同济大学钢结构基本原理总复习课件

大家好1大家好1构件板件不允许发生局部失稳时规定了板件的宽厚比。对于工字形截面腹板宽厚比规定，轴心受压和压弯构件时宽厚比限值中包含长细比，而受弯构件构件时宽厚比限值中却不包含长细比，试说明理由怎样计算格构式压弯构件的整体稳定？思考题：2构件板件不允许发生局部失稳时规定了板件的宽厚比。对于工字形截第一章绪论第二章钢结构材料一.钢的力学性能

低碳钢拉伸时四个工作阶段;屈服点确定:εy<0.15%,流幅ε=0.15%~2.5%Q235,fP=200N/mm2,fy=235N/mm2,fu=370~460N/mm2比例极限

fp;弹性极限fe;屈服点

fy;强度极限fu3第一章绪论低碳钢拉伸时四个工作阶段;比例极限fp复杂应力:

钢材的塑性:钢材产生塑变时而不发生脆性断裂的能力，便于内力重分布，吸收能量的重要指标。断面收缩率:

伸长率:

抗冲击性能的韧性指标:按常温（20o）、零温（0o）、负温（-20o、-40o）区分。4复杂应力:钢材的塑性:钢材产生塑变时而不发生脆性断裂二.钢的工艺性能

钢材的冷弯性能:钢材的可焊性能:使用性能可焊性试验、抗裂性试验.钢材的抗腐蚀性能:干腐蚀、湿腐蚀5二.钢的工艺性能

钢材的冷弯性能:5三.疲劳与脆断

应力比

应力幅Δσ=σmax-σmin

定义、原因、破坏形式:塑性破坏和脆性破坏6三.疲劳与脆断

应力比定义、原因、6四.影响钢材性能的因素

·化学成份、生产过程、时效、冷作硬化、温度、应力集中·钢材的品种和牌号

Q235AQ235AF钢结构对钢材的要求7四.影响钢材性能的因素

·化学成份、生产过程、时效、冷作硬化第三章破坏形式

结构的整体失稳破坏3类整体失稳破坏(欧拉、极值型、曲屈后极值型)结构稳定分析特点(几何、材料非线性，初始缺陷)结构的局部失稳破坏结构的塑性破坏结构的疲劳破坏结构的脆性断裂破坏8第三章破坏形式

结构的整体失稳破坏8第四章受拉构件

一.轴心受拉构件（强度、有效净截面、刚度）1.强度式中:γR—材料抗力分项系数;fd—材料的设计强度;fy—材料的屈服强度;9第四章受拉构件

一.轴心受拉构件（强度、有效净截面、刚度说明:屈强比(fy/fu)小于0.8,如Q235,16Mn材料上式偏于安全,对高强度材料,屈强比随强度增加而增大,(2)将不安全。An10说明:102.受拉构件的有效净截面强度计算:3.拉杆刚度净截面效率;112.受拉构件的有效净截面强度计算:3.拉杆刚度净截面效率;二.拉弯构件

1.强度(三章)

a.按边缘纤维屈服准则计算屈服轴力屈服弯矩式中:Wx—验算截面处的截面模量;工程做法:式中:An

—验算截面处的净截面面积;Wxn

—验算截面处的净截面模量.12二.拉弯构件

1.强度(三章)

a.按边缘纤维屈服准则计算b.按全截面屈服准则计算

工程做法式中:Wpn

—验算截面处的净截面塑性模量;c.按部分发展塑性准则计算时的强度

其中:

13b.按全截面屈服准则计算工程做法式中:Wpn—验算截面

第五章轴心受压构件一.轴心受压构件的强度二.轴心受压实腹构件的整体稳定(三章)基本概念:屈曲型失稳与极值型失稳、理想轴心压杆与实际轴心压杆、杆端约束与计算长度系数(不提供):、14第五章轴心受压构件二.轴心受压实腹构件的整体稳1.理想轴心压杆的整体稳定——第一类稳定a.理想轴心压杆——

弹性屈曲欧拉临界力b.理想轴心压杆——

非弹性屈曲香莱理论151.理想轴心压杆的整体稳定——第一类稳定b.理想轴心压杆2.实际轴心压杆的整体稳定—第二类稳定a.开口薄壁杆件理论b.工程计算方法162.实际轴心压杆的整体稳定—第二类稳定b.工程计算方法说明:(1）双轴对称截面——

剪切中心与形心重合:17说明:17(2)单轴对称截面

对称平面内（绕非对称轴）失稳——弯曲失稳（同上）

非对称平面内失稳（绕对称轴）——为弯扭失稳换算长细比:(3)不对称截面：空间弯扭失稳18换算长细比:(3)不对称截面：空间弯扭失稳18(4)格构式构件—绕实轴的失稳与实腹式相同原理:绕虚轴的失稳，剪切变形的影响很大，使临界力降低3%以上,高达10%，实腹式不超过5‰。换算长细比缀条:槽钢角钢

