老庄七期课件第一课

钢结构构件设计需满足的三个要求：强度：抵抗破坏的能力

刚度：抵抗变形的能力

稳定性：保持原有平衡形式的能力钢材的特性：

钢构件的截面特性：

EA截面抗拉（压）刚度，轴向拉压变形=NL/EA

EI截面抗弯刚度

A：截面面积

I：截面惯性矩，反映的是截面形状与尺寸对弯曲变形的影响

拉压正应力：N/A

弯曲正应力：My/I

最大弯曲正应力：Mymax/I=M/(I/ymax)=M/W

W:抗弯截面模量，反映的是截面形状与尺寸对弯曲正应力的影响

矩形：截面惯性矩：bh^3/12；截面模量：bh^3/12/(h/2)=bh^2/6

圆形：截面惯性矩：πd^4/64；截面模量：πd^4/64/(d/2)= πd^3/32

圆环：截面惯性矩：πD^4/64X(1-a^4)；a=d/D为内外径的比值

移轴公式：截面对任一轴的惯性矩，等于对平行形心轴的惯性矩加上截面面积与两轴间距离平方之乘积

Ix=[bt^3/12+bt*(h/2-t/2)^2]*2+tw*(h-2t)^3/12

Wx=Ix/(h/2)

Iy=(tb^3/12)*2+(h-2t)*tw^3/12

Wy=Iy/(b/2)

两端铰支细长压杆的临界荷载：

当轴向压力达到或超过压杆的临界荷载时，压杆即产生失稳状态

欧拉公式：

μ即为计算长度系数，μL即为计算长度。

计算长度是把各种不同支撑条件的压杆等效为相当长度的两端铰支压杆来计算稳定。

压杆的临界应力：

即为回转半径的概念

即为长细比的概念

刚构件受力分类：

轴心受力构件（轴心受拉、轴心受压）、受弯构件（单向受弯、双向受弯）、偏心受力构件（压弯构件、拉弯构件）

偏心受力构件通常需要验算以下内容：强度、刚架平面内的稳定、刚架平面外的稳定、局部稳定、挠度（梁）、长细比（柱）、柱顶位移

强度：轻型门式刚架构件可以考虑腹板屈曲后强度，即允许腹板局部失稳，但前提条件是腹板高度变化不能超过60mm/m,

若超过，则不允许腹板失稳，程序可能会提示高厚比超限，此时，应调整截面满足变化率要求或设置加劲板。

强度超限的解决方法：优先加高截面高度，腹板做得高而薄，其次是加宽翼缘，再其次是加厚翼缘，确有需要时才考虑加厚腹板。

刚架平面内的稳定：对于刚架梁，依据门规6.1.6条及条文说明可知，当坡度较小时（通常以10度为界），可不计算其在刚架平面内的稳定，当坡度大于界限值，应计算。

对于刚架柱，在刚架平面内的稳定性和其在刚架平面内的长细比相关（长细比为计算长度除以回转半径），而柱子的平面内计算长度由程序根据门规 6.1.3条计算。

本条超限的解决办法：加高截面最有效。

刚架平面外的稳定：梁柱构件在刚架平面外的稳定和其在刚架平面外的长细比相关，而梁柱平面外的计算长度均应取有效侧向支撑点间的距离。

对于轻型门式刚架，檩条和隅撑组成的体系可以作为梁柱平面外的有效侧向支撑点，即平面外计算长度可取隅撑的间距，但柱子的平面外计算长度宜适当加大。当门式刚架的跨度大、荷载大以致梁柱截面较大时，隅撑不宜再作为有效侧向支撑点。

本条超限的解决办法：减小平面外的计算长度，其次是加宽翼缘，再其次是加厚翼缘。

局部稳定：对于刚架梁柱为翼缘的宽厚比和腹板的高厚比，轻型门式刚架由于可以利用腹板屈曲后强度，故高厚比没有严格的要求，对于翼缘，需要满足弹性阶段的宽厚比要求。

为了经济性，腹板尽量做得高而薄，但应满足工厂制作要求，翼缘尽可能宽而薄，但必须满足宽厚比要求。

刚架梁的挠度：详见门规表3.4.2-2

挠度超限的解决办法：加高截面最有效。

刚架柱的长细比：详见门规表3.5.2-1

柱顶位移：

若钢柱平面内的长细比超限，通常应该增加刚架平面内的刚度，尽量少做摇摆柱，加高截面

若平面外的长细比超限，则考虑能否减小平面外的计算长度，若不能，则加宽翼缘、加厚翼缘。

轴心受拉构件：强度计算（5.1.1）、容许长细比（钢规5.3.9，门规3.5.2）。

轴心受压构件：强度计算（5.1.1）、稳定性计算（5.1.2）、局部稳定计算（5.4）、容许长细比（钢规5.3.8，门规3.5.2）

稳定性系数：材质越高，稳定系数越小；长细比越大，稳定系数越小

长细比：计算长度/回转半径。减小计算长度或加大回转半径可减小长细比，进而提高稳定承载力。

对于H型钢，增大高度可加大ix,加宽翼缘可加大iy。

对于圆管，加大管径可加大ix、iy。圆管尽量做成粗而薄。

交叉支撑的计算长度：详见钢规5.3.2条

若为圆钢支撑，平面内外的计算长度均取其几何长度

若为角钢或其他型钢支撑，当在交叉点有相互连接时，在桁架平面内的计算长度取节点中心到交叉点间的距离，在桁架平面外的计算长度取整个斜长，交叉点不作为节点考虑。

受弯构件：分为普通受弯构件以及冷弯薄壁型钢受弯构件

普通受弯构件按钢规第四章计算。

强度计算：抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度

抗弯强度和净截面模量有关，加大净截面模量可提高构件的抗弯承载力，而提高净截面模量，最有效的方法是加高截面、其次是加大翼缘

整体稳定计算：

提高构件整体稳定性，最有效的方法是减小受压翼缘的平面外计算长度，其次是加大按受压纤维确定的毛截面模量

局部稳定计算：

翼缘的宽厚比：在满足规范要求的要求下尽可能宽而薄

腹板的高厚比：为了经济性，腹板尽量做得高而薄，如不能利用腹板屈曲后强度可设置加劲肋。

挠度计算：加大截面高度对减小挠度最有效。

而对于冷弯薄壁型钢檩条，可以按门规6.3.7条或冷弯薄壁型钢规范计算。通常仅需要计算抗弯强度、整体稳定性和挠度。