《建筑钢结构设计原理第2版》 课件全套 何延宏 第1-7章 绪论、钢结构材料 - 普通钢屋架设计

第一章：绪论1.1钢结构的发展史1.2钢结构的特点1.3钢结构分类与应用1.4钢结构的设计方法1.5钢结构得发展建筑钢结构设计原理什么是钢结构？钢结构是一种建筑结构类型，是指主要用钢材建造的工程结构通常采用型钢、钢索、钢板加工制造而成1.1钢结构的发展史型钢钢索钢板建筑钢结构设计原理一、钢结构的开篇钢结构是由生铁结构逐步发展起来的，中国是最早用铁制造承重结构的国家。远在秦始皇时代（公元前二百多年），就有了用铁建造的桥墩，明成化年间时（约公元1475年）在深山峡谷上建造铁链悬桥（兰津桥）。建在云南澜沧江上。这里两崖峭壁直立高入云霄，飞泉急流。以铁索扣住南北岸的巨岩为桥。又叫霁虹桥。

大渡桥——最著名的铁链桥：九根铁链上铺板，四根铁链做扶手。长103米，建于1705年建筑钢结构设计原理1.1钢结构的发展史

当阳城西15公里的玉泉山东，始建于东汉末年，我国著名的佛教寺院。铁塔寺建筑钢结构设计原理1.1钢结构的发展史随着宗教的进入，塔寺作为宗教建筑物出现。湖北玉泉寺二、钢结构的发展钢材生产技术发展迅速、产量大量提高。我国钢结构设计、加工、安装能力均已接近世界先进水平。建筑钢结构设计原理1.1钢结构的发展史602m桥梁钢结构的发展公路、铁路大桥武汉长江大桥128m九江长江大桥上海南浦大桥216m423m杨浦大桥1385m广东虎门大桥880m西陵长江大桥900m江阴长江大桥铁链桥建筑钢结构设计原理1.1钢结构的发展史超高层建筑物深圳发展中心153.98m北京京城大厦京广中心182m208m深圳地王商业中心上海环球金融中心492m铁塔高层建筑钢结构的发展342.95m上海中心大厦632m建筑钢结构设计原理1.1钢结构的发展史大跨钢结构建筑的发展上海体育馆110m国家大剧院鸟巢国家游泳馆国家速滑馆198x124m钢屋盖建筑钢结构设计原理1.1钢结构的发展史上海八万人体育场300m长轴212m1.2钢结构的特点建筑钢结构设计原理1.强度高而重量轻（轻质高强）钢材:

比重：7850Kg/m3

抗拉设计强度（200～）N/mm2越小，结构相对越轻钢筋混凝土:木材：相同跨度、相同荷载：钢屋架重量约为钢混屋架重量的1/4~1/31.2钢结构的特点建筑钢结构设计原理2、材质均匀、塑性韧性好、可靠性高钢材生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定钢材组织均匀，接近于各向同性体钢材的物理力学特性基本符合力学对材料性能所作的基本假设实际性能≈工作性能，计算理论合理、计算结果可靠钢结构制作、施工、安装质量有保证塑性好破坏前一般会有显著的变形避免重大事故发生韧性好钢结构对动力荷载适应性强、抗震性好在许多立论过程中，我们经常假定材料满足(

）定律力学胡克各向同性热力学ABCD提交单选题2分混凝土的塑性和韧性远强于钢结构。对错AB提交投票最多可选1项钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越，请问这是由于钢结构的哪个特点？（）强度高密闭性好韧性好制造工厂化ABCD提交单选题2分1.2钢结构的特点建筑钢结构设计原理3.钢结构制造简便、施工方便、具有良好的装配性工业化程度高，工期短作业面多现场基础施工工厂钢构制作1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理10天落生成火神山医院中国速度中国力量中国精神主体结构：钢结构集装板房1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理致敬“沉默的英雄”——记武汉火神山雷神山医院的建设者“最美建设者、英雄的团队”——两山医院施工单位党组织中国速度背后的中国精神两山医院以惊人的速度落成背后是党领导下社会主义集中力量办大事的政治优势，是这政治优势下凝聚的全社会合理和众志成城，也是两山建设者夜以继日无私奉献的奋斗结晶他们默默逆行而来，默默疲惫而去，这些沉默的英雄，将被武汉铭记，被历史铭记。1.2钢结构的特点建筑钢结构设计原理4.钢材可重复利用、绿色、可持续5.钢材密闭性好西气东输中俄石油运输新疆————上海1.5m直径油、汽等各种不允许外泄的资源存储于钢结构中是利用了钢结构_____的特性，容器采用_____连接。（

）韧性好，焊接韧性好，螺栓连接密闭性好，焊接密闭性好，螺栓连接ABCD提交单选题2分1.2钢结构的特点建筑钢结构设计原理6.耐腐蚀性能差，应采取防护措施

热浸锌（25年）酸洗、清洗、干燥、热浸锌、后处理质量稳定、工业化程度高，但构件尺寸受锌槽尺寸控制

热喷铝复合涂层（25年）喷砂、喷锌（铝）、喷铝、喷复合涂层不受体型大小限制、无热影响，构件形状复杂时操作困难

普通防腐蚀方法（3～5年）除锈、底漆、面漆操作方便，防腐有效年限短防腐年限：50年氟碳防腐技术1.2钢结构的特点建筑钢结构设计原理7.钢结构的耐热性好，但防火性能差考虑安全储备，温度达到150℃时，需隔热防护当温度在250℃左右时，钢材的塑性和韧性降低，呈脆性破坏在钢结构房屋中，选择结构用钢材时，下列因素中的（

）不是主要考虑的因素。建造地点的气温荷载性质钢材造价建筑的防火等级ABD提交C单选题2分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮关于钢结构的特点叙述错误的是（）建筑钢材的塑性和韧性好钢材的耐腐蚀性差钢材具有良好的耐热性和防火性钢结构更适于建造高层和大跨ABCD提交单选题2分1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理1.民用建筑钢结构住宅楼、办公楼、医院、商场、体育馆等1.3.1按应用领域分类1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理2.一般工业建筑钢结构单层厂房、多层厂房、重型工程厂房的车间等1.3.1按应用领域分类1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理3.桥梁钢结构梁式桥、拱桥、斜拉索桥、悬索桥等1.3.1按应用领域分类4.密闭压力容器钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理钢结构储库钢结构密闭性较好，密闭压力容器常采用钢结构钢结构高炉大直径钢管5.塔桅钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理广播和电视发射塔架高压输电线路塔架化工排气塔6.船舶海洋钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理海上钻井平台潜艇舰船7.水利钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理钢闸门升船机拦污栅8.电力钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理干煤棚核电站钢安全壳输煤栈桥9.钎具和钎钢钎具钎钢风力发电塔10.地下钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理钢管桩钢板桩支护钢板桩围堰11.货架脚手架钢结构货架脚手架12.雕塑和小品钢结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理城市小品标志物1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理1.梁状结构钢梁1.3.2按结构体系工作特点分类受弯构件2.门式刚架受弯直梁和压弯柱子刚接门式刚架3.拱架结构轴心压力为主的单向弯曲构件拱架结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理4.桁架结构钢梁1.3.2按结构体系工作特点分类轴拉、轴压构件组成5.网架结构网架结构6.网壳结构轴拉、轴压构件组成空间体系轴拉、轴压构件组成空间曲面体系网壳结构1.3钢结构的分类与应用建筑钢结构设计原理7.预应力钢结构预应力钢结构1.3.2按结构体系工作特点分类张力索与压杆组成8.悬索结构悬索结构9.复合结构张拉索为主的结构两种及两种以上结构复合结构1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理1.4.1概述结构设计原则：安全可靠、技术先进、经济合理1.许用应力法式中：——由标准荷载与构件截面设计尺寸所计算的应力，；

