《钢结构设计原理》总复习ppt课件.ppt

1、钢结构设计原理总复习主讲教师：张美霞中国地质大学(武汉)网络学院第1页，共67页。考试范围一、绪论二、钢结构的材料三、钢结构的连接四、轴心受力构件五、受弯构件六、拉弯和压弯构件七、屋盖结构第2页，共67页。试卷题型分析一、填空题主要考查钢结构的基本知识 根据题意在空格处添上相关内容，涉及17章所有内容，10个空。例题：1、冷弯性能是判别钢材 塑性 及 冶金质量 的综合指标。2、残余应力为构件内部自相平衡的内力，其对构件的静力强度无影响。二、单项选择题主要考查钢结构的基本知识 根据题意，在给定的答案中选择一项填入空格，涉及1章的内容，10道题。第3页，共67页。例题1、钢材的含碳量大小与钢材的（

2、D）无关。A、强度；B、塑性；C、可焊性；D、弹性2、格构式截面采用换算长细比是因为（A）。A、考虑剪切变形影响；B、考虑弯曲变形的影响；C、考虑扭转变形影响；D、考虑两分肢协同工作。三、简答题主要考查钢结构的基本知识根据题意，给出简单合理的解答，涉及18章内容，4道题。例题1、钢结构的特点有那些？2、焊缝连接有哪些优缺点？试卷题型分析第4页，共67页。四、计算题2道题1、角焊缝连接或螺栓连接2、轴心受压构件（实腹式）3、受弯构件（截面选择并验算）4、压弯和拉弯构件的验算注意问题v基本参数的计算截面面积、截面惯性矩、截面抵抗矩、回转半径、两向计算长度的取值、长细比等；v稳定系数给出表格，中间值

3、内插；v计算时单位的换算要统一；v熟悉基本计算公式和计算内容。试卷题型分析第5页，共67页。第一章绪论1、钢结构的特点 钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢制造而成。与其他材料的结构相比具有以下优点：（1）钢材强度高，韧性、塑性好；（2）质量轻，强重比大；（3）材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高；（4）制造简单，工厂化生产，工业化程度高，施工速度快，施工周期短；（5）密封性好。第6页，共67页。钢结构的缺点有：（1）钢材耐热但不耐火。200摄氏度以内时主要性能下降不多，600摄氏度时钢材进入塑性状态不能承载，设计规定钢材表面温度超过150后要采取隔热措施；（2）钢材易锈蚀，耐腐蚀性

4、能差，维护费用高；。（3）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂。第一章绪论第7页，共67页。2、钢结构的设计方法v除疲劳计算采用容许应力法外，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。v两种极限状态承载能力极限状态与正常使用极限状态。v失效概率：结构不能完成预定功能的概率。目前只能用近似概率设计方法，采用可靠指标表示失效概率v可靠度可靠性的概率度量，按照概率极限状态设计法，在规定的时间内（设计基准期分5、25、50以及100年），规定的条件（正常设计、施工、使用、维护）完成预定功能的概率。v可靠度的控制：控制失效概率小到一定水平。可靠的结构设计

5、指的是使失效概率小到可以接受程度的设计，绝对可靠的结构（失效概率等于零）是不存在的。第一章绪论第8页，共67页。v极限状态设计表达式(1)对于承载能力极限状态，结构构件应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计 基本组合按下列极限状态设计表达式中最不利值确定：由可变荷载效应控制的组合：由永久荷载效应控制的组合：RSSSniQciQQQGGikikk)(2011RSSniQciQGGikik)(10第一章绪论第9页，共67页。0，按下列规定采用：对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1.0；对安全等级为

6、三级或设计使用年限为5年的结构构件，不应小于0.9；G永久荷载分项系数，应按下列规定采用：当永久荷载效应对结构构件的承载能力不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当永久荷载效应对结构构件的承载能力有利时，一般情况下取1.0；第一章绪论第10页，共67页。Q1,Qi第1个和第i个可变荷载分项系数，应按下列规定采用：当可变荷载效应对结构构件的承载能力不利时，在一般情况下应取1.4，对标准值大于4.0kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3；当可变荷载效应对结构构件的承载能力有利时，应取为0；S永久荷载标准值的效应；SQ1k在基本组合中起控制作用的

