构件的承载能力-强
提高梁承载能力的措施
提高梁承载能力的措施
(1)从梁的材料和横截面形状、尺寸等方面 增大梁的抗弯刚度EI。
(2)减小跨度和有关尺寸。例如,增加支座,这 可减小梁的变形。
(3)改善荷载的作用方式。例如,将作用于简 支梁中点的集中力P改变为均布在全梁的分布力 q=Pl,这可减小梁的最大挠度值。
提高梁承载能力的措施
（2)使截面形状与材料性能相适应。经济 的截面形状应该是截面上的最大拉应力和最大 压应力同时达到材料的许用应力。对抗拉和抗 压强度相等的塑性材料,宜采用对称于中性轴的 截面形状,如空心圆形、工字形等；对抗压强度 大于抗拉强度的脆性材料,应采用中性轴靠近受 拉一边的截面形状。
提高梁承载能力的措施
提高梁承载能力的措施
如图8-32所示,设梁在任意截面上的弯矩为Mx,截面的 抗弯截面模量为Wx,根据等强度梁的要求,应有
(8-30) 根据弯矩的变化规律由式(8-30)就能确定等强度梁的 截面变化规律。
图8-32
提高梁承载能力的措施
1.2 提高梁刚度的措施
梁的挠度和转角不仅与梁的支撑、荷载情况有关,还 与材料性质(E值)、几何形状、尺寸(I、l值)有关。从表8-1 可看出,梁的最大挠度ymax与上述因素成比例关系,即
（3)选择恰当的放置方式。当截面的面积和形状 相同时,截面放置的方式不同,抗弯截面模量Wz也不同。 如图8-31所示, 可见,矩形截面长边立放比平放合理。
图8-31
提高梁承载能力的措施
3. 采用等强度梁
一般情况下,梁各个截面上的弯矩并不相等,而 截面尺寸是按最大弯矩来确定的。因此对等截面梁 而言,除了危险截面以外,其余截面上的最大应力都 未达到许用应力,材料未得到充分利用。为了节省 材料,就应按各个截面上的弯矩来设计各个截面的 尺寸,使截面尺寸随弯矩的变化而变化,即为变截面 梁。各横截面上的最大正应力都达到许用应力的梁 为等强度梁。
构件承载能力的三个指标及其含义
构件承载能力的三个指标及其含义
一、构件承载能力的三个指标及其含义
1、强度
强度是指构件能够承受的最大应力，即所承受的外力大于任何一个预定的强度值，构件就会发生断裂现象。
在建筑结构中，构件最大的作用力多半是抗压力，因此强度的指标也多以抗压强度来表示。
抗压强度一般用其破坏倍数来表示，即所谓的抗压强度倍数(EI)，抗压强度倍数一般情况下越高越好。
2、稳定性
稳定性是指构件的结构性能。
它要求构件能够承受体系外影响，不致于出现变形或倾斜现象，以维持构件的位置或形状不变。
常见的稳定性指标有承载能力指数、卸载能力指数等。
3、耐久性
耐久性即构件能经受多长时间的损耗，也就是腐蚀、沉降等外部因素会对构件造成多长时间的损耗，耐久性的指标主要用耐久系数(DI)来表示，耐久系数越大，说明构件具有较高的耐久性。
- 1 -。
构件的截面承载能力―强度
计算公式的修正和改进
1
随着科学技术的发展和工程实践的积累，计算公 式需要进行不断的修正和改进，以适应新的材料、 工艺和结构形式。
2
修正和改进的计算公式通常基于实验研究和数值 模拟结果，通过引入新的参数或修正原有参数来 提高计算精度和可靠性。
3
修正和改进的计算公式需要进行充分的验证和工 程实践检验，以确保其在实际工程中的可靠性和 有效性。
总结词
选择合适的材料和截面尺寸是提高构件截面承载能力的重要措施。
详细描述
根据构件的使用要求和受力情况，选择具有足够强度和刚度的材料，如钢材、混凝土等。同时，根据材料的特性， 合理设计截面尺寸，以满足承载能力的要求。
采用合理的连接和固定方式
总结词
合理的连接和固定方式能够提高构件的 整体性和稳定性，从而提高截面承载能 力。
05
截面承载能力的试验验证
试验目的和方法
试验目的
验证构件截面的承载能力是否满足设 计要求，为工程安全提供保障。
试验方法
采用压力试验机对构件进行加载，观 察截面的应变、变形和裂缝等情况， 记录数据。
试验结果的分析和解释
分析
根据试验数据，分析截面的应力分布、应变变化和承载能力 ，判断是否符合设计要求。
承载能力与强度之间存在正比关 系，即材料的强度越高，其承载
能力也越大。
强度与截面尺寸的关系
截面尺寸是影响构件承载能力 的另一个重要因素。
随着截面尺寸的增加，构件的 承载能力也会相应提高。
但当截面尺寸增加到一定程度 后，承载能力的提高会逐渐减 缓。