——容许应力，；

——材料的标准强度，钢材为屈服强度，；

——大于1的安全系数，考虑各种不确定性，凭工程经验取值。1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理2.半概率极限状态设计法式中：——由标准荷载与构件截面设计尺寸所计算的应力，；

——容许应力，；

——材料的标准强度，钢材为屈服强度，；

——分别为荷载系数、材料系数和调整系数。1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理3.半概率极限状态设计法

>0，结构处于可靠状态

Z=R-S=0，结构处于极限状态

<0,结构处于失效状态一、承载能力极限状态

对应于结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡；结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）；地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理1.4.2规范现行设计表达式1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理除疲劳计算外，钢结构设计规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。——结构重要性系数，结构安全等级分为一级、二级、三级，结构重要系数分别采用1.1、1.0和0.9；——永久荷载、可变荷载的分项系数，详见现行规范；——永久荷载、可变荷载标准值的效应。二、正常使用极限状态

对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理1.4钢结构设计方法建筑钢结构设计原理式中：——永久荷载标准值在结构或构件中产生的变形值；

——第1个可变荷载的标准值在结构或构件巾产生的变形值（该值大于其他任意第i个可坐荷载标准值产生的变形值）；

——第i个可变荷载标准值在结构或构件中产生的变形值；

——结构或构件的容许变形值。1.高性能钢材的研究与应用强度、塑性和韧性、耐火、耐候等方面低合金钢在钢中加入少量合金元素改善性能：

15MnVNq—C用于九江长江大桥。2、耐候钢3、热强化钢材4、镀层、涂层、复合等表面处理钢材。

1.5钢结构的发展建筑钢结构设计原理2.结构构件计算的研究与改进

1.5钢结构的发展建筑钢结构设计原理

从构件整体从弹性弹塑性应力蒙皮效应3.结构形式的创新大跨空间结构钢和混凝土组合结构预应力钢结构的研究杂交结构（索、拱配合）概率极限状态计算长度法高等分析和设计法1.5钢结构的发展建筑钢结构设计原理4.预应力钢结构的应用5.空间结构的发展6.钢-混凝土组合结构的应用7.高层钢结构的研究与应用8.优化原理的应用9.新节点的应用2.1钢材的破坏形式2.2钢材的生产2.3钢材的主要性能2.4影响钢材性能的主要因素2.5建筑用钢的种类、规格和选用第二章：钢结构的材料建筑钢结构设计原理钢结构用钢的要求

钢材种类繁多，规格、用途也不相同，对建筑结构用钢来说，主要有三方面的要求。1、较高的强度：结构的承载力大，所需的截面小，结构的自重轻；2、较好的塑性及韧性：塑性好，不易发生脆性破坏；韧性好，利于承受动力荷载；3、良好的加工性能与耐久性：包括可焊性、冷弯性能以及耐腐性能建筑钢结构设计原理第二章：钢结构的材料

据上要求,《钢结构设计规范》GB50017-2017推荐承重结构用钢宜采用：Q235钢、Q345钢、Q390钢、Q420钢、Q460、Q345GJ钢塑性破坏脆性破坏破坏前，较大的塑性变形破坏时，持续时间长破坏后，断口呈纤维状，色泽发暗破坏前，塑性变形很小或没有破坏时，突然迅速断裂破坏后，断口平直，呈有光泽的粒状体2.1钢材的破坏形式建筑钢结构设计原理o

(N/mm2)

f比例极限屈服强度极限强度fyfue流幅abcdlPP2.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能应力—应变曲线2.3钢材的主要性能建筑钢结构设计原理1.强度强度设计标准值，设计依据；抗拉极限强度fu屈服强度fy钢材的最大承载强度，安全储备。

根据钢材单向拉伸性能曲线，工程应用中，钢材的性能按理想弹塑性体考虑，fy定为钢材拉、压强度标准值。

0fy建筑钢结构设计原理2.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能钢结构设计中钢材的设计强度为

。强度标准值

fk钢材屈服点

fy强度极限值

fu钢材的强度标准值除以抗力分项系数

fy

/rRABCD提交单选题2分2.伸长率：l0l1建筑钢结构设计原理2.3.1钢材在单向一次拉伸下的工作性能弯心直径1.冷弯性能D钢材厚度t冷弯角度a冷弯性能：按规定弯曲，达到弯曲角度时，试件表面不出现裂纹和分层为合格。Da建筑钢结构设计原理2.3.2钢材的其他性能冷弯试验2.冲击韧性冲击韧性ak：衡量钢材抗应力集中和动荷载的能力实验表明：冲击韧性值随温度的降低而降低。建筑钢结构设计原理2.3.2钢材的其他性能冲击试验总结——钢材主要的机械性能2.屈服强度fy1.抗拉极限强度fu3.伸长率：4.冷弯性能：5.冲击韧性：强度塑性韧性单向拉伸实验冷弯实验冲击实验安全储备设计依据建筑钢结构设计原理2.3.2钢材在复杂应力状态下的屈服条件结论三向应力方向相同，数值相近脆性破坏三向应力方向互反，数值相近提前进入塑性平面应力作用时，单向应力作用时，只有剪应力作用时，建筑钢结构设计原理2.4.1化学成份的影响C：基本成份：Fe铁+C碳Si有利元素：MnV等合金元素有害元素：SPNO含量强度塑性、韧性，，，抗锈性、可焊性碳含量不超过0.22%Mn：含量强度塑性、韧性无显著降低，，对焊接不利。弱脱氧剂，建筑钢结构设计原理2.4影响钢材性能的主要因素强脱氧剂，细化晶粒，提高强度对塑性、韧性、可焊性、无显著不良影响Si：钒、铌、钛：细化晶粒，提高强度和韧性，保持良好塑性S、P、N：O：热脆现象冷脆现象H:氢脆现象建筑钢结构设计原理2.4.1化学成份的影响钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材

