第二章 轻型门式钢刚架设想的基本理论

第二章轻型门式钢刚架设计的基本理论第一节结构布置和材料选用一、结构组成轻型门式钢刚架的结构体系包括以下组成部分：（1）主结构：横向刚架（包括中部和端部刚架）、楼面梁、托梁、支撑体系等；（2）次结构：屋面檩条和墙面檩条等；（3）围护结构：屋面板和墙板；（4）辅助结构：楼梯、平台、扶栏等；（5）基础。图2-1给出了轻型门式钢刚架组成的图示说明。图2-1轻型钢结构的组成平面门式刚架和支撑体系再加上托梁、楼面梁等组成了轻型钢结构的主要受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和墙面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了轻型钢建筑的次结构。屋面板和墙面板起整个结构的围护和封闭作用，由于蒙皮效应事实上也增加了轻型钢建筑的整体刚度。外部荷载直接作用在围护结构上。其中，竖向和横向荷载通过次结构传递到主结构的横向门式刚架上，依靠门式刚架的自身刚度抵抗外部作用。纵向风荷载通过屋面和墙面支撑传递到基础上。二、结构布置轻型门式钢刚架的跨度和柱距主要根据工艺和建筑要求确定。结构布置要考虑的主要问题是温度区间的确定和支撑体系的布置。考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向温度区段长度不应大于300m，横向温度区段不应大于150m。当建筑尺寸超过时，应设置温度伸缩缝。温度伸缩缝可通过设置双柱，或设置次结构及檩条的可调节构造来实现。支撑布置的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能构成稳定的空间结构骨架。布置的主要原则如下：（1）柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。刚性系杆是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构件是指圆钢、拉索等只受拉截面。柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂；弱（纤2涉）支撑咱的间距慎一般菜为疗30m肚-40及m报，不应公大跃于超60藏m奖；抄灶（接3蚁）支撑当可布置扯在温度池区间的伞第一个绑或第二刻个开间汇，当布烫置在第宣二个开召间时，启第一开土间的相团应位置南应设置激刚性系显杆；吨（被4软）有的支撑程斜杆能偏最有效悬地传递嗽水平荷驾载，当尸柱子较扎高导致状单层支吴撑构件末角度过亩大时应乐考虑设忘置双层酸柱间支诵撑；窑（润5牧）刚架量柱顶、承屋脊等诱转折处击应设置由刚性系富杆。结袍构纵向烘于支撑啊桁架节尼点处应拾设置通炒长的刚弊性系杆法；赖（为6忠）轻钢愤结构的营刚性系妄杆可由芬相应位送置处的丘檩条兼也作，刚婶度或承号载力不庄足时设毁置附加讲系杆。习除了结床构设计狭中必须下正确设饼置支撑讽体系以本确保其妇整体稳尤定性之咽外，还善必须注题意结构录安装过键程中的遭整体稳玩定性。慎安装时粉应该首自先构建拜稳定的砖区格单谱元，然引后逐榀打将平面构刚架连共接于稳丈定单元鸦上直至镇完成全寻部结构单。在稳废定的区脂格单元适形成前杂，必须映施加临虫时支撑岭固定已这安装的材刚架部贵分。说三、材京料选择禽1畅、材料掀类型裳钢结构捕常用类陪型有：节碳素结沉构钢、盈低合金焰结构钢树、高强桨度钢、功耐火耐蹈侯钢等单。其中辽，轻型改钢结构煮一般采国用碳素订结构钢志和低合巴金结构权钢。婶碳素结血构钢撒按含碳苗量的大树小，碳晚素结构残钢可分滚为低碳驶钢、中牲碳钢和贼高碳钢将。一般捡而言，右含碳量墙为腾0.0铃3遮—灵0.2窝5做%养的称为阳低碳钢寿；含碳仅量责在允0.2歇6麻—论0.6追0奇%坛之间的闻称为中登碳钢；泄含碳量夕在延0.6骑0肚—巩2.0瓜0瓦%隔的称为航高碳钢孙。含碳吗量越高饮钢材强修度越高疮，建筑叼结构中谊主要使侮用低碳葱钢。按斧钢材质俗量，碳渣素结构踩钢可分选为抖A篮、配B瓣、耐C述、杜D圈四个等鸽级，斩由泊A泥到菠D唤表示质景量由低倍到高。务不同质扎量等级巨对冲击伪韧性（洽夏津比手V砌型缺口象试验）烫的要求窝有区别热。蝇A男级无冲阳击功的筒规定隶；搏B贩级要求扔提渠供设2尺0跟℃雄时冲击馅功控（纵向奉）稼；男C兽级要求狱提东供常0胳℃救时冲击兼功彼（纵向奋）索；父D茎级要求宇提施供贡-2夫0括℃波时冲击窄功和（纵向悄）。按奏冶炼中孕的脱氧愚方法，势钢材可猎分为沸假腾钢绣（客F罩）、半地镇静由钢景(b榨)交、镇静尺钢党(Z制)悦和特殊墓镇静关钢甲(TZ沉)品四类。蜜碳素结去构钢的蜡牌号和敬表示方怒式见茎表敌2-稀1底所示。解表会2-1丢栽碳素结墓构钢的浙表示方限法姿牌号增质量等灯级饮脱氧方慰法朱说明汤Q19粉5蓬——篮F题、贪b艳、强Z路钢材牌仍号由代食表屈服屡点的字掩母渴Q带、屈服疤点、质见量等级丈和脱氧拳方法四武个部分尺顺序组耽成。如船：内Q23蓬5父—常A·F弦Q23挥5烦—贼B·b贤Q21禽5逆A喉F排、孔b脑、犯Z津B谋Q23铲5步A重F享、淘b妻、嚼Z悬B三C廊Z边D没TZ料Q25线5恩A驳Z传B眯Q27蜓5斩——斩Z躬低合金惠结构钢婆低合金朝钢是在卧碳素结过构钢中返添加一水种或几核种少量播的合金菌元素（边钢内各稍合金元蚕素的总封含量小烛于嗽5妨%沸），从亿而提高谋其强度申、耐腐信蚀性、汽耐磨性健或低温酬冲击韧蓝性。低歼合金结什构钢的台含碳量徐一般较瞧低（少浮于唱0.2公0初%垦），以寿便于钢阀材的加沸工和焊挠接。低弊合金结达构钢质榆量等级帐分故为犯A铅、起B病、什C衔、狭D谎、吴E翼五级，烟由识A蹈到榆E宣表示质啄量由低踪到高。衔不同质程量等级缩对冲击栽韧性（缠夏色比亿V沟型缺口箭试验）历的要求裳有区别绿。躁A左级无冲回击功要桂求铅；猜B刻级要求趟提嚷供慨20C奏°裹时冲击扭功倾A扭k附≥滋34企J孩（纵向范）约；遭C戒级要求之提渡供玉0C装°川时冲击亭功高A置k休≥政34膨J蒸（纵向抄）题；在D传级要求宝提供愚－截20C照°馒时冲击猴功朝A狸k鹿≥米34类J蝇（纵向窗）江；帖E兽级要求勤提供沃－穴40C笼°款时冲击早功角A鹊k鄙≥喜34伶J崇（纵向携）。不尚同质量泊等级对道碳、硫颈、磷、及铝的含望量的要梅求也有撑区别。欺低合金段钢的脱扛氧方法眉为镇静阔钢薯（弃Z佩）或特胞殊镇静烛钢话（年T湿Z走）。蜘表外2-2阀务低合金洞结构钢熊的表示旺方法拨牌号丢质量等饮级稿脱氧方杨法母说明法Q嫌295威A超Z驳钢材牌银号由代烘表屈服滔点的字宣母耐Q即、屈服昌点、质罪量等级幅和脱氧寄方法四在个部分光顺序组比成。派如：索Q34状5棉B奶—裤—德屈服强陕度凯345宅N册/锤mm滨2拖，科B锣级镇静蜡钢；谣Q39骆0捧D挥—锅—来屈服强皇度蛛390线N蛛/痰mm词2早，号D摩级特殊恰镇静钢层；霉Q34忙5饺C里—午—惰屈服强幸度超345瞒N辣/毁mm绑2叼，怖C豆级特殊手镇静钢聋；卷Q39液0模A斧—勤—所屈服强立度遥390营N螺/舱mm鱼2芬，深A记级镇静晃钢。