鋼結構學習輔導

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1、,*,,,,,,,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,*,單擊此處編輯母版標題樣式,,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,《鋼結構》學習輔導,第一章 緒 論,,第二章 鋼

2、結構的材料,,第三章 鋼結構的連接,,第四章 軸心受力構件（鋼柱、鋼壓桿）,,第五章 受彎構件（鋼梁）,,第六章 拉彎和壓彎構件（鋼柱、鋼壓桿）,,第七章 單層廠房結構（鋼桁架）設計,鋼結構教學目錄,,,4.,了解桿件和板件穩(wěn)定的基本理論，,理解影響穩(wěn)定性的主要因素及提高穩(wěn)定性的措施；,3.掌握鋼結構用鋼的主要性能及其主要影響因素，并能正確地選擇鋼材；,,2.理解“鋼結構”的計算方法；,1.,了解鋼結構的應用和發(fā)展概況,,掌握鋼結構的特點；,本課程的基本要求,5. 掌握各種連接（焊接、螺栓連接）和各類構件(梁、柱和屋架)的工作性能、破壞特征及其設計的基本方法。,,,6.理解

3、構件間的連接方法、力的傳遞方式和過程以及構造原則；,教學參考書及規(guī)范:,1.鋼結構,（第三版）,,,戴國欣,,主編,武漢理工大學出版社,2.,鋼結構疑難釋議附解題指導,劉聲揚,主編,,建筑工業(yè),出版社,3.,鋼結構自學輔導,鐘善桐,主編,,武漢大學出版社,4.鋼結構設計規(guī)范,,（GB50017-2003),5.鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范,,（GB50205-2001),7.掌握鋼桁架結構的設計方法,,,第一章 緒 論,大綱要求,1.,掌握鋼結構的特點和鋼結構的應用范圍,。,2．理解鋼結構按極限狀態(tài)的設計方法，掌握其設,,計表達式的應用。,3．了解鋼結構在我國的發(fā)展趨勢。,,,第1章緒論

4、,鋼結構的特點,,,（1）,材料強度高，塑、韌性好、鋼材質量輕（相對）,,,（2）,材質均勻,,鋼材內部組織較,接近于勻質和各向同性體,，實際受力和根據力學情況計算的結果相吻合。,,（3）,制造簡便，工期短,,（4）,可焊性、密封性好,,,缺點：,,（1）,耐腐蝕性差----,在潮濕和有腐蝕性介質的環(huán)境中，綱結構容易銹蝕，要選用耐大氣腐蝕的耐侯鋼材，注意油漆防護，增加了維護費用。,,（2）,耐熱不耐高溫-----,當鋼材受熱溫度在200℃以內時。其主要性能變化很小，具有較好的耐熱性能。但是，當溫度在600℃以上時，其承載力幾乎完全喪失。必須有隔熱或采用防火涂料等防護措施,,（3）,低溫脆斷 -

5、----,要高度重視,,（4）,變形較大（不利安裝）,,,鋼結構的應用,,大跨鋼結構,,大跨度鋼屋架 網架、網殼結構 、懸索結構、拱架結構、橋梁結構,,結構跨度越大，自重在荷載中所占的比例就越大，減輕結構的自重會帶來明顯的經濟效益。,,高層建筑,,高聳建筑,,輕型鋼結構,,容器和其他構筑物,,,概率極限狀態(tài)設計法,概率極限狀態(tài)設計法,,（一）傳統(tǒng)容許應力法（安全系數(shù)法57年以前）,,（二）多系數(shù)半概率法（74年舊規(guī)范）,,（三）一次二階矩概率極限狀態(tài)設計法（分項系數(shù)法）,,（四）全概率極限狀態(tài)設計法（發(fā)展方向）,,,結構設計準則--,結構由各種荷載所產生的效應（內力和變形）不大于結構（包括

