4.5实腹式轴心受压构件的设计
钢结构复习题
《钢结构》复习题（1）一、 填空题1.对繁重操作的吊车梁等结构，在常温工作时选材应具有五项保证和S 、P 、C 含量合格。
其五项保证是 指 、 、、 、和 的合格保证。
2.为保证梁的受压翼缘不出现局部失稳，在弹性设计时其t b 1≤ ，在考虑部分截面发展塑性时其t b 1≤ ；箱形截面两腹板间的受压翼缘t b 0≤ 。
3.实腹式轴心受压构件的截面设计为取得合理而经济的效果，应满足 、 、和 四条设计原则。
4.屋盖支撑按其布置可分为 、 、、 和 五种形式。
设计时应结合屋盖结构的形式、房屋的跨度、高度和长度、荷载情况及柱网布置条件有选择地设置。
5.屋架杆件截面选择，应优先选用宽肢薄壁的角钢，以增加截面的回转半径；角钢规格中对于等边角钢不宜少于 ，对于不等边角钢不宜少于 ；放置屋面板时，上弦角钢水平肢宽不宜少于 。
6.焊接残余应力对结构的 无影响，而使结构的和 降低。
7.Q235-A.F 表示。
8.10.9表示。
9.I36a 表示。
二、 解释题1． 钢材的疲劳现象：在重复荷载作用下，钢材的破坏强度低于静力荷载作用下的抗拉强度，且呈现突发性的脆性破坏特征，这种破坏现象称为钢材的疲劳。
2． 梁的局部稳定：当梁腹板（或翼缘）的高厚比（宽厚比）过大时，有可能在弯曲压应力σ、剪应力τ和局部压应力作用下c σ，出现偏离其平面位置的波状屈曲，这称为梁的局部稳定。
三、 简答题1． 焊缝连接有何优缺点？2． 《规范》对腹板（受压冀缘扭转未收到约束）加劲肋的配置有何规定？3． 实腹式轴心受压构件设计需作哪几方面的验算？计算公式是怎样的？四、 计算题如下图所示牛腿板，钢材为Q235-A.F,焊条为E43系列手工焊,焊脚尺寸f h =8mm 。
试求能承受的最大静力和动力荷载设计值F 。
《钢结构》复习题（2）一、 填空题1.钢材的选用应结合需要全面考虑，合理选择。
其中必须考虑的四个主要因素是指 、 、和 。
2.影响钢材疲劳强度的主要因素是 、 、以及 ，而与钢材的 无关。
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。
实腹式轴心压构件的截面设计
②截面验算
x
l0 x ix
6000 108
55.6 150
y
l0 y iy
3000 62.9
47.7 150
b类 0.830
N 1600 10 3
209 .1 N mm 2 f 215 N / mm 2
A 0.830 92.18 10 2
（3）焊接工字形截面（图4-44（d））
4.6.1实腹式轴心受压构件的截面设计
（1）假定构件的长细比（ 50 ~ 100）,求出A
A N
f
（2）计算两个主轴所需要的回转半径
ix
l0x
,iy
l0 y
（3）A,ix ,iy
型钢：工字钢、H型钢
选择截面组合截面：h
ix
1
,
b
iy
2
4.6.1实腹式轴心受压构件的截面设计
（4）由A、h、b等，同时考虑构造要求 、局部 稳定以及钢材的规格， 确定截面的初选尺寸
A 0.859 90 10 2
③局部稳定验算
b 12.5 0.4 8.6 10 0.1 235 15.0
t 1.4
fy
h0 25 31.3 25 0.5 235 49.8
tw 0.8
fy
由上例计算结果可见：
１.在上例条件下，工字钢的截面面积比H型钢和焊接工字形截 面的要大一倍多。强轴方向的计算长度虽较长，但支柱的承载 能力却是由弱轴方向所决定，且强轴方向还富余很多。
200 .2 N
mm 2
f
205 N / mm 2
（2）热轧H型钢（图4-44（c））
假设 60 b类 0.807
A N 1600 103 9222mm2
实腹式轴心受压构件.