7、第1个可变荷载标准值的效应；SQik第i个可变荷载标准值的效应；ci第i个可变荷载的组合值系数，其值不应大于1；R结构构件的抗力设计值。第一章绪论第11页，共67页。对于一般排架、框架结构，可以采用简化设计表达式：由可变荷载效应控制的组合：简化设计表达式中采用的荷载组合系数，一般情况下可取=0.9，当只有一个可变荷载时，取=1.0。由永久荷载效应控制的组合仍按式计算：RSSniQQGGikik)(10RSSniQciQGGikik)(10第一章绪论第12页，共67页。偶然组合 对于偶然组合，极限状态设计表达式宜按下列原则确定：偶然作用的代表值不乘以分项系数；与偶然作用同时出现的可变荷载，应根据

8、观测资料和工作经验采用适当的代表值。(2)对于正常使用极限状态，结构构件根据不同设计目的，分别选用荷载效应的标准组合、频遇组合和准永久组合进行设计，使变形、裂缝等荷载效应的钢结构的正常使用极限状态只涉及变形验算，仅需考虑荷载的标准组合：niQciQGdikkkSSSS21第一章绪论第13页，共67页。3、钢结构的应用和发展应用：（1）大跨度钢结构钢屋架、网架、网壳结构、悬索结构、拱架结构、桥梁结构（2）重型厂房结构（3）多层和高层建筑（4）高耸建筑 电视塔、微波塔、通讯塔等（5）轻型钢结构（6）容器和其他构筑物等第一章绪论第14页，共67页。钢结构的发展：（1）高性能钢材（强度、塑性和韧性、耐

9、火、耐候等）（2）对结构承载能力的认识 从构件到整体、从弹性到弹塑性、计算手段的改进（3）新型结构形式 高强钢索、钢和混凝土组合结构、杂交结构（4）制造和安装 机电一体化，用软件把钢材切割、焊接技术和焊接标准集成一起，保证质量又节省劳动力。第一章绪论第15页，共67页。第二章 钢结构的材料第1节 钢结构对材料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：屈服强度（屈服点）fy和抗拉强度fu。2、较好的塑性及韧性：伸长率和冲击韧性值Cv。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

10、能；据上要求,钢结构设计规范GB50017-2019推荐承重结构用钢宜采用：碳素结构钢中的Q235钢及低合金高强结构钢中的Q345、Q390和Q420钢四种钢材。第16页，共67页。第3节 钢材的力学性能一、强度v屈服强度fy设计标准值（设计时可达的最大应力）；v抗拉强度fu钢材的最大应力强度，fu/fy为钢材的强度安全储备系数。v理想弹塑性工程设计时将钢材的力学性能，假定为一理想弹塑性体二、塑性钢材产生塑变时而不发生脆性断裂的能力v重要指标好坏决定结构安全可靠度，内力重分布，保证塑性破坏，避免脆性破坏。v用伸长率衡量5（10）第二章 钢结构的材料第17页，共67页。三、韧性钢材在断裂或塑变时

11、吸收能量的能力，用于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。用冲击韧性衡量，分常温（20o）、零温（0o）、负温（-20o、-40o）要求区分。四、冷弯性能90o、180o，钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力，是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标。五、可焊性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。通过焊接工艺试验进行评定第二章 钢结构的材料第18页，共67页。第4节 钢材性能的影响因素一、化学成分C、S、P、Mn、Si二、冶金与轧制三、时效硬化四、温度正温与负温，热塑现象、冷脆现象五、冷作硬化六、应力集中与残余应力残余应力的概念

12、以及它的影响。七、复杂应力状态强度理论，同号应力，异号应力。第二章 钢结构的材料第19页，共67页。第6节 钢材的疲劳v疲劳断裂的概念 钢结构的疲劳断裂是裂纹在连续重复荷载作用下不断扩展以至断裂的脆性破坏。v疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。v与疲劳破坏有关的几个概念 疲劳寿命（致损循环次数）疲劳寿命指在连续反复荷载作用下应力的循环次数，一般用n表示。规范规定，当循环次数n不少于50000次，构件应进行疲劳验算。第二章 钢结构的材料第20页，共67页。应力循环特征 连续重复荷载之下应力从最大到最小重复一周叫做一个循环。应力循环特征常用应力比来表示，拉应力取正值，压

