第3章構(gòu)件截面承載力—強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)承載能力的三種形式：構(gòu)件截面承載能力：在荷載作用下截面的應(yīng)力與構(gòu)件材料相應(yīng)強(qiáng)度值的比較，即強(qiáng)度單個(gè)構(gòu)件的承載能力：構(gòu)件的穩(wěn)定性，與構(gòu)件的剛度有關(guān)整體結(jié)構(gòu)的承載能力：與抗側(cè)力構(gòu)件的剛度有關(guān)或與結(jié)構(gòu)體系中壓桿、壓彎構(gòu)件有關(guān)3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和截面選擇

1、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用：分類(lèi)：軸心受壓構(gòu)件、軸心受拉構(gòu)件應(yīng)用：桁架：鋼屋架、托架、吊車(chē)梁以及制動(dòng)桁架；塔架：電視塔、氣象塔、輸電線(xiàn)路塔；網(wǎng)架：平面網(wǎng)架、空間網(wǎng)架；柱：操作平臺(tái)柱、抗風(fēng)柱；各種支撐結(jié)構(gòu)：屋面支撐、柱間支撐以上各種結(jié)構(gòu)中的每一根桿件均為軸心受力構(gòu)件。3.塔架1.桁架2.網(wǎng)架軸心受壓柱實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱二、軸心受壓構(gòu)件的截面形式截面形式可分為：實(shí)腹式和格構(gòu)式兩大類(lèi)。1、實(shí)腹式截面2、格構(gòu)式截面截面由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件通過(guò)綴材連接而成。3、截面選擇的基本原則：滿(mǎn)足強(qiáng)度所需的截面面積；滿(mǎn)足剛度的要求；制作簡(jiǎn)便；便于連接三、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度

強(qiáng)度計(jì)算（承載能力極限狀態(tài)）

N—軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；

An—構(gòu)件的凈截面面積；

f—鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)截面無(wú)削弱時(shí)，強(qiáng)度不必計(jì)算。軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度

（承載能力極限狀態(tài)）剛度

（正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度剛度

（正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)壓桿截面無(wú)孔洞時(shí)，構(gòu)件承載力是由穩(wěn)定來(lái)控制，此時(shí)強(qiáng)度可不計(jì)算；當(dāng)壓桿截面有孔洞時(shí)，構(gòu)件承載力可由強(qiáng)度來(lái)控制，此時(shí)即要計(jì)算凈截面強(qiáng)度又要計(jì)算桿件的穩(wěn)定性；梁——承受橫向荷載的受彎實(shí)腹式構(gòu)件格構(gòu)式梁——桁架一、類(lèi)型3.2梁的類(lèi)型和強(qiáng)度按制作方法分：型鋼梁、組合（截面）梁樓蓋梁平臺(tái)梁按功能分吊車(chē)梁檁條墻架梁等1.型鋼梁2.組合梁3.單向彎曲梁與雙向彎曲梁4.梁的計(jì)算內(nèi)容正常使用極限狀態(tài)剛度(計(jì)算撓度小于允許撓度)承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定構(gòu)件的疲勞驗(yàn)算：直接承受動(dòng)力荷載的梁，當(dāng)n>5×104次時(shí)應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。梁的正應(yīng)力：以工字型截面為例，純彎曲的簡(jiǎn)支梁的M-ω曲線(xiàn)。有四個(gè)階段：1）彈性工作階段2）彈塑性工作階段3）塑性工作階段4）應(yīng)變硬化階段梁的彎曲、剪切強(qiáng)度(一)抗彎強(qiáng)度1.工作性能（1）彈性階段

x

xσfy彈性階段的最大彎矩:注：需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的梁以此作為承載能力極限狀態(tài)；冷彎薄壁梁也以此作為承載能力極限狀態(tài)(2)彈塑性階段

x

xσfyaafyfy分為

和

兩個(gè)區(qū)域。

梁翼緣邊緣纖維應(yīng)力已達(dá)到屈服點(diǎn)，開(kāi)始形成塑性區(qū)，并從翼緣開(kāi)始逐步向中和軸發(fā)展?？拷泻洼S部分腹板面積仍保持彈性階段。這時(shí)所增加的外力ΔM全部由彈性區(qū)來(lái)承受。普通鋼結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件就是以這個(gè)階段作為承載力極限狀態(tài)。此時(shí)只考慮部分截面塑性發(fā)展。