6、連接）由材料性能和幾何因素等所決定的抗力或規(guī)定限值。,作用效應--,作用效應（S）：結構上的作用引起的結構或其構件的內力和變形。,,結構抗力--,結構抗力（R）：結構或構件承受內力和變形的能力。,,極限狀態(tài)方程,：Z＝R－S＝0,功能函數(shù),：Z＝g(R,S)＝R－S,,,承載力極限狀態(tài)（第一極限狀態(tài)）--,結構或構件達到最大承載力（如強度、穩(wěn)定、疲勞）或達到不適于繼續(xù)承載的變形（如塑性變形）時的極限狀態(tài)。,,正常使用極限狀態(tài)（第二極限狀態(tài)）--,結構或構件達到正常使用的某項規(guī)定限值時的極限狀態(tài)。,,荷載標準值--,建筑結構在設計基準期內在正常情況下有可能出現(xiàn)的最大荷載值。,,荷載設計值--,標

7、準值乘以荷載分項系數(shù)。,,極限狀態(tài)設計法公式（簡單荷載情況）,,,,大綱要求:,,1.了解鋼結構的兩種破壞形式；,,2.掌握結構用鋼材的主要性能及其機械性能指,,標；,3.掌握影響鋼材性能的主要因素特別是導致鋼材變脆的主要因素；,4.了解結構用鋼材的種類、牌號、規(guī)格；,5.了解鋼材選擇的依據，做到正確選擇鋼材；,6.掌握鋼材疲勞的概念和疲勞計算方法。,第2章 鋼結構的材料,,,鋼材的力學性能,,一、強度,,屈服強度fy－－設計標準值（設計時可達的最大應力）；,,抗拉強度fu－－鋼材的最大應力強度，fu/fy為鋼材的強度,,安全儲備系數(shù)。,,理想彈塑性－－工程設計時將鋼材的力學性能，假定為,,

8、一理想彈塑性體,,二、塑性－－材料發(fā)生塑性變形而不斷裂的性質,,重要指標－－好壞決定結構安全可靠度，內力重分布，保證塑性破壞，避免脆性破壞。,,用伸長率衡量,,,三、韌性－－鋼材在斷裂或塑變時吸收能量的能力，用于表,,征鋼材抗沖擊荷載及動力荷載的能力，動力指,,標，是強度與塑性的綜合表現(xiàn)。,,用沖擊韌性衡量，分常溫與負溫要求。,,四、冷彎性能－－鋼材發(fā)生塑變時對產生裂紋的抵抗能力。,,是判別鋼材塑性及冶金質量的綜合指標。,,五、可焊性－－鋼材在焊接過程中對產生裂紋或發(fā)生斷裂的,,抵抗能力，以及焊接后具備良好性能的指,,標。通過焊接工藝試驗進行評定,,,鋼結構的破壞形式,,塑性破壞與脆性破壞,,

9、影響因素－－化學成分、冶金質量、溫度、冷作硬化、時效、應力集中、復雜應力。,,,鋼材性能的影響因素,,一、化學成分－,C、S、P、Mn、Si,,二、冶金與軋制,,三、時效,,四、溫度－正溫與負溫，熱塑現(xiàn)象、冷脆現(xiàn)象,,五、冷作硬化,,六、應力集中與殘余應力－殘余應力的概念以及它的影響。,,七、復雜應力狀態(tài)－強度理論，同號應力，異號應力。,,,鋼材的品種、牌號與選擇,,,品種－炭素鋼,Q235,；低合金鋼Q345、Q390、Q420,,牌號的表示方法－Q、屈服強度值、,質量等級,（碳素鋼A~D，低合金鋼A~E）,,冶金脫氧方法,（F、b、Z、TZ）,,影響選擇的因素,,結構的重要性（結構的安全等

10、級分一級（重要），二級（一般），三級（次要））、荷載情況（動、靜荷載）、連接方法（Q235A不能用于焊接結構）、環(huán)境溫度。,,,大綱要求,1.了解鋼結構連接的種類及各自的特點；,,2.了解焊接連接的工作性能，,掌握焊接連接的計算方法及構造要求；,,3.了解焊接應力和焊接變形產生的原因及其對結構工作的影響；,,4.了解螺栓連接的工作性能，,掌握螺栓連接的計算和構造要求。,第3章 鋼結構的連接,,,◆ 本章重點,,1、,焊透的對接焊縫和直角焊縫的構造要求和計算方法。,,2、,螺栓連接的構造要求，工作性能及其計算方法,。,,◆ 本章難點,,1、難點是施焊過程中，由于不均勻分布的高溫作用，在焊件中將產

