钢结构小结2013.12课件

1、本课程的基本要求 系统的理解钢结构设计的基本理论和基本系统的理解钢结构设计的基本理论和基本知识，掌握钢结构基本构件及各种连接的设计，知识，掌握钢结构基本构件及各种连接的设计，具有应用所学知识分析问题和解决问题的能力。具有应用所学知识分析问题和解决问题的能力。 一、了解钢结构的特点及其应用范围。熟一、了解钢结构的特点及其应用范围。熟悉钢结构的设计方法，正确应用结构构件的极悉钢结构的设计方法，正确应用结构构件的极限状态设计表达式。限状态设计表达式。二、理解钢材的力学性能及影响钢材力学性二、理解钢材的力学性能及影响钢材力学性能的因素，能合理、正确地选择和使用钢材。能的因素，能合理、正确地选择和使用钢

2、材。了解钢材疲劳破坏机理，理解影响疲劳强度了解钢材疲劳破坏机理，理解影响疲劳强度的因素和常幅疲劳验算。的因素和常幅疲劳验算。三、钢结构连接三、钢结构连接l 了解连接方法及其特点；了解连接方法及其特点；l 了解焊接方法和形式；了解焊接方法和形式；l 掌握对接焊缝的构造和计算；掌握对接焊缝的构造和计算；l 掌握角焊缝的构造和计算；掌握角焊缝的构造和计算；l 了解焊接残余应力的产生、分布和减少残余变形的了解焊接残余应力的产生、分布和减少残余变形的方法；方法；l 掌握普通螺栓连接的受力特点、构造和计算；掌握普通螺栓连接的受力特点、构造和计算；l 掌握摩擦型高强螺栓连接的受力特点和计算方法；掌握摩擦型高

3、强螺栓连接的受力特点和计算方法；四、钢桁架构件四、钢桁架构件u 掌握轴心受拉构件强度、刚度的计算；掌握轴心受拉构件强度、刚度的计算；u 理解轴心受压构件的整体稳定概念及影响因素；理解轴心受压构件的整体稳定概念及影响因素；u 理解组合式工字形截面局部稳定概念；理解组合式工字形截面局部稳定概念；u 掌握实腹式轴心受压构件设计原则、步骤和方法掌握实腹式轴心受压构件设计原则、步骤和方法u 格构式轴心受压构件的设计方法。格构式轴心受压构件的设计方法。p 掌握拉（压）弯构件强度及刚度的计算；掌握拉（压）弯构件强度及刚度的计算；p 理解压弯构件的整体稳定概念和局部稳定概念；理解压弯构件的整体稳定概念和局部稳

4、定概念；p 掌握实腹式压弯构件的稳定验算；掌握实腹式压弯构件的稳定验算；p 了解钢桁架节点设计原理。了解钢桁架节点设计原理。五、钢板梁（受弯构件）五、钢板梁（受弯构件）n掌握掌握钢板梁钢板梁强度计算方法；强度计算方法；n理解钢板梁刚度定义及控制方法；理解钢板梁刚度定义及控制方法；n理解整体稳定概念及影响因素；掌握钢板梁整体稳理解整体稳定概念及影响因素；掌握钢板梁整体稳定的计算；定的计算；n熟悉防止梁发生局部失稳的措施，掌握加劲肋的分熟悉防止梁发生局部失稳的措施，掌握加劲肋的分类、作用以及设计方法。类、作用以及设计方法。感谢你来听课感谢你来听课祝愿你考好试祝愿你考好试填空题填空题 20% 、简答

5、题、简答题30%、计算题、计算题50 % 。试卷结构1.1 1.1 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用特点特点: 轻质高强、材质均匀、塑性韧性好、良好的加工性能、密轻质高强、材质均匀、塑性韧性好、良好的加工性能、密封性好、耐热封性好、耐热不耐火、耐腐蚀性差、低温冷脆倾向不耐火、耐腐蚀性差、低温冷脆倾向。应用范围应用范围: 大跨度结构、工业厂房结构、多层和高层建筑、高耸大跨度结构、工业厂房结构、多层和高层建筑、高耸结构、受动力荷载影响的结构、轻型钢结构、可拆卸结构、容器结构、受动力荷载影响的结构、轻型钢结构、可拆卸结构、容器和其他构筑物和其他构筑物。1 1 绪论绪论1.2 1.2 设计方法设计

6、方法 钢结构设计的目的是应保证结构和结构构件在充分满足功能钢结构设计的目的是应保证结构和结构构件在充分满足功能要求的基础上安全可靠的工作。即在施工和规定的设计使用年限要求的基础上安全可靠的工作。即在施工和规定的设计使用年限内能满足预期的安全性、适用性和耐久性要求，并做到技术先进、内能满足预期的安全性、适用性和耐久性要求，并做到技术先进、经济合理。经济合理。公路桥规公路桥规（JTJ025-86JTJ025-86）的计算方法）的计算方法 承载力计算承载力计算：公路桥涵钢结构的基本构件承载力计算采用的是多公路桥涵钢结构的基本构件承载力计算采用的是多系数分析后用单一安全系数的容许应力计算法。系数分析后