x

xσfyaafyfy(3)塑性工作階段彈性區(qū)消失，形成塑性鉸。是鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行塑性設(shè)計(jì)的依據(jù)。此時(shí)截面出現(xiàn)塑性鉸，Mxp即為塑性鉸彎矩。塑性滅鉸彎赴矩貫與彈巖性最幻玉大彎顯矩福之練比:只取決于截面幾何形狀而與材料的性質(zhì)無(wú)關(guān)的形狀系數(shù)。對(duì)X軸對(duì)Y軸XXYYA1Aw（4）掌應(yīng)變硬素化階段梁翼緣陵的強(qiáng)度榮有所增次加，但屬在計(jì)算瓦時(shí)不利堂用這一隊(duì)階段的雄強(qiáng)度值單，作為強(qiáng)度隔儲(chǔ)備撲。2.費(fèi)抗彎遣強(qiáng)度厭計(jì)算梁設(shè)計(jì)擦?xí)r只是占有限制攻地利用珍截面的河塑性，祖如工字英形截面蔥塑性發(fā)情展深度王取a≤癥h/8殺。(1倚)單停向彎欣曲梁(2索)雙塑向彎套曲梁

x

xaafy式中：截面郊塑性暖發(fā)展符系數(shù)遭，對(duì)凈于工撐字形錄截面面梁:其他黃截面濾見(jiàn)表柄3-鬧4。當(dāng)翼謠緣外夜伸寬及度b辨與其灑厚度t之比滿(mǎn)溝足:時(shí)，需要乓計(jì)算建疲勞木強(qiáng)度蹲的梁淋:XXYYbt（二遠(yuǎn)）抗趟剪強(qiáng)正度VmaxMmaxtmax

x

x在荷載院作用下碑梁截面聽(tīng)既有彎矩又有剪力（純彎詢(xún)曲梁除文外），毯截面既源有正應(yīng)法力又有傳剪應(yīng)力師。對(duì)熱軋孟型鋼，由眠于其鐵腹板朱較厚買(mǎi)，若庫(kù)腹板哀無(wú)孔被洞或佳截面艇削弱塵，一配般情鐵況下怎不驗(yàn)店算剪提應(yīng)力旦；（三踩）局臭部壓盟應(yīng)力當(dāng)梁筑的翼分緣受易有沿伙腹板孝平面斤作用捧的固定集而中荷載且荷載潛處又未勁設(shè)置支六承加勁粉肋時(shí)，獵或有移動(dòng)的外集中荷波載時(shí)，芒應(yīng)驗(yàn)否算腹霸板高阻度邊口緣的痰局部承壓是強(qiáng)度粒。F——集秋中力,狐對(duì)動(dòng)力祝荷載應(yīng)囑考慮動(dòng)找力系數(shù)誰(shuí)；——集中荷載增大系數(shù)，重級(jí)工作制吊車(chē)為1.35，其他為1.0；lz--集村中荷載涉在腹板診計(jì)算高眉度邊緣包的假定鏈分布長(zhǎng)貿(mào)度：a--仆集中禍荷載陵沿梁顛跨度診方向濕的支咬承長(zhǎng)興度，區(qū)對(duì)吊濟(jì)車(chē)輪五壓可取為5清0mm秀；hy--自螞梁承載寇邊緣到草腹板計(jì)供算高度螞邊緣的昌距離；hR--酬軌道遺的高脹度，絨計(jì)算模處無(wú)猜軌道龍時(shí)取冷0；a1--梁閥端到支屆座板外掃邊緣的憂(yōu)距離，菊按實(shí)際肺取，但臉不得大于棕2.添5hy。梁端翼支座旅反力知：跨中集奇中荷載銳：腹板銜的計(jì)謎算高傾度ho的規(guī)澆定：1．士軋制誕型鋼御，兩演內(nèi)孤劇起點(diǎn)魯間距馬;2．焊義接組合方截面，證為腹板姥高度;3．致鉚接蜜時(shí)為給鉚釘閣間最鬧近距灣離。hobt1hobt1ho當(dāng)驗(yàn)眉算不信滿(mǎn)足勒時(shí)應(yīng)倡采取股措施推：1、設(shè)喪置橫向胡加勁肋構(gòu)；（固定季集中滋荷載）2、加村大腹板草厚度；桐（移動(dòng)集幫中荷載）（四）圾組合應(yīng)狐力（折緩算應(yīng)力珠）同一稍截面的同一部樹(shù)位有多種奪應(yīng)力狀書(shū)態(tài)時(shí)，嫩是否滿(mǎn)面足強(qiáng)度婦要求。以工輸字型淹截面財(cái)為例吊：σma啄x（邊緣）、τma效x（中和襪軸）是同一截棟面的不每同部位。此瀉外任緩一部專(zhuān)位都銳有σ、τ，找最污不利的燦部位。應(yīng)帶各自符號(hào)，拉為正。計(jì)算折算應(yīng)力的設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。異號(hào)時(shí)，同號(hào)時(shí)或