缀板:

—一分肢绕平行于虚轴的自身形心轴之长细比。19(4)格构式构件—绕实轴的失稳与实腹式相同缀条:槽钢

①冷弯薄壁型钢:(边缘纤维屈服准则)

为相对长细比。

(5)轴心压杆稳定系数:稳定系数确定方法:—公式法—查表法20

①冷弯薄壁型钢:(边缘纤维屈服准则)

(5)轴心压杆稳(5)轴心压杆稳定系数:②实际压杆:(稳定极限承载力理论)

区分4类截面截面形式、失稳方向、板件厚度、制造加工方式21(5)轴心压杆稳定系数:②实际压杆:(稳定极限承载力理论)区三.轴心受压构件的局部稳定1.局部失稳临界力的准则a.不允许出现局部失稳板件的应力<局部失稳的临界应力N<Ncrb.允许出现局部失稳板件的力<屈曲后强度的极限承载力N<Nu·22三.轴心受压构件的局部稳定·22解:四边简支:2.轴心受压实腹构件中板件的局部稳定弹性理论方程:23解:四边简支:2.轴心受压实腹构件中板件的局部稳定工程做法：非厚实截面:

P127表5-72.轴心受压实腹构件中板件的局部稳定用宽厚比限值代替局部稳定计算24工程做法：P127表5-72.轴心受压实腹构件中板件的局部

3.曲屈后强度

薄柔截面—

冷弯薄壁型钢结构:利用原则:容忍局部失稳发生,利用曲屈后强度。工程计算方法：计算有效宽度和有效截面用有效截面计算截面强度和整体稳定253.曲屈后强度原则:容忍局部失稳发生,利用曲屈后强度。24.轴心受压格构式构件中板件的局部稳定a.单肢板件b.单肢自身缀条

二式均要满足c.缀条(板)的稳定缀板264.轴心受压格构式构件中板件的局部稳定二式均要满足c缀条——轴心受压构件

缀板——受弯构件

27缀条——轴心受压构件27第六章受弯构件

一.强度计算1.

抗弯强度(1）按边缘屈服准则分析

(2）全截面塑性准则

（3）有限塑性发展的强度准则(有限截面塑性发展系数γ

)工字钢绕强轴;绕弱轴Wpx—绕x轴的塑性截面模量。P144表6-1(考试材料不同)(屈服弯矩)

(塑性弯矩)

28第六章受弯构件

一.强度计算(1）按边缘屈服准则分析2.抗剪强度材料力学知

对工字形截面3.局部承压强度—腹板上边缘

构造:用加劲4.复合应力与折算应力强度设计增大系数β1:1.1,1.2292.抗剪强度

强度设计增大系数β1:1.1,1.2二.受弯构件的整体失稳1.平衡微分方程（薄壁构件理论）

30二.受弯构件的整体失稳

30说明:a.

支承条件决定的约束系数μxμy，见P163表6-2b

a,By

c.影响临界弯矩的主要因素2.一般式—用近似解

31说明:2.一般式—用近似解

313.整体稳定的工程计算方法a.引入整体稳定系数:b.可不进行整体稳定计算情况

梁上有足够的铺板

l1/b1,P167表6-3工字形截面，双轴对称323.整体稳定的工程计算方法b.可不进行整体稳定计算情况工三.受弯构件中板件的局部稳定1.受力分析弯曲引起的正应力:弯曲引起的剪应力单边横向压力(轮压)

2.措施:翼缘加侧向支承腹板:纵向加劲(0.2~0.25h)、横向加劲、横向短加劲腹板在几种分布力同时作用下的屈曲33三.受弯构件中板件的局部稳定333.保证板件局部稳定的设计准则承载能力由强度控制:整体稳定控制承载能力：板件局部失稳临界应力不小于实际工作应力（承载能力由刚度控制）

343.保证板件局部稳定的设计准则承载能力由强度控制:34.防止板件局部失稳的设计方法

a.工字形截面梁翼缘b.工字形截面梁腹板的局部稳定:只受均匀剪力作用:只受单边横向力作用:只受弯曲引起的正应力:c.腹板加劲肋区格的稳定计算354.防止板件局部失稳的设计方法

a.工字形截面梁翼缘354.防止板件局部失稳的设计方法

d.工程计算公式工字形截面梁翼缘:工字形截面梁腹板:

364.防止板件局部失稳的设计方法

d.工程计算公式36四.考虑屈曲后强度的截面承载力

1.屈曲后的承载强度:翼缘、腹板

2.同时受弯受剪时板件屈曲后的承载强度

3.利用屈曲后强度意义

腹板、加劲肋、板厚

方法:有效宽度、降低材料强度

失稳临界应力与材料屈服点

承受反复荷载

受弯、受剪37四.考虑屈曲后强度的截面承载力

1.屈曲后的承载强度:翼第七章压弯构件

一.截面强度计算—与拉弯构件类似1.