• 工字形、H形截面轴心受压构件
翼缘
b1 235 (10 0.1l ) t fy
h0 235 (25 0.5l ) tw fy
Z rc
= fy = fy
rc
N
rc
N = A
<( 1 _
) fy
fy fy
<f
fy
+
y
b bc = b y
y
x
x
h0
h1
x
x
(c)
) fy
弹性区 塑性区
y
l
t
_ fy fy ( 1
b y
rc
(1 _
y
) fy
N = A
) fyfyFra bibliotek12 fy
=( 1 _
N = A
>( 1 _
t
) fy
残余应力
rc
N
选择h和b
选择翼缘、腹板厚 t、t（为增加截面惯性矩， 选择时注意应使 t t w，t w （0.4～0.7 ）t） w
最后按式（ 4.1 ）或（ 4.2 ）和式（ 4.3 ）、式（ 4.10 ）、式（ 4.4 ）、 式（4.20 ）、式（ 4.21 ）进行强度、整体稳定 、刚度和局部稳定验算 。
接截面，同时还要考虑与其它构件连接方便。
2、选择截面尺寸
（1）型钢截面。设计步骤如下：
假定长细比l
查表求稳定系数
N f
ix ,req i y ,req
中央电大钢结构答案及复习题
一、选择题1.关于钢结构及其建筑钢材特点说法错误的一项是（D建筑钢材耐火不耐热）。
2.钢结构具有优越的抗震性能，这是因为建筑钢材具有良好的（B强度）。
3.钢材的抗拉强度能够直接反映（A结构承载能力）。
4.钢材的工艺性能主要包括（A冷加工、热加工、可焊性）。
5.钢材具有两种性质不同的破坏形式分别指（A塑性破坏和脆性破坏）。
6.钢材在低温下，强度（A提高）。
7.钢材在低温下，塑性（B降低）。
8.钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420的命名师根据材料的（A屈服点）。
9.型钢中的H型钢和工字钢相比，不同之处在于（B前者的翼缘相对较宽，且翼缘内外两侧平行）。
10.钢结构的连接方法一般可分为（A焊接连接、铆钉连接和螺栓连接）。
11.利用二氧化碳气体和其他惰性气体作为保护介质的电弧焊熔方法指的是（气体保护焊）。
12.螺栓的性能等级“m.n级”中，小数点前的数字表示（A螺栓成品的抗拉强度不小于m×100MPa）.13.焊接连接的形式按被连接板件的相互位置可分为（B对接、搭接、T形连接、角部连接）。
14.常见的焊接缺陷包括裂纹、焊瘤、烧穿、气孔等，其中焊缝连接中最危险的缺陷是（D裂纹）。
15.焊缝的表示方法中，符号V表示的是（BV形坡口的对接焊缝）。
16.焊接的长度方向与作用力平行的角焊缝是（B侧面角焊缝）。
17.由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝组成的混合焊缝，通常称为（C围焊缝）。
18.试验表明，对缺陷比较敏感的对接焊缝是（C受拉的对接焊缝）。
19.《钢结构工程质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为（A三）个等级。
20.螺栓群的抗剪连接承受轴心力时，螺栓受力沿长度方向的分布为（C两端大、中间小）。
21.承受剪力和拉力共同作用的普通螺栓应考虑的两种可能的破坏形式分别是（A螺杆受剪兼受拉破坏、孔壁承压破坏）。
22.高强度螺栓连接分为（A摩擦型连接和承压型连接）。
23.下列关于高强度螺栓连接抗滑移系数说法有误的是（C摩擦面抗滑移系数的大小与板件的钢号无关）。
实腹钢柱轴心受压截面设计
6.实腹钢柱轴心受压截面设计6.1截面设计原则为了避免弯扭失稳,实腹式轴心受压构件一般采用双轴对称截面.为了获得经济与合理的设计效果,选择实腹式轴心受压构件的截面时应考虑以下几个原则.(1)等稳定性.使构件两个主轴方向的稳定承载力相同.φx=φy稳定系数.(2)宽肢薄壁。
在满足板件宽(高)厚比限值的条件下,截面面积的分布应尽量开展。
以增加截面的惯性矩和回转半径。
提高构件的整体稳定性和刚度，达到用料合理。
(3)连接方便。
一般选择开敝式截面，便于与其他构件进行连接。
(4)制造省工。
尽可能构造简单，加工方便，取材容易。
6．2截面选择截面设计时，首先应根据上述截面设计原则、轴力大小和两方向的计算长度等情况综合考虑后，初步选择截面尺寸，然后进行强度、刚度、整体稳定和局部稳定验算。
具体步骤如下。
（1）确定所需要的截面积。
假定构件的长细比λ=50-100，当压力大而计算长度小时取较小值，反之取较大值。