13、应力取负值。应力幅 应力幅表示应力变化的幅度，用=max-min表示，应力幅总是正值。要求：熟悉常幅疲劳的验算方法，对焊接和非焊接结构的验算方法要注意区分。第二章 钢结构的材料第21页，共67页。第7节 钢材的品种、牌号与选择v品种碳素钢Q235；低合金钢Q345、Q390、Q420v牌号的表示方法Q、屈服强度标准值、质量等级（碳素钢AD，低合金钢AE）,冶金脱氧方法（F、b、Z、TZ）v 钢材选用的原则：既要使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低造价，保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏。v 影响选择的因素：结构的重要性（结构的安全等级分一级（重要），二

14、级（一般），三级（次要）、荷载情况（动、静荷载）、连接方法（Q235A不能用于焊接结构）、环境温度。第二章 钢结构的材料第22页，共67页。第三章 钢结构的连接本章要掌握的内容：（1）常用的连接方式及其特点焊接连接 普通螺栓连接 高强螺栓连接（2）焊缝连接的计算：对接焊缝、角焊缝的基本计算公式角焊缝在轴力、弯剪、扭剪下的计算角钢采用角焊缝连接的设计计算（3）螺栓连接的计算：单个螺栓的破坏特征及其承载力计算轴心受力、弯剪、扭剪下螺栓群的计算第23页，共67页。第三章 钢结构的连接第1节 钢结构的连接方法与特点v焊接连接对接焊缝，角焊缝v螺栓连接普通螺栓，高强螺栓v铆钉连接已基本被高强螺栓代替。第

15、2节 焊缝连接一、焊接特性1、焊接方法电弧焊（手工，自动埋弧以及气体保护焊）、电阻焊和气焊。2、特点省材、方便、适用强；热影响区变脆，残余应力与变形，质量变动大。3、焊缝缺陷裂纹、气孔、未焊透、夹渣、烧穿等。第24页，共67页。4、焊接形式v按焊件相对位置平接（对接）、搭接以及垂直连接。v按施焊位置俯焊（平焊）、横焊、立焊以及仰焊。v按截面构造对接焊缝及角焊缝第3节 对接焊缝的构造与计算一、构造v破口形式I型、单边V型、V型、U型、K型及X型。v引、落弧板的设置v变厚度与变宽度的板件连接1：2.5斜面。v质量等级与强度一级综合性能与母材相同；二级强度与母材相同；三级抗拉强度为母材的85%二、计

16、算同构件。第三章 钢结构的连接第25页，共67页。第4节 角焊缝的构造与计算一、构造第三章 钢结构的连接第26页，共67页。二、受力特性v正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高；v侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。v破坏为45o喉部截面，设计时忽略余高。三、角焊缝的计算分析焊缝受力，找出最危险点；分析并计算各种外力（N、M、T、V）对焊缝最危险点上的应力贡献，对同性质的应力进行叠加；代入公式进行验算。wfffff22第三章 钢结构的连接第27页，共67页。v端缝、侧缝在轴向力作用下的计算：（1）端缝 垂直于焊缝长度方向的应力；he 角焊缝有效厚度,取0.7hf；lw 角焊

17、缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减2hf（每端减hf）；ffw 角焊缝强度设计值；f 系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，f =1.22，直接承受动力荷载 f =1.0。（2）侧缝 f 沿焊缝长度方向的剪应力。wffwefflhNwfwefflhN第三章 钢结构的连接f第28页，共67页。v角钢杆件与节点板焊接连接，承受轴向力N：在普通钢屋架中，双角钢截面轴力腹杆与节点板的连接一般多采用两面侧焊；受有动力荷载时，可采用三面围焊；受力较小时，可采用L形围焊，围焊的转角处必须连续施焊。v截面的轴线位置可由角钢表查出z0值得到，则焊缝的形心应在截面轴线上。第三章 钢结构的连接第29页，共6