。变软热脆冷脆变硬ABCD提交单选题2分

在钢中适当增加（

）元素，可提高钢材的强度和抗锈蚀能力。碳硅磷

硫ABCD提交单选题2分建筑钢结构设计原理2.4.2钢材的焊接性能钢材的焊接性能受到碳含量和合金元素含量的影响碳含量越高焊接性能越差，焊缝及其热影响区容易变脆推荐使用碳当量衡量低合金的焊接性。

钢材焊接性良好

钢材呈现脆硬倾向，控制焊接工艺

需严格控制焊接工艺钢材常温下冷轧、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材强度提高，塑性韧性降低，称为冷加工硬化钢材中的C、N，随着时间的增长和温度的变化，而形成碳化物和氮化物，使钢材变脆的“老化”现象称之为时效硬化。设计要求对直接承受动力荷载的钢结构应消去冷加工硬化的影响扩钻刨边或扩钻刨边建筑钢结构设计原理2.4.3钢材的硬化PP同号应力钢材变脆设计要求避免截面突变建筑钢结构设计原理2.4.4应力集中的影响加荷速率越高，缺口试件断裂时吸收的能量越低，变得越脆。因此在钢结构防止低温脆性破坏设计中，应考虑加荷速率的影响。建筑钢结构设计原理2.4.5加载速度的影响不同应变速率下钢材断裂吸收能量随温度的变化正温影响（t>0℃）t<200℃，钢材的性能变化不大t在250℃左右，塑性、韧性下降，破坏常呈脆性破坏状态t>600℃时，钢材的承载力几乎丧失t=（260~320）℃，钢材有徐变现象t>400℃，钢材的强度和E急剧下降隔热防火建筑钢结构设计原理2.4.6温度的影响负温影响（t<0℃）T1—脆性转变温度

随着温度的降低钢材的强度提高，塑性、韧性降低，脆性增大，称之为低温冷脆T2—全塑性转变温度T0—转变温度脆性破坏塑性破坏建筑钢结构设计原理2.4.6温度的影响钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐积累损伤、产生裂纹及裂纹逐渐扩展，直到最后破坏。这种现象称为疲劳。2、疲劳的特征1）疲劳破坏具有突然性，破坏前没有宏观塑性变形属于脆性破坏2）端口分为三个区域：裂纹源、裂纹扩展区、断裂区3）疲劳对缺陷十分敏感建筑钢结构设计原理2.4.7循环荷载的影响1、疲劳的定义非焊接结构的疲劳与应力比和循环次数有关应力幅焊接结构的疲劳与幅有关，有应力比无关对焊接部位非对焊接部位建筑钢结构设计原理2.4.7循环荷载的影响3、疲劳的计算00建筑钢结构设计原理2.4.7循环荷载的影响3、疲劳的计算(1)疲劳截止限验算

快速验算疲劳应力比较低时疲劳截止限查表建筑钢结构设计原理2.4.7循环荷载的影响3、疲劳的计算

(2)疲劳强度计算疲劳应力比较大时——板厚或直径修正系数

建筑钢结构设计原理2.4.7循环荷载的影响2.5.1钢材的种类屈服强度屈服强度数值质量等级建筑钢结构设计原理2.5建筑用钢的种类、规格及选择屈服强度数值：195215235255275N/mm2质量等级:A级：fufyδ必要的冷弯性能B级：fufyδ冷弯性能+20℃冲击韧性C级：fufyδ冷弯性能0℃冲击韧性D级：fufyδ冷弯性能-20℃冲击韧性脱氧程度:沸腾钢F镇静钢Z半镇静钢b特殊镇静钢TZ建筑钢结构设计原理2.5.1钢材的种类1.碳素结构钢屈服强度数值：Q355Q420Q460质量等级:A级：fufyδ必要的冷弯性能B级：fufyδ冷弯性能+20℃冲击韧性C级：fufyδ冷弯性能0℃冲击韧性D级：fufyδ冷弯性能-20℃冲击韧性建筑钢结构设计原理2.5.1钢材的种类2.低合金高强度结构钢Q390E级：-40℃冲击韧性1.钢板：—200×10宽度厚度2.热轧型钢：I20a高度根据厚度分类建筑钢结构设计原理2.5.2钢材的规格工字钢：槽钢：[20a高度根据厚度分类角钢：∟200×10肢长厚度H600x160x8x12高度宽度腹板厚度翼缘板厚度H型钢：2.5.2钢材的规格建筑钢结构设计原理钢管：200×10直径(mm)厚度(mm)方钢：2.5.2钢材的规格建筑钢结构设计原理3.冷弯薄壁型钢卷边冷弯C型钢冷弯Z型钢压型钢板高度宽度卷边厚度2.5.2钢材的规格建筑钢结构设计原理结构的重要性连接方法荷载性质（静、动）应力状态工作环境及厚度2.5.3钢材的选用建筑钢结构设计原理1.选钢的原则安全、可靠、经济、合理2.钢材选择的建议结构钢材的选用应遵循：技术可靠、经济合理的原则，综合考虑结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、工作环境、钢材厚度和价格等因素，选用合适的钢材牌号和材性保证项目。《钢结构设计标准》BG50017-2017中规定北方某严寒地区（温度低于-20OC）一露天仓库起重量大于50t的中级工作制吊车梁，其钢材应选择（

）钢。Q235-A

Q235-BQ235-C

Q345-DABCD提交单选题2分广东地区某工厂一起重量为50吨的中级工作制的钢吊车梁，宜用

钢。Q235-A

Q235-B·FQ235-C

Q235-DABCD提交单选题2分3.1轴心受力构件的应用3.2轴心受力构件的强度与刚度3.3轴心受压构件的整体稳定3.4轴心受压构件的局部稳定3.5实腹式轴心受压构件的设计3.6格构式轴心受压构件的设计第三章：轴心受力构件建筑钢结构设计原理3.1轴心受压构件的应用建筑钢结构设计原理1、定义：轴心受力构件是指力通过构件形心。2、分类轴心受压构件轴心受拉构件NNNN3.1轴心受压构件的应用建筑钢结构设计原理轴心受力的构件可采用图中的各种形式。型钢截面

圆柱

圆管

方管

角钢

槽钢

薄壁钢

工字钢

3.1轴心受压构件的应用建筑钢结构设计原理3、截面形式H钢

组合截面T形十字形工字形十字形H字形3.1轴心受压构件的应用建筑钢结构设计原理3、截面形式组合截面格构式槽钢组合工字钢组合角钢组合钢管组合3.1轴心受压构件的应用建筑钢结构设计原理4、破坏形式及计算内容承载力极限状态正常使用极限状态强度破坏失稳破坏变形整体失稳局部失稳刚度计算内容强度整体稳定局部稳定刚度3.1轴心受压构件的应用建筑钢结构设计原理3.2.1轴心受力构件的强度1）除采用高强度螺栓摩擦性连接者外，其截面强度应采用下列公式计算：毛截面屈服净截面断裂式中：N