见轴心受压构件稳定系数，根据λ的假定值、钢材级别和截面分类可查得整体稳定系数φ的值。
则所需要的截面面积为：A reg=Nφf(λfy235,查表0、1、2、3、4、5、6、7、8、9均为小数点后一位数，不能对应时可内查)(2)确定截面的回转半径，i x=l0x/λi y=l0y/λ对于型钢截面，根据所需要的截面积A和所需要的回转半径i选择型钢的型号。
(3)的尺寸。
由于假定的λ值不一定恰当，完全按照所需要的A、h、b配的截面可能会使板件厚度太大或太小，这时可适当调整h或b,h和b宜取10mm的倍数，t和t w宜取2mm的倍数，但一般不小于4mm.注：有关验算的问题可让软件来完成，不满足调整后再验算。
国家开放大学电大考试《钢结构》期末试题
《钢结构》复习资料01．下面关于钢结构特点说法有误的一项是（）：耐热性差、耐火性好02．相比较来讲，最适合强震区的结构类型是（）钢结构钢结构03．下列均为大跨度结构体系的一组是（）网壳、悬索、索膜04．结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，称为结构的（）可靠性05．下列均为承载能力极限状态范畴的一组是（）构件或连接的强度破坏、疲劳破坏、脆性断裂06．钢结构设计最基本的要求不包括（）造型美观07．用来衡量承载能力的强度指标指的是（）屈服强度08．钢材一次拉伸过程中可分为4个阶段，其中第2阶段是（）弹塑性阶段09．钢材拉伸过程中，随变形的加快，应力应变曲线出现锯齿形波动，直到出现应力保持不变而应变仍持续增大的现象，此阶段应为（）塑性阶段10．钢材的抗拉强度能够直接反映（）钢材内部组织的优劣11．钢材的强屈比越高，则钢材的安全储备（）越大12．钢材在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力称为（）塑性13．伸长率越大，则钢材的塑性越（）越好14．下列关于碳元素对钢材性质的影响说法有误的一项是（）碳含量增加，可焊性增强15．下列均为钢材中的有益元素的一组是（）硅和锰16．在高温时熔化于铁中的少量氮和碳，随着时间的增长逐渐从纯铁中析出，形成自由碳化物和氮化物，对纯铁体的塑性变形起遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性、韧性下降，这种现象称为（）时效硬化17．钢材在连续反复荷载作用下，应力还低于极限抗拉强度，甚至低于屈服强度，发生的突然的脆性断裂称为（）疲劳破坏18．下列各因素对钢材疲劳强度影响最小的是（）静力强度19．钢材的疲劳破坏属于（）脆性破坏20．高性能建筑结构用钢简称（）高建钢01．钢结构的连接按照连接的方法主要分为焊缝连接、螺栓连接、铆钉连接和销轴连接，其中出现最早的是（）铆钉连接02．摩擦型高强度螺栓抗剪连接的承载力取决于（）高强度螺栓的预拉力和板件接触面间的摩擦系数的大小03．摩擦型高强度螺栓连接和承压型高强度螺栓连接的不同之处体现在（）设计计算方法和孔径方面04．利用二氧化碳气体或其他惰性气体作为保护介质的电弧熔焊方法指的是（）气体保护焊05．与焊件在同一平面内，且焊缝金属充满母材的焊缝称为（）对接焊缝06．按施焊时焊缝在焊件之间的相对空间位置分为平焊、横焊、立焊及仰焊，其中操作条件最差的是（）仰焊07．常见的焊缝缺陷包括裂纹、焊瘤、烧穿、气孔等，其中焊缝连接中最危险的缺陷是（）裂纹08．焊缝的表示方法中，符号“V”表示的是（）V形破口的对接焊缝09．对接焊缝的构造规定主要包括（）坡口、引弧板和过渡坡10．焊缝长度方向与作用力垂直的角焊缝是（）正面角焊缝11．焊缝长度方向与作用力平行的角焊缝是（）侧面角焊缝12．在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为（）两端大、中间小13．直角角焊缝的强度计算公式，式中符号表示（）正面角焊缝的强度设计值增大系数14．焊接残余应力不影响结构（构件）的（）静力强度15．螺栓的排列方式说法有误的一项是（）相比并列排列，错列排列截面削弱较大，是目前常用的排列形式16．下列关于螺栓在构件排列的相关要求说法有误的一项是（）受压构件，当沿作用力方向的螺栓距过小时，在被连接的板件间易发生张口或鼓曲现象17．普通螺栓连接按螺栓的受力情况可分为（）抗剪型连接、抗拉型连接和拉剪型连接18．高强度螺栓连接分为（）摩擦型连接和承压型连接19．