7、用单一安全系数的容许应力计算法。 刚度计算刚度计算：桥跨结构（梁）必须进行挠度变形计算；轴心受力和桥跨结构（梁）必须进行挠度变形计算；轴心受力和偏心受力构件则采用构件的长细比来衡量。偏心受力构件则采用构件的长细比来衡量。2 2 钢结构的材料钢结构的材料2.1 2.1 钢材的破坏形式钢材的破坏形式 钢材是钢结构的主材，其性能对钢构件的工作特性有着内在钢材是钢结构的主材，其性能对钢构件的工作特性有着内在影响，关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、影响，关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、经济合理，以及保证安全应用均有直接联系。经济合理，以及保证安全应用均有直接联系。 钢结

8、构对材料的要求：钢结构对材料的要求：较高的强度、足够的变形能力，良好较高的强度、足够的变形能力，良好的加工性能、价格便宜。的加工性能、价格便宜。塑性破坏塑性破坏破坏前产生较大的塑性变形，构件中的应力达到破坏前产生较大的塑性变形，构件中的应力达到抗拉强度，断口呈纤维状，色泽发暗。破坏前有预兆，可补救，抗拉强度，断口呈纤维状，色泽发暗。破坏前有预兆，可补救，不至发生严重后果。不至发生严重后果。脆性破坏脆性破坏破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而破坏前塑性变形很小，或根本没有塑性变形，而突然迅速断裂。破坏后断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字突然迅速断裂。破坏后断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字

9、纹。破坏无预兆，破坏速度极快，无法察觉和补救，后果非常纹。破坏无预兆，破坏速度极快，无法察觉和补救，后果非常严重。严重。2.2 2.2 钢材的主要性能钢材的主要性能屈服强度屈服强度fy设计标准值（设计时可达的最大应力）。设计标准值（设计时可达的最大应力）。抗拉强度抗拉强度fu钢材的最大应力强度，钢材的最大应力强度，fu/fy为钢材的强度安全储备为钢材的强度安全储备系数。系数。伸长率伸长率 5（ 10）钢材断裂前塑性变形能力的指标。钢材断裂前塑性变形能力的指标。冷弯性能冷弯性能钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。是判别钢钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力。是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指

10、标。材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。冲击韧性冲击韧性度量钢材断裂时吸收机械能的能力。表征钢材抗冲度量钢材断裂时吸收机械能的能力。表征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力，动力指标，是强度与塑性的综合表现。击荷载及动力荷载的能力，动力指标，是强度与塑性的综合表现。分常温与负温冲击韧性分常温与负温冲击韧性。可焊性可焊性采用一般工艺就可以完成合格焊缝的性质。采用一般工艺就可以完成合格焊缝的性质。钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的抵抗能力，以及焊接钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的抵抗能力，以及焊接后具备良好性能的指标。后具备良好性能的指标。2 2 钢结构的材料钢结构的材料fvy=0.58fy2

11、 2 钢结构的材料钢结构的材料2.3 2.3 影响钢材性能的因素影响钢材性能的因素化学成分的影响化学成分的影响 碳元素含量提高，则强度提高，但塑性、韧性、冷弯性能、碳元素含量提高，则强度提高，但塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。钢结构用钢含碳量可焊性及抗锈蚀能力下降。钢结构用钢含碳量0.22% ，焊接结，焊接结构严格控制在构严格控制在0.2%以内。以内。 锰锰Mn 、硅、硅Si、钒、钒V铌铌Nb、钛、钛Ti、铝、铝Al、铬、铬Cr和镍和镍Ni基本上属于基本上属于有益元素。有益元素。硫硫S、磷、磷P、氧、氧O、氮、氮N属于有害元素，一般都使钢材的韧性降低。属于有害元素，一般都使钢材的

12、韧性降低。硫和氧易导致硫和氧易导致热脆热脆，磷和氮则易导致，磷和氮则易导致冷脆冷脆。成材过程的影响成材过程的影响钢材的硬化钢材的硬化应力集中的影响应力集中的影响温度的影响温度的影响荷载类型的影响荷载类型的影响化学成分的影响化学成分的影响成材过程的影响成材过程的影响2 2 钢结构的材料钢结构的材料 冶炼过程决定了钢的化学成分和金相组织结构，因而决定了冶炼过程决定了钢的化学成分和金相组织结构，因而决定了钢种和钢材牌号。产生的冶金缺陷（如偏析、非金属夹杂、气孔钢种和钢材牌号。产生的冶金缺陷（如偏析、非金属夹杂、气孔和裂纹等）均将影响钢材的力学性能。和裂纹等）均将影响钢材的力学性能。 轧制过程在使钢材

13、晶粒变细和改善钢材性能的同时，亦使其轧制过程在使钢材晶粒变细和改善钢材性能的同时，亦使其产生明显的各项异性。产生明显的各项异性。 热处理包括退火、正火、淬火和回火，是改善钢材性能的一热处理包括退火、正火、淬火和回火，是改善钢材性能的一种加工工艺。种加工工艺。钢材的硬化钢材的硬化 冷加工硬化、时效硬化和应变时效硬化。冷加工硬化、时效硬化和应变时效硬化。应力集中的影响应力集中的影响 应力集中现象：钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、应力集中现象：钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等，使截面中的应力凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等，使截面中