原因送：1族．只慈有局頌部某獨(dú)點(diǎn)達(dá)饞到塑蕩性2．異往號(hào)應(yīng)力豪場(chǎng)有利玻于塑性余發(fā)展—詢(xún)—提高厲設(shè)計(jì)強(qiáng)稀度組合悶應(yīng)力線(xiàn)驗(yàn)算道時(shí)應(yīng)偷注意吐：式3災(zāi)-3誤1、給32幅適用雄于外役荷載椒通過(guò)饅截面剪心的情況腎；必須途是同一冤截面冶同一煙部位的σ、ι、σc；式3-悼31、因32應(yīng)遮用于特易定截面雙、特定擺部位如：沿梁轉(zhuǎn)長(zhǎng)度幅方向：支座偉處、集預(yù)中力作擺用處；久變截面猛梁截面把改變處桌,均布運(yùn)載荷不樹(shù)連續(xù)的利截面；沿梁高粗度方向：翼贈(zèng)緣和遞腹板責(zé)交界挺處；為什么撇普通鋼許結(jié)構(gòu)中索鋼梁的跌強(qiáng)度不喉利用完稀全塑性腳而只考叔慮部分壤截面的掙塑性變歸形？當(dāng)截庭面發(fā)期生塑代性變?nèi)坌螘r(shí)棍，將害使梁賓的撓度增大而朽不滿(mǎn)足勝正常使飽用的要愿求；梁翼緣笛與腹板井交接處視的折算漫應(yīng)力會(huì)太大而不粗滿(mǎn)足做要求務(wù)；對(duì)梁的整體穩(wěn)套定和局塞部穩(wěn)定不利惱?！兑?guī)范勾》規(guī)定德梁的正栽應(yīng)力計(jì)炕算公式仆見(jiàn)第5塌4頁(yè)。3.所4參按強(qiáng)疊度條在件選薪擇梁央截面有一加個(gè)前監(jiān)提條蟲(chóng)件：布當(dāng)梁此的整體穩(wěn)害定滿(mǎn)足猶要求時(shí)“嗎可以據(jù)通過(guò)育強(qiáng)度公條件儉選擇靠梁截鑒面”封。初選預(yù)截面熱軋型黎鋼（用欠于跨淺度不瞇是很韻大的扯情況否）：利用袍公式焊接截躺面（用水于跨度倍和荷載渡都較大朋的情況辜）：一、截遷面選擇原則：劑強(qiáng)度、擁穩(wěn)定、栽剛度、化經(jīng)濟(jì)性巖等要求1、局截面浸高度（1么）容汁許最罰大高冰度hmax—凈串空要逢求；（2）帶容許最潮小高度hmi獻(xiàn)n由剛度擔(dān)條件確扮定，以湯簡(jiǎn)支梁柏為例：（3云）梁扛的經(jīng)遇濟(jì)高炒度he經(jīng)驗(yàn)漂公式村：綜上所贊述，梁綿的高度濾應(yīng)滿(mǎn)足藏：2、腹板高厘度hw因翼芝緣厚掛度較販小，督可取hw比h稍小善。hw<1凳m時(shí)弄，取羨50雙的倍沫數(shù)，浩（以催mm塘計(jì)）hw>1再m時(shí)見(jiàn)，取滋10斃0的追倍數(shù)克，（弦以m嘩m計(jì)襲）3、腹板搞厚度tw由抗圍剪強(qiáng)噸度確參定：一般按慘上式求鈴出的tw較小秤，可添按經(jīng)泊驗(yàn)公干式計(jì)女算：構(gòu)造坐要求博：一般bf以10型mm為黨模數(shù)，t以2林mm脹為模滿(mǎn)數(shù)。確定bf、t尚應(yīng)梁考慮破板材繭的規(guī)朋格及狂局部昆穩(wěn)定展要求必。bfhwh1httwxx4、翼敢緣尺寸渠確定：由Wx及腹板回截面面抹積確定事。確定翼拍緣的寬度bf和厚度t：構(gòu)造逢要求稱(chēng)：1）t取2的決倍數(shù)，b取1船0的災(zāi)倍數(shù)神；bmin=180薯mm（一般示梁）30愉0m獲m(吊狠車(chē)梁錫）2)豈并應(yīng)盡門(mén)量寬一區(qū)些，有飲利于梁平的穩(wěn)定臭；3）滿(mǎn)運(yùn)足局部尊穩(wěn)定的斥要求：二、魄截面謙驗(yàn)算截面贈(zèng)確定賴(lài)后，慢求得問(wèn)截面竭幾何贊參數(shù)IxWxIyWy等。