18、7页。第三章 钢结构的连接3.弯矩、剪力、轴力共同作用下的顶接（T形）连接角焊缝:v角焊缝受M、N、V的综合作用，N引起垂直于焊缝长度方向的应力fN；V引起沿焊缝长度方向的应力fV；M引起垂直于焊缝长度方向，按三角形分布的应力fM；即：wfWfVflhVAV7.022220.7620.720.7NfwffwMfwffwVfwffwNNAhlNMWhlVVAhl2220.7620.720.7NfwffwMfwffwVfwffwNNAhlNMWhlVVAhl最大应力在焊缝的上端，其验算公式为:NMfffwfffff22Vff第30页，共67页。第5节 焊接应力和焊接变形1、焊接应力：焊接后冷却时，

19、焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力。2、焊接应力对结构性能的影响：1）对常温下承受静力荷载结构的强度没有影响；2）会降低结构的刚度；3）由于焊接应力使焊缝处于三向应力状态，阻碍了塑性变形，裂纹易发生和发展，增加；4）降低疲劳强度；5）降低压杆的稳定性；6）使构件提前进入弹塑性工作阶段。第三章 钢结构的连接第31页，共67页。3、焊接变形：钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形。4、减少焊接应力和焊接变形的方法：（1）采用适当的焊接程序，如分段焊、分层焊；（2）尽可能采用对称焊缝，使其变形相反而

20、抵消；（3）施焊前使结构有一个和焊接变形相反的预变形；（4）对于小构件焊前预热、焊后回火，然后慢慢冷却，以消除焊接应力。5、合理的焊缝设计：（1）避免焊缝集中、三向交叉焊缝；（2）焊缝尺寸不宜太大；（3）焊缝尽可能对称布置，连接过渡平滑，避免应力集中现象；（4）避免仰焊。第三章 钢结构的连接第32页，共67页。第7节 普通螺栓连接一、连接性能与构造v受剪连接的破坏形式螺杆剪切、孔壁挤压、板件净截面（直线、折线）拉断、板端冲剪、螺杆受弯。前三种需计算满足，后两种构造满足（e2do；t5d）。v受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。v受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。v施工及受力要求，

21、螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、端距）。v分精制（A、B级）及粗制（C级，不能用于主要受力连接）第三章 钢结构的连接第33页，共67页。第三章 钢结构的连接二、计算1、剪力螺栓 每个普通螺栓的抗剪承载力：每个普通螺栓的承压承载力：式中:nv受剪面数 d 螺杆直径 同一方向承压构件较小总厚度 、螺栓抗剪、抗压强度设计值 bV2VbV4fdnNbCbCftdNbCbVbminV;minNNNNbCfbVft第34页，共67页。第三章 钢结构的连接2、拉力螺栓 抗拉承载力：式中:de 螺纹处有效直径；抗拉强度设计值，取。3、同时承受剪力和杆轴方向拉力的螺栓 式中:、每个普通螺栓所承受的剪力、拉

22、力；、每个普通螺栓抗剪、抗拉和承压承载力设计值。4、螺栓群连接计算（N、V、M、T）：选最不利螺栓分析受力验算。bt24fdNebtbtfff8.0bt12btt2bVNNNNVbCNNVbCNbtNbvNtNVN第35页，共67页。第8节 高强度螺栓连接一、高强螺栓的受力性能与构造v按计算原则分摩擦型与承压型两种，摩擦型连接以板件间出现滑动作为抗剪承载力极限状态，承压型连接允许接触面滑动以连接达到破坏的极限状态作为设计准则，同普通螺栓（Nbmin）。v受拉连接时两者无区别，都以0.8P为承载力。v板件净截面强度计算与普螺的区别为50的孔前传力。v由于承压型设计的变形较大，直接承受动荷不宜采用

23、。第三章 钢结构的连接第36页，共67页。二、计算、摩擦型螺栓连接计算1、抗剪连接2、抗拉连接 （抗弯时中和轴可以认为在螺栓群的形心轴线上）3、拉剪共同作用PnNNfbvv9.0PNNbtt8.01bttbvvNNNN第三章 钢结构的连接第37页，共67页。第三章 钢结构的连接承压型螺栓连接计算计算方法同普通螺栓连接，应注意v当剪切面在螺纹处时，其受剪承载力应按螺纹处的有效面积进行计算。v抗拉承载力v拉剪共同作用v抗弯时中和轴可以认为在螺栓群的形心轴线上。122bttbVVNNNN2.1bcVNN PNNbtt8.0第38页，共67页。第四章轴心受力构件本章要求掌握轴心受力构件（1）轴心受力构