An

f

——

轴心拉（压）力；——杆件的净截面面积；

——

钢材抗拉强度设计值。

A——杆件的毛截面面积；

fu

——

钢材极限抗拉强度设计值。

3.2轴心受力构件强度和刚度建筑钢结构设计原理2）采用高强度螺栓摩擦性连接的构件，其截面强度应采用下列公式计算：毛截面屈服净截面断裂孔前传力式中：——构件最外列螺栓处危险截面所受内力；——计算截面上的高强度螺栓数；——连接一侧高强度螺栓的总数。3.2轴心受力构件强度和刚度建筑钢结构设计原理3）当沿构件长度有排列较密的螺栓孔时，应由净截面屈服控制，以免变形过大。3.2轴心受力构件强度和刚度建筑钢结构设计原理式中：N

An

f

——

轴心拉（压）力；——杆件的净截面面积；

——

钢材抗拉强度设计值。

3.2.2轴心受力构件的刚度

式中：λi

l0[λ]拉杆按各方向计算得的最大长细比；

——计算拉杆长细比时的计算长度；

——截面的回转半径；

——容许长细比。按规范采用。

——3.2轴心受力构件强度和刚度建筑钢结构设计原理如图所示由2∟75x5组成的水平放置的轴心受拉杆。轴心拉力设计值N=270kN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的螺栓孔。钢材为Q235钢。计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。验算构件的强度和刚度例题建筑钢结构设计原理解：（1）验算强度强度满足要求例题建筑钢结构设计原理（2）验算刚度刚度满足要求查表例题建筑钢结构设计原理问题提出结合力学知识分析：满足强度、刚度的压杆还会产生什么破坏？失稳3.3轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理工程案例2024/6/575人不幸遇难13人不幸遇难受压失稳设计失误导致下弦杆实际承重增加了20%3.3轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理1.理想轴心受压构件的屈曲形式（1)弯曲失稳：（2)弯扭失稳：（3)扭转失稳：双轴对称截面单轴对称截面十字形截面工程主要失稳形式3.3轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理3.3.1理想轴心受压构件的屈曲

2.理想构件的弹性弯曲失稳2024/6/52.理想轴心受压构件的整体稳定临界力2）绝对直杆；没有初弯曲；3）力通过杆件形心，没有初偏心；两端铰支。4）没有残余应力。1）材料为理想弹性体；实际构件整体稳定问题研究

理想状态杆件单曲线函数关系实际状态杆件多曲线函数关系3.3.1理想轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理3.理想构件的弹塑性弯曲失稳2024/6/5

由传统的理论得出的杆件长细比与临界压应力之关系图为单曲线，如图。构件失稳时如果截面应力超出弹性极限，则构件进入弹塑性工作阶段，这时应按切线模量理论进行分析这种理论在世界各国一直被沿用到20世纪60年代。3.3.1理想轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理欧拉临界力实际构件与理想构件间存在着初始缺陷：1）初始弯曲4）残余应力2）初始偏心3）支承情况3.3.2实际轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理1.残余应力对轴心受压构件的影响3.3.2实际轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理各类工字型截面的残余应力分布bkbhoxyX轴无残有残Y轴残余应力降低构件稳定承载力

对弱轴的影响大于对强轴的影响3.3.2实际轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理1.残余应力对轴心受压构件的影响2.初弯曲对轴心受压构件的影响Nv0xvy0yNMv0=0v0=0NcrNuov0vmNabv降低构件稳定承载力3.3.2实际轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理3.初偏心对轴心受压构件的影响e0=0e0=0NcrNuoe0vmNabvNve0降低构件稳定承载力3.3.2实际轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理不同约束对稳定承载力的影响约束越强稳定承载力越高3.3.2实际轴心受压构件的屈曲

建筑钢结构设计原理实腹式轴心压杆整体稳定的实用计算公式式中：

A――压杆的毛截面面积（mm2）；φ――轴心压杆稳定系数，根据压杆长细比和截面分类及钢材种类确定《钢结构设计标准》7.2.1条

N――压杆轴心压力设计值（kN）；3.3.3轴心受压构件的整体稳定性计算

建筑钢结构设计原理课堂练习图示管道支架立柱高3.0m，无侧向支撑。结合该柱的构造状况，可以将其按两端铰接轴心受压柱考虑。若该支柱采用Ⅰ18热轧型钢，钢材采用Q235钢，试验算其能否满足要求。建筑钢结构设计原理强度验算刚度验算整体稳定性验算截面类型钢材种类强度验算刚度验算整体稳定性验算截面类型钢材种类类类结论：稳定性不满足要求课堂练习建筑钢结构设计原理不稳定，不可行5.柱子不稳定，分析解决方案a.提高钢材型号，Q345b.增加截面尺寸经计算可选工字钢I32a增加工程造价c.增加侧向支撑经计算在y轴柱子中部加一道支撑即可增加工程造价哪个方案更合理课堂练习建筑钢结构设计原理2024/6/5中国国家馆巨型钢斜撑底部与核心筒内的劲性柱连接，中间通过层层楼层钢梁与核心筒连接，顶部通过钢桁架与核心筒连接，锚固于劲性钢柱上。压杆稳定问题巧妙的应用楼层钢梁作为压杆侧向支撑点提高压杆稳定性压杆侧向支撑拓展建筑钢结构设计原理建筑钢结构设计原理3.4轴心受压构件的局部稳定根据弹塑性理论，在纵向均匀受压下板的弹塑性屈曲微分方程为：tb3.4.1均匀受压板的屈曲建筑钢结构设计原理式中：k板件屈曲系数E材料的弹性模量v材料泊桑比t板件厚度b板件截面宽度η塑性系数x莰固系数3.4.1均匀受压板的屈曲建筑钢结构设计原理等强度原则局部稳定理论等稳定原则超短柱长柱、中长柱3.4.2轴压构件板的宽厚比建筑钢结构设计原理翼缘板三边简支，一边自由b1h0tttw3.4.2轴压构件板的宽厚比建筑钢结构设计原理腹板四边简支板ttb1h0tw3.4.2轴压构件板的宽厚比建筑钢结构设计原理腹板ttb1h0tw翼缘板λ构件长细比较大值当λ<30时，取30当λ>100时，取1003.4.2轴压构件板的宽厚比建筑钢结构设计原理箱型截面局部稳定限值b1h0tttwb0其它截面见《钢结构设计标准》7.3.13.4.2轴压构件板的宽厚比建筑钢结构设计原理如图所示一焊接工字型截面柱。已知钢材，Q235。判断一下截面局部稳定是否满足要求是否AB提交局部不稳定，怎么办？投票最多可选1项局部不稳定，怎么办？作答正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂设置纵向加劲肋增加板厚度考虑屈服后强度计算构件强度和稳定《钢结构设计标准》7.3.3主观题5分腹板ttb1h0tw翼缘板λ构件长细比较大值当λ<30时，取30当λ>100时，取100知识总结局部稳定的措施：限制板件宽厚比局部稳定的原则：等稳定适用公式腹板不稳定可采取的措施：增加板厚、设加劲肋、按屈服后强度计算轴心受压实腹柱的设计包括以下一些主要内容：①