1、強(qiáng)御度驗(yàn)算骨：抗彎豬強(qiáng)度、錘抗剪強(qiáng)槍度、局瓜壓強(qiáng)度冰、折算應(yīng)力飲；2、糠整體飯穩(wěn)定甩驗(yàn)算捏；3、耳局部觸穩(wěn)定積驗(yàn)算仿，對(duì)反于腹刑板一標(biāo)般通雙過(guò)加銅勁肋虧來(lái)保灑證4、剛圾度驗(yàn)算旱；5、動(dòng)慰荷載作剩用，必鈴要時(shí)尚掘應(yīng)進(jìn)行捐疲勞驗(yàn)奪算。應(yīng)注意：截面暮驗(yàn)算時(shí)惱應(yīng)將梁的自齒重加進(jìn)去丟。三、仆組合故梁截絕面沿絞長(zhǎng)度國(guó)的改騰變截面M沿l改變，專(zhuān)為節(jié)約紛鋼材，政將M較小區(qū)雞段的梁激截面減批小，截南面的改鉗變有兩慘種方式乓：1、改袖變翼緣列板截面指受強(qiáng)舌度控制五的焊接呈截面，可以垃沿梁的神長(zhǎng)度方坦向變化析。主要選用在實(shí)腹碑式焊鑼接吊帆車(chē)梁。bfbf’12.5（4)（a）（b）l~l/6~l/6M1M1M（1蜂）單見(jiàn)層翼盼緣板敬，一暑般改斧變bf，而t不變，和做法如悲圖：（2德）多沸層翼艷緣板鞏，可蕩采用險(xiǎn)切斷鄰?fù)鈱蛹喴砭壍宓尿叿椒ㄒ?，斷族點(diǎn)望計(jì)算鳳確定轉(zhuǎn)，做蝦法如勸圖：為了保封證，斷取點(diǎn)處能氧正常工液作，實(shí)嚇際斷點(diǎn)悶外伸長(zhǎng)考度l1應(yīng)滿(mǎn)足覆：lM1M1l1l11）端悔部有正面消角焊縫時(shí)：當(dāng)hf≥0.研75t1時(shí)：l1≥b1當(dāng)hf<途0.獲75t1時(shí)：l1≥1.顧5b12）端上部無(wú)正面紋角焊縫時(shí)：l1≥2b1b1、t1——外層翼賣(mài)緣板的醬寬度和鉆厚度；hf——焊籌腳尺寸嚷。lM1M1l1l12、頂改變發(fā)梁高趕具體冶做法暢如圖奴：h≥h/2h≥h/2抵緊焊接l/6~l/5端部腹旦板高度選應(yīng)滿(mǎn)足抗剪強(qiáng)域度的要膝求；梁端部高倦度不小箱于梁今高的裁一半如；轉(zhuǎn)折炮點(diǎn)的距離唇為（1普/5~瞇1/6筑）梁的救跨度；轉(zhuǎn)折點(diǎn)除處腹板敬設(shè)橫向缺加勁鏡肋。梁的扭勞轉(zhuǎn)自由扭嗚轉(zhuǎn)：截射面之盤(pán)間無(wú)瞎約束腫，可柜以自兄由翹繳曲，答縱向袍纖維他無(wú)軸廳向應(yīng)洋變，搞截面只有蔬剪應(yīng)孕力。其計(jì)固算公貍式為弊3-爐11嬸、3框-1緣瑞2；從式3燙-11茅中可知邊，It愈大肯，則孫抗扭蝦剛度GIt也愈大大，抗扭疫性能就微愈好。將截席面面牧積相縮慧同的琴工字揚(yáng)型截敬面和鳥(niǎo)箱形戒截面盛進(jìn)行贈(zèng)比較軍。約束扭且轉(zhuǎn)：桿著件端抓部的塞支承驢使截安面之說(shuō)間互虎相約污束，文其截呼面的汽翹曲瘋變形幻玉受到蜻約束跪，縱稿向纖研維有勿軸向槽拉伸悠或壓男縮，舍截面征除有剪應(yīng)力外，慌還有正應(yīng)胞力。引起驗(yàn)截面侄剪應(yīng)微力的撇扭矩洞有兩石部分庸組成鈴：自由合扭轉(zhuǎn)怠力矩和約束扭稍轉(zhuǎn)力矩。其計(jì)算步公式為盾3-2醉7。約束扭幣轉(zhuǎn)正應(yīng)揮力的計(jì)惠算公式單見(jiàn)第6唉1頁(yè)。3.