魔B深Q怖345化A辨TZ走、名Z叶B因C安D炮E箱Q盏390饲A凤TZ瞧、贺Z搏B隙C赶D筋E纳Q债420治A迅TZ偿、困Z栋B叙C北D捏E荷Q肆460春C尊T毛Z趋D团E礼碳素结凤构钢用魔于一般进受弯构傻件可以碧充分利坑用钢材死的强度团，而挠恼度和稳窝定的潜养力很难够充分发融挥；而下低合金剃结构钢桑构件的初强度、觉挠度和满稳定三咽个主要塘控制指漠标较易判均衡地赤得以发露展，同细碳素结舟构钢相订比可以罗节摩约港20村%惧左右的苹钢材用监量。冶2耻、钢材傅规格砖钢结构贷所用的嫂钢材主便要为热圾轧成型过的钢板渴和型钢雾、冷弯剃成型的株薄壁型悉钢等。钢板昂钢板主殊要有厚饱钢板、详薄钢板芬和扁钢绒（带钢恋）。闸厚钢板晒：厚轨度页4.三5斥—赶60m估m拐，宽诸度惭60隔0汪—乞300辽0m施m撒，长遭度攻4限—臂12跃m井；梁薄钢板干：厚抚度圣1.飞0纹—蝇4m秤m牧，宽译度宏50输0量—惜150柏0m圆m厨，长家度非0.根5娘—烛4萝m奋；颜扁荐零三钢：厚胁度捧3坑—茧60m杂m典，宽助度顽1盗0拳—劲200隶m抛m柱，长饰度披3烫—迟9玩m践。炮厚钢板霸主要用拒于焊接柿梁柱构才件的腹勿板和翼删缘及节路点板，溜薄钢板黄主要用页于制造灿冷弯薄获壁型钢装，扁钢坛可作为股节点板悉和连接犹板等。绞热轧型例钢鸦钢结构骑常用热挪轧型钢执为角钢叫、槽钢钓、圆管扇、工字今钢和宽狡翼缘工夫字型截窝面等。饰宽翼缘男工字型丈截面可哭用于轻贫型钢结茅构中的榆受压和膜压弯构婆件，其秤他型钢剃截面在新轻型钢蚕结构中划一般用艳于辅助刮结构或喝支撑结骆构构件瓶。省薄壁型周钢泊薄壁型能钢的截衫面尺寸狡可按合遵理方案嫌设计，脑能充分装发挥和野利用钢晌材的强藏度、节继约钢材娱。薄壁广型钢的镜壁厚一终般冻为护1.玉5有—幼5m子m思，但承土重构件夸的壁厚奖不宜小而于觉2m洒m达。常用惨薄壁型形钢截面塘有槽形倾、卷边移槽形注（撞C丢形）旧、啊Z兔形等。之轻型钢控结构中粉的次结习构构件赚如檩条唯等一般拍采用薄鼠壁型钢便。但3谨、钢材粪选用岁钢材选抖用的原庆则是既凳使结构虚安全可驻靠地满饼足使用跟要求，搬又尽量宣节约结兵构钢材煎和降低谊造价。全一般而子言，轻确型钢结寻构设计江中钢材垄的选择德应考虑茎以下方病面：静结构类眯型及其练重要性匆结构可塔分为重皇要、一郑般和次粱要三类绕。重级域工作制燥吊车梁奏和特别献重要的洋轻型钢揉结构主夜结构及笛次结构帐构件属泛于重要厚结构；跨普通轻赌型钢结分构厂房辣的主结肠构梁柱商和次结匹构构件铅属于一双般结构凯；而辅驶助结构自中的楼拳梯、平墨台、栏毒杆等属但于次要粱结构。钢重要结午构可选脖用毁16M野n吴钢滩或恋Q23奴5图—版C鲜或贝D绍；一般懂结构可遥选品用馋Q23胸5背—翠B桥；次要赌结构可苍选沟用铃Q23帽5桥—徐B·说F芹。碎（农2戒）荷载仁性质债荷载可赖分为静略力荷载屯和动力叫荷载两地种，动甘力荷载遣又有经晴常满载艇和不经阔常满载刃的区别链。直接课承受动涌力荷载筒的结构皮一般采筒用彻Q23惑5孩—徒B堤、宏Q23斜5洞—拉C澡、双Q23膨5左—寺D鲁及完16M殊n杏钢，对农于环境荡温度高肃于粉-2笨0络℃脂、起重川量造Q<5惰0廉t各的中、燕轻级工炼作制吊麦车梁也伐可选赔用惕Q23各5抚—犯B·溪F峡。承受盆静力荷搜载或间棍接承受项动力荷届载的结粪构可选项用搞Q23聋5窗—翁B码和者Q23餐5古—浓B·彩F渴。稳工作温锯度脖根据结框构工作蓄温度选调择结构巾的质量誉等级。桂例如，萄工作温挖度低好于摘-2并0关℃呜时宜选牢用锁Q23罚5稳—捡C欣或枕Q23钳5舍—膜D个；高与于连-2押0皮℃咏时可选登用辫Q23轻5严—四B堆。塞第二拾节储调结构设顷计的一筹般原则恶一、背脉景讲斜真建筑结阁构的设摔计方法毫有容许杜应力设樱计法和绪极限状委态设计狮法两类辆。容许确应力设唉计法是刷建立在久经验和诞近似假狮定基础精上的设玩计方法膛。极限秩状态设辫计法是钻将荷载坡和材料节强度处掩理为随偏机变量峡的建立录在概率慧理论基论础上的际设计方毅法，目烛前在国舟际上已铅被广为抓应用。畅我国自桐《钢结采构设计尾规范》还（紧GBJ撒17-丙8前7雅）围[6]援和《冷响弯薄壁剃型钢结创构技术套规范》未（寒GBJ腥18-讲8粒8肠）表[5]秘起已经别采用了露极限状潮态设计枯方法，搁《门式现刚架轻夜型房屋谅钢结构森技术规滨程》片（让CEC障S10车2:9故8罪）践[2]去直接参卧照了国籍内外轻柜钢结构竟设计规肃范采用聚了极限烘状态设东计法。闲但是，介国际上滋仍有相忽当规范动采用容废许应力萌设计法怀或同时若提供了菊容许应虹力和极渠限状态迈两种设碌计方法雁。反殃妈极限状奔态设计驴法是基寨于这样迟的认识件：不同中类型的谋荷载，放如恒载及、活载诊、风载职、地震酿等，虫具有不糖同的分避布规律欲，并且扒其超载兄概率也仿不同。借同容许灰应力法骑相比，杂极限状踩态设计苹法引入竿了荷载漠分项系衔数，这固些系数锻对于不踩同的荷云载和不碌同的极届限状态近具有不木同的数赔值；不传同的材聪料也具拜有不同测的材料宵抗力分损项系数掩。极限晌状态设刘计法是介建立在淋统一的紧可靠度景指标上疏的，因烤而使结甘构具有林一致的舰有效概缺率，能杰得到更渠为合理相的荷载讯及其效养应组合泛，从而以导致更格为经济磨和安全忧的设计犯结果。禁技识结构设跃计的极惰限状态歇分为承阴载能力硬极限状反态和正丙常使用致极限状灰态两类礼。其中沃，结构虫构件的变强度、丝整体稳回定、局竭部稳定房验算属幕于承载卫能力极巨限状态枝的范畴概；结构遵及其构靠件的位聚移和刚害度验算杯属于正聪常使用状极限状判态的范仇畴。一帅般设计付时，首楼先选择招截面使模结构满美足承载筐能力极脉限状态畜的要求隔，然后既校核其谣是否满跨足正常封使用极裳限状态萝。亮二、承蜘载能力办极限状肚态凳结构的览承载能进力极限堪状态是翅指在设店计荷载烛作用下爱不发生傅强度或址稳定破凝坏。承叠载能力蚁极限状山态的一牙般表达累式为：如锐夹罗泡留凡明栗舌储气传过叼笨鉴完跟域（因2-辣1辈）析上式中术，谷为结构馋重要性俭系数；厉为最不灿利的荷赌载效应夹组合值房；乱为结构命的抗力传。茎结构的肃荷载效怪应是结粥构构件买及其连臂接在荷镰载作用超下的内垫力（或帐应力）只，由结陡构分析扰理论计烫算得到尺，各类蛛结构分截析或设麻计软件暖（臭如层ANS翼Y廊S壁、铺SAP让8遗4有、耽3D3手S允等）是眨很有效嚼和方便色的计算禽手段。葛结构抗饲力是连牢接和截伐面的强衫度及构离件的稳吴定承载截力等。失必须注砖意，计偿算承载盛能力极演限状态野时荷载款效应和旧结构抗骡力都是兵指设计巡值。挤轻型钢僵结构各后个构件售和各个烈连接节径点都必降须满足语式飞（翠2-需1晕）。稍三、正套常使用锈极限状胁态极揪透除了满海足结构缓的承载位能力极沈限状态疯外，设俊计者还筋必须确腹保结构遗在使用意荷载下旬能令人肚满意地娇完成其程预定功吴能。对会于轻型辅钢结构艇而言，残正常使散用极限挣状态是器指结构猾和构件美的位移涝满足相爆应的容丘许值，种这可以踏通过验幼算结构令的变形团来确保流；同时膊结构和败构件不乎产生振涌动，这纽可以通捞过限制墨构件的誉长细比短来确保迈。秒轻型钢芒结构的帖位移指向标有柱藏顶侧移扔和梁柱伟构件相饱对变形明两项。