24、件截面形式及破坏类型（2）轴心受力构件整体稳定和局部稳定的计算（3）实腹轴心受力构件的设计第39页，共67页。第四章轴心受力构件第1节 概述v钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。v正常使用极限状态：刚度要求控制长细比v承载能力极限状态：受拉强度；受压强度、整体稳定、局部稳定。v截面形式：分实腹式与格构式第2节 强度与刚度v净截面强度轴压构件如无截面消弱，由整稳控制承载力，可不验算截面强度（计算时要说明）。v刚度控制长细比，注意计算长度的计算。第40页，共67页。第3节 轴压构件的整体稳定v典型的失稳形式弯曲失稳、扭转失稳及弯扭失稳；v理想构件的弹性弯曲稳定欧拉公式；v弹塑

25、性弯曲失稳切线模量理论和双模量理论；v实际构件的初始缺陷初弯曲、初偏心、残余应力；v初始缺陷的影响；v肢宽壁薄的概念；v格构式截面缀条式与缀板式；v格构式轴压构件换算长细比的概念与计算；v格构轴压构件两轴等稳的概念（实腹式同）；v单肢稳定性的概念；v掌握整体稳定的计算公式与方法。第四章轴心受力构件第41页，共67页。第4节 实腹式截面局部稳定v局部稳定的概念板件的屈曲，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；局部稳定承载力与支承条件、受力形式与状态及板件尺寸有关。v局部稳定的保证原则保证整体失稳之前不发生局部失稳v局部稳定的控制方法限制板件的宽（高）厚比。v掌握工字形截

26、面局部稳定的计算公式与方法。第四章 轴心受力构件第42页，共67页。第5节 例题详解例题1右图示轴心受压构件，Q235钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。问：1、此柱的最大承载力设计值N？2、局部稳定是否满足要求？44cm1054.2xI43cm1025.1yIm2.5;cm87602lA第四章轴心受力构件第43页，共67页。解：1、整体稳定承载力计算 对x轴：翼缘轧制边，对x轴为b类截面，查表有：对y轴：翼缘轧制边，对y轴为c类截面，查表有：由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的最大承载力为：m2.50llxcm176.871054.24AIixx1506.30175200 xxxil

27、934.0 xm6.22/0llycm78.36.871025.13AIiyy1508.6878.35200yyyil650.0ykN122410215876065.03minmaxAfN第四章轴心受力构件第44页，共67页。2、局部稳定验算 较大翼缘的局部稳定 结论：满足要求 腹板的局部稳定 结论：满足要求8.68,maxmaxyx10030maxyftb235)1.010(79.614/95/max188.16235235)8.681.010(ywfth235)5.025(4010/400/max04.59235235)8.685.025(第四章轴心受力构件第45页，共67页。例2、截面的

28、几何特征计算：205 0 0yxx5 0 0 X 85 0 0y20493310436.1)500492540500(121mmIx483310167.4)850050040(121mmIymmAIixx6.244mmAIiyy77.131第四章轴心受力构件2240008500220500mmA第46页，共67页。第五章 受弯构件（梁）本章要掌握的内容：（1）受弯构件截面形式及破坏类型（2）受弯构件强度、稳定和挠度的计算准确判断应予验算的截面和部位各种应力下的强度计算整体稳定的计算(3)加劲肋的设计方法(4)型钢梁和焊接组合梁的设计第47页，共67页。第五章 受弯构件（梁）第一节 概述v正常使

29、用极限状态：控制梁的变形v承载能力极限状态：强度、整体稳定、局部稳定v梁的截面：型钢梁与组合梁第二节 梁的强度与刚度梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有局部承压应力，故梁的强度应包括：抗弯强度、抗剪强度、局部成压强度，在弯应力、剪应力及局部压应力共同作用处还应验算折算应力。1、抗弯强度v弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力v弹塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力第48页，共67页。v弹性最大弯矩v塑性铰弯矩v梁的规范计算方法:v以部分截面发展塑性（1/4截面）为极限承载力状态v单向弯曲v双向弯曲v式中：为塑性发展系数，查表。fWMWMynyyxnxxypnpnfWMfWMynxn