因此，在确定构件截面尺寸时 ，状和材料的多个 部分组合而成，如工字形、 箱形等。
截面承载能力的概念
截面承载能力是指构件在一定条件下 所能承受的最大外力，是衡量构件安 全性和稳定性的重要指标。
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）。
构件承载能力概念
构件承载能力概念什么是构件承载能力？构件承载能力是指构件在所受外力作用下所能承受的最大力或变形量。
构件承载能力是结构设计中一个非常重要的指标，直接关系到结构的安全性和可靠性。
一个具有良好构件承载能力的结构可以在外力的作用下保持稳定，不发生破坏或者塌陷。
构件承载能力的影响因素构件承载能力受到多种因素的影响，主要包括下面几个方面：1. 材料的强度和刚度材料的强度决定了构件能够承受的最大应力大小，而刚度决定了构件的变形量。
通常情况下，强度越大的材料所制成的构件承载能力越高，刚度越大的构件承载能力也越高。
2. 构件的几何形状构件的几何形状对其承载能力有着直接的影响。
对于同一材料和相同外力作用下的构件来说，截面积越大，构件的承载能力越大；而长度越长的构件，在相同外力作用下产生的变形量则越大。
3. 外力的作用方式和大小外力的作用方式和大小是构件承载能力的重要因素。
不同的外力作用方式对构件产生的应力和变形量有着不同的影响。
在结构设计中，需要根据实际情况合理选择结构的工作状态和设计负荷，以保证结构的安全性。
4. 复杂荷载和临界状态复杂荷载是指结构在使用过程中所受到的各种不同类型和方向的外力作用。
复杂荷载对构件的承载能力有着更高的要求，需要在设计中考虑到各种不同工况下构件的承载能力情况。
5. 构件之间的连接方式构件之间的连接方式对整个结构的承载能力有着重要的影响。
连接方式的选择应根据具体的工况和结构要求来确定，以保证连接的可靠性和结构的稳定性。
构件承载能力的计算方法计算构件的承载能力可以通过静力学原理和材料力学知识。
常见的计算方法包括强度设计法、极限荷载设计法和工作状态设计法等。
强度设计法强度设计法是根据材料的强度和结构的稳定性要求，计算构件所能承受的最大力或变形量。
该方法主要基于构件的截面形状和材料的力学性能参数，通过进行应力和变形的计算，确定构件的承载能力。
极限荷载设计法极限荷载设计法是根据结构在极限荷载下所要满足的稳定性和安全性要求，计算构件承受的最大荷载情况。
结构构件的承载力计算
。 （3）确定临界应力的大小，是解决压杆稳定问题的关键。
工程力学与建筑结构
计算临界应力的公式为
1）细长杆（ P ）使用欧拉公式：
cr
2E 2
2）中长杆（ P ）使用经验公式： a b2
3）柔度：柔度是压杆长度、支撑情况、截面形状和尺寸等
因素的综合值。
l i
i I A
λ是稳定计算中的重要几何参数，有关压杆稳定计算
应先计算出 。
4）稳定性计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程中常采用折减系数法，稳定条件为
F [ ]
A
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
2. 内力及其分析计算方法 （1）内力 因外力作用而引起的杆件内部相互作用力。 （2）截面法 内力分析计算的基本方法，基本依据是平衡条
件，其解法有三个步骤：截开、代替、平衡。 3. 几种基本变形的内力和内力图 （1）内力表示一个具体截面上内力的大小和方向。 （2）内力图表示内力沿着杆件轴线的变化规律。 （3）应力是单位面积上的内力及其计算公式和强度条件。
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
结构构件的承载力计算
本章以构件的承载能力和构件变形的基本形式为前提 ，讨论了杆件的轴向拉伸（压缩）、剪切、弯曲三种基本 变形的内力、应力和强度条件的分析计算方法和压杆稳定 的概念及其实用计算。
1. 构件的承载能力 强度 构件在荷载作用下抵抗破坏的能力。 刚度 构件在荷载作用下抵抗变形的能力。 稳定性 构件在荷载作用下保持原有平稳状态的能力。
工程力学与建筑结构
4. 强度计算的步骤 （1）分析外力 画受力图，求约束反力。 （2）画内力图 确定危险截面及其内力。 （3）利用强度条件解决三类问题的计算：1）杆件的强度核