11、生熱應力和熱變形，冷卻后則產生,焊接殘余應力和焊接殘余變形,，此部分是本章的難點。,,2、本章,習題較多,，,公式也較多,，學生平時應,多動筆,，,多思考,，親自動手計算一下。有些基本公式要,多加記憶,。要弄清公式中各符號的具體,含義和量綱,,,,第1節(jié) 鋼結構的連接方法與特點,,焊接連接－對接焊縫，角焊縫,,螺栓連接－普通螺栓，高強螺栓,,鉚釘連接－已基本被高強螺栓代替。,對接焊縫連接,N,,,第2節(jié) 焊縫連接,,,1、焊接方法－電弧焊（手工，自動埋弧以及氣體保護焊）、電阻焊和氣焊。,,2、特點－省材、方便、適用強；熱影響區(qū)變脆，殘余應力與變形，質量變動大。,,3、焊縫缺陷－裂紋、氣孔、未焊

12、透、夾渣、燒穿等。,,4、焊接形式,,按焊件相對位置－平接（對接）、搭接以及垂直連接。,,按施焊位置－俯焊（平焊）、橫焊、立焊以及仰焊。,,按截面構造－對接焊縫及角焊縫,,,第3節(jié) 角焊縫的構造與計算,,一、構造,,,,角焊縫分直角與斜角（銳角與鈍角）兩種截面。,,直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）；,,板件厚度懸殊時角焊縫設計及邊緣焊縫,（P56，圖3.21）,,二、受力特性,,正面焊縫應力狀態(tài)復雜，但內力分布均勻，承載力高；,,側面焊縫應力狀態(tài)簡單，但內力分布不均，承載力低。,,破壞為45,o,喉部截面，設計時忽略余高。,,三、角焊縫的計算,,,第4節(jié) 對接焊縫的構造與計算,,一、構

13、造,,坡口形式－I型、單邊V型、雙邊V型、U型、K型及X型。,,引、落弧板,,變厚度與變寬度的連接－≥1：4斜面。,,質量等級與強度－一級綜合性能與母材相同；,,二級強度與母材相同；,,三級折減強度,,二、計算－－同構件。,,,第5節(jié) 普通螺栓連接,,一、連接性能與構造,,受剪連接的破壞形式－－板端沖剪、螺桿受彎、螺桿剪切、孔壁擠壓、板件凈截面（直線、折線）。構造滿足前兩種，（e≥2d,o,；∑t≤5d）。,,受剪連接受力方向螺栓受力不均，一定長度時需折減。,,受拉連接以螺桿抗拉強度為承載力極限。,,施工及受力要求，螺栓有排布距離要求（栓距、線距、邊距、端距）。,,分精制（A、B級）及粗制（C

14、級，不能用于主要受力連接）,,二、計算,,1、單個連接承載力,,⑴ 受剪連接,,抗剪與承壓：,,,,⑵ 受拉連接,,,⑶ 拉剪共同作用,,,2、螺栓群連接計算,,⑴ 軸力或剪力作用,,,⑵ 彎矩軸力共同作用,,,,⑶ 扭矩、軸力、剪力共同作用,,,,其中：,,,第6節(jié) 高強度螺栓連接,,一、高強螺栓的受力性能與構造,,按計算原則分摩擦型與承壓型兩種。,,摩擦型抗剪連接的最大承載力為最大摩擦力。,,承壓型抗剪連接的最大承載力同普通螺栓（N,b,min,）。,,注意當連接板件較小時承壓型的承載力小于摩擦型。,,受拉連接時兩者無區(qū)別，都以0.8P為承載力。,,板件凈截面強度計算與普螺的區(qū)別為50％