普通螺栓连接按螺栓的受力情况可分为抗剪型连接、抗拉型连接和拉剪型连接，其中最常见的是（）抗剪型连接20．螺栓群在轴力作用下的受剪连接，各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向不均匀，分布特点为（）两端大、中01．轴心受力构件主要包括（）轴心受压构件和轴心受拉构件02．设计轴心压杆时需计算的内容有（）强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度（长细比）03．一般情况下，轴心受力构件满足刚度要求采取的措施是限制构件的（）长细比04．理想轴心受压构件可能的三种失稳形式分别是（）弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳05．双轴对称截面的构件最常见的屈曲形式是（）弯曲失稳06．单轴对称T形截面构件，当绕非对称轴屈曲时，其屈曲形式为（）弯曲屈曲07．轴心受压杆件一般是由若干个板件组成，且板件的厚度与宽度相比都比较小，当杆件受压时，由于沿外力作用方向受压应力作用，板件本身也有可能发生翘曲变形而退出工作，这种现象称为轴心受压杆件的（）局部失稳08．选择实腹式轴心受压构件截面时，第一步应（）根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式09．格构式轴心受压构件缀条设计时，由于剪力的方向不定，斜缀条选择截面时应按（）轴心受压杆10．确定轴心受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近，其目的是（）达到经济效果11．当轴压构件的局部稳定不满足时,下列措施相对有效的是（）增加板件厚度12．格构式柱穿过分肢的轴称为实轴，一般记作（）y轴, z轴13．格构式柱绕实轴的计算与实腹杆件完全相同，其承载力为两个分肢压杆承载力之（）和14．柱子与梁的连接节点称为（）柱头15．刚接柱脚与铰接柱脚的区别在于（）能否传递弯矩16．轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于（）基础材料的抗压能力17．下列关于柱脚底板厚度的说法错误的是（）其它条件相同时，四边支承板应比三边支承板更厚些18．轴心受压构件的靴梁的高度主要取决于（）其与柱边连接所需的焊缝长度19．梁的主要内力为（）弯矩20．受弯构件有实腹式和格构式之分,其中格构式受弯构件称为（）桁架01．梁在横向荷载作用下使截面受剪时，剪应力合力的作用点称为（）剪切中心02．如梁或杆件两端承受大小相等而方向相反的一对扭矩；而且两端的支承条件又不限制端部截面的自由翘曲，则杆件产生均匀的扭转，称为（）自由扭转03．横向荷载作用下，梁的受压翼缘和腹板都可能因弯曲压应力和剪应力的作用而偏离其平面位置，出现波形鼓曲，这种现象称为（）梁局部失稳04．构件和板件失稳的根本原因是截面存在（）压应力05．保证工字形截面梁受压翼缘局部稳定的方法是（）限制其宽厚比06．为避免腹板局部承压破坏，在支座和固定的集中荷载处应布置（）支承加劲肋07．工字形截面梁受压翼缘宽厚比限值为，式中b为（）翼缘板外伸宽度08．组合梁截面选择时，一般首先考虑（）抗弯强度要求09．下列关于组合梁截面沿长度的改变说法正确的一项（）单层翼缘板改变截面时宜改变翼缘板宽度而非厚度10．工字形截面梁受压翼缘，对Q235钢，保证局部稳定的宽厚比限值为，对Q345钢，此宽厚比限值应为（）比15更小11．工业厂房和多层房屋的框架柱属于（）压弯构件12．对于单向压弯构件，如果在非弯矩作用方向有足够的支撑阻止构件发生侧向位移和扭转，就会在弯矩作用的平面内发生弯曲失稳破坏，破坏时构件的变形形式为（）弯矩作用平面内的弯曲变形13．偏心受力构件可采用多种截面形式，按截面几何特征分为（）开口截面和闭口截面14．偏心受力构件可采用多种截面形式，按截面分布连续性分为（）实腹式截面和格构式截面15．偏心受力构件如果截面沿两个主轴方向作用弯矩较接近，宜选用（）双轴对称截面16．计算拉弯、压弯构件强度时，根据不同情况，可以采用三种不同的强度计算准则，其中以构件最大受力截面形全截面屈服准则17．单轴对称截面的压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内，且使较大翼缘受压时，构件达到临界状态的应力分布（）可能在拉、压侧都出现塑性18．框架柱在框架平面外（沿房屋长度方向）的计算长度取决于（）支撑构件的布置19．在其他条件相同时，通常刚架的有侧移屈曲荷载相比无侧移屈曲荷载要（）小20．高层建筑钢结构的框架梁和框架柱的主要连接应采用（）刚性连接二、判断题（每小题2分，共20分）对”对“错”对对“错”01．梁的变形以剪切变形为主，弯曲变形很小，常忽略不计。