览位移验远算的一哭般公式促为：嘱处拆村上道者赠佣罗趴格绣击拣防餐贫侦院缘（拜2-敌2深）桨碧宁构件长皮细比验华算的一故般公式搁为：坚包蠢搂预援（久2-职3炼）裙勺锁必须注敞意：计榴算结构煮正常使紫用极限光状态时判必须采层用荷载伸的标准肢值。拣写拒轻型钢阳结构设幅计时，钳一般先晓按照承凡载能力狐极限状孕态设计尤构件截干面，然弊后校核时是否满仿足正常顷使用极惧限状态顽。由于嚼轻型钢雅结构较滤柔，在君很多情拖况下构围件截面捷是由位糕移控制答的。相筛对而言天，对于融结构强俱度和稳辱定问题坑的研究赞要远比钥对于结接构位移晨容许值哲的研究糟深入得洲多。所掀以，对沉于同一零类结构肠体系，坏各国规鸟范甚至旧国内不洪同规程急对于位承移限值作的规定扣也不一洒样。房匆笛轻型钢爽结构位卷移限值泛的确定泉必须考察虑到以臭下因素瓦：址（丸1真）不能律影响到给次结构投与主结计构之间围、围护阀结构与昌次结构鲁之间的隶连接承恰载能力酱以及围周护结构赶连接处蕉的水密摩性；撕（厘2打）不能户导致屋兆面板排碑水坡度辩的过度址平缓，切从而引炭起平坡亦积水和形渗漏；搞（例3径）不能扔引起屋晚面和楼倍面梁以御及悬挂向天花板书产生视株觉上明脾显和过送分的挠砌度；呢（畅4哈）由于盒抗风柱闻的支承翅，端部鹿刚架梁腐竖向位豪移较小酷，而中胞部刚架峡梁位移鱼相对较眼大。结嚼构位移径不能引卷起屋脊邀线的明厉显挠曲桐；续（枕5促）不能席导致维杜修时屋偶面的扭队曲运动沸；塔（微6嫁）风荷脏载作用冲下结构辽不产生践过度扭划曲运动盆及吱嘎兔有声；参（机7涝）不致群影响和女危及悬雕挂于刚娇架梁上随吊车的扔正常运能行；养（垫8及）不致元影响和格危及轨激道吊车外的正常苏运行；霸（骡9悄）不能锡导致内堪外砖墙渔的开裂肾破坏。寺四、荷刮载及其邀组合屠1惩．荷载甲搬啊作用在沈轻型钢锄结构上蝶的荷载饿包括以排下类型宁：干（光1姨）恒讨载馅(G主)揉：结构姥自重和姜设备重究。按现剃行《建碧筑结构秆荷载规擦范》的幸规定采虚用；仇（闪2抛）活载剃：包括草屋面均鱼布活载扮、检修够集中荷商载堪(M声)析、积灰辞荷五载妖(D升)橡、雪荷嗓载等。组其中，伪《门式蚀刚架轻爹型房屋遣钢结构监技术规凯程》忧（借CEC摇S10塔2:9扒8蹄）详[2]拦规定均妻布活载出的标准项值（按湿投影面垦积算）登取育0.3宵kN/间m抛2盒；检修慎集中荷容载标准贞值营取仁1.0期k信N痛或实际澡值；积桃灰荷载嚼与雪荷先载按现室行《建方筑结构旦荷载规尿范雄》嗓(丸GB5踩000拜9-2芝001蠢)五[7]偶的规定态采用。答均布活荒荷载与晚雪荷载性不同时惜考虑，狱取其中葵较大话值浙(括记翅为泪L康)葡计算；扎积灰荷面载与雪诵和均布抱活载中使的较大道值同时棉考虑；烦检修荷干载只与怒结构自策重荷载泻同时考最虑；踢（潜3孟）风腐载骂(W肃)停：现行镇《门式吐刚架轻酿型房屋酿钢结构手技术规互程鞋》考(车CEC庭S10五2:2输002谨)槐[3]格对于风欺荷载的征取用是湿以愉GB5花000症9-2手00苦1远为基础异的，关赢于风荷砖载体形另系数是百按照美晴国金属桌房屋制额造商协潜会俩MBM堤A原《低层疏房屋体妙系手册君》肆（北199关6川）中有驻关小坡填度房屋给的规定但取用的涛；面（广4缓）温神度燕(T半)畜：按实贩际环境肝温差考兴虑；明（链5榴）吊帅车州(C忧)状：樱按艰GB5达000丸9-2绿00帅1凳的规定处取用，原但吊车群的组合巾一般不本超过两管台；拥（机6火）地震死作登用覆(E捆)叉：务按逝GB5队000宝9-2命00很1桨的规定娘取用，脆不与风锅荷载作醉用同时滤考虑。宾2携．荷载浓组合嘴计算承泰载能力润极限状爪态时，胳对于轻解型钢结歌构可取旺下述荷失载组合担[1]蛋[3]街[7]踢：睁（宰1骆）殊1.2蝶G+1苏.4欣L位；云（公2政）灿1.2征G+1泥.4见M玻；智（瑞3宏）反1.2街G+1哈.4C厦;计（慧4舟）顺1.2太G+1宜.4现W榜；踩（农5赠）够1.2肌G+0腊.9(婚1.4格L+1女.4D乞)岭；渡（绘6裕）雷1.2输G+0境.9(帽1.4寨L+1轰.4W森)疯；津（向7洽）庄1.2剖G+0奉.9(捕1.4泽C+1掉.4W疤);谦（密8债）她1.2没G+0摇.9(希1.4季L+1分.4T糕)选；君（爱9边）秩1.2侨G+0振.9(支1.4苹W+1茅.4T摄)济（赶1尾0喘）太1.2诞G+1不.4L挎+1.眉4E炼勉安旬枝钢总重兰。斩、谁、臂、锅、劫等表示祥荷载的真标准值认。锦庭骨计算正周常使用歼承载能津力时，该对于轻耕型钢结余构可取渠下述荷突载组合申：观（生1菌）犯G+堆L敲；邻（声2陈）慕G+猾M炎；胶（从3引）旧G+C铺;仔（瞧4街）浓G+据W跪；症（衣5缸）乡G+L穗+0.你9x堪D兼；夹（镜6哪）侄G+L唤+0.据6x棋W责；威（映7拣）散G+W驼+0.裤7x样L罢；糕（跑8怨）铃G+C适+0.帖6xW贱;走（猴9稳）巷G+W础+0.撕7xC书;纠（钟8静）袖G+L廊+0.柜6xT贪;槽（田9旋）浮G+W给+0.授6xT冒;悄（舱1蜓0哀）地G+L捏+E躁涌鬼蜓完其青院篮。观第三鱼节纽丹计算模止型和计植算理论聋一、计食算模型霉疑绣轻型钢及结构的厕功能形螺成过程注可表示司为：扣梁和柱系通过高备强螺栓叫连接车→笛平面门斯式刚架↓室平面刚仰架通过枕支撑和领系杆铜→扎空间刚衰架↓承围护材唉料逆+滨傲基础适→接轻型钢备建筑淡忽略实坑际结构捞的蒙皮英效应后妈可以得可到由空恢间梁系笔组成的弃空间刚元架，忽非略空间到刚架的炒空间共欺同工作尽效应后肆可以得局到由平卫面梁系捕组成的洲平面门杀式刚架畏。忽略绣结构柱没脚与基学础之间誓连接的剑弹性刚役度后可恨以得到插理想的蜓铰接或到刚接的倚结构支正座条件凝。由实怎际轻钢柄结构提际取计算磁模型的级过程如塌图览2-渗2菊所示：轻型钢建筑轻型钢建筑忽略蒙皮效应忽略蒙皮效应空间刚架空间刚架忽略空间共同作用效应忽略空间共同作用效应平面门式刚架平面门式刚架忽略柱脚与基础之间连接的弹性刚度忽略柱脚与基础之间连接的弹性刚度铰接或刚接支座的平面门式刚架铰接或刚接支座的平面门式刚架屋图飘2-2模破轻钢结许构的计语算模型犹建立钩计算模惹型的简露化和建妥立必须请符合实买际结构初的受力唉特点；士反过来滩，实际高结构的抹设计也张必须考犹虑到现尸有理论灰能够分守析其计笔算模型庙。脸二、蒙赚皮效应增在垂直从荷载作泄用下，兆坡顶门毫式刚架偷的运动饭趋势是估屋脊向甜下、屋惩檐向外冲变形。数屋面板辟将与支殃撑檩条革一起以喊深梁的斗形式来锯抵抗这话一变形释趋势。鉴这时，踪屋面板牺承受剪灯力，起笨深梁的沙腹板的汗作用。剃而边缘屠檩条承寇受轴力怖起深梁露翼缘的剑作用。造显然，蚁屋面板堤的抗剪惠切能力训要远远跳大于其腊抗弯曲涛能力。眼所以，债蒙皮效虹应指的体是蒙皮拉板由于沾其抗剪穿切刚度垒对于使宗板平面讨内产生塞变形的黎荷载的释抵抗效区应姑[26筒][2论8][言29]铅。对于穿坡顶门稳式刚架躺，抵抗若竖向荷君载作用奏的蒙皮坑效应取纽决于屋个面坡度乞，坡度批越大蒙任皮效应厨越显著径；而抵羞抗水平源荷载作贫用的蒙承皮效应迫则随着鞭坡度的意减小而猜增加，柄见您图由2-崭3贯所示。尚图怎2-3稿表蒙皮效房应夹构成整雪个结构狗蒙皮效柏应的是剑蒙皮单故元。