15、的孔前傳力。,,受剪連接時，螺栓受力不均，同普螺應考慮折減系數(shù)η。,,由于承壓型設計的變形較大，直接承受動荷不易采用。,,設計認為摩擦力主要分布在螺栓周圍3d,0,范圍內,。,,,二、計算,,㈠ 摩擦型螺栓連接計算,,,1、抗剪連接,,,2、抗拉連接 （抗彎時旋轉中心在中排）,,,3、拉剪共同作用,,,㈡ 承壓型螺栓連接計算,,計算方法同普通螺栓連接，應注意,,,抗拉承載力,,,,,拉剪共同作用,,,抗彎時旋轉中心在中排,,,例題詳解,,例題1、,某T型牛腿，角焊縫連接，F(xiàn)=250kN，Q235鋼，E43型,,焊條，靜荷載，確定焊腳尺寸。,,解：1、確定焊縫

16、計算長度（兩條L型焊縫),,豎焊縫：,l,w1,＝,200－,5,＝195mm，,,水平焊縫：,l,w2,＝（,200－16）/2-5＝87mm,取,l,w2,＝,85mm,,,,2、,求焊縫形心及慣性矩：,,,,,,,3、力向形心轉移,,,,4、受力控制點分項應力（下點）,,,5,、焊縫強度結算：,,,,,,,,,6、焊腳尺寸確定：,,,,?。?,,例題2、,,,圖示摩擦型高強螺栓連接，M20，10.9級，噴砂生赤銹，驗算連接強度。,,已知：M=106k.m；,,N=384kN；,,V=450kN。,,解：1、查取有關參數(shù),,預拉力： P=155kN;,,摩擦系數(shù)：μ=0.45,,2、確定

17、控制點,,經受力分析控制點為最,,,上排螺栓,。,,,3、最上排螺栓分項受力,,,軸力N：各螺栓均勻受拉,,,彎矩M作用：最上排受最大拉力,,,其中,,,,總拉力：,,,,剪力V：各螺栓均勻受剪,,,4、承載力驗算,,,,,,5、結論：連接承載力滿足要求,,,,,1、了解“軸心受力構件”的應用和截面形式；,,2、,掌握軸心受拉構件設計計算,；,,3、了解“軸心受壓構件”穩(wěn)定理論的基本概念和分析方法；,,4、,掌握現(xiàn)行規(guī)范關于“軸心受壓構件”設計計算方法，重點及難點是構件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定；,,,5、,掌握格構式軸心受壓構件設計方法。,大綱要求,第4章 軸心受力構件,,,第1節(jié) 概述,,鋼結

18、構各種構件應滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態(tài)的要求。,,正常使用極限狀態(tài)：剛度要求－控制長細比,,承載能力極限狀態(tài)：受拉－強度；,,受壓－強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定。,,截面形式：分實腹式與格構式,,第2節(jié) 強度與剛度,,凈截面強度－軸壓構件如無截面消弱，整穩(wěn)控制可不驗算強度。,,剛度－注意計算長度。,,,第3節(jié) 軸壓構件的整體穩(wěn)定,,,典型的失穩(wěn)形式,－彎曲失穩(wěn)、扭轉失穩(wěn)及彎扭失穩(wěn)；,,理想構件的彈性彎曲穩(wěn)定－歐拉公式；,,彈塑性彎曲失穩(wěn)－切線模量理論；,,實際構件的初始缺陷－初彎曲、初偏心、殘余應力；,,初始缺陷的影響；,,肢寬壁薄的概念；,,格構式截面－綴條式與綴板式；,,格構式軸壓構

19、件換算長細比的概念與計算；,,格構軸壓構件兩軸等穩(wěn)的概念（實腹式同）；,,單肢穩(wěn)定性的概念。,,掌握整體穩(wěn)定的計算公式與方法；,,,第4節(jié) 實腹式截面局部穩(wěn)定,,,局部穩(wěn)定的概念－板件的屈曲，局部失穩(wěn)并不意味構件失效，但是局部的失穩(wěn)會導致整體失穩(wěn)提前發(fā)生；局部穩(wěn)定承載力與支承條件、受力形式與狀態(tài)及板件尺寸有關。,,局部穩(wěn)定的保證原則－保證整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部失穩(wěn),,等穩(wěn)原則－局部穩(wěn)定承載力等于整體穩(wěn)定承載力。,,等強原則－局部穩(wěn)定承載力等于某一整體穩(wěn)定達不到的強度值。,,局部穩(wěn)定的控制方法－限制板件的寬（高）厚比。,,掌握工字形截面局部穩(wěn)定的計算公式與方法。,,,例題詳解,,,例題1,,右