构件的截面承载能力—强度
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。
构件的基本变形
3. 阐述你对稳定性的理解？并举个构件由稳 定性原因而失效的实例
第二节
构件的承载能力 构件的基本变形形式
二、 基本变形形式
拉伸与压缩变形 剪切与挤压变形 扭转变形 弯曲变形
二、 基本变形形式
拉伸与压缩变形
二、 基本变形形式
拉伸与压缩变形
强度
定义：指构件抵抗破坏的能力
常见的强度破坏形式：
断、裂、折
一、 承载能力
刚度
定义：指构件抵抗变形的能力
常见的刚度破坏形式：
伸长、压缩、 弯曲
一、 承载能力
稳性
定义：指构件维持原有平衡形式的能力
常见的稳定性破坏形式：
失稳
受压细杆突然改变原有平衡 状态的现象
练习
1. 阐述你对强度的理解？并举个构件由强度 原因而失效的实例
变形特点： 杆件的各横截面绕轴线发生相对转动
二、 基本变形形式
弯曲变形
二、 基本变形形式
弯曲变形
受力特点： 外力垂直于杆件的轴线，且外力和力偶都作 用在杆件的纵向对称面内
变形特点： 杆件的轴线由直线变成在外力作用面内的一条曲线
练习
试分析图中构件会发生哪些变形？
受力特点： 作用于杆件两端的外力大小相等、方向 相反，作用线与杆件轴线重合
变形特点： 杆件变形沿轴线方向伸长或缩短
二、 基本变形形式
弹性变形
塑性变形
变形固体上的外力去 掉后，变形也随之消 失，固体恢复到初始 状态
变形固体上的外力去 掉后，变形不能全部 消失，残留一部分
二、 基本变形形式
剪切变形
二、 基本变形形式
变形特点： 在挤压面的局部将发生挤压变形或被压溃
简述承载能力极限状态的内容
简述承载能力极限状态的内容
承载能力极限状态是指在结构工程中，特定构件或结构的负荷能力已经达到或接近其极限，即即将发生破坏或失效的状态。
这一概念在工程设计、建筑结构、桥梁设计、土木工程等领域中起着关键作用，因为了解和掌握承载能力的极限状态可以帮助工程师和设计者确保结构的安全性和可靠性。
承载能力极限状态包括以下几个方面的内容：
1. 强度极限状态：这是指结构或构件所能承受的最大荷载，即材料的强度达到其极限值，可能导致破坏。
在设计中，工程师需要确保结构的荷载不会达到或超过这个强度极限状态。
2. 位移极限状态：这是指结构或构件的变形或位移已经达到或超过了允许的极限值，可能影响结构的功能或安全性。
例如，在地震工程中，位移极限状态是一个非常关键的考虑因素。
3. 稳定性极限状态：这是指结构的稳定性条件已经丧失，可能导致结构失稳或倒塌。
在某些情况下，结构的稳定性比强度更重要，特别是在高塔、桥梁等大型结构中。
4. 疲劳极限状态：这是指结构在反复荷载下会逐渐累积疲劳损伤，达到一定程度后可能引发破坏。
这个状态在桥梁、飞机、船舶等需要经常承受循环负荷的结构中特别重要。
了解和评估承载能力的极限状态对于工程设计和结构安全至关重要。
工程师通过使用各种分析方法、模型测试和模拟来确定结构的承载能力，并确保其在正常使用和不同极限状态下都能保持安全和可靠。
这有助于防止潜在的结构故障、破坏或安全事故。
第二章 承载能力分析
脆性材料
[
t
]
n
b b
或
[
c
]
bc
nb
2.1 轴向拉伸与压缩
（3）安全系数 目前一般机械制造中常温、静载情况下：
(1)塑性材料，取ns=1.5~2.5； (2) 脆性材料，由于材料均匀性较差，且易突然破坏， 有更大的危险性，所以取nb=2.0~3.5。 (3)工程中对不同的构件选取安全系数，可查阅有关设 计手册。
2.1 轴向拉伸与压缩
2.轴力与轴力图 （1）轴力：作用线与杆的轴线重合，通过截面的形心并垂 直于杆的横截面的内力，称为轴力，常用符号FN表示。
2.1 轴向拉伸与压缩
（2）轴力符号规定 当轴力的方向与截面外法线n、n′的方向一致时,杆件受
拉，规定轴力为正；反之杆件受压，轴力为负，通常未知轴力 均按正向假设。轴力的单位为牛顿（N）或千牛（kN）。
强度计算一般可按以下的步骤进行：
（1）外力分析：分析构件所受全部的外力，明确构件的受 力特点，求解所受的外力大小，作为分析计算的依据。
（2）内力计算：用截面法求解构件横截面上的内力，并 用平衡条件确定内力的大小和方向。