蒙亿皮单元泰由两榀敬刚架之祝间的蒙娃皮板、残边缘构乱件和连保接件及毛中间构套件组成禽，如氧图眯2-么6坦所示。繁边缘构方件是指镰两相邻炎的刚架痛梁和边湿檩条（悦屋脊和碗屋檐檩布条），特中间构寺件是指畅中间部犬位檩条悔。兰图沙2-4棕记蒙皮单肃元晚蒙皮效铜应的主精要性能领指标是诚强度和圣刚度。盖蒙皮单现元有以挖下三种弦强度破斗坏的可醋能性：满边缘构夹件破坏编边缘构虏件可能晃产生压趣弯失稳顶破坏或彼强度破烟坏，这际类破坏评属于脆玉性破坏顽，在实腥际工援程中应任尽量避青免。酸蒙皮板粱的剪切慈屈曲抽这也是遗一种脆断性破坏右，当荷愧载较大呢、钢板组较薄或筛板型较回差时可锐能发生龙，在实避际工程离中也应您尽量避拘免。肤连接破种坏僻连接破叹坏包括苹板之间估的连接衬破坏和采板与边赏缘构件瓦间的连阔接破坏盏。板与绵檩条之轨间的连和接在平地行于檩介条方向炉的破坏烟属于脆锋性破坏壳，其他孝破坏都孝属于延烛性破坏衡。病影响蒙恐皮单元砍刚度的遮因素主狼要有以寄下三个粗：颜蒙皮板礼本身的途变形刚闻度勺蒙皮板晴的变形谁包括板通的拱褶辜扭曲变堆形（所尤谓耽的糠“誓手风饥琴盛”掀效应）困和剪切睡变形。定连接件撤的变形仁刚度腹边缘构火件的轴束向变形滚刚度靠一般而这言，中尺间构件寄对蒙皮谷单元的叙剪切刚冶度影响斥不大，软但对强荷度影响梅较大。喷在屋面屯板型选淋中后，哨连接件河和边缘就构件直汗接影响暗了蒙皮唇单元的牵抗剪刚虾度和强掏度。早由于蒙乎皮效应气，实际驻轻型钢小结构建萝筑中，辱压型钢龄板在宏颈观上参奶与了受骑力，为是刚架构擦件分担代了一部眉分外荷筋载，同悠时在有克良好连拌接的情予况下为艺这些构也件提供图了很好贼的侧向顷约束和腹扭转约们束，改醋善了结深构的受纸力条件券。特别刻对于受造稳定控惰制的薄即壁刚架秧构件和浸檩条构立件，蒙增皮效应福尤为显透著。然总而，由举于蒙皮狐效应的行机理和微作用条丸件及效栋果十分蓬复杂，捞在实际肠工程设告计中定菌量地应阁用蒙皮锣效应还拴有一定晚困难。梅所以，染现行设暴计规程毙没有明约确给出放利用蒙尿皮效应俊的条款魄，所有呢设计计躁算公式误都忽略波了蒙皮乳效应，糟只是规炭定在有女充分依桃据的条辟件下可咸以考虑右蒙皮效改应。然锯而，必粥须注意控的是，休设计中团无论我敌们是否谨考虑蒙披皮效应颠，蒙皮滑效应客疏观上都艺是存在什的。例白如，现驻行轻型蜻钢结构如设计规经程对水干平位移砌的限制背是很宽裁的，但鹊实际上光结构的女实测值移总是远键小于计伐算值；叉而实际段工程中笛也发生快过屋面馆压型钢鹿板在正拿常工作肥荷载下庭率先发沫生破坏温的工程局事故。毅所以，府忽略蒙存皮效应携的设计萌方法有驾时能得处到偏于睡安全的旅结果，午有时又申恰恰相射反。考惨虑蒙皮黑效应的牛设计方勉法并不求仅仅具纪有经济绝上的意糖义，更摘重要的睡是可以盒使结构讨的设计黄工作状浓态与实故际工作邪状态更僻加一致业。镇三、一摸阶弹性牢理论和境二阶弹仅性理论生轻钢结妈构内力鲜和位移楼的计算盒采用一阅阶弹性攀理论，婚即线性迫的结构日力学方因法。一澡阶弹性鄙理论的犹基本假顽定是结蔽构处于筹弹性状育态、结帖构产生跨的较小陡位移引沉起的二症阶效应轨可以忽填略不计违。如果劝结构的窝内力和受位移采悠用一阶耽弹性理姥论可以俊得到足闻够精确艺的分析骄结果，室这类结吉构被称图为线弹嫌性结构艇。话一阶弹炒性理论眠具有线台性的可照叠加特脾性，即株：荷载觉效应的糟组合结甲果与荷锡载组合敌后的效秃应分析茧结果是华一致的短。荷载夏效应的钢组合结航果是指习：首先持进行各递单个荷售载工况梢下的内宾力和位领移效应碑分析，芳然后进福行效应咏组合叠脚加所得抹的结果景；荷载条组合后前的效应血分析结屯果是指猎：首先圈进行荷狡载的组徒合叠加维，然后疾进行各绣组合荷孝载下的玻内力和令位移效岩应分析抓结果。珠按照我她国现行荐建筑结透构的设肯计规范孤规定，趟内力和盏位移的胶计算结疏果应该索是荷载杯效应的形组合结陆果。事颂实上，隆轻钢结务构的分氏析可以肯取荷载策效应的径组合值侧，也可悲以取荷漆载组合坚下的效秆应分析概值，这桌两者是沟一致的拌。但必胜须注意玩，各单戏个荷载珍工况下进结构构赢件内的峡最大内房力（位隔移）所徐在的位事置是不语一样的法，效应音组合时烟必须计寇算并比翻较确定爹最大的豆效应组膛合值及语其相应撕的位置泊；而确耕定组合浴荷载作搅用下的字构件内端最大内比力（位收移）及欠其相应沟的位置辽相对而水言较为牧直接和辰容易。制事实上页，一阶码弹性理闸论是近的似的。邀结构的涛节点位漂移会产磨生杆端赤内力的亏效应，巩而杆件易本身的滋变形也傻会产生影杆身内旨力的因效应，惊见琴图拨2-牵5汽所示。杆和拔效应反印过来又扁会引起瑞结构位仍移的变阅化。这凯样的相侍互耦联拳和相互春影响的汗效应称也为结构东的二阶工效应。护如果结邪构的二声阶效应签较大而峰不可忽拘略，必穗须采用踩二阶弹阁性理论期分析其物内力和竿位移，辫相应的家这类结割构也被船称为非词线性弹险性结构肉。茫图奔2-5社背结构的业和禁效应贼二阶弹佳性理论追不具有阔线性的摄叠加性闲质，即控：荷载牵效应的冬组合结肉果不再催等于荷榨载组合悠后的效盏应分析好结果。汉非线性袜结构的吃内力和和位移是闻指组合帅荷载作到用下的机效应。动所以，善必须首龙先对各股荷载工树况进行怠组合，邪然后进见行组合屠荷载作疲用下的姑结构二克阶弹性亭分析。抖一阶弹汉性理论搂适用于白线弹性什结构，愁其内力雾和位移假计算值蛇可以取宰荷载效规应组合转值或荷继载组合吸下的效外应计算姻值；二棵阶弹性也理论适万用于非扭线性弹盐性结构忌，其内翅力和位安移计算径值必须割取荷载衣组合下呆的效应咳计算值膀。淋四、薄蛋壁构件借结构力三学钱轻型钢起结构中甲主刚架峡一般由宜焊接或没轧制型跑钢截面补组成，凭内力分绳析采用坑一般结熊构力学为理论。竹一般结岁构力学晨理论研灯究结构厌及其构捷件的弯电曲问题团，其重请要假定垄是平截宗面假定邀，构件勺因弯曲鸽产生截馋面弯曲毅正应力场和弯曲气剪应力因。客次结构吐的檩条售一般为绝冷弯薄珠壁截面斯，冷弯嗓薄壁型富钢是在盈室温下众将较薄肢的钢板鼻或带钢兵通过冷梁轧或冲洪压等加词工手段闻，弯折拒成的各笋种截面今的型钢锋。由冷漠弯薄壁心构件组期成的结枝构的分秒析应采烈用薄壁帮构件结不构力学屑。薄壁惕构件力冻学研究管构件的蛛弯曲和匙扭转问研题，其骗重要假迹定是截磁面刚周凉边假定注，构件嘱截面内望的应力纪包括弯佩曲正应灾力掏、弯曲努剪应力息、翘曲摄正应力决、自由薄扭转剪将应力高和约束条剪应力男。林开口薄果壁构件誓在外力忆作用下裁往往同僚时产生焦弯曲变勇形和扭污转变形孕。构件晋弯曲会腰产生截蠢面正应突力影和剪应疑力除。薄壁瓣构件的晚扭转有木自由扭罗转和约岂束扭转慨两类。吸自由扭鸭转只产蝶生剪应讽力银；约束汤扭转会猴同时产胖生剪应坊力歼和翘曲蛇正应力显。豆在平行袄于形心州主轴的近外力作意用下，胳如果外疲力与截变面剪力唐流在两斩个形心患主轴方疑向和扭哥转方向扯平衡，杀这个外盏力的作鹊用线就悼是剪应将力流的勒合力作敏用线，井如惠图慰2-击6日所示。厕薄壁构是件中的义弯曲剪翼应力计迫算公式枪为：燃笨烤（五2-傅4炭）扔这里，仆表示外便力；郊、结、汉分别为历截面惯贵性矩、颗面积矩根和板件叶厚度。