20、圖示軸心受壓構件，,,,,,Q235鋼，截面無消弱,，,,翼緣為軋制邊。,,問：1、此柱的最大承載力設計值N？,,2、,此柱繞y軸失穩(wěn)的形式,？,,3、局部穩(wěn)定是否滿足要求？,,,,解：,,1、整體穩(wěn)定承載力計算,,對x軸：,,,,翼緣軋制邊，對x軸為b類截面，查表有：,,,對x軸：,,,,翼緣軋制邊，對y軸為c類截面，查表有：,,,由于無截面消弱，強度承載力高于穩(wěn)定承載力，故構件的,,最大承載力為：,,,2、繞y軸為彎扭失穩(wěn),,,3、局部穩(wěn)定驗算,,,⑴ 較大翼緣的局部穩(wěn)定,,,,,,結論：滿足要求,,⑵ 腹板的局部穩(wěn)定,,,,,結論：滿足要求,,,,,,大綱要求:,1.了解受彎構件的種類及

21、應用；,2.了解受彎構件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的計算原,,理（難點），,掌握梁的計算方法,；,3.,掌握組合梁設計的方法及其主要的構造要求,；,4.,掌握梁的拼接和連接主要方法和要求,。,第5章 受彎構件（梁）,,,第1節(jié) 概述,,正常使用極限狀態(tài)：控制梁的變形,,承載能力極限狀態(tài)：強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定,,梁的截面：型鋼梁與組合梁,,梁格布置：簡單梁格、普通梁格、復雜梁格。,,第2節(jié) 梁的強度與剛度,,梁的工作狀態(tài),,彈性階段－邊緣屈服,,塑性鉸－全截面屈服,,考慮部分發(fā)展塑性，塑性發(fā)展系數(shù),,不考慮塑性發(fā)展的情況－p142（動力荷載、翼緣寬厚比）,,掌握工字型截面的塑性發(fā)展系數(shù),,梁的強度－

22、抗彎、抗剪、局部承壓及折算應力（掌握計算方法－系數(shù)的取用、驗算部位）,,梁的剛度－控制撓跨比,,,,,4.,梁的計算內容,承載能力極限狀態(tài),強度,抗彎強度,抗剪強度,局部壓應力,折算應力,整體穩(wěn)定,局部穩(wěn)定,,正常使用極限狀態(tài),,剛度,,,2.抗彎強度計算,,梁設計時只是有限制地利用截面的塑性，如工字形截面塑性發(fā)展深度取,a≤h/8,。,,x,,x,a,a,f,y,(1)單向彎曲梁,(2)雙向彎曲梁,f,W,M,W,M,￡,+,ny,y,y,nx,x,x,g,g,式中：,----截面塑性發(fā)展系數(shù)，對于工字形截面梁:,其他截面見表6.1。,f,W,M,￡,nx,x,x,g,當翼緣外伸寬度b與其厚

23、度,t,之比滿足:,y,y,f,t,b,f,235,15,235,13,￡,<,0,.,1,x,=,g,需要計算疲勞強度的梁：,0,.,1,y,x,=,=,g,g,,,f,1,2,c,2,c,2,3,b,t,ss,s,s,￡,+,-,+,折算應力,：,計算折算應力的設計值增大系數(shù)。,,異號時，,同號時或,,原因,：,1．只有局部某點達到塑性,2．,異號力場有利于塑性發(fā)展——提高設計強度,,抗剪強度,局部壓應力,,,第3節(jié) 梁的整體穩(wěn)定,,,,失穩(wěn)機理－－重點掌握,,梁的失穩(wěn)形式－－彎扭失穩(wěn)（側向彎扭失穩(wěn)）,,提高梁整體穩(wěn)定的措施,,,,,梁的整體穩(wěn)定計算,1.不需要計算整體穩(wěn)定的條件,1)、有