14、的应力分布不再保持均匀，主力线在孔口等缺陷处发生转弯，产生局部高分布不再保持均匀，主力线在孔口等缺陷处发生转弯，产生局部高峰应力，或产生双向、三向应力的现象。峰应力，或产生双向、三向应力的现象。2 2 钢结构的材料钢结构的材料温度的影响温度的影响 在正温范围，随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。在正温范围，随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。但在但在200以内，性能变化较小。以内，性能变化较小。结构表面长期受结构表面长期受150以上辐射热时，应采取隔热防护措施；以上辐射热时，应采取隔热防护措施； 250附近呈兰脆现象（强度提高而冲击韧性下降）；附近呈兰脆现象（强度提高而冲击韧性下降）；

15、 250320内产生徐变现象；内产生徐变现象；600 以上几乎丧失承载力。以上几乎丧失承载力。 在负温范围，钢材表现为屈服点和强度均提高，而塑性韧在负温范围，钢材表现为屈服点和强度均提高，而塑性韧性降低，对冲击韧性的影响尤其突出。低温冷脆现象。性降低，对冲击韧性的影响尤其突出。低温冷脆现象。荷载类型的影响荷载类型的影响 加荷速度的影响，循环荷载的影响。加荷速度的影响，循环荷载的影响。2.4 2.4 钢材的疲劳钢材的疲劳2 2 钢结构的材料钢结构的材料疲劳破坏疲劳破坏钢材在连续反复荷载作用下，会逐渐产生累积损钢材在连续反复荷载作用下，会逐渐产生累积损伤，产生裂纹及裂纹逐渐扩展，虽然应力还低于极限

16、强度，甚伤，产生裂纹及裂纹逐渐扩展，虽然应力还低于极限强度，甚至应力还低于屈服点，而发生的断裂破坏。至应力还低于屈服点，而发生的断裂破坏。影响焊接结构疲劳强度的主要因素：影响焊接结构疲劳强度的主要因素：应力集中的程度（构件和应力集中的程度（构件和连接的分类）、应力循环特征值（应力比连接的分类）、应力循环特征值（应力比=min/max、应力幅应力幅和应力循环次数和应力循环次数n。设计规范设计规范规定：规定：应力（拉应力）循环次数应力（拉应力）循环次数5104时应作时应作疲劳验算疲劳验算。 国内外试验证明，大多数焊接连接类别的疲劳强度不受钢国内外试验证明，大多数焊接连接类别的疲劳强度不受钢材强度的

17、影响，故可认为疲劳容许应力幅与钢种无关。材强度的影响，故可认为疲劳容许应力幅与钢种无关。疲劳容许应力的确定疲劳容许应力的确定以受拉为主的疲劳容许应力以受拉为主的疲劳容许应力 n 计算公式：计算公式：01nk以受压为主的疲劳容许应力以受压为主的疲劳容许应力 n 计算公式：计算公式：0nk式中式中 0 为为=0=0时主体金属或连接的疲劳容许应力。见时主体金属或连接的疲劳容许应力。见P504P504附表附表4-34-3。提高疲劳强度和疲劳寿命的措施：提高疲劳强度和疲劳寿命的措施：（）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中；（）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中；（）严格控制施工质量，减小初始

18、裂纹尺寸；（）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸；（）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。（）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。钢材的品种、牌号钢材的品种、牌号品种品种碳素结构钢碳素结构钢Q235； 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q420牌号牌号的表示方法：代表屈服点的字母的表示方法：代表屈服点的字母Q、屈服点的数值、质量屈服点的数值、质量等级（碳素钢等级（碳素钢AD，低合金钢，低合金钢AE）,冶金脱氧方法（冶金脱氧方法（F、b（仅（仅碳素结构钢有）、碳素结构钢有）、Z、TZ）2 2 钢结构的材料钢结构的材料2.5 2.5 建筑钢材的类别及选用建筑钢材的类别及选用钢材的

19、选择钢材的选择 对于重要结构、直接承受动载的结构，处于低温条件下的对于重要结构、直接承受动载的结构，处于低温条件下的结构及焊接结构，一般应选用质量较高的钢材。结构及焊接结构，一般应选用质量较高的钢材。 Q235A不能不能用于焊接结构（除非有相应保证）。用于焊接结构（除非有相应保证）。1.1.了解连接方法及其特点；了解连接方法及其特点；2.2.掌握对接焊缝的构造和计算；掌握对接焊缝的构造和计算；3.3.掌握角焊缝的构造和计算；掌握角焊缝的构造和计算；4.4.了解焊接残余应力和变形的成因、对结构工作性能影响了解焊接残余应力和变形的成因、对结构工作性能影响和减少焊接应力和变形的方法；和减少焊接应力和