边缘屈服准则—

弹性（容许应力法）2.全截面塑性准则—

塑性（极限状态法）3.有限塑性发展的强度准则—

弹塑性38第七章压弯构件

一.截面强度计算—与拉弯构件类似38二.压弯构件的整体稳定单向压弯构件的平面内整体稳定·概念平衡方程:边缘纤维屈曲解:非线性的二阶效应——二阶效应的放大系数39二.压弯构件的整体稳定·概念392.单向压弯构件的平面内整体稳定计算(极限承载力)工程计算公式

边缘屈服准则绕虚轴弯曲的格构式压弯构件稳定极限承载力准则实腹式压弯构件强度检算较小侧翼缘402.单向压弯构件的平面内整体稳定计算(极限承载力)工程计算公3.单向压弯构件的平面外整体失稳—弯扭屈曲问题

开口薄壁杆件理论平面外稳定承载力的实用计算公式

βtx

—

平面外稳定时的弯矩等效系数，可按规范取用。413.单向压弯构件的平面外整体失稳—弯扭屈曲问题平面外稳定4.格构式压弯构件稳定计算（1）整体稳定计算虚轴—弯曲轴a.面内

—用换算长细比λx0查取。Wx=Ix/y0,b.面外:单肢在弯矩平面外的稳定计算

424.格构式压弯构件稳定计算a.面内42（2）单肢稳定计算a.缀条按轴心受压单肢计算稳定。b.缀板按压弯构件，轴心受压单肢计算稳定。

(3)缀板，缀条稳定计算—与第五章相同。

43（2）单肢稳定计算43三.压弯构件的局部稳定

1.关于压弯构件板件中局部稳定的设计准则

a.强度:

局部失稳的临界应力<材料的屈服强度

b.整体稳定:

局部失稳的临界应力<整体稳定的临界应力

44三.压弯构件的局部稳定

1.关于压弯构件板件中局部稳定的设三.压弯构件的局部稳定

2.局部失稳的实用方法

a.翼缘

b.腹板(工字形)

45三.压弯构件的局部稳定

2.局部失稳的实用方法

a.翼缘

第八章钢结构的连接

一.焊接1.焊接连接形式:对接焊缝、角焊缝2.对接焊缝的构造和计算构造形式和要求:

I、K、U、X形缝…计算原则:抗压:不低于母材;

抗拉:分三级P325.附表2-6①.轴心受力的对接焊缝②.剪力的对接焊缝

46第八章钢结构的连接

一.焊接 46③弯矩和剪力共同作用（正应力、剪应力、折算应力）④轴力、弯矩和剪力共同作用

47473.角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和要求:焊脚尺寸hf

、焊缝破坏面(有效截面)he、焊缝长度、施焊方式、表示方法(符号)破坏面上的应力:试验研究值工程计算

式中βf—

端焊缝的强度增大系数,

βf=1.22。483.角焊缝的构造和计算工程计算式中βf—端焊轴心力(拉力、压力和剪力)作用下轴心力作用下，角钢的角焊缝计算弯矩、轴力和剪力共同作用下（最危险点）a.梁柱连接(弯矩)b.柱的牛腿节点(扭矩)49轴心力(拉力、压力和剪力)作用下494焊接残余应力和焊接残余变形:

定义:

分布:

影响:

(1)对塑性较好的材料，对静力强度无影响；

(2)降低构件的刚度；

(3)降低构件的稳定承载力；

(4)降低结构的疲劳强度；

(5)在低温条件下承载，加速构件的脆性破坏。

504焊接残余应力和焊接残余变形:

定义:

分布:

4焊接残余应力和焊接残余变形:

定义:

分布:

影响:

减少方法：选择合理的施焊顺序；焊缝布置应尽可能对称；采用反变形；焊前预热。514焊接残余应力和焊接残余变形:

定义:

分布:

二.普通螺栓连接1.普通螺栓的工作性能:剪力、拉力、混合破坏形式:螺杆剪切破坏、钢板孔壁挤压破坏、螺杆拉断构造要求:名称、排列方式、布置（最大、最小容许距离）2.承载力计算a.单钉承载力剪力螺栓拉力螺栓52二.普通螺栓连接拉力螺栓52b.连接承载力

螺栓:构件:

折减系数η*

当l1≤15d0时，η