（3）强度Байду номын сангаас算：利用强度条件，进行强度校核，设计横 截面尺寸，或确定许可载荷。
2.2 剪切和挤压
式中：[τ] —材料的许用切A应力(MPa)；
A —剪切面的面积（mm2）
2.2 剪切和挤压
2.挤压强度条件
为保证构件不产生局部挤压塑性变形，要求工作挤压 应力不超过许用挤压应力的条件，即挤压强度条件为
bs
Fbs Abs
[ bs ]
式中：[σbs]─材料的许用挤压应力 必须注意：如果两个接触构件的材料不同，应按抵抗
结构构件的强度和刚度名词解释_概述及解释说明
结构构件的强度和刚度名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述在结构工程领域中，强度和刚度是两个关键概念。
强度指材料或构件抵抗外力的能力，它衡量了材料或构件的承载能力以及其抵抗变形和破坏的能力。
而刚度则描述了材料或构件对外部加载产生的应变或位移响应的能力，也可以理解为材料或构件的刚性程度。
1.2 文章结构本文将对结构构件的强度与刚度进行详细阐述，并探讨它们之间的关系。
同时，我们还将介绍测试这些属性的方法以及在结构设计过程中考虑强度和刚度要求时需要注意的事项。
最后，我们将总结文章主要观点和结论。
1.3 目的本文旨在帮助读者更好地理解结构工程中强度和刚度这两个重要概念，并提供有关测试方法和设计要求方面的指导。
了解和运用这些知识对于合理地设计、评估和优化各种类型的建筑、桥梁、机械设备以及其他工程结构具有重要意义。
以上是文章“1. 引言”部分内容，详细阐述了本文的概述、结构和目的。
2. 结构构件的强度和刚度名词解释2.1 强度的定义与解释强度是指材料或构件抵抗外部力量造成破坏或变形的能力。
在结构工程中，强度通常指材料或结构承受极限荷载时的稳定性能。
对于不同类型的结构材料和构件，其强度有不同的评估标准和计算方法。
2.2 刚度的定义与解释刚度是指材料或构件在受力后抵抗变形或挠曲的能力。
刚度可以衡量材料或结构对应力响应的程度，即单位应变产生的单位应力。
动态刚度还可以描述结构在振动过程中所表现出来的特性。
2.3 强度和刚度之间的关系虽然强度和刚度是两个不同的概念，但它们之间存在密切联系。
一方面，在设计结构时，需要根据预期承受荷载选择合适的材料和尺寸来满足要求强度。
另一方面，合适的刚度设计对于确保结构在荷载作用下不会过分变形具有重要作用。
3. 强度与刚度测试方法为了评估结构构件的强度和刚度，需要进行相应的测试方法。
常用的测试方法包括压力试验、弯曲试验和拉伸试验。
通过这些试验可以获取材料或构件在不同类型载荷下的性能数据，从而评估其强度和刚度。
第四章零件受力变形讲解
N
M 9550 D
D
n
637N m
-
作扭矩图 Tnmax=955N·m
圆轴扭转时横截面上的应力
1.圆轴扭转时的变形特征:
Me
Me
1)各圆周线的形状大小及圆周线之间的距离均无变 化；各圆周线绕轴线转动了不同的角度。 2)所有纵向线仍近似地为直线，只是同时倾斜了同
一角度 。
4.4.2 圆轴扭转时的应力
G
dj
dx
G Mn
GI p
Mn Ip
I p
2dA
A
IP是一个只决定于横截面的形状和大小的几何量，称 为横截面对形心的极惯性矩。
• 横截面上某点的切应力
T
的方向与扭矩方向相同，
并垂直于该点与圆心的
τ
连线
• 切应力的大小与其和圆
τ
心的距离成正比
注意：如果横截面是空心圆，空心部分没有应力 存在。
三.挤压的概念
构件发生剪切变形时，往往会受到挤压作用，这种 接触面之间相互压紧作用称为挤压。
构件受到挤压变形时，相互挤压的接触面称为挤压 面(A j y )。作用于挤压面上的力称为挤压力(F j y )，挤压 力与挤压面相互垂直。如果挤压力太大，就会使铆钉压 扁或使钢板的局部起皱 。
FFຫໍສະໝຸດ 四、挤压的实用计算单位是帕斯卡，简称帕，记作Pa，即l平方米 的面积上作用1牛顿的力为1帕，1N／m2＝1Pa。
1MPa＝106Pa
拉(压)杆的应力
假设轴力在横截面上的分布是均匀的，且方向
垂直于横截面。所以，横截面的正应力σ计算公式
为：
mn
F
F
σ= FN MPa A
构件的承载能力
教学目标:
1. 认识构件在外力作用下的常见变形形式及规 律。
2. 能判断构件的承载能力,正确使用维护机器.