20、变形的方法；5. 5. 掌握普通螺栓连接的构造和计算；掌握普通螺栓连接的构造和计算；6. 6. 掌握摩擦型高强螺栓连接的受力特点和计算方法。掌握摩擦型高强螺栓连接的受力特点和计算方法。3 3 连接连接 钢结构对连接的要求：连接部位应有足够的强度、刚度和延钢结构对连接的要求：连接部位应有足够的强度、刚度和延性。进行连接设计时应遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制性。进行连接设计时应遵循安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。造方便和节约钢材的原则。3 3 连接连接3.1 3.1 钢结构的连接钢结构的连接钢结构的连接方法分为：钢结构的连接方法分为：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接。焊接

21、连接、铆钉连接和螺栓连接。 塑性和韧性好，传力可靠、质量易于检查，但构造及施工塑性和韧性好，传力可靠、质量易于检查，但构造及施工复杂，用钢量较多。复杂，用钢量较多。焊接特点焊接特点 构造简单、不削弱构件截面、加工方便、连接密封性好、刚构造简单、不削弱构件截面、加工方便、连接密封性好、刚度大，易于采用自动化操作。但焊接结构存在残余应力和残余变度大，易于采用自动化操作。但焊接结构存在残余应力和残余变形，存在低温冷脆问题，以及裂缝易于通过焊缝展开。形，存在低温冷脆问题，以及裂缝易于通过焊缝展开。铆钉连接特点铆钉连接特点 施工简单，拆装方便，但用钢量较大。施工简单，拆装方便，但用钢量较大。普通螺栓连接

22、特点普通螺栓连接特点 连接紧密、受力良好、耐疲劳、可拆换、安装简单。但用钢连接紧密、受力良好、耐疲劳、可拆换、安装简单。但用钢量也较大。量也较大。高强度螺栓连接特点高强度螺栓连接特点焊缝连接焊缝连接1）焊接方法）焊接方法电弧焊（手工，自动埋弧气体保护焊）、电弧焊（手工，自动埋弧气体保护焊）、气体保护焊、电阻焊和电渣焊。气体保护焊、电阻焊和电渣焊。不同钢种钢材相焊接时，宜采用与低强度钢相适应的焊条。不同钢种钢材相焊接时，宜采用与低强度钢相适应的焊条。2）焊接形式）焊接形式 按焊件相对位置：平接（对接）、搭接、按焊件相对位置：平接（对接）、搭接、T形连接和角接形连接和角接 按施焊位置：俯焊（平焊）

23、、横焊、立焊以及仰焊。按施焊位置：俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。 按焊缝形式：按焊缝形式：对接焊缝对接焊缝（直对接焊缝、斜对接焊缝）（直对接焊缝、斜对接焊缝） 角焊缝角焊缝(正面角焊缝、侧面角焊缝正面角焊缝、侧面角焊缝)3）焊缝缺陷）焊缝缺陷裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。4）焊缝质量检验）焊缝质量检验：一级、二级、三级。：一级、二级、三级。3 3 连接连接3.2 3.2 对接焊缝的构造与计算对接焊缝的构造与计算1）构造）构造n坡口形式坡口形式I型、单边型、单边V型、双边型、双边V型、型、U型、型、K型及型及X型。型。n加引弧板加引弧板n变厚度与变宽度的

24、连接：变厚度与变宽度的连接：1:2.5（1:4）斜面。）斜面。n质量等级与强度质量等级与强度一级综合性能与母材相同；二级强度一级综合性能与母材相同；二级强度与母材相同；与母材相同； 三级抗拉强度折减三级抗拉强度折减152）计算）计算同构件。同构件。 tlNw 1 . 132121 wmaxwVSI tmaxtwMW1 1）构造）构造3.3 3.3 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算60hfn角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面；角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面；n直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）。直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）。2 2）受力特性）受力特性n 正面焊缝

25、应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；n 侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均(两头大，中间小两头大，中间小)，承载力低。承载力低。n 破坏为破坏为45o喉部截面，设计时忽略余高。喉部截面，设计时忽略余高。3.3 3.3 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算3 3）角焊缝的计算）角焊缝的计算在轴心拉力、压力或剪力作用下在轴心拉力、压力或剪力作用下3.3 3.3 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算 fewNhl角钢连接角钢连接f2f22wf1f11w7 .027 .02hNlhNlNkNNkN2211,仅两侧

26、仅两侧缝连接缝连接三面围焊三面围焊 ff3e3lhN 331122,22NNNk NNk N保证焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。保证焊缝所传递的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。在轴力在轴力N作用下作用下fNAN在剪力在剪力V作用下作用下ffAV在弯矩在弯矩M作用下作用下eMWM承受轴力、弯矩、剪力的联合作用时承受轴力、弯矩、剪力的联合作用时3.3 3.3 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算角焊缝角焊缝A点处的强度验算公式为：点处的强度验算公式为：xlwx0.7hf0.7hf焊缝有效截面焊缝有效截面 f2V2MNA（3-14） 可得到以下焊缝接头各种受力情况的角可得到以下焊