24、鋪板(各種鋼筋混凝土板和鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止其發(fā)生側向位移時；,2),H,型鋼或等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度,l,1,與其寬度,b,1,之比不超過下表規(guī)定時；,12.0,15.0,9.5,Q420,12.5,15.5,10.0,Q390,13.0,16.5,10.5,Q345,16.0,20.0,13.0,Q235,荷載作用在下翼緣,荷載作用在上翼緣,跨中受壓翼緣有側向支承點的梁,不論荷載作用在何處,跨中無側向支承點的梁,,l,1,/,b,1,,條件,,,鋼號,,,3）對于箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足：,,,,可不計算整體穩(wěn)定性。,b,b,0,,,,,,,

25、,,t,1,h,0,t,w,t,w,t,2,b,1,b,2,h,,,穩(wěn)定系數(shù)。,材料分項系數(shù)；,式中,即：,-,-,=,-,-,￡,=,,=,￡,=,y,cr,b,R,x,b,x,b,R,y,y,cr,R,cr,x,x,f,f,W,M,f,f,f,W,M,s,j,g,j,j,g,s,g,s,s,,,取值見規(guī)范。,單軸對稱截面,雙軸對稱時,截面不對稱影響系數(shù)，,受壓翼緣的厚度；,梁高，,；,等效臨界彎矩系數(shù)；,式中,b,b,b,y,y,b,y,b,y,x,y,b,b,t,h,i,l,f,h,t,W,Ah,h,h,h,l,b,h,l,l,b,j,0,235,4,.,4,1,4320,1,1,2,1

26、,2,=,-,-,-,-,-,-,=,-,-,,,,?,?,?,?,?,è,?,+,,,?,?,?,?,è,?,+,,=,穩(wěn)定系數(shù)的計算,,,b,b,j,j,282,.,0,07,.,1,-,=,￠,不大于1.0,,當截面同時作用M,x,、 M,y,時：,f,W,M,W,M,y,y,y,x,b,x,￡,+,g,j,,強度公式的一致性。,影響和保持與,而是為了降低后一項的,塑性階段，,軸以進入,但并不表示沿,取值同塑性發(fā)展系數(shù)，,y,y,-,-,g,,,,第4節(jié) 梁的截面設計,,梁高度的確定－最小高度、最大高度及經濟高度。,,,第5節(jié) 梁的局部穩(wěn)定與加勁肋,,一、翼緣的局部穩(wěn)定,,保證原則－等

27、強原則,,,二、腹板加勁肋,,腹板局部穩(wěn)定的設計原則,,限制高厚比－不經濟，不采用,,允許局部失穩(wěn)－考慮屈曲后強度（輕鋼結構采用）,,用加勁肋減小腹板支承尺寸提高局穩(wěn)承載力（普鋼）,,加勁肋的種類－橫向、縱向及短加勁肋。,,,,,,,,,,,,,,,縱向加勁肋,橫向加勁肋,,,梁腹板加勁肋設置如下：,直接承受動力荷載的實腹梁：,應在彎曲受壓較大區(qū)格，加配縱向加勁肋。,,,,以上公式中h,0,為腹板的計算高度，t,w,為腹板厚度；對于單軸對稱截面梁，,在確定是否配置縱向加勁肋時，h,0,取腹板受壓區(qū)高度h,c,的2倍。,(4) 梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜,,設置支承加勁肋。,,

28、,,,大綱要求:,1、了解拉彎和壓彎構件的應用和截面形式；,2、了解壓彎構件整體穩(wěn)定的基本原理；,掌握其計算方法；,5、,掌握實腹式壓彎構件設計方法及其主要的構造要求,；,4、,掌握拉彎和壓彎的強度和剛度計算;,3、了解實腹式壓彎構件局部穩(wěn)定的基本原理；,掌握其計,,算方法；,6、,掌握格構式壓彎構件設計方法及其主要的構造要求,；,第6章 拉彎與壓彎構件,,,第1節(jié) 概述,,拉彎、壓彎構件實際為軸力構件與受彎的組合,,三種典型的拉、壓彎構件,,正常使用極限狀態(tài)－控制構件的長細比,,承載能力極限狀態(tài)－強度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定,,截面形式－實腹式、格構式（一般選用綴條式）,,第2節(jié) 拉、壓彎構件的