轴力图的画法：
用平行于杆件轴线的坐标表示杆件截面位置， 用垂直于杆件轴线的另一坐标表示轴力数值大小， 正轴力画在坐标轴正向，反之画在负向。
A
P
P
N
简图
P
+
x
作法
六、轴向拉伸压缩时的强度计算
1、材料的极限应力 0
材料的极限应力是指保证正常工作条件下，该材 料所能承受的最大应力值。
0
s b
例1、铣床工作台进给液压缸， 缸内压强p=2MPa，缸内径 D=75mm，活塞杆直径d=18mm， 活塞杆材料[σ]=50MPa，校核 活塞杆强度。
解：1、求活塞杆的轴力：
FN
p
A
p
4
(D2
d2)
8.33103 N
2、活塞杆横截面上的应力为：
FN A1
8.33 103
182
4
32.7MPa [ ]
3、结论：活塞杆强度足够
注：在工程中允许工作应力大于许用应力但不可超出5％。
四.拉(压)杆的变形
2.虎克定律
L FN L EA
或 E
E 为材料的拉(压)弹性模量，单位是Gpa FN、E、A均为常量，否则，应分段计算。 E 材料刚度的指标。 EA为杆件抗拉压刚度.
钢结构至章课后问答题
第一章概述1、试论述钢结构的特点及其合理的应用范围。
答：特点：（1）、材料的强度高，塑性和韧性好。
（2）、材质均匀，和力学计算的假定比较符合。
（3）、钢结构制造简便，施工周期短。
（4）钢结构的质量轻。
（5）、钢结构耐腐蚀差。
（6）、钢材耐热但不耐火。
应用范围：（1）、大跨度结构（2）、重型厂房结构（3）、受动力荷载影响的结构（4）、可拆卸的结构（5）、高耸结构和高层建筑。
（6）、容器和其他构筑物。
（7）、轻型钢结构。
2、钢结构的建造分为哪几个主要步骤？答：工厂制造和工地安装。
3、钢结构的极限状态分为哪几类？答：承载能力极限状态和正常使用极限状态。
4、什么是可靠度？答：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
5、试写出结构构件的概率极限状态表达式。
答：第二章钢结构的材料1、哪些因素可使钢材变脆，从设计角度防止构件脆断的措施有哪些？答：下列因素可使钢材变脆（1）、硫、磷、氧、氮等化学成分的影响（2）、成才过程的影响（3）、冷加工硬化及温度等其它因素的影响。
从设计角度防止构件脆断可不考虑硬化所提高的强度及规定结构表面所受辐射温度等。
2、钢材的力学性能为何要按厚度（直径）进行划分？答：钢材屈服点的高低和钢材晶粒的粗细有关，材质好，轧制次数多，晶粒细，屈服点就高，因而不同厚度的钢材，屈服点不一样。
3、随着温度的变化，钢材的力学性能有何改变？答：钢材在高温下强度降低，低温下材料转脆。
4、什么情况下会产生应力集中，应力集中对材性有何影响？答：在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象称为应力集中。
应力集中使材料容易脆性破坏。
5、快速加载对钢材的力学性能有何影响？答：快速加载使钢材的屈服点和抗拉强度提高，冲击韧性降低。
第三章构件的截面承载力——强度1、简述构件截面的分类，型钢及组合截面应优先选用哪一种，为什么？答：构件截面可分为热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面、组合截面。
应优先选用型钢截面，它具有加工方便和成本较低的优点。
构件承载能力概念
构件承载能力概念一、概念介绍构件承载能力是指构件在受到外部荷载作用下，能够承受的最大荷载大小。
它是评估结构安全性和稳定性的重要指标之一，也是设计和施工中需要考虑的关键因素之一。
二、影响构件承载能力的因素1. 构件材料：不同材料具有不同的强度和刚度，因此对于相同尺寸的构件，材料不同会对其承载能力产生影响。
2. 构件形状：不同形状的构件在受到荷载作用下，其应力分布会有所不同，从而对其承载能力产生影响。
