由钢材的应力应变关系可知，轴心受拉构件的承载极限是截面的平均应力达到钢材的抗拉强度。
但拉杆达到此强度极限时会发生突然的断裂，缺少必要的安全储备。
另外，当构件毛截面的平均应力超过钢材的屈服强度时，由于构件塑性变形的发展，会使结构的变形过大以致不符合继续承载的要求。
因此，拉杆毛截面上的平均应力应以不超过屈服强度为准则。
对于有孔洞的受拉构件，孔洞附近有如图3-2（a）所示的应力集中现象。
孔壁边缘最大应力可能达到弹性阶段的3～4倍。
钢梁计算原理
钢梁计算原理(总56页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第五章钢梁计算原理5.1 概述在钢结构中，承受横向荷载作用的实腹式构件称为梁类构件，即钢梁。
钢梁在土木工程中应用很广泛，例如厂房建筑中的工作平台梁、吊车梁、屋面檩条和墙架横梁，以及桥梁、水工闸门、起重机、海上采油平台中的梁等。
按制作方法可将钢梁分为型钢梁和组合梁两种。
型钢梁制作简单，成本较低，应用较广。
型钢梁通常采用热轧工字钢、槽钢、H型钢和T型钢（图5－1（a））以及冷弯薄壁型钢（图5－l（c））。
其中H 型钢的截面分布最合理，其翼缘内外边缘平行，方便与其他构件连接；槽钢的截面扭转中心在腹板外侧，一般受力情况下容易发生扭转，在使用时应尽量避免。
当荷载较大或跨度较大时，必须采用组合梁（图5－1（b））来提高截面的刚度和承载力，其中箱形截面梁的抗扭强度较高。
组合梁的截面可以根据具体受力情况合理布置，达到节省钢材的目的。
图5－1表示出了两个正交的形心主轴，其中绕x轴的惯性矩、截面抵抗矩最大，称为强轴，另一轴则为弱轴。
对于工形、T形、箱形截面，平行于x轴(弯曲轴)的最外边板称为翼缘，垂直于x轴的板称为腹板。
按支承条件又可将梁分为简支梁、连续梁和悬伸梁等。
其中简支梁应用最广，因其制造、安装、拆换都较方便，而且受温度变化和支座沉陷的影响很小。
梁的设计必须同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。
钢梁的承载能力极限状态包括强度、整体稳定和局部稳定三个方面。
设计时要求在荷载设计值作用下，梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力均不超过相应的强度设计值；保证梁不会发生整体失稳；同时保证组成梁的板件不出现局部失稳。
正常使用极限状态主要指梁的刚度，设计时要求在荷载标准值作用下梁具有符合规范要求的足够的抗弯刚度。
图5－1 钢梁常用截面类型5.2钢梁的强度和刚度5.2.1 梁的强度梁的强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力，设计时要求在荷载设计值作用下，均不超过《钢结构设计规范》规定的相应的强度设计值。
钢结构承载力计算
钢结构承载力计算钢结构承载力计算是工程设计中的重要内容，其结果直接关系到工程的安全性和可靠性。
以下是钢结构承载力计算所涉及的相关参考内容：1.《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)：这是我国目前钢结构设计的主要规范，其中包含了钢结构承载力计算的相关要求和计算方法，包括了钢结构材料的强度计算、截面强度计算、整体稳定性计算等。
2.《钢结构设计手册》(GB 50017-2003)：这是一本权威的钢结构设计手册，包含了大量的设计计算公式和示例，适用于钢结构的承载力计算。
该手册以规范为基础，将规范中的内容具体化、详细化，为设计人员提供了实用的设计方法和数据。
3.《钢结构设计规范》中的承载力计算方法：根据规范的要求，钢结构的承载力计算分为局部承载力计算和整体稳定性计算两个方面。
局部承载力计算主要是针对截面强度的计算，包括了构件在弯曲、剪切、轴力和压弯等情况下的承载力计算。
整体稳定性计算则是针对整个结构的稳定性进行评估，包括了构件的侧扭、屈曲等稳定性失效的计算。
4.材料强度的计算：钢结构设计中常用的材料包括普通碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
钢材的强度由其材料性能和截面形状共同决定。
常用的材料强度计算公式有屈服强度计算、抗拉强度计算、抗剪强度计算等。
5.截面强度的计算：钢结构承载力计算中需要计算构件截面的抗弯强度、抗剪强度、抗压弯强度等。
这些强度计算涉及到截面形状、材料强度、构件长度等参数。
常见的截面强度计算公式有弯矩-曲率公式、塑性分离公式、薄壁挤压强度计算等。
6.整体稳定性的计算：钢结构存在稳定失效的问题，因此需要进行整体稳定性的计算。
稳定性计算时需要考虑结构的构造形式、刚度、荷载分布等因素。
常见的整体稳定性计算方法有弯曲扭转结构的稳定性计算、受压杆稳定计算、稳定荷载计算等。
以上是钢结构承载力计算的一些相关参考内容，工程设计人员可以根据具体的设计需求和国家规范，借助这些参考内容来进行钢结构的承载力计算，确保工程的安全性和可靠性。
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。