29、強度與剛度,,理解公式中的±號意義與應用（單對稱截面，彎矩作用在對稱軸平面內，且使較大翼緣受壓）。,,注意塑性發(fā)展系數(shù)的取用（同梁）,,剛度－－控制構件的長細比,,,第3節(jié) 壓彎構件的整體穩(wěn)定,,整體穩(wěn)定包括兩方面－彎矩作用平面內的,彎曲失穩(wěn),及彎矩,,作用平面外的,彎扭失穩(wěn),。,,整體穩(wěn)定的計算,,,,,,第4節(jié) 實腹式壓彎構件的局部穩(wěn)定,,應力梯度的概念,,,梁： 軸力構件：,,拉、壓彎構件：,,,翼緣的局部穩(wěn)定－受力簡單，同梁按等強原則,,腹板的局部穩(wěn)定－受力復雜，影響因素多，等強原則。,,腹板局部穩(wěn)定的主要影響因素:,,剪、正應力比：,,正應力梯度：,,塑性區(qū)發(fā)展深度,

30、,第5節(jié) 格構式截面壓彎構件,,一般宜采用綴條式，當彎矩較小時也可以采用綴板式。,,一般彎矩繞虛軸作用，特殊情況彎矩也可繞實軸作用。,,彎矩繞實軸作用時，整體穩(wěn)定計算同實腹式截面，但平面外穩(wěn)定計算時，穩(wěn)定系數(shù)應按換算長細比λ,0x,計算，梁彎穩(wěn)定系數(shù),φ,b,＝1.0。,,,,彎矩繞實軸作用時：,,彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定－－,不考慮塑性發(fā)展,,,,彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定－－,不需驗算,，但需保證單肢,,的兩向穩(wěn)定性。,,單肢穩(wěn)定－－分肢相同時驗算較大分肢；分肢不同時應分,,別驗算兩單肢。,,綴材設計－－按實際剪力及 中較大值。,,,局部穩(wěn)定：兩肢件應按,軸壓構件,

31、控制局部穩(wěn)定。,,,例題,,驗算下圖示壓彎構件的強度及平面內、外的整體穩(wěn)定性。,,已知：Q235鋼，A=20cm,2,，I,x,＝346.8cm,4,， I,y,＝43.6cm,4,，,,y,1,＝4.4cm， 翼緣側向1/3跨處設置兩個側向支承。,,,,,,,解：1、參數(shù)計算,,,,,,,,2、強度計算,,,,,,結論：強度滿足要求。,,3、彎矩作用平面內的穩(wěn)定性,,,,,,,結論：平面內整穩(wěn)不滿足。,,4、平面外的整體穩(wěn)定性,,,,,,結論：平面外整穩(wěn)滿足。,,,單層廠房鋼結構的組成及布置原則,單層廠房鋼結構一般是由,屋蓋結構、柱、吊車梁、制動梁,（或制動桁架）、各種,支撐以及墻架,等構件

32、組成的,空間體系,,一、柱網布置,第7章?單層工業(yè)廠房,,圖,7.1.2,柱網布置和溫度伸縮縫,(a)各列柱距相等(b)中間柱有拔柱,,,a,s,a,a,a,c,c,c,計算單元,,,,2a,a,c,c,計算單元,,,a,a,a,a,a,a,a,a,,插入距,(a),(b),,,溫度伸縮縫的布置,,表7.1,溫度區(qū)段長度值,—,—,120,露天結構,125,100,180,熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋,150,120,220,采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋,柱頂為鉸接,柱頂為剛接,橫向溫度區(qū)段（沿屋架或構架跨度方向）,縱向溫度區(qū)段,,（垂直于屋架或構架跨度方向）,溫度區(qū)段長度（m）,結構情況,,圖