跑由式倘（算2-熟4眉）可见躬，弯曲自剪应力揉在截面榆上的分里布规律绢仅取决森于截面鄙的面积男矩，而呢面积矩败是由截倘面的几净何形状治决定的敏，所以津全截面悄剪力流辩合力作孙用线也就就只和逗截面的尖几何有耀关。两甲个里平行于域形心主荡轴的剪袖力流合爹力作用失线交于核一点，尖这一点闪就是截拜面弯心愚，或称杏剪力中棚心，扭坚心。截棉面剪心蛙的连线邪称为剪甜心轴。湖当外荷倡载通过肯剪心轴历时，构爹件只产炕生弯曲越而不产票生扭转舅[40约]甘。纸图地2-6黄息平行于肚截面主棉轴的外趣力与截蔬面弯曲主剪力流术平衡首当荷载弃不通过项剪心轴龙时，荷削载可以梁分解为怠过剪心旋的力和丛扭矩，温相应的荒构件的砖分析也债可以分殃解为过幕剪心的咏荷载作肚用下构献件的弯午曲和扭疫矩作用焰下构件妖的扭转径，如毒图欺2-矮7谋所示。寒考虑构声件扭转董的未知哈量是截仪面的扭要角，其弯余的都邮只与截真面几何铸性质有恩关。抓图规2-7嘱享荷载作吃用下构哈件的弯树曲和绕华剪心的烧扭转趣构件的权扭转有始自由扭骡转和约沈束扭转放两类。岁构件的溪自由扭摩转符合老条件征（恐1易）构件闯两端受董大小相外等、方籍向相反辆的一对泽扭矩作小用；忘（骨2掀）构件烦端部无疼扭转约嚷束。构漠件的自朝由扭转得引起的括扭矩与直构件厚荐度的立失方成正爷比。构悲件的自艘由扭转沫剪应力胞表达式各为：绒爆粒（王2-宽5朋）累上式中俗：脏为自由艇扭矩；贵G抚为钢材丙的剪切狮弹性模筐量；铅I污t忍为截面狮抗扭惯眨矩，铺，纵b能i缝,砌t渴i循分别表自示各段悼板宽和深板厚。旺考虑构舞件的约阿束扭转衣需要用照到一个拾新的广黄义坐惜标膀—胸—望扇性坐闯标，见蔽图喝2.咬8艰。图赴a孙为薄壁拐构件横欢截面；乘图册b佣表示一酱般扇性殿坐标的暂定义，致取剪视心孩B前为极点谎，截面倘中线任壮意点竹n1趋为起点胜，以所狠考虑的怕截面中德线上的辜点为计牧算点，静以极点秘与起始耳点、计南算点连吩线和截矛面中线旋围成面庭积剃的鞋2帆倍，并哲规定以枪顺时针熊为正。托当截面驻为规则筝直线段殊构成，割扇性坐把标将很丑容易计悄算；图冠c逮所取起设点合适终，使得牙截面上恰扇性坐工标的积稻分忽为欧0意，这样举的扇性姨坐标为抛主扇性梢坐标。务图雕2-8录店扇性坐影标和主价扇性坐硬标旦扇性坐伸标可以夏来表征秃截面任至意点的傻轴向位郑移，通赞过扇性疼坐标可两以定义纪相应的投扇性面庄积矩和谈扇性惯么性矩。饮约束扭尽转的应洪力可分怀解为翘鄙曲剪应系力和翘昆曲正应奏力。其牧中翘曲亭剪应力锋分布与杀扇性面红积矩图齿形相同灯，而翘咐曲正应晨力的分丢布同主涉扇性坐鸡标。翘资曲剪力胶流就可飘以在全摩截面上印合成约圾束扭矩映，连同搅自由扭炼矩合成薪总扭矩倒。而翘沸曲正应糟力对剪佳心形成色双力矩腔。所谓肚双力矩灭是指力合矩误F朋与距力滔矩平面坊r进一礼点缴C美的力矩草，治F替×冰r愉速称为悦对乳C茧的双力马矩，如喂图败2-化9腊所示。淋图柜2-翅9欲的左图暮中力肉F够相距幅d虑，构成地力矩错F镰×坚d颜，其相扎对号C薪点为力趋矩的力要矩；右向图中表译示扇性亭法向应赖力对剪给心奔B拌的双力贞矩。全图腔2-9疲墙翘曲正佳应力和义双力矩韵示意吹约束扭阴转引起衬的薄壁乎截面翘唤曲正应市力和约哭束剪应艇力为：果（屠2-奏6锁）辣（映2-症7翁）葛上式中抗，尖为翘曲晕正应力式；都为翘曲登剪应力屡；草为扭转架角；俯为约束酷受扭正墓应力；舍为主扇言性坐标争；惹为扇性伶静矩；被为扇性冷惯性矩喉；凭为扇性神扭矩；圾为构件保厚度。狸第四豆节俭悬稳定设电计的基岂本知识旦一、整该体稳定赴设计败1革．稳定瓜问题的逼基本类睬型遭结构稳装定问题富可分为精以下五宣类：好第一类筒稳定问催题：理狐想结构集的欧拉贞屈曲塑第二类筝稳定问滥题：实殖际结构椅的极限誉承载力稼第三类阴稳定问涝题：屈桌曲后极拉限承载糖力葱第四类黎稳定问滑题：缺客陷敏感宣型结构续的稳定品第五类亏稳定问砖题：跳湿跃型稳今定登五类稳英定问题灵的荷腥载那—婶—稻位移关旦系特征声见揉图况2-1疾0劲所示。趋图销2.1赠0身疫稳定问涉题类型侧图汪2-1且0嘴卖结构稳银定的基摸本类型祖如前所参述，轻绘型钢结碧构的计肾算模型因是平面汁刚架。援平面刚骗架的整卸体稳定防设计可朗分为平德面内整趁体稳定吗设计和梢平面外太整体稳本定设计弯两个部城分。刚闭架平面梅内的整远体稳定研属于上术述第二下类稳定腾问题，准平面外呀整体稳敢定属于托第一类浓稳定问佣题。轻咱型钢结忌构构件滨的板件旋局部稳糕定问题窝属于第敌三类稳塘定问题忍。贡2帝．具有欠理想边填界条件脚基本构体件的整伞体稳定辟基本构皱件的整杰体稳定桌设计是亮建立在染两端铰宿接、受仅两相等震端弯矩插作用的乐理想构定件的分扫析基础球上的，占如债图慎2-1述1艇所示。丸图屿2-1敬1溜伤理想边浙界单根淹构件的洞整体稳显定遮基本构旬件稳定衡设计的抓基本准雁则有三闭个。光准则一投：临界肥屈曲荷宴载准则消。以构凡件临界难屈曲荷度载作为踢构件失真稳的准勾则，适探用于压兼弯构件创平面外泽稳定和框受弯构绪件的弯般扭稳定撒设计；然准则二庸：边缘坑纤维屈逮服准则滋。以考腿虑构件配二阶效惩应后的输截面边赠缘纤维院最大应忍力屈服李作为构奴件失稳炮的准则词，适用笨于薄壁清构件压据弯平面旧内的稳掉定设计仓；荣准则三洽：稳定凉极限承边载力准碎则。以刃具有初漂始缺陷碌的实际吩构件的地极限承渴载力作嚷为构件闸失稳的姿准则，忠适用于轨轴心受兰压构件受和压弯级构件平世面内的菌稳定设强计。搞（烤1糖）轴心历受压构混件检对于轴党心受压敏柱，初吨始缺陷鹿、截面扭类型和什尺度都趟会影响狗构件的宋极限承乎载力。写现行规躲范取多集条柱子瞒曲线（偏曲线）赶来考虑混各种影此响因素怒，并以障统一的铲稳定系窑数狐表示构迅件绕两苗个截面津主轴的倒弯曲稳肢定和扭愤转稳定抖极限应泊力魔与材料逢设计强猾度绩的比值建，即：咱治滩（陕2-蠢8超）割于是，哄轴心受愧压柱平粗面内外棒弯曲和吩扭转稳磁定的设洽计公式品可写为坦：淋巾锁（袭2-汪9粱）陶上式中撤，致和玩分别为挨构件所项受的轴指压力和馒构件截武面面积腿。盈（夹2卫）受弯舌构件贪对于受盏弯构件训梁，平涝面内是勉强度问谢题，平池面外是尚第一类松稳定问浆题。其来平面外乓稳定设遍计公式笨为：扎基辉（女2-1稻0湖）谈上式中肌，要、朴、允分别为扫构件的模临界弯袭矩、临船界应力拿和弯扭挽屈曲系薯数。滴和舟分别为断构件所币受的弯糊矩和构薪件截面出抵抗矩写。建（省3眼）压弯周构件习对于压倦弯构件勇平面内焰的稳定援，现行伸规范首浙先基于油截面边鼻缘屈服键的准则希推导出坝带初始学缺陷的伞构件内痰二阶弯阵矩的表字达式及输截面最唤大应力荐。在此皮基础上拨进行修岩正得到浪第二类螺稳定问绸题的设膊计公式凡。推导苗过程如掌下：唐截面最券大应力浆为：争医猫（唯2-1负1费）感上式中恒，红为端部缸偏心（蹄代表初侮始缺陷状）；伴为构件滴最大挠安度；姿和牵为构件校所受的夜平面内佛弯矩和需截面抵避抗矩。押假定构僵件挠曲月线为正思弦曲线纱分布，粒根据外冬弯矩和乔截面内翼弯矩相谈等的条忠件可推蜘导得：杜连腐（仿2-1骨2已）着州舒（浊2-1倾3妻）龄上式中怠，当外诚弯矩写、叨时，差。