实腹式轴心受压构件的设计
• 当实腹式Ｈ型截面柱腹板宽厚比大于或等于80时，在运输和安装过程 中可能产生扭转变形，为此，常在腹板两侧上下翼缘间对称设置横向加 劲肋，其有运输单元端部等处，应设置横隔，其间距不 大于9h和8m的较小值。
• 实腹式轴心受压柱的纵向焊缝（腹板与翼缘之间的连接焊缝）主要起连
4.5 实腹式轴心受压构件的 设计
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4.5 实腹式轴心受压构件的设计
4.5.1 设计原则
(1) 等稳定性原则。使杆件在两个主轴方向上的稳定承载力相同，以充分 发挥其承载能力。因此应尽可能使其两个方向上的稳定性系数或长细比 相等，即φx≈φy,或 λx≈λy。
(2) 宽肢薄壁。在满足板件宽厚比限值的条件下，使截面面积分布尽量远 离形心轴，以增大截惯性矩和回转半径，提高杆件整体稳定承载力和刚 度。
接作用，受力很小，一般不作强度验算，可按构造要求确定焊缝尺寸。
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(3) 制造省工。在现有型钢截面不能满足要求的情况下，充分利用工厂自 动焊接等现代设备制作，尽量减少工地焊接，以节约成本，保证质量。
(4) 连接方便。杆件截面应便于与梁或柱间支撑连接和传力。因此一般情 况下，应选用有双对称轴的、开放式的组合Ｈ型截面，对封闭的箱形或 管形截面，虽能满足等到稳定性要求，但制作费工，连接不便，因此只 宜在特殊情况下采用。
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4.5 实腹式轴心受压构件的设计
4.5.2 截面设计
实腹式轴心受压柱的设计应包括以下一些主要内容： (1) 初选截面
首先根据截面设计原则和使用要求、轴心压力的大小、两主轴方向上
杆件的计算长度 l和ox 等条loy件确定截面形式和钢材料标号，然后按以
下程序选择型钢或确定组合截面lox 尺寸： ① 初定截面所需面积Ａ、回转半径ix和iy以及高度h和宽度b，可按以下顺
5.压弯构件稳定计算
当弯矩作用在T形截面对称轴内并使腹板自由边受拉时： 当弯矩作用在 形截面对称轴内并使腹板自由边受拉时： 形截面对称轴内并使腹板自由边受拉时
h0 ≤ (13 + 0.17 λ ) 235 / f y tw
例题6.1： 某压弯构件的简图、截面尺寸、 例题 ： 某压弯构件的简图、截面尺寸、受力和侧向支承 情况如图所示，试验算所用截面是否满足强度、 情况如图所示，试验算所用截面是否满足强度、刚度和稳定 性要求。钢材为Q235钢，翼缘为焰切边；构件承受静力荷载 性要求。钢材为 钢 翼缘为焰切边； 设计值F=100kN和N=900kN。 设计值 和 。
N β mx M x − ≤ f （4.86） ） ′ A γ xW2 x (1 − 1 .25 N / N Ex )
N——验算截面处的轴力 验算截面处的轴力 A——压弯构件的截面面积 压弯构件的截面面积 Mx——验算截面处的弯矩 验算截面处的弯矩 γx——截面塑性发展系数 截面塑性发展系数 W1,x、W2x——最大受压纤维的毛截面模量和受压较小翼缘或无翼 最大受压纤维的毛截面模量和受压较小翼缘或无翼 缘端的毛截面模量 ---等效弯矩系数 βmx---等效弯矩系数
规范规定， 规范规定，弯矩作用在两个主平面内的双轴对成实腹式 工字形截面和箱形截面的压弯构件，其稳定按下列公式 工字形截面和箱形截面的压弯构件， 计算： 计算：
N + ϕx A
ey x
β mx M x γ xW1x 1 − 0.8
′ N Ex
β ty M y +η ≤f （a） ） ϕbyW1y N
α0 ＝ (σmax-σmin)/σmax σ σ σ
（P154） ）
α0—应力梯度 应力梯度 σmax－腹板计算高度边缘的最大压应力 腹板计算高度另一边缘相应的应力， σmin—腹板计算高度另一边缘相应的应力， 腹板计算高度另一边缘相应的应力 压应力为正， 压应力为正，拉应力为负
广播电视大学电大期末考试钢结构形成性考核作业答案参考