33、,7.1.2,柱網布置和溫度伸縮縫,(a)各列柱距相等(b)中間柱有拔柱,,,a,s,a,a,a,c,c,c,計算單元,,,,2a,a,c,c,計算單元,,,a,a,a,a,a,a,a,a,,插入距,(a),(b),,,橫向框架的結構,圖,7.2.1,橫向框架的主要尺寸,,,,,h,2,h,1,h,3,H,2,H,H,1,S,L,0,L,K,,圖,7.2.2,柱與吊車梁軸線 間的凈距,,,,,,,,,,,,,,,,,,,L,0,L,K,h,1,h,2,B,S,D,b,1,b,1,/2,,,柱間支撐,,,屋蓋的支撐,作用：,,(1)保證屋蓋形成空間幾何不變結構體系，增大其空間剛度。

34、　　(2)承受屋蓋各種縱向、橫向水平荷載（如風載、吊車制動力、地震力等），并將其傳至屋架支座。　　(3)為上、下弦桿提供側向支撐點，減小弦桿在屋架平面外的計算長度，提高其側向剛度和穩(wěn)定性。　　(4)保證屋蓋結構安裝時的便利和穩(wěn)定。,垂直支撐,大型屋面板,柱間支撐,上弦橫向支撐,天窗架,屋架,,,,,簡支屋架設計,屋架的荷載計算與荷載組合,,桿件的截面,設計,圖,7.3.15,單壁式屋架桿件角鋼截面,,,x,x,y,y,,,x,x,y,y,,,x,x,y,y,,,x,x,y,y,,x,x,y,y,,x,x,y,y,,x,x,y,y,,x,x,y,y,l,y,=（1.35~1.5）l,x,l

35、,y,=（2.6~2.9）l,x,l,y,=（0.75~0.9）l,x,l,y,=（1.8~2.1）l,x,l,y,=（0.82~1.4）l,x,l,y,=（0.45~0.79）l,x,(a),(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h),,,桁架的節(jié)點設計,圖,7.3.22,屋架下弦的中間節(jié)點,10~15,,,,,,,,,,,N,1,N,2,15~20,15~20,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,墊板,底板,加勁肋,,,1,1,節(jié)點板,,,1-1,a,1,b,1,a,b,加勁肋,切口c,R/4,e,圖三角形屋架的支座節(jié)點,圖,7-3-26,人字形或梯形屋

36、架支座節(jié)點,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,b,a,,,,,,,,,,,底板,,加勁肋,,切口c,節(jié)點板,e,圖,7.3.24,拼接節(jié)點,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(a),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鏟成弧面或斜面,△,(b),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,冷彎后對焊,鉆孔后切去,,,(c),,,鋼桁架施工圖,,,試卷題型分析,,一、填空題,－主要考查一些基本概念,,例題：,,1、冷彎性能是判別鋼材,塑性,及,冶金質量,的綜合指標。,,2、鋼材強度設計值f與強度標準值fy的關系

37、為,f＝fy/γ,。,,3、殘余應力為構件內部,自相平衡,的內力，其對構件的,強度,無影響。,,,,,試卷題型分析,二、單項選擇題,－主要考查基本概念,,,例題,,1、壓彎構件的應力梯度α＝（,D,）。,,A、1； B、0； C、2； D 、≤2，≥0,,2、鋼材的含炭量大小與鋼材的（,D,） 無關。,,A、強度； B、塑性； C、可焊性； D 、彈性,,3、格構式截面采用換算長細比是因為（,A,）。,,A、考慮剪切變形影響； B、考慮彎曲變形的影響；,,C、考慮扭轉變形影響； D、考慮兩分肢協(xié)同工作。,,,試卷題型分析,二、名詞解釋,－主要考查基本概念,,鋼材力學指標：,,承壓型高強度螺栓：,,三、簡答題,,1,．簡述普通受剪螺栓連接的破壞形式有哪些種類？,,2,．試簡述不用計算梁整體穩(wěn)定性的條件？,,3,．軸心受壓構件整體穩(wěn)定性計算的注意事項？,,,試卷題型分析,四、計算題,,1．一塊400×20的鋼板用兩塊拼接板━400×12進行拼接。螺栓孔徑為22mm，排列如下圖所示。鋼板軸心受拉，N=1350KN（設計值）。鋼材為Q235鋼，求鋼板1-1截面的強度是否滿足要求。,,,