由此艇可推导痛得到并的表达顽式，将佳回代入逼式驱（么2-1玻3截）最后宽可推导疫得到厕截面上良的最大解应力为恶：皮(惹2-1蜡4)令姜炎考虑到计构件平钓面内压紫弯失稳聋破坏时距，截面忍应力会送有塑性灰深入，储现行规殖范的设底计公式铺是在式住（泻2-1疑4各）的边立缘最大茄应力基愿础上修塘改得到兵的，其康一般形班式为：趋(笨2-1挣5)他莫浴上式中舞，霉为截面劳塑性深哀入系数慰，崖为常系充数。苹压弯构搏件平面球外的稳如定问题顶为第一业类稳定抄问题，耕现行规屯范采用序线性相沟关的形诊式近似芒和偏于已安全地珠得到构握件稳定准的设计阵公式，教如下所器示：爽惜泄（肿2-1鼠6猴）尸毫走上式中撒，咱为构件酱平面外湾的轴心全受压稳沈定系数究。吗糊脉（愉3辛）双向猎压弯构顿件轧对于双鼠向压弯暂构件，君现形规生范采用余近似和串偏于安蜓全的线吨性相关谋公式给叠出构件持绕两个祸主轴的同稳定验岁算公式钞，如下姑所示：京歪（镇2-1脸7角）览3领．轻型幻钢结构咱整体稳轮定设计叫的基本跌理论景轻型钢未结构刚掘架的稳止定设计探包括平千面内的棒稳定设班计和平巡面外的裕稳定验铸算。主符刚架平瓶面内的撤稳定是桶由刚架域平面内益的刚度申和构件但截面刚缓度提供浓的；主孩刚架平党面外的酸稳定是嘱由结构旋纵向支勤撑和构番件截面尸刚度保郊障的。龟主刚架予整体稳新定承载洋能力的垒精确数斩值分析板理论是衔二阶弹教塑性理促论，二呼阶弹塑聚性理论蛛又称极灾限承载僵力理论嚷。同二燃阶弹性稠理论相柔比，二迈阶弹塑邪性理论傍分析时挡必须考善虑构件畅截面材勤料的塑家性深入疲。虽然渐现在各穿种商用达软件包倾都可以胜进行结右构构件繁和体系潮的二阶宣弹塑性蒸分析，幼但是现抖行规范鞋还是采桐用近似臭公式设沫计结构竖的整体堤稳定。谋其原因离在于：怕（译1柔）使用肢软件进松行结构悟的二阶烫弹塑性但分析需车要较深春的专业剂知识并难耗费较起多的计沙算计时努，用于劲大量结慎构的工尊程设计堆无论是姨从对工腐程师的迫要求而社言还是恼从工作肚效率而意言都不景现实；喇（旧2眨）使用佛软件进密行结构活二阶弹杆塑性分舞析得到匀的稳定骗极限承什载力只某是结构军稳定的爹标准抗颗力值，欧而稳定溉承载力闹的分项肥系数与母结构初婆始缺陷所等一系盛列随机遣变量有庸关，涉阀及基于没可靠度鉴理论的丧稳定设软计问题沿，目前降对这一惠问题的缎研究还灶没有可充供实用依的研究角成果。即主刚架纺整体稳忌定的近开似设计勤方法是病将结构兵的稳定殊问题分角解和等梢效为梁上和柱构穿件的稳罪定问题极。采用朗弯矩不毯均匀系拾数考虑赔构件内箭实际弯凉矩分布泽；采用数计算长凝度概念揉等效考娃虑梁和弓柱构件员在刚架偿中的边岁界约束桥条件。姻（误1金）弯矩辣不均匀御系数砌弯矩不翠均匀系那数否反映了岗弯矩沿兽构件长领度的分墓布饱满距程度。肥由于现徐行规范题所考虑夕的基本璃构件是忍两端作粉用有相第同端弯誓矩的情锐况，即云弯矩沿质构件均驼匀分布吴，这时薯。显然拦，弯矩桂沿构件血分布越蹄不饱满颂，期应该越淋小。此赞外，构闪件的弯恰扭屈曲他稳定系乖数金中也考堡虑了冬横向荷聚载作用党位置的猾影响。街如果横愈向荷载秀作用于晋梁上翼啄缘，一础旦梁弯柴扭屈曲祥变形，是荷载的洒二阶效乓应对于造弯扭变威形而言架会施加纹一个正换向作用订；而如些果荷载浪作用于垃下翼缘掀，其二前阶效应况对弯扭锡变形是洋一个反悠向的作泉用。荷誉载分布奉和位置宇的影响拾见熟图浆2-1愉2糠所示。限图臭2-1升2梳硬荷载作产用对稳胖定验算嗽德影响益(2)弟乱计算长扫度确定叶幻界现行规队范关于覆稳定设宗计的近轰似公式胞是基于杀两端铰掌接这一大理想构侄件的研肝究和推翁导得到终的。但童是，实岸际结构享中的梁辛和柱边错界支承柿条件十成分复杂打。实际座构件和则理想构泼件的等者效原则断是两者述屈曲临爽界力相鼠等，根咬据这一授等效原钳则可以丰得到实扩际构件颂的计算饼长度。药换言之慰，实际层构件是散具有计生算长度若的理想隶构件的吵一部分堤。这样扔，规范味的稳定虏设计近吊似公式首就可以闭直接应双用于实庸际构件饥，只是江以计算穴长度代都替实际按构件长肺度。松狗萝记实际蛙构件的朱屈曲临允界力为职，假定视其计算拢长度为鞋。而长佛度为棕的理想匆构件的明屈曲临液界力为秩。根据门等效原挥则，计唐算长度爽的一般迫公式为芝：京粪洪（瓜2-1蚁8纷）魄图军2-1抢3炸给出了孝简单边冻界支承境条件下锦的构件奥的计算筒长度。摔图谋2.1框4盾给出了苹实际主引刚架结才构中梁伐柱构件仔的计算诞长度示殿意。坟图正2-1雅3掘侍简单边绣界条件辟下构件馒的计算脖长度丈图漆2-1寒4均羊刚架柱榜的计算误长度各安再由前所雁述，确疯定实际概构件计勇算长度荣的关键经是确定霜构件的诉屈曲临祥界力。维虽然现某有商用轻软件包龟可以容旺易地确吴定各类务结构及淹其构件虹的临界垫力，但施是在实胶际设计吐中还是傍采用简某化的近宴似公式寄或图表冠来确定唉构件的壁计算长稻度。原比因在于制：=1\*GB3齐①俘商用软菊件包的袍使用要徐求较高倍的专业广知识，约对于量幸大面广希的工程套设计的狂广泛应赠用有一币定困难鸭；=2\*GB3脑②躁一般而弄言，结岩构和构玻件的计觉算长度秆与作用脑其上的哗荷载有汗关。如钩果使用刘商用软残件进行疲计算，驴必须计耗算各个伸荷载组日合下的屈计算长脉度，取鉴其最大鞠值（临来界力最努小）作它为设计暮时的计霜算长度腾，工作低量过大途。般基于上链述原因术，现行损规范对烘于轻型济钢结构威构件的钢平面内盼稳定计灰算长度仔采用近先似公式谱和图表冻计算。说轻型钢篮结构构握件平面浓外的计讯算长度夸为其侧秃向支撑虾点间的溜距离，带其依据甩主要因或为支撑捧点处一酿般为平娘面外失妄稳波形宽的反弯抛点。可纱以认为嗽交叉支叨撑和刚刷性系杆希与刚架骗梁柱的跳连接点枣为构件右的侧向免支撑点苗。屋面俗檩条和昆墙面檩即条往往桥连接于头梁和柱即的一侧永翼缘，倾而梁和接柱的两穷侧翼缘岔都可能歌因受压圈从而产严生侧向杰失稳和屈侧向位养移。所跟以，檩派条和梁婚柱单侧黑翼缘的准连接点挥不能作荡为梁柱类构件的舍侧向支隙撑点，叹如饰图扭2-1卷5浅所示。紧图福2-1纤5呆屈刚架梁径柱单侧经翼缘檩珍条连接支处不能石作为构稻件侧向瓣支撑眠但是，减如果檩幕条与构抖件连接瓦处设置婶了隅撑哗（如它图绳2-1袋6倒所示）内，这样宾的连接希能否有早效阻止捉构件两旷侧翼缘评的侧向特位移从川而作为仗构件的和侧向支围撑点呢见？如果行是全敞党开结构元，隅撑命连接处窝可以有遮效阻止犁构件的仙扭转变霜形从而慢阻止构纪件的弯闲扭屈曲踏变形，距但是却婆不能阻旋止构件痛平面外阳的平行绳性弯曲谋变形。于所以，鬼构件弯姜曲稳定掉系数院计算时应应取支蜡撑刚性男系杆连脸接间的侵距离作趣为平面铺外计算弓长度，傲弯扭稳膀定系数辜计算时修可取隅纳撑之间际的距离养作为计眨算长度倘。但是恒，设置池檩条和蕉隅撑的救轻型钢摸结构一杀般都为突封闭式枪结构，独围护板贝材的面多内剪切伯刚度足摸以抵抗乐主结彼构构件音绕其弱菌轴的弯早曲变形相，所以池构件平累面外弯差扭失稳亚和弯曲迁失稳系辩数计算毯时都可照以取隅快撑之间东的距离述作为构村件平面熔外的计弓算长度搏。僻图柜2-1箩6悦刚架梁肌柱双侧封翼缘檩糟条隅撑测连接处脊作为构哀件侧向上支撑礼二、局备部稳定胖设计漫1夹．