27、缝接头各种受力情况的角焊缝计算公式为：焊缝计算公式为：弯矩和剪力共同作用时：弯矩和剪力共同作用时：弯矩和轴力共同作用时：弯矩和轴力共同作用时：仅受弯矩作用时：仅受弯矩作用时： f2V2M（3-15） fMN（3-16） fM（3-17）要求：要求：注意计算时需判断应力最大点！注意计算时需判断应力最大点！ 受偏心力受偏心力N作用下搭接连接作用下搭接连接( (三面围焊三面围焊) )的角焊缝计算的角焊缝计算: :NeT 在扭矩在扭矩T作用下作用下yIITrJTrxyyTyyIITrJTrxxxTxwefNlhN在轴心力在轴心力F F作用下作用下3.3 3.3 角焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算 2

28、2ATxTyNyf3.4 3.4 焊接残余应力和焊接变形焊接残余应力和焊接变形1）连接性能与构造）连接性能与构造根据螺栓传力方式分为：根据螺栓传力方式分为：靠拴杆受剪和孔壁承压传力的靠拴杆受剪和孔壁承压传力的受剪螺受剪螺栓连接栓连接、靠沿螺拴杆轴方向受拉传力的、靠沿螺拴杆轴方向受拉传力的受拉螺栓受拉螺栓连接和同时上述连接和同时上述两种传力方式的两种传力方式的拉剪螺栓连接拉剪螺栓连接。n受剪连接的破坏形式受剪连接的破坏形式：螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面（直线、折线）（直线、折线） 、板端冲剪、螺杆受弯、板端冲剪、螺杆受弯 。构造满足后两种，。构造满足后两种，（e2

29、do；l5d）。）。n受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。n受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。n施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（边距、端距、中心施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（边距、端距、中心距）。构造要求螺栓的中心距不宜过大，保持构件紧密接触，以距）。构造要求螺栓的中心距不宜过大，保持构件紧密接触，以免潮气易于侵入缝隙发生锈蚀。（免潮气易于侵入缝隙发生锈蚀。（P401表表20-2/20-3）n分精制（分精制（A、B级）及粗制（级）及粗制（C级，不能用于主要受剪连接）级，不能用于主要受剪连

30、接）3.5 3.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算e)Aa)ABb)BAc)Ad)35352d0A承压容许承载力：承压容许承载力：2bbvvv4dNnbbccNdtbbbminvcmin,NNN2 2）计算）计算单个螺栓受剪连接单个螺栓受剪连接受剪容许承载力：受剪容许承载力：2bbett4dN单个螺栓受拉连接单个螺栓受拉连接3.5 3.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算l115d0l115d07 . 01501 . 10 . 101dl螺栓群连接计算螺栓群连接计算 轴心受剪需要的螺栓数：轴心受剪需要的螺栓数：bminVnN 弯矩作用弯矩作用中和轴在位于受压最

31、下排螺栓处，受力最大的最外排螺栓中和轴在位于受压最下排螺栓处，受力最大的最外排螺栓1 1的拉力的拉力bt211NyMyNi3.5 3.5 普通螺栓连接普通螺栓连接轴心受拉需要的螺栓数：轴心受拉需要的螺栓数：btNnN3.5 3.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算连接长度连接长度 扭矩、轴力、剪力共同作用扭矩、轴力、剪力共同作用1111y11y2222;NVTTxxiiiiTyTxNVNNNNnnxyxy 其中：其中：021miniyMynNNb1maxt2iMyNNNny 弯矩轴力共同作用弯矩轴力共同作用小偏心受拉，小偏心受拉，中和轴取螺栓中和轴取螺栓群的形心群的形心O O大

32、偏心受拉，中大偏心受拉，中和轴取弯矩指向和轴取弯矩指向一侧最外一排螺一侧最外一排螺栓轴线栓轴线O O处处021miniyMynNNbt211NyyMNi3.5 3.5 普通螺栓连接普通螺栓连接3.5 3.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算 minb21T12N1T11NNNNNNVyyxx轴心受力构件轴心受力构件 nANtdnAA01n当螺栓并列布置时当螺栓并列布置时取取II、IIII净截面的较小者来验算钢板净截面强度。净截面的较小者来验算钢板净截面强度。 当螺栓错列布置时当螺栓错列布置时，构件，构件有可能沿有可能沿II或或IIII截面截面破坏。破坏。IIII截面的净截面截面

33、的净截面积可近似地取为积可近似地取为:tdneaneA) 1(2022221n净截面面积的计算净截面面积的计算构件开孔截面应满足强度条件构件开孔截面应满足强度条件3.5 3.5 普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓连接的构造和计算NNbtt1b1NNtt1bee1a11113.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算1）高强度螺栓的受力性能与构造）高强度螺栓的受力性能与构造n 按计算原则分摩擦型连接与承压型连接两种；了解预拉力按计算原则分摩擦型连接与承压型连接两种；了解预拉力的施加方法；的施加方法；n 摩擦型抗剪连接以克服板叠间的摩擦阻力作为连接承载力摩擦型抗剪连接以克服板