3. 构件长度：在相同截面积下，长度越长的构件受到相同荷载时产生的应力越大，在超过一定长度后会出现屈曲现象。
4. 荷载类型：静态荷载和动态荷载对于构件承载能力的影响不同。
动态荷载可能会引起共振效应，从而导致结构失稳。
5. 温度变化：温度变化会导致材料发生热膨胀或收缩，从而对构件承载能力产生影响。
三、构件承载能力的评估方法1. 理论计算：通过应力分析和强度学原理，可以计算出构件在受到荷载作用下的应力和变形情况，从而评估其承载能力。
2. 实验测试：通过对构件进行试验，可以直接测量其在受到荷载作用下的变形和破坏情况，从而评估其承载能力。
3. 数值模拟：利用有限元分析等数值方法对构件进行模拟计算，可以较为准确地预测其在受到荷载作用下的应力和变形情况，从而评估其承载能力。
四、提高构件承载能力的方法1. 优化构件设计：通过合理选择材料、截面形状和长度等参数，优化构件设计，提高其承载能力。
2. 加固结构：对于已经存在的结构，在满足安全要求的前提下，可以采取加固措施来提高其承载能力。
3. 增加支撑点数：增加支撑点数可以减小单个支撑点所受荷载大小，从而提高整个结构的承载能力。
4. 提高材料强度：通过使用高强度材料来替代传统材料，可以提高构件的承载能力。
五、总结构件承载能力是评估结构安全性和稳定性的重要指标之一，其大小受到多种因素的影响。
对于提高构件承载能力，可以采取优化设计、加固结构、增加支撑点数和提高材料强度等方法。
在实际工程中，需要综合考虑多种因素，采取合适的措施来保证结构的安全和稳定。
第二篇构件的承载能力分析
第二篇构件的承载能力分析1、构件的承载能力包括强度、刚度和稳定性。
2、变形固体是理想化的力学模型，几个基本假设是材料力学研究的基础。
3、内力是由于外力引起的，是一个有限量。
4、截面法求解应力是材料力学的一个基本方法。
5、杆件的变形可以认为是四个基本变形的组合。
第四章轴向拉伸与压缩1.本章主要介绍轴向拉伸和压缩时的重要概念：内力、应力、变形和应变、变形能等。
轴向拉伸和压缩的应力、变形和应变的基本公式是：胡克定律：是揭示在比例极限内应力和应变的关系，它是材料力学最基本的定律之一。
平面假设：变形前后横截面保持为平面，而且仍垂直于杆件的轴线。
2.材料的力学性能的研究是解决强度和刚度问题的一个重要方面。
对于材料力学性能的研究一般是通过实验方法，其中拉伸试验是最主要、最基本的一种试验。
低碳钢的拉伸试验是一个典型的试验。
它可得到如下试验资料和性能指标：拉伸全过程的曲线和试件破坏断口；-材料的强度指标；-材料的塑性指标。
其中-材料抵抗弹性变形能力的指标；某些合金材料的-名义屈服极限等测定有专门拉伸试验。
3. 工程中一般把材料分为塑性材料和脆性材料。
塑性材料的强度特征是屈服极限和强度极限s0.2，而脆性材料只有一个强度指标，强度极限。
4.强度计算是材料力学研究的重要问题。
轴向拉伸和压缩时，构件的强度条件是它是进行强度校核、选定截面尺寸和确定许可载荷的依据。
第五章剪切1.本章着重研究受剪杆件的剪切应力计算，对剪切实用计算作如下主要假设：1) 假设剪切面上的剪应力均匀分布，方向与剪力一致2) 假设挤压面上的挤压应力均匀分布，方向垂直于挤压面2.剪切构件的强度计算与轴向拉压时相同，也是按外力分析，内力分析，强度计算等几个步骤进行的。
第六章圆轴扭转提高圆轴扭转时的强度和刚度，可以从降低扭矩和增大惯性矩或抗扭截面系数等方面来考虑。
为了降低扭矩，当轴传递的外力偶矩一定时，可以通过合理地布置主动轮与从动轮的位置来实现。
为了增大惯性矩或抗扭截面系数，工程上常采用空心轴，这既可节约原材料，又能使轴的强度和刚度有较大的提高。
第三章构件的截面承载能力强度