截面选择；②

强度验算；③

整体稳定验算；④

局部稳定验算；⑤

刚度验算；⑥

其他构件与柱的连接节点设计；⑦

柱脚设计。

建筑钢结构设计原理3.5实腹式轴心受压构件的设计3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式

原则：2.等稳定性：在两个主轴方向的长细比应尽可能接近，以达到经济效果；1.宽肢薄壁3.便于与其他构件连接；5.选用能够供应的钢材规格。4.构造简便，制造省工；建筑钢结构设计原理实腹式轴压杆常用截面形式及其优缺点

优点：省工、价廉缺点：

ix

，iy

相差很大，当l0x

，l0y

接近时很不经济3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理优点：

省工，双向ix

，iy

接近，经济性好。

规格有限制缺点：3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理优点：

双向ix

，iy

接近，经济性好。截面组合灵活，便于自动焊缺点：增加加工焊接工作量3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理优点：

加工量较少，材料单价较低。缺点：

用材增多，截面形式、尺寸均受限制，连接复杂3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理1）假定柱的长细比λ（一）型钢截面一般在60～100范围内当轴力大而计算长度小时，取较小值，反之取较大值。3.5.2实腹式轴心受压构件的截面设计建筑钢结构设计原理2）求两主轴所需要的回转半径λ查表查表选型钢截面3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理3）确定构件尺寸假定柱的长细比λ（二）组和截面λ查表查表确定尺寸b、h0以10mm为模数t、tw以2mm为模数ttbh0tw3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理强度计算1.没有截面削弱毛截面屈服2.有螺栓孔削弱的截面2）高强度螺栓摩擦性连接1）非高强度螺栓摩擦性连接毛截面屈服净截面断裂3）沿长度密排螺栓孔时净截面屈服5）截面验算3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理强度刚度整体稳定局部稳定型钢截面不用验算3.5.1实腹式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理3.6.1格构式轴心受压构件的常用截面形式建筑钢结构设计原理3.6格构式轴心受压构件的设计形式缀条式：缀板式：单角钢组成横杆斜杆做缀材钢板做缀材实轴：y-y与肢件截面板垂直的轴线虚轴：x-x与缀材截面垂直的轴线建筑钢结构设计原理3.6格构式轴心受压构件的设计yyxx缀条yyxx缀板截面形式

建筑钢结构设计原理3.6格构式轴心受压构件的设计3.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定1.对实轴的整体稳定性与实腹式计算方法相同yyxx建筑钢结构设计原理2.对虚轴的整体稳定性1.考虑剪切变形的影响，增大长细比引入换算长细比缀条式柱式中构件对虚轴长细比构件横截面毛截面面积构件中垂直与x轴各斜缀条的毛截面面积yyxx缀条3.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理缀板式柱式中构件对虚轴长细比构件毛截面面积单个分肢对最小刚度轴的长细比yyx11l013.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理2.对虚轴稳定计算yyxx3.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理3.肢件的整体稳定计算等稳定性原则单肢不先于构件整体失稳定缀条构件缀板构件且不大于40取3.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定建筑钢结构设计原理1.格构式轴压构件的横向剪力NvyVVVVV《规范》规定：轴心受压构件的剪力3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计建筑钢结构设计原理2.缀条设计把缀条式格构柱视为平行弦桁架，缀条为腹杆式中单肢剪力承受剪力的斜缀条数单缀条双缀条缀条与构件轴线法线夹角1）缀条受力3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计建筑钢结构设计原理2）缀条截面设计缀条受力可能为拉、也可能为压设计时按最不利考虑轴心受压构件设计步骤λ查表查表选型钢截面3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计建筑钢结构设计原理3.缀板设计把缀板式格构柱视为多层框架式中缀板轴线间距离1）缀板受力a弯矩剪力分肢轴线间距离3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计建筑钢结构设计原理2）缀板截面选择刚度要求：板宽度要求板厚度要求3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计建筑钢结构设计原理3.6.4格构式轴心受压构件的截面设计1.初选截面肢件截面由实轴稳定确定yyxx查表选型钢截面验算建筑钢结构设计原理肢件间距由虚轴稳定确定yyxx查表验算等稳定移轴公式3.6.3格构式轴心受压构件的缀材设计建筑钢结构设计原理小结1.格构式轴心受压构件的分类和基本组成2.格构式轴心受压构件的设计步骤：实轴稳定柱肢虚轴稳定间距yyxx缀材设计连接节点设计分肢稳定条板桁架轴压构件刚架受弯构件建筑钢结构设计原理第4章：受弯构件4.1受弯构件的形式和应用4.2梁的强度与刚度4.3梁的整体稳定4.4梁的局部稳定与加劲肋设计4.6受弯构件的截面设计4.5组合梁考虑腹板屈服后强度的设计一、定义承受横向荷载和弯矩的构件受弯构件主要内力：弯矩和剪力梁实腹式受弯构件桁架格构式受弯构件二、梁的类型单向弯曲梁：仅在一个平面内受弯双向弯曲梁：在两个主平面内受弯4.1受弯构件的形式和应用建筑钢结构设计原理热轧型钢截面组合截面冷弯薄壁型钢截面空腹式截面钢与混凝土组合截面1)按截面型式分实腹式空腹式（蜂窝梁）型钢截面组合截面热轧冷弯薄壁焊接或铆接钢与混凝土三、受弯构件分类4.1受弯构件的形式和应用建筑钢结构设计原理2）按支承情况分：简支梁、连续梁、悬臂梁等。