34、叠间的摩擦阻力作为连接承载力的极限状态。的极限状态。n 摩擦型连接板件净截面强度计算与普螺的区别为摩擦型连接板件净截面强度计算与普螺的区别为50的孔前的孔前传力。传力。n 受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数受剪连接时，螺栓受力不均，同普螺应考虑折减系数。2 2）高强度螺栓摩擦型连接）高强度螺栓摩擦型连接受剪容许受剪容许承载力承载力:PnKNfbv1受拉容许受拉容许承载力承载力:PN6 . 0bt剪拉承剪拉承容许载力容许载力:单个螺栓单个螺栓3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算所需螺栓数目：所需螺栓数目： bminNNn螺栓群轴心受剪螺栓群轴心受剪高强

35、度螺栓摩擦型连接的构件净截面强度计算高强度螺栓摩擦型连接的构件净截面强度计算 AN n1/5 . 01ANnn同时还应满足：同时还应满足：受剪连接中，高强度螺栓摩擦型连接开孔对构件截面削弱的影响较小受剪连接中，高强度螺栓摩擦型连接开孔对构件截面削弱的影响较小bbvfttt1(1.4)NnPNNNK，且螺栓群受拉螺栓群受拉轴心受拉轴心受拉btNNn 所需螺栓数目：所需螺栓数目： bt2i11NyMyN受弯矩作用受弯矩作用3.6 3.6 高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓连接的构造和计算被连接构件的接触面保持紧密贴合，中和轴在螺栓群形心处被连接构件的接触面保持紧密贴合，中和轴在螺栓群形心处PN6

36、 .0bt22TTVb11x1x1y1yvNNNNNNN扭矩、轴力、剪力共同作用扭矩、轴力、剪力共同作用概述概述n钢桁架的构造；钢桁架的构造；n钢结构各种构件应满足承载能力与刚度的要求。钢结构各种构件应满足承载能力与刚度的要求。n刚度：刚度：控制长细比控制长细比n承载能力：承载能力：轴拉、拉轴拉、拉-弯弯强度；强度； 轴压、压轴压、压-弯弯强度、整体稳定、局部稳定。强度、整体稳定、局部稳定。n截面形式：实腹式与格构式截面形式：实腹式与格构式4 钢桁架构件钢桁架构件4.1 4.1 强度计算强度计算有孔洞削弱净时，净截面有孔洞削弱净时，净截面平均应力不超过屈服强度。平均应力不超过屈服强度。 nAN

37、 AN无孔洞削弱净时，毛截面无孔洞削弱净时，毛截面平均应力不超过屈服强度。平均应力不超过屈服强度。4.2 4.2 刚度计算刚度计算)(max0maxil压杆较拉杆，设计压杆较拉杆，设计规范控制更严。规范控制更严。P507附表附表4-64.3 4.3 轴心受压构件的整体稳定轴心受压构件的整体稳定n 典型的失稳形式典型的失稳形式弯曲失稳、扭转失稳弯曲失稳、扭转失稳及及弯扭失稳；弯扭失稳；n 理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式（应用条件）；理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式（应用条件）；n 弹塑性弯曲失稳切线模量理论；弹塑性弯曲失稳切线模量理论；n 实际构件的初始缺陷初弯曲、初偏心、残余应力；实际构件的初始

38、缺陷初弯曲、初偏心、残余应力；n 实际轴压构件稳定承载力的计算（柱子曲线的概念）实际轴压构件稳定承载力的计算（柱子曲线的概念）n 肢宽壁薄的概念；肢宽壁薄的概念；n 格构式截面缀条式与缀板式；格构式截面缀条式与缀板式；n 格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；n 格构轴压构件两轴等稳定；格构轴压构件两轴等稳定；n 单肢稳定性的保证。单肢稳定性的保证。n 掌握整体稳定的计算公式与方法。掌握整体稳定的计算公式与方法。5.3 5.3 轴心受压构件的整体稳定轴心受压构件的整体稳定影响轴心受压构件稳定承载力的因素影响轴心受压构件稳定承载力的因素 初始缺陷（残余应力、

39、初弯曲、初偏心）；构件的初始缺陷（残余应力、初弯曲、初偏心）；构件的几何形状与尺寸；杆端约束程度；钢材的强度几何形状与尺寸；杆端约束程度；钢材的强度（在弹性（在弹性范围轴心压杆临界力的大小与钢材强度无关，强度较高范围轴心压杆临界力的大小与钢材强度无关，强度较高钢材的轴心受压构件在弹塑性范围的临界力亦较大）。钢材的轴心受压构件在弹塑性范围的临界力亦较大）。实腹轴心受压构件的整体稳定计算公式实腹轴心受压构件的整体稳定计算公式 AN1式中：式中：N计算轴心压力；计算轴心压力；Am构件毛截面面积构件毛截面面积 1轴心受压构件纵向弯曲定系数轴心受压构件纵向弯曲定系数；与与截面类型、截面类型、构件长细比构