普通乳钢结构砖构件中茫板件的朽局部稳奥定设计浮普通钢袭结构构庸件的局钻部稳定融为第一而类稳定乱问题，骑设计时融不利用选板件屈史曲后极喜限强度怨。典型庄的工字缩形截面珠的局部伴失稳波滥形和屈鹿曲应力肌见壤图尝2-1蕉7床所示。荷图狸2-1容7籍秆板件局违部屈曲萝构件局竹部稳定坡的主要云影响因臭素是板爆件宽厚惑比狐。设计咏时通过庙限制宽肠厚比值常来确保焦构件不浑产生局似部失稳蚕，局部脸稳定的宴设计原殊则有以昨下三类婚：若（向1员）直接麦设计：逼（牌2吩）等强穿原则：狸（励3商）等稳喘原则：锈当局部舞稳定不昆满足要议求时，酸可采用辆以下三州种措施擦：枝（嘴1深）增加批厚度。碌这一方纯法将增侦加结构坏构件的雀自重，组从而浪毒费材料把；瓦（膛2子）减小惧板件宽斩度。这规一方法关将导致若降低截姓面强度劫和构件孩的整体愈稳定承趴载力；残（顷3卷）设置谁加劲肋急。这一北方法既叼经济合驰理又可货靠有效琴。察轻型钢企结构构式件中板厘件的局焦部稳定揭设计臣轻型钢观结构构稼件的局冰部稳定放属于第侨三类稳弓定问题坏，设计膝时充分泊利用板棋件的屈届曲后极朴限强度膏。一般妖将截面李内板件列区分为森加劲板半件嚷（挥H冤形和箱牵形截面建的腹板冒）、未柱加劲板铅件朵（董H矩形截面昨的翼缘饿）、部甩分加劲迁板件滩（绸C斗形截面捆的翼缘聪）等。兆加劲板以件的屈宫曲后强您度来源铃于板件真的薄膜延效应。混将板设至想成沿粒荷载方杏向的纵浓向板条裙和横向室的板条肌。当压计力达到终临界，细纵向板连条由直划变弯，智横向板促条因而眉受拉约负束纵向洁板条的第凸曲，慨故板件恰仍能继伴续承载柿直至板词带边缘办屈服。极当然，传利用板素件的屈姜曲后强扒度，板肆件内的屑应力并厅不均匀慰，表现相为中间循小，两春端大。后有效宽惰度的概朵念就是剥假设中晴间板带虎无效，轮两端一鞭定宽度像内的应赏力都达俩到屈服庸强度校，见缺图埋2-1这8铅。我图丘2-1愈8械阔有效宽绕度和有或效面积光未加劲啦板件的剃屈曲虽改然没有牧横向薄喷膜应力取，支承册边的弹傍性约束塘可以使坚板件所劳承受的服荷载有患所增大榴，理论毅上仍有窃一定的商屈曲后波强度可莲以利用点；但是取由于当怎翼缘屈狸曲后有剩效宽度必减小，私有效截往面的形迹心偏移担，造成贺荷载对装截面形梳心产生纽偏心力艺矩从而尚影响翼夕缘的屈视曲后承坚载能力惑。所以粪未加劲烤板件的拆屈曲后稠强度一蹦般都只劲作为强胡度储备道。熟边缘加染劲构件章对翼缘锁一边是铅相邻板伸件的弹穗性支承贼，一边加是板件蛮卷边对帆板件的本简支支型承；对定卷边则郊是一边兰翼缘简童支支承含，一边贴自由。陕两块板概件相互详支承，归相互影酷响。其然屈曲模厚式复杂置，当卷毫边具有币适当的夸宽厚比仁，卷边底不先于颠翼缘屈眠曲，翼泡缘同加笼劲板件赵；当卷污边过窄棍，则出主现象轴胖心压杆粗似的平咸面内屈勿曲，翼建缘随同俘卷边变袭形，当核卷边过残宽，则赚卷边也青趋于先毒屈曲。爪当然，照卷边对俊翼缘是侨否能充呜分加劲刘是一个蹦非常复饱杂的问咏题，不俩仅同截垄面上卷都边同翼跳缘尺寸起有关，起还同纵死向构件工的支撑楼长度有不关。戏例如对患于卷边朗槽钢构抗件，腹烧板作为鉴加劲板愧件来处阁理，翼黎缘为边南缘加劲窃板件，妄但是腹马板和翼摆缘之间倡屈曲也混有相关珍性。相天邻的强找板会对邮弱板起滨支承作价用，各镰板件屈拔曲后，丧整个截易面具有将屈曲后透强度，田直至各跨板件相什交转角劈处达到侵屈服点陪为止。两在有效啦宽厚比麻设计方锤法中需交要考虑郊板组效兼应的约粱束影响慎。始拌断与板件街有效宽息度概念能相对应期的是截适面的有探效面积型。在截闻面强度孝和构件哗整体稳拌定设计棉时，采起用有效骑截面的器特性（割面积、啦抵抗矩蕉）替代畅相应的晓全截面剑特性进靠行计算闲，意味涂着设计式时已经蛇利用了畜截面板联件的屈绒曲后强慕度。这校样的设妹计思想拖意味着浮容许截命面板件叨在承载繁能力阶指段发生乒局部失关稳。但闸是，验于算结构兽的位移醒和刚度折时取全底截面特某性，说瓜明在正羞常使用福阶段不猎考虑截厉面板件搞产生局益部失稳庙。维食尊由于设驴计时考讨虑了构秋件板件腹的屈曲砖后极限鼻承载力卵，一般斑而言，毕轻型钢悦结构构衡件中无矿需配置攻加劲肋踏。但是杰，构件见在起吊检按装过头程中往市往因为济截面抗只扭刚度候较小而出发生破吸坏。所率以，对弄于跨度蛮较大的蛛轻型钢重结构构棋件，应萌该设置统构造加况劲肋以粘防止安某装过程雷中截面态产生扭筋转折曲钞。灿第五蓬节症区优化设玻计的基雅本知识烫一、结如构优化狠设计的前基本概见念乘传统的假结构优堂化设计月，实际效上指的耻是结构母分析，兔其过程夺大致是翅假设唯-砌分析院-价校核相-撒重新设钞计。重始新设计览的目的轧也是要诸选择一灵个合理仅的方案射，但它辅只属分辞析的范而畴；且翁只能凭破设计者夜的经验羡作很少尾几次重蓬复以通节过辫“骑校核炉”腿为满足盆。结构睬优化指守的是结宣构综合黎，其过民程大致译可归纳最为：假颈定冰-捎分析劲-御搜索挽-米最优设援计四个目阶段。鸭其中的咬搜索过礼程是修寨改并优吊化的过带程。它努首先判裹断设计句方案是雪否达到川最优（何包括满纽足各种述给定的尤条件）帐，如若劲不是，与则按某浮种规则隙进行修渠改，以源求逐步类达到预猎定的最站优指标牙。优化格设计的端过程如阁图适2-1烂9纱所示刑[32采]-[披35]暂。给定初始方案给定初始方案结构分析优化检验输出优化结果优化处理（重设计）满意不满意图2-19优化过程图孟1淡．结构稠优化设截计的数个学模型但结构优来化设计翅可定义府为：对亭于已知就的给定陈参数，柳求出满浅足全部归约束条单件并使召目标函跳数取最宾小值的功设计变通量的解丛。这个跨定义可仍用数学熊方式表笨示为：架(独2-1妈9)饶其中，克称为设双计变量捷，格称为目伙标函数浮，据，拍所在方磁程称为消约束条呆件。和2桑．设计式变量通设计变个量指在掉设计过径程中所食要选择控的描述棕结构特做性的量姻，它的支数值是割可变的略。设计雄变量可芳以是各码个构件底的截面牌尺寸、蔬面积、坑惯性矩嘴等设计液截面的谜几何参政数，也狸可以是骨柱的高织度、梁蚀的间距似、拱的盆矢高和启节点坐将标等结适构总体棵的几何诚参数。里设计变部量通常给有连续色设计变下量和离蚀散设计哑变量两帝种类型冈。俗（期1疗）连续貌设计变从量。这狼类变量叮在优化笛过程中数是连续多变化的宋，如拱兼的矢高仰和节点誉坐标等誉。目（细2增）离散写设计变舞量。这蛮类变量径在优化殖中是跳着跃式变缸化的，消如可供轧选用的爱型钢的己截面面层积和钢血筋的直固径都是方不连续穷的。巴3本．目标裕函数奖目标函肤数是用眉来衡量伍设计好狭坏的指童标。采系用何种宽指标来唱反映设迹计好坏井与结构荣本身的变技术经汪济特性谱有关。饮通常采犯用的目晴标函数卡有：结蛇构重量贸、结构挖体积、抖结构造送价三种际。叛4乔．约束躲条件摄结构优翠化的约湖束条件惕一般有杨几何约驾束条件膏和性态奸约束条俩件两种匆。早（垦1呈）几何素约束条询件。即假在几何线尺寸方叫面对设是计变量终加以限丛制。如隙工字型砌截面的忽腹板和鹊翼缘的蠢最小厚酷度限制追。生（塔2涝）性态善约束条易件。即乒对结构摊的工作捡性态所兴施加的堂一些限延制。如搞构件的亿强度、卡稳定约晌束以及救结构整费体的刚险度和自息振频率馒等方面滋的限制嘴。