20XX年度广播电视大学(电大)期末考试钢结构形成性考核作业答案参考作业一一、单项选择题1、C2、C3、B4、B5、A6、B7、B8、C9、A10、D 11、C 12、A 13、B 14、B 15、B 16、A 17、A18、C 19、C 20、C二、判断题1、V2、X3、X4、V5、V6、V7、X8、V9、X10、X三、简答题1 、钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点?答:(1) 建筑钢材强度高, 塑性和韧性好;(2)钢结构的重量轻;(3)材质均匀, 与力学计算的假定比较符合;(4)钢结构制作简便,施工工期短;(5)钢结构密闭性好;(6)钢结构耐腐蚀性差;(7)钢材耐热不耐火;(8)钢结构可能发生脆性断裂。
2.钢材“耐热不耐火”的含义是什么?规范对其有何规定?答:钢材受热，当温度在200C以内时，其主要力学性能，如屈服点和弹性模量降低不多。
温度超过200r后,材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。
温度达600C时,钢材进入塑性状态不能继续承载。
因此，《钢结构设计规范》规定钢材表面温度超过150C后即需加以隔热防护，对需防火的结构, 应按相关的规范采取防火保护措施。
3、钢结构设计必须满足的功能包括哪些方面?答:(1) 应能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种情况,包括荷载和温度变化、基础不均匀沉降以及地震作用等;(2)在正常使用情况下结构具有良好的工作性能;(3)在正常维护下结构具有足够的耐久性;(4)在偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。
4、时效硬化和人工时效各指什么?答: 时效硬化: 在高温时熔化于铁中的少量碳和氮, 随着时间的增长逐渐从纯铁中析出, 形成自由碳化合物和氮化物, 对纯铁体的塑性变形起遏制作用, 从而使钢材的强度提高, 塑性、韧性下降, 这种现象称为时效硬化, 俗称老化。
人工时效: 时效硬化的过程一般很长, 在材料塑性变形后加热, 可以使时效硬化发展特别迅速, 这种方法称为人工时效。
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
简述实腹式轴心受压构件的设计步骤
简述实腹式轴心受压构件的设计步骤1.1 轻轻的来，先了解受压构件究竟是哪棵葱在开始设计之前，我们首先要了解这个叫做实腹式轴心受压构件的家伙究竟是个什么玩意儿。
咱们都知道，建筑物中的构件就跟人体骨骼一样，起到承受重量的作用。
这个实腹式轴心受压构件就是用来承受纵向压力的。
图个简单，就是那种柱子一样的东西。
1.2(月儿弯弯圆又圆)一打草稿，先规划个大概。
设计一个受压构件可不是件容易的事，得先打草稿。
就像坐井观天一样，先规划个大概，好让自己有个方向。
你得考虑这个构件的长度、形状、以及所需要承受的压力，就像给个人穿衣服，得量身定制。
别急着做出决定，先画画草图，看看大致是个什么样子，再做决定呢。
1.3 (脚踏实地，轻重缓急)材料啊材料，选个合适的。
设计好构件的形状，接下来就是选材料了。
就像帅哥找对象，得选个外貌与内涵兼具的那种。
你得考虑这个构件承受的压力有多大，再选择一种合适的材料。
别拿块木板去支撑楼房，那肯定是行不通的。
材料选择好了，就可以进入下一个阶段了。
2. 做起来 (勇者无畏, 铁打铁)把故事进行到底。
2.1 (炒成黄金)细节考虑的正儿八经现在你已经有了一个好的草图和合适的材料，接下来就是细节工作。
就像绣花一样，得一针一线，认真细致。
你需要决定构件的尺寸、形状以及连接方式，确保它能够承受压力，不会垮掉。
要是做不好，可就是浪费功夫了。
2.2 (心有灵犀，水乳交融) 计算都是认真的。
在做细节工作的同时，还要进行一番计算。
就像考试前奋笔疾书，认真算一算，让答案准确无误。
你需要考虑构件的变形、应力以及稳定性等因素。
别把他当做游戏哦，要是算错了，那就是一场灾难。
2.3 (马马虎虎，来者不拒)设计完后检查一下。
太好了，终于设计完了！但是可不能大意，还有最后一步。
就像交完房租后还要检查是否还衣服。
你需要仔细检查设计是否符合要求，是否有错误或者疏漏。
要是不检查，就等着别的人来指手画脚吧！3. 生生不息, 木材不断3.1 (开动脑筋，绞尽脑汁)继续改进，不断优化。
简述实腹式轴心受压柱截面设计步骤