斤5動(dòng)梁的費(fèi)內(nèi)力掩重分漆布和壤塑性痛設(shè)計(jì)內(nèi)力重促分布：竟對(duì)超靜澇定結(jié)悔構(gòu)，截江面出響現(xiàn)塑性岔鉸后，六隨著熊荷載熟的增茫加，瘋結(jié)構(gòu)理內(nèi)力傷重新嬌分布聰，使盒其他躲截面青出現(xiàn)移塑性怪鉸，孕直至花形成胸機(jī)動(dòng)怕結(jié)構(gòu)圈。塑性赴設(shè)計(jì)竹：就抄是利運(yùn)用內(nèi)品力重毯分布吃，使俱截面脈達(dá)到伍材料擦的屈卷服強(qiáng)孝度，他充分音發(fā)揮剩材料辰的潛膛能。鋼材性險(xiǎn)能要滿(mǎn)升足以下學(xué)要求：1）δ5≥15%；2）εu≥20εy；3)fu/fy≥1.階2塑性設(shè)糊計(jì)適用覺(jué)范圍：柿不直接舅承受動(dòng)沫荷載的稻超靜定倍梁；由實(shí)目腹構(gòu)獻(xiàn)件組怖成的安單層料和兩尸層框暗架。3.6所拉彎喪、壓彎潤(rùn)構(gòu)件的元應(yīng)用和桃強(qiáng)度計(jì)偽算一、應(yīng)今用一般臂工業(yè)覆廠(chǎng)房牢和多負(fù)層房喂屋的擾框架欄柱均利為拉彎冬和壓脫彎構(gòu)尺件。NMNe二、截給面形式實(shí)腹式拉彎皂構(gòu)件更的截面出轉(zhuǎn)現(xiàn)塑性眠鉸是承淡載能廳力的聲極限辦狀態(tài)羊；對(duì)格構(gòu)儀式拉彎桿藍(lán)繞虛軸鍛受彎和冷彎薄搖壁型鋼截面勾拉彎桿墊，把截面邊畫(huà)緣達(dá)到階屈服強(qiáng)芹度視為喜構(gòu)件流極限得狀態(tài)躲，以宴上屬成于強(qiáng)度破健壞形式付；對(duì)軸寄心拉擴(kuò)力很頭小而使彎矩經(jīng)很大劑的拉假?gòu)潡U雅也可俘能存萍在和故梁類(lèi)繡似的彎扭失叼穩(wěn)的破吼壞形風(fēng)式。拉彎跑構(gòu)件煮破壞飄形式壓彎構(gòu)悟件的破壞形禍?zhǔn)饺Q紙于桿挖的受力歲條件，桿章的長(zhǎng)度，支承淋條件、截面叫的形說(shuō)式和尺寸等。對(duì)枕粗短桿圈和截面吹有嚴(yán)重漢削弱的瘦桿可能招產(chǎn)生強(qiáng)度破矮壞，此外緊大多數(shù)蜜壓彎構(gòu)幕件總是整體永失穩(wěn)溫破壞。組成鹽壓彎構(gòu)移件的板談件，還映有板件饑屈曲將煉促使構(gòu)容件提前喇失穩(wěn)的局部幻玉失穩(wěn)看破壞。三、棵計(jì)算囑內(nèi)容拉彎曬構(gòu)件：承載能獻(xiàn)力極限躬狀態(tài)：強(qiáng)度正常使肺用極限革狀態(tài)：剛度強(qiáng)度穩(wěn)定實(shí)腹式

格構(gòu)式

彎矩作用在實(shí)軸上彎矩作用在虛軸上(分肢穩(wěn)定)整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定

平面外穩(wěn)定

承載村能力黎極限刻狀態(tài)正常使甘用極限箭狀態(tài)剛度壓彎構(gòu)嫂件：3.繪6.噴2拉彎久和壓脂彎構(gòu)擇件的將強(qiáng)度一、截?cái)?shù)面應(yīng)力喇的發(fā)展以工字泥形截面坑壓彎構(gòu)厭件為例：hhwAfAfAwFy(A)(A)頸彈性工風(fēng)作階段HHNhhwAfAfAwfy(A)fy(B)fyfy(C)fyfy(D)(D爬)塑殲性工觸作階竊段—塑性兔鉸(籮強(qiáng)度訴極限漂)(B)廳最大壓膏應(yīng)力一俱側(cè)截面獨(dú)部分屈涂服(C乞)截翁面兩噸側(cè)均拋有部翻分屈摔服ηhηhh-2ηh（A）案整個(gè)截肚面處于彈性狀