40、件长细比 、所用钢种有关。所用钢种有关。可查可查P508附表附表4-8实腹式截面局部稳定实腹式截面局部稳定n局部稳定的概念局部稳定的概念 板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失效，板件的屈曲，局部失稳并不意味构件失效，但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；局部稳定承载力但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生；局部稳定承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。n局部稳定的保证原则局部稳定的保证原则 保证整体失稳之前不发生局部失稳。保证整体失稳之前不发生局部失稳。等稳原则等稳原则 局部稳定承载力等于整体稳定承载力。局部稳定承载力等于整体稳定承载力。n局部稳

41、定的控制方法局部稳定的控制方法 限制板件的宽（高）厚比。限制板件的宽（高）厚比。n掌握焊接掌握焊接H形截面局部稳定的计算公式与方法形截面局部稳定的计算公式与方法。5.3 5.3 轴心受压构件的局部稳定轴心受压构件的局部稳定bbtt 规定见规定见P509附表附表4-95.4 5.4 实腹式轴心受压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计 等稳定性；宽肢薄壁；制造省工；连接方便。等稳定性；宽肢薄壁；制造省工；连接方便。 1NAred 10yyli 0 xxli 5.4 5.4 实腹式轴心受压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计系数。、式中：2121;yxibih5.4 5.4 实腹式轴心受

42、压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计 对于热轧型钢截面，因板件的宽厚比较大，可不进行局对于热轧型钢截面，因板件的宽厚比较大，可不进行局部稳定的验算。部稳定的验算。 绕虚轴失稳时，剪力由较弱的缀材承担，剪切变形较大，产绕虚轴失稳时，剪力由较弱的缀材承担，剪切变形较大，产生较大的附加变形，故绕虚轴屈曲时的稳定承载力比相同长细比生较大的附加变形，故绕虚轴屈曲时的稳定承载力比相同长细比实腹式构件低。规范规定用换算长细比实腹式构件低。规范规定用换算长细比 0y来代替来代替 y，来考虑剪切来考虑剪切变形对临界力的影响。变形对临界力的影响。 绕实轴失稳时，其整体稳定的计算方法实腹式轴心受压构绕实轴失

43、稳时，其整体稳定的计算方法实腹式轴心受压构件相同。件相同。12y0y27AA缀条缀条212y0y缀板缀板5.5 5.5 格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件 格构式轴心受压构件的强度计算同实腹式轴压构件。格构式轴心受压构件的强度计算同实腹式轴压构件。整体失稳的形式整体失稳的形式弯曲失稳。弯曲失稳。x xx xy yy y实轴实轴虚轴虚轴5.5 5.5 格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件 应保证各分肢失稳不先于格构式构件整体失稳。为简化起应保证各分肢失稳不先于格构式构件整体失稳。为简化起见，规范规定分肢的长细比满足下列条件时可不计算分肢的见，规范规定分肢的长细比满足下列条件时可不计算分肢的强度

44、、刚度和稳定。强度、刚度和稳定。 分肢采用轧制型钢时一般都能满足局部稳定要求，采用分肢采用轧制型钢时一般都能满足局部稳定要求，采用焊接组合截面时，按实腹式构件验算。焊接组合截面时，按实腹式构件验算。格构式受压构件分肢的长细比：格构式受压构件分肢的长细比： 140。且不能大于格构式构件的换算长细比且不能大于格构式构件的换算长细比 0y 。5.5 5.5 格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件 轴心受压构件由于弯曲变形而产生剪力。该剪力的大小轴心受压构件由于弯曲变形而产生剪力。该剪力的大小和变形有直接关系，以压杆弯曲至中央截面边缘纤维屈服和变形有直接关系，以压杆弯曲至中央截面边缘纤维屈服为条件，得到

45、最大剪力和轴力的关系，规范经简化后得：为条件，得到最大剪力和轴力的关系，规范经简化后得：sin11VNd21VV 1mind1il 设计缀材及其设计缀材及其连接时，认为剪力连接时，认为剪力沿构件全长不变。沿构件全长不变。AV td1ANVMMlwclVV111b211b1lVM2wfb1M7 . 06lhM f2V2Mwfb1V7 . 0lhV )/(1reqNA1y2xy27AA212xyx1y2y0y27AAx212y0y ：两分肢两分肢翼缘间的净空应大于翼缘间的净空应大于100150mm。2yib 概述概述n拉弯、压弯构件实际为轴力构件与受弯的组合拉弯、压弯构件实际为轴力构件与受弯的组合

46、n刚度控制构件的长细比刚度控制构件的长细比n承载能力强度、整体稳定及局部稳定承载能力强度、整体稳定及局部稳定n截面形式实腹式（双轴对称、或单轴对称）截面形式实腹式（双轴对称、或单轴对称）拉、压弯构件的强度与刚度拉、压弯构件的强度与刚度n理解公式中的理解公式中的号意义与应用号意义与应用n刚度刚度控制构件的长细比控制构件的长细比6 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件 拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度 wxx或WMAN 拉弯、压弯构件的刚度拉弯、压弯构件的刚度)(max0maxil压弯构件的整体稳定压弯构件的整体稳定整体稳定包括两方面：弯矩作用平面内的整体稳定包括两方面：弯矩作用平面内的弯曲失稳弯