简述实腹式轴心受压柱截面设计步骤
实腹式轴心受压柱是建筑结构中常见的构件之一，其截面设计步骤如下：
1. 确定荷载和工况：首先需要明确所设计的实腹式轴心受压柱所承受的荷载和工况，包括静荷载、动荷载、温度荷载等，以及承受的受力方向和工作环境条件。
2. 确定截面形状：根据荷载和工况的要求，选择适当的截面形状，常见的有矩形、圆形、多边形等形状。
3. 计算截面特性：利用截面特性计算公式，计算出截面的面积、惯性矩、截面模量、剪切面积等参数。
4. 确定材料性质：根据设计要求和使用条件，选择适当的材料，如混凝土、钢材、木材等，并确定其材料性质，如弹性模量、屈服强度、破坏强度等。
5. 计算极限承载力：根据所选材料和截面形状，利用相应的极限承载力公式计算出实腹式轴心受压柱的极限承载力。
6. 进行校核：将计算得到的极限承载力与实际荷载进行比较，确定所设计的实腹式轴心受压柱的安全性能是否符合要求，如不符合要求，需进行合理的调整和优化。
7. 绘制设计图纸：最后，根据所设计的实腹式轴心受压柱的参数和要求，绘制出详细的设计图纸，以便进行施工和验收。
- 1 -。
4.5实腹式轴心受压构件的设计ppt课件
(2) 截面验算 1) 强度验算
2) 刚度验算
N f
An
m a x
l0 i
3) 整体稳定性验算 N f
A
4) 局部稳定验算 分别按表（４-６）进行。
如同时满足以上方面验算，即可确定为设计截面尺寸。否则应修改尺 寸后再重复以上验算。
6
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
以及宽肢薄壁、连接方便等到原则，结合钢材规格和局部稳定的需要， 可确定截面的初选尺寸。如利用焊接Ｈ型钢截面，为便于自动焊接宜 取 ，为用料合理，宜取h≈b； tw (0.4 ~ 0.7)（t t为翼缘厚度），且不小 于6mm；截面ｂ、ｈ宜按10mm进级，而tw、t宜按2mm进级。
5
4.5 实腹ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轴心受压构件的设计
③ 计算截面对Ｘ轴所需回转半径→ ix
l0 x
（按等稳定性
x
→
h ix
1
；
④
计算对Ｙ轴所需回转半径 iy
→
b iy
2
l0 y
（按等稳定性 y
）
4
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
2) 确定型钢型号或组合截面各板尺寸
对型钢，根据Ａ、ix、iy查型钢表中相近数值，即可选择到合适型钢号。 对组合截面，应以Ａ、ｈ、ｂ为基础，并考虑到制造、焊接工艺的需要，
顺序： 假定长细比λ 。假定长细比应小于杆件的容许长细比，根据经验一
般可在60～100之间选用。当Ｎ较大而L0较小时，取小值；当Ｎ较小而 L0较大时，取大值。
3
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
② 判断类型→查 x ， y
实腹式轴心压构件的截面设计
yl0y Biblioteka y3000 47.2 150
63.6
b 类0.859
N A 0 .8 1 5 6 9 1 9 0 1 3 0 0 20 0 2.0N 7 m2 m f 2N 1 /m 52
③局部稳定验算
b1.5 20.48.61 00.1 231 5.0 5
t 1.4
fy
ix
l0x
,iy
l0y
No Image
4.6.1实腹式轴心受压构件的截面设计
（4）由 A、h、b等，同时考虑构、 造局 要部 求 稳定以及钢材的确 规定 格截 ，面的初选尺寸
No Image
4.6.2实腹式轴心受压构件的构造要求
No Image
[例题4-3] 图4-44（a）所示为一管道支架，其支柱 的压力设计值，柱两端铰接，钢材为Q235，截面无 孔眼削弱。试设计此支柱的截面：①采用普通轧制 工字钢；②采用热轧H型钢；③采用焊接工字形截 面，翼缘板为焰切边。
27.3 150
y
l0y iy
3000 31.8
94.3 150
0.592
N A 0 .5 1 9 1 6 1 2 3 0 3 1 0 2 5 0 0 2.2 0N 0 m 2 m f 2N 0 /m 52m
（2）热轧H型钢（图4-44（c））
假设 60 b 类0.807
A N 1600 103 9222mm2 f 0.807 215
4.6 实腹式轴心压构件的截面设计
设计原则：