一、轴心受力构件的应用 轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。 轴心受拉 ：桁架拉杆、网架、塔架（二力杆） 轴心受压 ：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。 二、轴心受力构件的截面形式 1、对轴心受力构件的截面形式的要求 1）、能提供强度所需要的面积； 2）、制作比较简单； 3）、便于和相邻的构件连接； 4）、截面宽大而薄壁，以满足刚度和整体稳定； 2、轴心受力构件的截面形式 轴心受力的构件可采用图中的各种形式。
四、梁的强度计算 1、弯曲正应力 梁受弯时的应力－应变曲线与受拉时相类似（图 f），其正应力的发展过程可分为三个阶段：弹性工作 阶段(图c)、弹塑性工作阶段(图d)和塑性工作阶段 (图e).
弹性阶段——此时正应力为直线分布，梁最外边缘正应 力不超过屈服点 。对需要计算疲劳的梁，常以最外 纤维应力到达fy作为承载能力的极限状态。冷弯型钢 梁因其壁薄，也以截面边缘屈服作为极限状态。 最大弹性弯矩：Me= Wn· fy 弹塑性阶段 ——梁边缘出现塑性 , 应力达到屈服点，而 中和轴附近材料仍处于弹性。在《钢结构设计规范》 中对一般受弯构件的计算，就适当考虑了截面的塑性 发展，以截面部分进入塑性作为承载能力的极限。 中和轴：和弯矩主轴平行的截面面积平分线，中和轴两 边面积相等，对于双轴对称截面即为形心主轴。 塑性阶段 —— 梁全截面进入塑性 , 应力均等于屈服点， 形成塑性铰 , 此时已达到梁的承载极限。超静定梁的 塑性设计允许出现若干个塑性铰，直至形成机构。
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)：
16172材料力学温习题
一、填空题构件的承载能力包括强度、刚度和___稳固性__3个方面。
工程上通常按延伸率的大小把材料分成两大类，δ大于____5 %__的材料称为塑性材料。
轴向拉伸（紧缩）时，杆中的最大正应力为最大剪应力的____ 2__倍。
静定梁的大体形式有简支梁、外伸梁和悬臂梁。
圆轴受力如图1所示，其危险截面在___ CD __段。
圆杆扭转时，依照切应力互等定理，其纵向截面上也存在切应力。
铸铁试件的紧缩破坏和剪（应力）应力有关。
强度失效的要紧形式有屈服和断裂；。
静定梁的大体形式有简支梁，外伸梁和___悬臂梁__。
如图2所示，铸铁丁字形截面梁的许用应力别离为：许用拉应力［σｔ］＝50ｍpa，许用压应力［σc］=200mpa，那么上下边缘距中性轴的合理比值y1/y2=__4 ___。
(应力为上拉下压，c 为形心)。
单元体各个面上只经受剪应力作用的应力状态，称为纯剪切。
两悬臂梁受力相同，其中一梁横截面为圆形，一梁横截面为正方形，且两梁横截面积相等，材料相同，按正应力强度条件，承载能力较强的梁横截面为__正方形____。
在梁的某一截面上，假设q(x)=dM(x)/dx=___ 0_ __，那么在这一截面上弯矩有一极值。
集中外力偶作用途，M图数值有突变，逆时针；时针方向集中外力偶处，M图自左向右向下突变。
（正向向上）图3所示二向应力状态，其最大应力为______Mpa 。
关于不同柔度的塑性材料压杆，其最大临界应力将不超过材料的 屈服极限 。
以为固体在其整个几何空间毫无间隙地充满了物质，如此的假设称为 均匀性 假设。
10.构件的组合变形适用叠加原理有两个条件，一个是遵从原始尺寸原理，即构件的变形量很小，另一个是__服从胡克定律（材料变形量是线性的）__。
比较第三和第四强度理论，按第 四 强度理论设计的轴的直径小。
如图3所示的外伸梁，已知B 截面的转角216B Fl EI θ=，那么C 截面的挠度C y =216Fal EI。
第四章-单个构件的承载能力-稳定性
实际结构总是存在缺陷的，这些缺陷通常