3）按截面沿长度变化分：

等截面和变截面。

4.1受弯构件的形式和应用建筑钢结构设计原理

楼（屋）面梁（主梁、次梁）4）按使用功能分工作平台梁

吊车梁

檩条或墙梁4.1受弯构件的形式和应用建筑钢结构设计原理主要破坏形式

强度破坏整体失稳局部失稳刚度破坏截面应力分布整体失稳局部失稳4.1受弯构件的形式和应用建筑钢结构设计原理梁的正常使用极限状态挠曲变形梁的承载力极限状态四、梁的计算内容强度整体稳定局部稳定刚度本章主要介绍：实腹式受弯构件的强度、刚度、整体稳定和局部稳定及腹板屈曲后强度理论4.1受弯构件的形式和应用建筑钢结构设计原理4.2.1梁的强度梁在弯矩和剪力作用下将产生弯曲应力、剪切应力在集中荷载作用处产生局部压应力梁的强度应包括抗弯强度抗剪强度局压强度折算强度4.2梁的强度与刚度建筑钢结构设计原理x1）弹性阶段(1)梁从受力到产生破坏可以分为三个受力阶段1.梁的抗弯强度2）弹塑性阶段3）塑性阶段x4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理1）弹性阶段式中：截面对x轴的净截面模量当时，截面处于弹性状态。截面处于弹性极限状态。屈服弯矩特点：截面上所有点都处于弹性状态；应力应变成正比弹性阶段最大弯矩xx4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理塑性区弹性区弹塑性阶段特点：塑性区梁所承受的荷载弯矩更大，截面的抗弯能力发挥更充分但梁的刚度会降低。2）弹塑性阶段4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理x3）塑性阶段特点：

截面全部进入塑性状态，承载力达到极限，刚度退化为零，形成塑性铰；截面对x轴的截面塑性模量。4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理屈服弯矩和塑性弯矩的差值表示什么？表示截面塑性发展的能力差值越大，截面塑性发展的能力越突出：只取决于截面几何形状与材料性质无关的形状系数4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理：只取决于截面几何形状与材料性质无关的形状系数a、找出达到极限弯矩时截面中和轴，即：与弯曲主轴平行面积平分线，该中和轴两边面积相等，在双轴对称截面中，该轴就是主轴b、分别求两侧面积对中和轴的静矩，净矩之和即为塑性截面模量。4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理弹性塑性弹塑性工程中用此公式解决梁的抗弯问题（2）梁抗弯强度计算公式4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理截面塑性发展系数见《钢结构设计标准》工字型截面梁当翼缘外伸宽度和b与其厚度t的比值需要计算疲劳的梁(2)梁抗弯强度计算公式4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理式中：绕x轴和y轴的弯矩设计值对x轴和y轴的净截面模量相应的截面塑性发展系数钢材抗弯强度设计值单向弯曲梁双向弯曲梁4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理净截面模量、当截面板件宽厚比等级为S1、S2、S3或S4级时，应全截面模量当截面板件宽厚比等级为S5级时，应取有效截面模量构件板件宽厚比等级S1级S2级S3级S4级S5级受弯构件（梁）工字型截面翼缘b/t9εk11εk13εk15εk20腹板ho/tw65εk72εk93εk124εk250箱型截面壁板（腹板）间翼缘b0/t25εk32εk37εk42εk--4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理某焊接工字型等截面简支梁跨度为12m，钢材采用Q235，结构的重要性系数取1.0，基本组合下简支梁的均布荷载设计值（含自重）梁的截面尺寸及截面特征如图所示。截面无栓钉孔削弱。毛截面惯性矩；;绕y轴回转半径；翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩：1.对梁跨中截面进行强度验算例题：4-1建筑钢结构设计原理1.公式：2.步骤：（1）找已知参数：（2）计算未知：例题：4-1建筑钢结构设计原理2.抗剪强度x式中：计算截面剪力计算剪应力处以外截面对中和轴面积距毛截面惯性矩计算点板件厚度4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理3.局压强度x式中：集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数集中荷载增大系数集中荷载在计算处假定分布长度腹板厚度重级工作制吊车1.35，其它1.04.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理确定1：2.5扩散轮压在钢轨中按1：1扩散4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理3.局压强度4.折算应力x4.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理式中：腹板计算高度边缘的弯曲应力腹板计算高度边缘剪应力腹板计算高度边缘局压应力强度提高系数σ与σc异号，1.2σ与同号，或σc=0，1.14.2.1梁的强度建筑钢结构设计原理2.假定梁某截面的正应力和剪应力均较大，基本组合弯矩设计值为剪力设计职值为

。

试问：该截面梁腹板计算高度边缘处的折算应力为多少？1.公式：2.步骤：（1）找已知参数：（2）计算未知：例题：4-1建筑钢结构设计原理由荷载标准值产生的最大挠度梁的允许挠度，见规范表格等截面简支梁变截面简支梁4.2.2梁的刚度建筑钢结构设计原理3.假设，简支梁上承受的均布荷载标准值

，不考虑起拱因素，试问：简支梁最大挠跨比为多少？1.公式：2.步骤：（1）找已知参数：（2）计算未知：例题：4-1建筑钢结构设计原理4.3.1梁整体稳定的概念梁受弯上翼缘受压σ侧向弯曲失稳4.3梁的整体稳定建筑钢结构设计原理1.梁的失稳机理梁受弯上翼缘受压σ侧向弯曲失稳平面外弯扭失稳4.3梁的整体稳定建筑钢结构设计原理4.3.1梁整体稳定的概念2.梁失稳时的临界弯矩考虑抗力分项系数建筑钢结构设计原理4.3.1梁整体稳定的概念式中绕强轴作用的最大弯矩按受压纤维确定的梁毛截面模量钢材抗弯强度设计值梁整体稳定系数建筑钢结构设计原理4.3.2梁整体稳定的实用算法梁整体稳定系数的确定式中梁毛截面面积按受压纤维确定的梁毛截面模量梁截面高度焊接工字型截面梁梁受压翼缘厚度等效弯矩系数，查表受压翼缘侧向支撑点间距离对y轴长细比截面不对称系数建筑钢结构设计原理加强受压翼缘时受压翼缘时对中和轴惯性距受拉翼缘时对中和轴惯性距加强受拉翼缘时梁整体稳定系数的确定建筑钢结构设计原理4.假定，简支梁在梁端及距离两端