30、yxyx)()()(ynefWM第五章 受弯构件（梁）第49页，共67页。2、抗剪强度3、腹板局部压应力4、折算应力两同号取1.1，异号取1.25、梁的刚度v控制梁的挠跨比小于规定的限制（为变形量的限制）VwxftIVSfltFzwcfcceq12223第五章 受弯构件（梁）第50页，共67页。第3节 梁的整体稳定v梁的失稳机理、失稳形式侧向弯扭失稳v提高梁整体稳定的措施：关键增强梁受压翼缘的抗侧移及扭转刚度，当满足一定条件时，就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体失稳，可以不必验算梁的整体稳定。v影响梁整体稳定的因素：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压翼缘的侧向支撑。第4节 梁的截面

31、设计v梁高度的确定最小高度、最大高度及经济高度。第5节 梁的局部稳定与加劲肋一、翼缘的局部稳定v保证原则等强原则，临界应力不低于钢材的屈服点yftb235151yftb235131第五章 受弯构件（梁）第51页，共67页。二、腹板加劲肋v腹板局部稳定的设计原则v限制高厚比不经济，不采用v允许局部失稳考虑屈曲后强度（轻钢结构采用）v用加劲肋减小腹板支承尺寸提高局稳承载力（普钢）v加劲肋的种类横向、纵向及短加劲肋。v加劲肋的布置v加劲肋的构造v支承加劲肋加强的横向肋，除满足横向肋的构造要求外，还应满足受力要求。第8节 梁的拼接掌握梁的工地拼接和工厂拼接的区别。第五章 受弯构件（梁）第52页，共67

32、页。例、某车间工作平台次梁为简支梁，跨长5米，在梁的上翼缘承受均布荷载作用，恒荷载标准值为3.75KN/m(不含梁自重)，活荷载标准值为22.5KN/m，梁的整体稳定可以保证，采用Q235钢，梁的允许挠度为T=1/250，Q=1/300，试选择最经济HN型钢截面并验算。解：1、假设梁自重为0.5kN/m，梁受到的荷载标准值为：qk=3.75+0.5+22.5=26.75kN/m梁受到的荷载设计值为：q=1.2*（3.75+0.5）+1.4*22.5=36.6kN/m最大弯矩设计值：Mx=36.6*5*5/8=114.375kNm根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为：3650664521505

33、.110375.114mmfMWxxnx第五章 受弯构件（梁）第53页，共67页。选用HN346X174X6X9，Ix=11200cm4,g0=41.8kg/m，不需重新计算。其Wx=649000mm3506645 mm3，跨中无孔眼，梁的抗弯强度足够。由于型钢的腹板较厚，一般不必验算抗剪强度;挠度验算：在全部荷载标准值作用下：在可变荷载标准值作用下：满足要求。25015301112000000206000500075.2638453lvlvTT3001630111200000020600050005.2238453lvlvQQ第五章 受弯构件（梁）第54页，共67页。第六章 拉弯与压弯构件本

34、章要掌握的内容：（1）拉弯与压弯构件主要截面形式、应用和设计要求（2）截面正应力的分布与部分塑性发展的概念（3）强度计算公式和整体稳定验算第55页，共67页。第六章 拉弯与压弯构件第1节 概述v拉弯、压弯构件实际为轴力构件与受弯构件的组合v正常使用极限状态控制构件的长细比v承载能力极限状态强度、整体稳定及局部稳定v截面形式实腹式、格构式（一般选用缀条式）第2节 拉、压弯构件的强度与刚度v理解公式中的号意义与应用（单轴对称截面）。v注意塑性发展系数的取用（同梁）v刚度控制构件的长细比第56页，共67页。第3节 压弯构件的整体稳定v整体稳定包括两方面弯矩作用平面内的弯曲失稳 弯矩作用平面外的弯扭失