可以分为几何缺陷和力学缺陷两大类。杆件的 初始弯曲、初始偏心以及板件的初始不平度等 都属于几何缺陷；力学缺陷一般表现初始应力 和力学参数（如弹性模量，强度极限等）的不 均匀性。对稳定承载能力而言，残余应力是影 响最大的力学缺陷，它的存在使得构件截面的 一部分提前进入屈曲，从而导致该区域的刚度 提前消失，由此造成稳定承载能力的降低，所 有的几何缺陷实质上亦是以附加应力的形式促 使刚度提前消失而降低稳定承载能力的。
能力，因此，如果着眼于研究结构的极限承 载能力，可依屈曲后性能分为如下三类： （1）稳定分岔屈曲。分岔屈曲后，结构还可 以承受荷载增量。换言之，变形的进一步增 大，要求荷载增加。 （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。 （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。
1．已知荷载、截面，验算截面。 2．已知截面求承载力。 3．已知荷载设计截面。 对于1，2两种情况，计算框图如下:
已 知 荷 载、 截 面， 验 算 截 面
根据边界条件确定 lox , loy
计算 A, Ix , I y
已
知
ix
Ix A
， iy
Iy A
截 面
求
x
l ox ix
， y
l oy iy
k ——屈曲系数
o
a)
y
b)
a a
腹板和翼缘板的屈曲
b1 =b/2
b
x k
m=1
8 23 4
6
4
2
0
1 2 3 4 a/b
系数k和a/b的关系
如图，当 a/b1 时km ， in4时。从中可以看出，减小板的长度 并不能提高板的稳定临界力，但减小板宽却可以大大提高板件临 界力。
构件的轴向屈服承载力
构件的轴向屈服承载力说到构件的轴向屈服承载力，可能有些人会觉得这听起来像是工地上那些专门说话的“老工程师”们才会关心的事儿。
其实啊，咱们也不用把它想得那么神秘。
简单来说，它就是在一个构件，比如钢梁、混凝土柱子、甚至是个不起眼的支撑架，承受压力时，能够“忍得住”的最大压力。
如果压力大到超出了这个“忍耐极限”，它就会发生屈服，甚至崩溃掉，影响整座建筑的安全。
这可不是小事儿，得认真对待啊！先别急着跑偏，咱先从简单的角度看看，轴向屈服承载力其实就是跟那个“拧紧螺丝”有点类似。
想象一下，你拧一个螺丝，当你一拧再拧，它的力量就越来越大，直到有一天，哗啦一声，螺丝头被拧断了！就这么简单。
一样的道理，构件在承受压力时，它也有一个“最大承受能力”，再往上走，就不行了，结构就“坏了”。
这时候，什么都没了，建筑也得跟着“吃亏”了。
听起来是不是有点吓人？不过，咱也不是无能为力，想知道怎么做，才能保证这些构件不出问题，工程师们就像给咱们定规矩的“指导老师”，他们能算出每一个构件的轴向屈服承载力。
那怎么计算呢？其实也没那么复杂，但得有点“底气”，知道力学的基本知识。
一般来说，大家通过一个公式，可以算出构件的承载力，这个公式跟构件的材质、尺寸、形状等都有关。
比如钢材的强度比较高，柱子的直径越大，它的承载能力就越强。
这样一来，工地上每块构件的“功夫”就能被精确测量，再也不怕任何压力的威胁。
对了，不仅仅是数值上的计算，构件的设计也需要考虑到“安全系数”这一点。
就是说，咱们设计的时候，必须留有“富裕空间”。
别一开始就想尽量减少材料的使用，什么“薄一点，短一点，省点钱”这种心态，可得不得了。
安全第一！这和咱们平常生活中开车的道理是一样的。
你总不能开个超速的车，然后想着“我这车的刹车盘够硬，别的车都没问题”，是不是？说不定某天在急刹车的时候，就没那么简单了。
所以，设计构件时，工程师们会给结构加上“安全系数”，让它比实际需求强一点，万一真遇到啥突发状况，构件还能“顶住”！而且啊，有些人可能会问，为什么每次计算都要考虑到不同的情况。