处（l为简支梁跨度）有可靠的侧向支撑。试问，作为在主平面内受弯构件，进行整体稳定计算时，整体稳定系数为多少？已知

。1.公式：2.步骤：（1）找已知参数：（2）计算未知：例题：4-1建筑钢结构设计原理某在建钢结构厂房倒塌破坏原因：钢结构厂房属于大跨度结构，对雪荷载非常敏感结构设计时对荷载估计不足乡镇项目，缺少审批验收环节，缺少了安全屏障在大雪中，钢结构梁严重超负荷工作，产生侧向失稳，造成屋盖整体塌落。前车之鉴马虎大意弄虚作假工程案例4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施钢梁矢稳檩条矢稳1.如何提高梁稳定承载力?矢稳原因?设计原因加工原因安装原因其他原因设计原因问题引入思考：2.哪些措施安全经济，构造简单，施工方便?梁的失稳机理梁受弯上翼缘受压σ侧向弯曲失稳平面外弯扭失稳4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施知识回顾梁临界弯矩一般表达式：适用于单轴、双轴对称截面、不同荷载类型、不同支撑条件、不同荷载位置的梁4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施梁自由长度梁刚度参数知识回顾1.若两个梁除了面积之外所有条件均相同。说法：面积越大梁的稳定承载力越高是否正确？是否AB提交投票最多可选1项ABC无法判断ACD提交2.三个梁荷载类别、支撑情况、荷载位置等情况都相同，唯一的区别是截面形式不同，哪一个梁稳定承载力最高？A：双轴对称B：加强受压翼缘C：加强受拉翼缘B单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮3.下图为完全相同的简支梁，唯一的区别是荷载类型不同，哪一个梁稳定承载力最高？ABC无法判断BCD提交MMAqFBCA单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮A提交4.三个梁荷载类别、支撑情况、截面等情况都相同，唯一的区别是荷载作用位置不同，哪一个梁稳定承载力最高？ABC无法判断BDABCC单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮C大于BABCD提交A大于BMMMMA小于BAB5.除了支撑情况不同，其他信息均相同？以下对于梁稳定承载力说法正确的是？MMC小于BEA大于CC多选题2分1.影响梁整体稳定性的因素则临界弯矩侧向抗弯刚度抗扭刚度抗翘曲刚度1）截面刚度的影响4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施宽肢薄壁理论分析结论：梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度越大，临界弯矩越大2）梁受压翼缘的自由长度减小增大结论：梁受压翼缘的自由长度越大、临界弯矩越小。3）荷载作用类型及其作用位置对临界弯矩的影响qMM最小最大纯弯一般荷载4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施F荷载作用类型荷载作用位置ePPOMPePOM其它影响因素4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施支座约束约束越强，稳定承载力越高截面的对称性加强受压翼缘受压面积增大受压区抗弯刚度增大增大1）增加梁截面尺寸，其中增大受压翼缘宽度最为有效2.增强梁整体稳定的措施增加抗弯刚度yy4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施解决方案2）增加侧向支撑系统，减小构件侧向支撑点之间的距离，侧向支撑应设在受压翼缘。侧向支撑越靠近受压翼缘，效果越好越小稳定承载力越高2.增强梁整体稳定的措施3）当跨内无法增设侧向支撑时，宜采用闭合箱型截面yy4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施解决方案均较开口截面大4）增加梁两端约束，提高其稳定性。铰接刚接约束越强，稳定承载力越高

1.截面刚度2.受压翼缘侧向支承点长度3.荷载性质5.截面的对称性6.支座约束情况一、影响梁整体稳定的因素4.荷载作用位置二、提高梁整体稳定的措施2.增加侧向支撑，减小受压翼缘侧向支撑点之间的距离小结

4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施3.当跨中无侧向支撑时，宜采用闭合箱型截面1.增加梁截面尺寸，增大受压翼缘宽度最为有效4.增加梁两端约束，提高梁稳定承载力ABDCABCD提交1.如图所示简支梁，跨中受到集中力作用，如果想通过增加侧向支撑的方式提高量的稳定性，请问一下四种支撑的位置，哪种效果最好？侧向支撑越靠近受压翼缘，效果越好(A)(B)(C)(D)单选题1分作答2.以下各简支梁，除截面放置和荷载作用位置有所不同之外，其他条件均相同，则以

[填空1]

的整体稳定性为最好，

[填空2]

的为最差。(A)(B)(C)(D)力作用在受压翼缘，提高稳定性加强受压翼缘，提高稳定性填空题2分讨论1.提出提高稳定性的可行措施、原因。2.比较并提出最优方案。多高层框架梁门架梁吊车梁桥面梁4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施

1）当有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止梁的受压翼缘侧向位移时。3.梁整体稳定性的保证《钢结构设计标准》规定：符合以下条件可不进行整体稳定验算工程应用隅撑隅撑《钢结构设计标准》规定：符合以下条件可不进行整体稳定验算4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施工程应用受压翼缘自由长度与受压翼缘宽度比值满足下列要求：檩条钢号荷载上翼缘荷载下翼缘跨中有侧向支撑Q2351320163.梁整体稳定性的保证门架梁

对于吊车额定起重量Q≤30t，跨度l≤6m，工作级别为Al～A5的吊车梁，可采用

增加受压翼缘的办法。吊车梁加强受压翼缘梁4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施工程应用3.梁整体稳定性的保证

当吊车额定起重量和吊车梁跨度再大时，常在吊车梁的上翼缘平面内设置制动梁或制动桁架，提高稳定性。4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施工程应用制动桁架3.梁整体稳定性的保证节省钢材4.3.3影响梁整体稳定性的因素及增强整体稳定性的措施工程应用港珠澳大桥钢箱梁降低成本减少碳排放绿色环保3.梁整体稳定性的保证2）箱型截面梁：截面尺寸满足可不计算稳定性。且桥面梁局部失稳现象

组合梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，受弯构件组成板件会偏离原来平面位置而发生波形鼓曲，这种现象称为梁的局部失稳现象。

受弯构件发生局部失稳后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件立刻破坏，但会引起强度、整体稳定和刚度下降，故在钢结构中采取构造措施防止局部失稳发生。

4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理4.4.1受弯构件局部稳定的概念为提高强度和刚度，腹板宜高为提高整体稳定性，翼缘宜宽较宽较薄受压翼缘屈曲腹板屈曲翼缘鼓曲腹板鼓曲4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理4.4.2受压翼缘的局部稳定限制板件宽厚比的方法保证翼缘稳定性三边简支一边自由4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理宽为b0的翼缘b1h0tttwb0四边简支板4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理x4.3.3腹板的局部稳定板厚tw4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理1.腹板的纯剪屈曲腹板的纯弯屈曲考虑腹板嵌固系数板厚tw梁受压翼缘扭转受到约束时，梁受压翼缘扭转未受到约束时，腹板在局部压应力作用下的屈曲腹板的纯剪屈曲腹板的纯弯屈曲腹板在局部压应力作用下的屈曲4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理腹板不会发生局部失稳腹板发生纯剪屈曲、局压屈曲腹板三种屈曲都会发生4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理腹板加劲肋设置规定a1）当时，腹板局部稳定能够保证不必配置加劲肋；按构造配置横向加劲肋；2）当时，按计算配置横向加劲肋；4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理a3）当时，受压翼缘扭转受到约束受压翼缘扭转未受到约束按计算配置横向加劲肋外，在弯矩较大的受压区配置纵向加劲肋。4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理a局压应力很大的梁，尚应在受压区配置短加劲肋4.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计建筑钢结构设计原理4）支座处和有集中荷载处，宜设置支撑加劲肋。5）任何情况下4.4.4加劲肋的构造与截面设计atsbs横向切角：纵向切角：建筑钢结构设计原理同时配有纵横向加劲肋zzbsbs纵横向加劲肋截面惯性距4.4.4加劲肋的构造与截面设计建筑钢结构设计原理4.4.5支承加劲计算atsbs横向切角：纵向切角：建筑钢结构设计原理1)按轴心受压构件计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性。