35、稳。v整体稳定的计算第4节 实腹式压弯构件的局部稳定v应力梯度的概念 梁：轴力构件：拉、压弯构件：fNNWMANExxxxmxx)8.01(1fNNWMANExxxxmx)25.11(22fWMANxbxtxy11.1ExExNNAElEINxxxEx22202maxminmax2020第六章 拉弯与压弯构件第57页，共67页。v翼缘的局部稳定受力简单，同梁按等强原则v腹板的局部稳定受力复杂，影响因素多，等强原则。第5节 格构式截面压弯构件v一般宜采用缀条式，当弯矩较小时也可以采用缀板式。v一般弯矩绕虚轴作用，特殊情况弯矩也可绕实轴作用。v弯矩绕实轴作用时，整体稳定计算同实腹式截面，但平面外稳

36、定计算时，稳定系数应按换算长细比0 x计算，梁弯稳定系数b1.0。第六章 拉弯与压弯构件第58页，共67页。v弯矩绕实轴作用时：v弯矩作用平面内的整体稳定不考虑塑性发展v弯矩作用平面外的整体稳定不需验算，但需保证单肢的两向稳定性。v单肢稳定分肢相同时验算较大分肢；分肢不同时应分别验算两单肢。v缀材设计按实际剪力及 中较大值。v局部稳定：两肢件应按轴压构件控制局部稳定fNNWMANExxxxmxx)1(101yIWxxyfAfV23585第六章 拉弯与压弯构件第59页，共67页。第七章 屋盖结构1、屋架的形式：（1）三角形屋架：受力不均匀，刚度小，坡度大，排水好，用于中、小跨度轻屋面结构（2）梯

37、形屋架：外形与弯矩图较接近，受力好，省材料（3）人字形屋架：具有较好的空间感，制作时可不起拱，可适应不同的屋面坡度。（4）平行弦屋架：腹杆长度一致，杆件类型少，标准化、工业化程度高。第60页，共67页。2、屋盖支撑屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、系杆。支撑的作用：v保证结构的空间整体作用；v避免压杆侧向失稳，防止拉杆产生过大的震动，增强屋架的侧向稳定；v承担和传递屋盖的水平荷载（如风荷载、地震荷载和悬挂吊车水平荷载）；v保证结构安装时的稳定和方便。第七章 屋盖结构第61页，共67页。3、简支屋架设计1）屋架的内力计算基本假定 屋架的节点为铰接；所有杆件的

38、轴线平直且都在同一平面内汇交于节点的中心；荷载都作用在节点上，且都在屋架平面内。屋架上的荷载永久荷载：屋面材料、保温层、防水层、吊车顶、檩条、支撑、屋架、天窗架等结构自重。第七章 屋盖结构第62页，共67页。第七章 屋盖结构 可变荷载：屋面活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载、悬挂吊车荷载等。屋面活荷载与雪荷载不同时出现，取两者中较大值计算。荷载组合 永久荷载可变荷载；永久荷载半跨可变荷载；屋架、支撑和天窗架自重半跨屋面板重半跨屋面活荷载。第63页，共67页。2）杆件的设计（轴心压、拉杆；压弯、拉弯杆件）杆件的计算长度v平面内弦杆、支座斜杆、支座竖杆 L0 x=L 其它受压腹杆 L0 x=0.8L

39、 v平面外弦杆L0y为横向支撑点间的距离 腹杆 L0y=L v侧向支承点间距为2倍节间长度，且两个节间弦杆内力不同的弦杆在平面外的计算长度“”、“”截面形式的杆件 L0=0.9L。第七章 屋盖结构第64页，共67页。）截面形式：双角钢、H型钢、T 型钢等。选择原则：构造简单、施工方便、易于连接。对轴心压杆，应使两个主轴方向的长细比接近，以达到经济的目的。整体作用：双角钢杆件为保证两个角钢共同工作，必须加填板。在压杆的桁架平面外计算长度范围内，至少应设置两块填板。第七章 屋盖结构第65页，共67页。3）节点的设计步骤 据屋架几何形式定出节点的轴线关系，杆件按比例画出，弦杆肢尖与腹杆距离满足前述基本要求。计算腹杆焊缝，一般腹杆焊缝厚度同肢厚，图中作出定位点。计算弦杆与节点板的焊缝，假定焊缝厚度，计算长度，图中作出定位点。画出节点板，将各定位点都包括在内。适当调整焊缝厚度、长度，重新验算。第七章 屋盖结构第66页，共67页。本讲结束！第67页，共67页。