垮二、轻推钢结构枯优化设录计的数津学模型们轻钢结德构设计臣的最终枪目的是便要给出圈一个经泽济合理锅的设计薪方案。芳优化设硬计方法揉，能较休好地适奖应这方墙面的要稀求。轻突钢结构慕采用优闯化设计关，对于聋减轻结袭构重量镜、降低矩用钢量舍和结构覆造价有亩着明显精的意义临。目前取国内对句轻钢结冒构的优冤化设计竞已进行诉了一些馋研究和巨应用，民编制了零相应的会计算程胖序，利灵用计算毁机实现质了对截塑面的自治动优选戒以求得位重量最概小、用摆料最省塑或造价堤最低的角设计方励案。这愧对于提股高轻钢暂结构的伤设计质挪量，加购快设计置进程都裳起了一讨定的作鹊用。下贼面针对掏轻钢结汤构建立钓其优化葱设计的揉数学模袍型。践1捕．设计导变量宫轻钢结脸构的主四要几何形参数如棚跨度、蛮檐口高命、屋面清坡度、察纵向柱洁间距等燃通常由降业主或赠建筑师时确定。念可供优透化的变待量主要铅是截面丸参数。呼具体说斤，就是段各工字珠钢截面阁的翼缘窄宽、厚昂，腹板碌的高、培厚等。廉钢板的峡厚度是朝离散变模量，而孝腹板和捞翼缘的瞒高（宽戴）一般垃也是从晒一系列江有规律郑的数中河选取，比因此轻攻钢结构鞠的设计貌变量通肤常是离顽散变量弱。月2嘉．目标堤函数套结构重圈量是轻眠钢结构唱优化设甩计的重壶要指标周，且比今较容易繁写成设售计变量询的函数沫形式，盘故轻钢远结构通黑常以用辽钢量最娱少为优崖化目标纵。辣约束条辉件故轻钢结捆构优化仆设计必阻须满足刚以下约窃束条件员：躺（甚1岛）强度霉、稳定惰约束条珍件。塔轻钢结型构构件犹必须满寨足强度赏和稳定君要求。谋（抗2民）刚度热约束条匙件。付轻钢结馋构的构岛件尺寸坡在优化博时，结张构的整库体刚度陕必须满桌足变形甜控制要越求。具恶体说，潜就是横含梁的最席大垂直绸位移、锈柱顶的阀最大水全平位移予、吊车皮轨顶处式的最大冲水平位普移等必芝须满足迫有关规奴范规定形的变形毒控制值柜。唤（潮3剂）截面拥尺寸约成束条件明。蜓轻钢结铁构截面剩尺寸的貌选择必夕须满足率有关规片范的构故造要求炮和使用铃要求，经如所有臣截面的娱腹板高耐度必须诚大于翼航缘宽度辰，所有缓截面的若翼缘厚外度必须扩比腹板患厚度大孔2mm刺以上等贩。谦（蜡4屠）结构匹整体约非束条件怒。国轻钢结雷构的优铃化设计惜必须满浴足结构梳整体约眠束条件禁，即构虎件截面难尺寸的化选择必挽须要保余证梁、笔柱截面竞的连续睛性以及静合理性管，满足肠常规的伐加工和愉使用要耳求等。栽（静5草）变量洪的上、珍下限约破束条件克。环三、结斥构优化尾方法简渗介途1宋．简单棒解法孟当优化程问题的涌变量较爽少时，盆可用下墓列简单弯解法。咳（熟1碰）图解龙法。在箭设计空柏间中作庙出可行渴域和目盏标函数铃等值面揭，再从默图形上环找出既山在可行侨域内（涂或其边影界内）漫，又使利目标函而数值最鼠小的设奏计点的盼位置。心（槽2风）解析同法。当溉问题比央较简单豆时，可允用解析新法求解脸。传2蛋．准则馒法加准则法粗是从工浓程和力舟学观点排出发，舅提出结席构达到朽优化设救计时应冻满足的粗某些准谷则（如三同步失乓效准则昏、满应约力准则吼、能量版准则等抽），然利后用迭毯代的方冈法求出稀满足这灰些准则抢的解。恼该方法付的主要脸特点是净收敛快什，重分搂析次数歪与设计覆变量数位目无直魔接关系灶，计算泥量不大缘，但适愉用有局酷限性，帜主要适踩用于结苍构布局堡及几何睛形状已堂定的情尽况。尽来管准则伐法有它樱的缺点剑，但从怠工程应商用的角梢度来看坚，它比出较方便艺，习惯撞上易于女接受，亲优点仍链是主要露的。最叫简单的舞准则法丛有同步租失效准劈则法和尽满应力剂准则法既。达（织1践）同步播失效准画则法。闲其基本执思想可没概括为姨：在荷凝载作用犁下，能狂使所有屡可能发苗生的破匪坏模式赤同时实没现的结逆构是最辩优的结律构。同龟步失效与准则设椒计有许奇多明显山的缺点蝶。由于酒要用解棕析表达栗式进行介代数运除算，同焰步失效嗽设计只可能用来党处理非乌常简单摊的元件观优化；白当约束肚数大于矿设计变便量数时停，必须斜设法确位定那些窝破坏模韵式应当纪同时发晒生才给耍出最优党设计，训这通常吃是一件讽十分困万难的工鹿作；当哪约束数润和设计岁变量数驶相等时院，并不牵能保证棍这样求饭得的解常是最优邀解。画（廊2颠）满应朗力准则杨法。该松法认为碌充分发肯挥材料神强度的办潜力，值可以算乖是结构宰优化的迟一个标矩志，以捆杆件满纠应力作递为优化却设计的希准则。咳这一方离法在杆蔽件系统统如桁架忧的优化愧设计中把用得较笛多。在慢此基础酷上又发湿展了与熄射线步娃结合的筑齿行法跪以及框娃架等复怒杂结构现的满应肚力设计辣。缠3董．数学谋规划法衣将结构夏优化问航题归纳唉为一个催数学规絮划问题配，然后使用数学搅规划法押来求解灯。结构回优化中换常用的玉数学规懒划方法阴是非线倡性规划略，有时雹也用线聪性规划伍，特殊瓦情况可惹能用到翻动态规灶划、几玉何规划惰、整数升规划或晶随机规挂划等。啊（斑1恳）线性糠规划。牵当目标称函数和脆约束方魔程都是卷设计变股量的线不性函数富时，称佩为线性征规划问辰题。该涉类问题洗的解法拍比较成扰熟，其抹中常用钩的解法猜是单纯层形法。抵（码2格）非线麦性规划黄。当目模标函数至或约束你方程为项设计变榨量的非永线性函棵数时，焰称为非降线性规伸划。结宣构优化逗设计多寿为有约医束的非倚线性规闭划问题炸。这类各问题较涂线性规乞划问题副复杂得书多，难窄度央较大，慈目前采说用的方脱法大致意有以下地几种类染型：不脉作转换晃但需求延导数的糠分析方何法，如缓梯度投汤影法、戴可行方淡向法等思；不作毯转换也援不需求杰导数的沸直接搜某索方法路，如复油形法；忽采用线舍性规划投来逐次鹊逼近，摸如序列污线性规知划法；堵转换为争无约束糠极值问革题求解刷，如罚朗函数法栗、乘子烈法等。案4罚．混合用法龙混合法系即同时情采用准败则法和凝数学规幕划法。捉5猾．启发喝式算法回近些年狡来发展冲起来了铅一些启妻发式算损法。这厌些算法四有遗传巡算法（尊GA去）、神喝经网络千算法、曲模拟退音火算法舒等。它柏们在结脏构优化倾领域得出到了一穷些应用讯。如文员献队[4]捎将遗传椒算法用开于门式杜刚架的万优化设南计。奇四、轻灶钢结构懒的满应蛋力设计与满应力批设计是湾结构优艘化的各蛾种算法秩中最简衡单、最公易为工熊程技术崇人员接呆受的一希种算法利。其基国本涵义竞是：结陶构每一览构件的挤应力，智至少在述某一工鹿况下达恩到材料逆的允许激应力。萄满应力丰设计中灶，目标饿函数并生不出现幼，这种炼寻求一隐个满足弟某种准覆则的设竟计、暂穿且不管向目标函市数的做吼法是准积则法设艳计的基显本特点弟。目前茄，轻钢机结构软洽件的优嘱化设计族大多采锯用满应箭力设计珍。轻钢挥结构的鸟设计变遭量通常串是离散剪变量，敢属于离三散变量巧优化设过计范畴花。下面突先介绍音设计变严量是连父续的常侄规的满喘应力设址计方法丛，再将叛其推广高到轻钢障结构基廉于离散缠变量的私满应力戴设计。卧结构满留应力设秀计右以桁架剩为例说惯明满应纲力设计佣的基本障思想。犯在这种弦结构中拢，作为滩设计变饲量的截跌面面积刚与杆件迷的刚度战成正比野，可直思接应用紧应力比武方法。吊对于弯脖曲构件师-剥梁、柱润、板组仁成的结名构，刚牌度与设蚀计变量飞的关系章比较复所杂，但滥是，仍选然可以脑采用推链广了的赌、带有劫一定近旋似性质捷的