47、曲失稳 弯矩作用平面外的弯矩作用平面外的弯扭失稳弯扭失稳。实腹式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定计算实腹式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定计算 1mm1NMAW 1/ 为弯矩增大系数。轴心压力很小时，附加弯矩的影响可忽为弯矩增大系数。轴心压力很小时，附加弯矩的影响可忽略不计。略不计。公路桥规公路桥规规定：当规定：当N/A0.15 1 时，取时，取 =1。当。当N/A0.15 1 时，取：时，取：212m1nNmEA其值介于其值介于0与与1之间。之间。n1为受压构件容许应为受压构件容许应力安全系数，力安全系数，m为计算系数。对荷载组合为计算系数。对荷载组合取取n1=1.7，m=1.0；对荷载组合

48、；对荷载组合-时时取取n1=1.4，m=1.4。 1m2m1NMAW 式中式中 2受弯构件的纵向弯曲系数（即按受弯构件的纵向弯曲系数（即按N=0的情况来确定的情况来确定 2）。可计算构件的换算长细比）。可计算构件的换算长细比 e。并按。并按 e由附表由附表4-8查得相应的查得相应的 1来代替来代替 2。式中式中 为系数，为系数，焊接构件取焊接构件取1.8，铆接构件取铆接构件取2.0，l0为为构件对构件对y-y轴的计算长度。箱形截面轴的计算长度。箱形截面 2=10exylihi实腹式压弯构件的局部稳定实腹式压弯构件的局部稳定 与轴心受压构件相同，用限制板件的宽（高）厚比的与轴心受压构件相同，用限

49、制板件的宽（高）厚比的办法来保证。办法来保证。概述概述n刚度：控制梁的变形刚度：控制梁的变形挠度挠度n承载力：强度、整体稳定、局部稳定承载力：强度、整体稳定、局部稳定n梁的截面：型钢梁与组合梁梁的截面：型钢梁与组合梁梁的强度与刚度梁的强度与刚度n梁的工作状态梁的工作状态弹性阶段边缘纤维屈服弹性阶段边缘纤维屈服n梁的强度抗弯、抗剪、局部压应力及折算应力（掌握计梁的强度抗弯、抗剪、局部压应力及折算应力（掌握计算方法、系数的取用、验算部位）算方法、系数的取用、验算部位）n梁的刚度控制挠度梁的刚度控制挠度5 钢板梁钢板梁5.1 5.1 钢板梁的强度钢板梁的强度wnxxWM抗弯强度抗弯强度： CtISV

50、wxxmaxmax抗剪强度：抗剪强度：折算应力：折算应力：ww1 . 1322redxn1wIMywx1tIVS简支钢板梁的刚度验算公式如下：简支钢板梁的刚度验算公式如下：lMpqpEIll)1 (485x 梁的刚度一般因截面改变影响不大，可近似采用等截面梁计算挠梁的刚度一般因截面改变影响不大，可近似采用等截面梁计算挠度。因此变截面简支梁的刚度验算近似公式为：度。因此变截面简支梁的刚度验算近似公式为：lIIIpqpEIlMlxx1xx2531)1 (485 式中式中q为每延米的恒载；为每延米的恒载；p为每延米的活载；为每延米的活载；M为梁的跨中最大计算弯矩，为梁的跨中最大计算弯矩，按式（按式（

51、5-8）计算，）计算，（1+ ）为活载冲击系数，对公路钢板梁桥为活载冲击系数，对公路钢板梁桥（1+ ）=1+15/（37.5+l）；Ix为钢板梁跨中截面的毛截面惯性矩；为钢板梁跨中截面的毛截面惯性矩；Ix1为钢板梁截为钢板梁截面改变后支座附近截面的毛截面惯性矩；面改变后支座附近截面的毛截面惯性矩； /l为容许挠度取为容许挠度取1/600。5.2 5.2 钢板梁的刚度钢板梁的刚度 梁必须有一定的刚度才能保证正常使用和观感。梁必须有一定的刚度才能保证正常使用和观感。即钢板梁由即钢板梁由汽车荷载（不计冲击力）所引起的最大挠度汽车荷载（不计冲击力）所引起的最大挠度 与计算长度与计算长度l之比不之比不得

52、超过容许值得超过容许值。一般说来，梁的最大挠度可用材料力学、结构力学方法计算。n失稳机理失稳机理n梁的失稳形式梁的失稳形式弯扭失稳弯扭失稳（侧向弯扭失稳）（侧向弯扭失稳）n影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施n梁的整体稳定实用算法梁的整体稳定实用算法n不需要验算整体稳定的情况不需要验算整体稳定的情况5.3 5.3 梁的整体稳定梁的整体稳定影响梁整体稳定的因素影响梁整体稳定的因素 梁的截面形式和其尺寸比例；梁的截面形式和其尺寸比例；梁的侧向抗弯刚度梁的侧向抗弯刚度EIy，自由，自由扭转刚度扭转刚度GIt和翘曲刚度和翘曲刚度EI 越大，临界弯矩越大。越大，临界弯矩越大。荷载类型及