1、面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转 半径，提高柱的整体稳定承载力和刚度 2、两个主轴方向尽量等稳定，以达到经济效果 3、便于与其他构件进行连接，尽可能构造简单，制造省工， 取材方便
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4.5 实腹式轴心受压构件的设计
(2) 截面验算 1) 强度验算 2) 刚度验算
N f An
max
3) 整体稳定性验算
l0 i
Байду номын сангаас
N f A
4)
局部稳定验算 分别按表（４-６）进行。 如同时满足以上方面验算，即可确定为设计截面尺寸。否则应修改尺 寸后再重复以上验算。
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
(3) 有关构造要求 • 当Ｈ形或箱形截面柱的翼缘自由外伸宽厚比不满足时，可采用增大翼缘 板厚的方法。但对腹板，当其宽比不满足，常沿腹板腰部两侧对称设置 纵向加劲肋，其厚度ｔ不小于0.75 tw,外伸宽度ｂ不小于10 tw,设置纵向 加劲肋后，应根据新的腹板高度重新验算腹板的宽厚比。 当实腹式Ｈ型截面柱腹板宽厚比大于或等于80时，在运输和安装过程中 可能产生扭转变形，为此，常在腹板两侧上下翼缘间对称设置横向加劲 肋，其有关尺寸要求与梁的横向加劲肋相同。
•
•
•
柱在承受有集中水平荷载及运输单元端部等处，应设置横隔，其间距不 大于9h和8m的较小值。
实腹式轴心受压柱的纵向焊缝（腹板与翼缘之间的连接焊缝）主要起连 接作用，受力很小，一般不作强度验算，可按构造要求确定焊缝尺寸。
→A
N
min f
， min 为 x
、 y
的
③ 计算截面对Ｘ轴所需回转半径→ i x
→
l0 x
h
1
iy
ix
（按等稳定性 x
；
④ 计算对Ｙ轴所需回转半径 i y
→ b
l0 y
（按等稳定性
y
）
2
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
2) 确定型钢型号或组合截面各板尺寸
对型钢，根据Ａ、ix、iy查型钢表中相近数值，即可选择到合适型钢号。 对组合截面，应以Ａ、ｈ、ｂ为基础，并考虑到制造、焊接工艺的需要，
以及宽肢薄壁、连接方便等到原则，结合钢材规格和局部稳定的需要，
可确定截面的初选尺寸。如利用焊接Ｈ型钢截面，为便于自动焊接宜 取 ，为用料合理，宜取h≈b； t w (0.4 ~ 0.7) （ t t为翼缘厚度），且不小 于6mm；截面ｂ、ｈ宜按10mm进级，而tw、t宜按2mm进级。
4.5
实腹式轴心受压构件 的设计
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
4.5.1
设计原则
(1) 等稳定性原则。使杆件在两个主轴方向上的稳定承载力相同，以充分 发挥其承载能力。因此应尽可能使其两个方向上的稳定性系数或长细比 相等，即φ x≈φ y,或 λ x≈λ y。 (2) 宽肢薄壁。在满足板件宽厚比限值的条件下，使截面面积分布尽量远 离形心轴，以增大截惯性矩和回转半径，提高杆件整体稳定承载力和刚 度。 (3) 制造省工。在现有型钢截面不能满足要求的情况下，充分利用工厂自 动焊接等现代设备制作，尽量减少工地焊接，以节约成本，保证质量。
(4) 连接方便。杆件截面应便于与梁或柱间支撑连接和传力。因此一般情 况下，应选用有双对称轴的、开放式的组合Ｈ型截面，对封闭的箱形或 管形截面，虽能满足等到稳定性要求，但制作费工，连接不便，因此只 宜在特殊情况下采用。
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
4.5.2
截面设计
实腹式轴心受压柱的设计应包括以下一些主要内容： (1) 初选截面 首先根据截面设计原则和使用要求、轴心压力的大小、两主轴方向 上杆件的计算长度 l 和 loy 等条件确定截面形式和钢材料标号，然 ox l 后按以下程序选择型钢或确定组合截面尺寸：
ox
① 初定截面所需面积Ａ、回转半径ix和iy以及高度h和宽度b，可按以下 顺序： 假定长细比λ 。假定长细比应小于杆件的容许长细比，根据经验一 般可在60～100之间选用。当Ｎ较大而L0较小时，取小值；当Ｎ较小而 L0较大时，取大值。
4.5 实腹式轴心受压构件的设计
y ② 判断类型→查 x ， 小值；