钢结构构件截面承载能力
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钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
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
(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
第3章构件的截面承载力
➢ 关于净截面面积Biblioteka BaiduA 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
难点：
❖ 按强度条件设计构件截面
钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
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
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:
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.
钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
❖ 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，
钢结构构件截面承载能力
查P333，附表11
钢结构构件截面承载能力
❖ 应用：主要承重结构、平台、支柱、 支撑等
1.截面形式
热轧型钢截面
热轧型钢截面
钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
(a) (b) (c)
钢结构构件截面承载能(d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
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 3.2 梁的类型及强度 3.3 梁的局部压应力和组合应力 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
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。
钢结构构件截面承载能力
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择
❖ 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。
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
钢结构构件截面承载能力
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
(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
第3章构件的截面承载力
➢ 关于净截面面积Biblioteka BaiduA 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
难点：
❖ 按强度条件设计构件截面
钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
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
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:
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.
钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
❖ 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，
钢结构构件截面承载能力
查P333，附表11
钢结构构件截面承载能力
❖ 应用：主要承重结构、平台、支柱、 支撑等
1.截面形式
热轧型钢截面
热轧型钢截面
钢结构构件截面承载能力
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
钢结构构件截面承载能力
(a) (b) (c)
钢结构构件截面承载能(d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
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 3.2 梁的类型及强度 3.3 梁的局部压应力和组合应力 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
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。
钢结构构件截面承载能力
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择
❖ 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。