受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋每侧各范围内的腹板面积

(2)承压强度验算

(3)支承加劲肋与腹板的连接焊缝4.4.5支承加劲计算建筑钢结构设计原理波形腹板梁---节省材料、施工方便、提高结构性能新型钢结构梁学习相关论文及研究，撰写报告，浅谈波形腹板梁的优缺点、研究现状及应用

钢材采用Q235B，为了保证腹板的局部稳定，请按照规范要求在支座及其之间梁段内布置加劲肋。并按构造要求确定加劲肋基本尺寸例题建筑钢结构设计原理需要设置横向加劲肋，加劲肋间距构造要求需要配置纵向加劲肋，纵向加劲肋需布置在受压一侧支座处有集中力需布置支承加劲肋；横向加劲肋连续，纵向加劲肋断开建筑钢结构设计原理例题

第5章拉弯与压弯构件5.1概述5.2拉弯和压弯构件强度和刚度计算5.3实腹式压弯构件的稳定5.4实腹式压弯构件的截面设计5.5格构式压弯构件5.1概述

拉弯、压弯构件定义

同时承受轴力和弯矩作用的构件思考引起弯曲的可能因素？偏心力端弯矩横向荷载建筑钢结构设计原理有节间荷载作用的桁架弦杆厂房中的柱子5.1概述

建筑钢结构设计原理拉弯构件压弯构件拉弯、压弯构件应用

1）按其组成可分：型钢、钢板焊接、组合截面、型钢组合截面；

拉弯、压弯构件截面形式2）按几何特征分：开口、闭口；双轴对称、单轴对称；实腹式截面、格构式截面；沿轴线等截面或变截面。5.1概述

建筑钢结构设计原理强度破坏：拉、弯产生拉应力叠加拉弯构件破坏形式AB+=刚度：同时有受拉构件和受弯构件的特性，视何更主要稳定：弯矩引起压应力大于轴拉应力时的稳定问题5.1概述

建筑钢结构设计原理5.2.1拉弯和压弯构件的强度：拉（压）、弯产生应力叠加5.2拉弯和压弯构件强度和刚度计算拉（压）、弯构件应力发展过程建筑钢结构设计原理用直线式相关曲线代替由理论推导得出的曲线式相关曲线，直线式相关曲线的方程为：

实用计算公式5.2拉弯和压弯构件强度和刚度计算建筑钢结构设计原理单向拉弯、压弯构件强度计算公式拉弯、压弯构件强度实用计算公式双向拉弯、压弯构件强度计算公式5.2拉弯和压弯构件强度和刚度计算建筑钢结构设计原理净截面模量、当截面板件宽厚比等级为S1、S2、S3或S4级时，应全截面模量当截面板件宽厚比等级为S5级时，应取有效截面模量构件板件宽厚比等级S1级S2级S3级S4级S5级受弯构件（梁）工字型截面翼缘b/t9εk11εk13εk15εk20腹板ho/tw65εk72εk93εk124εk250箱型截面壁板（腹板）间翼缘b0/t25εk32εk37εk42εk--建筑钢结构设计原理截面塑性发展系数需要计算疲劳的梁，取1.0当截面板件宽厚比等级为S1、S2、S3级时，按下表当截面板件宽厚比等级为S4、S5级时，取1.0建筑钢结构设计原理式中：——拉弯和压弯构件绕对应主轴的长细比；——受拉或受压构件的容许长细比。建筑钢结构设计原理5.2.2拉弯和压弯构件的刚度例题5-1下图所示拉弯构件，间接承受动力荷载，轴心拉力的设计值800kN，横向荷载的设计值采用普通工字钢I22a截面无削弱，材料Q345B。试验算该构件的强度和刚度。建筑钢结构设计原理例题5-1建筑钢结构设计原理压弯构件实际工程应用多层框架柱单多厂房柱厂房牛腿柱高层框架柱5.3实腹式压弯构件的整体稳定性a)弯曲失稳b)弯扭失稳弯矩作用平面外没有足够的支撑限制侧向位移和扭转时失稳形式在弯矩平面内产生变形ab建筑钢结构设计原理5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定基本理论建筑钢结构设计原理轴力N弯矩MXYZ单向压弯构件会产生弯矩平面内的失稳和平面外失稳弯矩作用平面——YZ平面XY在YZ平面内的失稳——称为弯矩作用平面内的失稳在非YZ平面内的失稳——称为弯矩作用平面外的失稳弯矩作用平面内失稳过程oa段弹性阶段，a点截面边缘开始屈服bc段不稳定平衡阶段，b点稳定极限状态点ab段弹塑性阶段，稳定平衡阶段基本理论建筑钢结构设计原理5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定压弯构件平面内失稳塑性发展区计算准则边缘屈服准则——弹性设计极限承载能力准则——塑性设计建筑钢结构设计原理5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定基本理论1.压弯构件弯矩作用平面内稳定承载力计算准则分析建立方程、推导公式、数值模拟、实用公式建筑钢结构设计原理5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定计算办法边缘屈服准则极限承载力准则分析建立方程、推导公式、数值模拟试验、实用公式对200根柱子进行试验得出计算公式建筑钢结构设计原理5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定《钢结构设计标准》GB50017-2017——参数——等效弯矩系数实用公式2.弯矩作用平面内稳定的实用计算公式建筑钢结构设计原理5.3.1实腹式单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定3.等效弯矩系数根据弯矩作用平面内构件的约束、荷载状况确定（1)无侧移框架柱和两端支承构件1)无横向荷载，有端弯矩作用建筑钢结构设计原理

2)无端弯矩但有横向荷载作用（均布或集中荷载）跨中单个集中荷载全跨均布荷载3.等效弯矩系数建筑钢结构设计原理

3)同时有端弯矩和横向荷载作用（集中力或均布荷载）跨中单个集中荷载全跨均布荷载建筑钢结构设计原理3.等效弯矩系数（2)有侧移框架柱和悬臂构件

1)有横向荷载的柱脚铰接的单层框架柱和多层框架的底层柱

2)除1）之外的框架柱

3)自由端作用有弯矩的悬壁柱自由端弯矩和固端弯矩的比值

无反弯点取正，有反弯点取负3.等效弯矩系数建筑钢结构设计原理4.单轴对称的压弯构件计算规定除计算稳定外，还要对拉一侧进行强度计算建筑钢结构设计原理课堂练习建筑钢结构设计原理1.公式：2.步骤：（1）找已知参数：（2）计算未知：平面内稳定满足要求（3）带入公式：建筑钢结构设计原理截面影响系数，闭口截面0.7；其他截面1.0受弯构件整体稳定系数，按附录C.0.5规定确定。闭口截面取1.0等效弯矩系数建筑钢结构设计原理5.3.2实腹式单向压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定（1)弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承间构件段内的荷载和内力情况确定1)无横向荷载，有端弯矩2)有横向荷载，无端弯