同济大学钢结构基本原理课件

钢结构基本原理钢结构基本原理一、绪论1、结构体系——钢结构2、钢结构课程——基本原理、设计3、钢结构的组成——构件+连接4、钢结构特点5、钢结构应用6、钢结构的设计要求7、钢结构的发展8、钢结构的设计依据一、绪论1、结构体系——钢结构混凝土——水泥+石料钢材——结构钢(低碳钢、低合金钢)

玻璃——钢化、半钢化、浮法木材——原木、轻木膜材——玻璃纤维、聚脂纤维等铝材——结构铝结构体系建筑材料混凝土结构钢结构玻璃结构(幕墙结构)木结构膜结构铝合金结构钢结构——受力构件采用结构钢材的建筑结构、桥梁结构和构筑物

建筑结构：供人类工作或居住的建筑物构筑物：用于完成特定功能的结构体系(输电塔、储油罐等)

桥梁结构：用于跨越障碍物(河、江、海等)的结构1、结构体系——钢结构混凝土——水泥+石料结构体系建筑材料混凝土结构钢结构——受力同济大学钢结构基本原理ppt课件材料力学性能强度(MPa)/弹性模量(MPa)/密度（kN/m3）塑性和韧性制作安装方面密封性能耐火/耐腐蚀混凝土抗压性能好、抗拉性能差3-40/14000-36000/25拉力下脆性现浇一般好钢材均匀、各向同性234-420)/206000/78.5理想弹塑性材料，好预制、工业化程度高好耐热好耐火差耐腐蚀差玻璃缺陷对抗拉强度影响拉、抗压性能好拉45、压800//70000/25拉力下脆性预制、工业化程度高好耐火差耐腐蚀一般膜材各向异性、只拉柔性材料60-200(1mm厚)/500-1000/7-15预制、工业化程度高一般耐火差耐腐蚀差铝合金均匀、各向同性80—200658000/27理想弹塑性材料预制、工业化程度高好耐火差耐腐蚀好木材纤维纵向受拉强度大、纤维横向受拉强度低纤维受压及横向差预制、工业化程度一般耐火差耐腐蚀较差强度(MPa)/耐火/抗压性能好、3-40/均匀、各向234——

绪论——

钢结构材料——

受拉构件和索——

轴心受压构件——

受弯构件——

压弯构件——

钢结构的连接——

……钢结构基本原理建筑钢结构设计——

绪论——

平台钢结构——

门式刚架结构——

重型厂房结构排架系统吊车梁系统——

多高层框架——

……基本构件的设计计算理论结构体系的布置与设计基本构件：构成结构体系的基本受力单元，含索、柱、梁、拱、板、壳等结构体系和用途不同，但其基本构件的设计理论是一致的。2、钢结构课程——基本原理、设计——绪论钢结构基本原理建筑钢结构设计——绪论基本构件的设钢构件形式连接形式结构体系钢板焊接截面热轧型钢截面冷弯薄壁截面铸钢节点域轴心受力柱受弯梁压弯构件铆接连接普通螺栓连接高强螺栓连接焊接连接多高层框架结构大跨度空间结构厂房刚架排架结构高耸结构桥梁结构特种结构……+=钢结构基本原理建筑钢结构设计3、钢结构组成——构件+连接钢构件形式连接形式结构体系钢板焊接截面铆接连接多高层框架结构同济大学钢结构基本原理ppt课件

1)预制拼装——产品化、工业化、干作业施工速度快

2)材质均匀理想稳定——计算模型确定、精度高安全性好

3)材料强度高——板件薄、构件细长轻型、稳定性问题

4)塑性韧性好——抗震性能好、动力承载性能好

5)耐腐蚀性能差——防腐措施

6)耐热性能好、耐火性能差——防火措施4、钢结构特点1)预制拼装——产品化、工业化、干作业施工速度综合效益：适合大型公共和商业建筑（高层、大跨）、

自重轻基础造价小、施工快资金周转快、安全性能好标准化、工厂化、装配式带动产业链发展、绿色建材符合国家发展战略(removable/reuse/recycle)、

综合效益：

工业厂房——轻型门式刚架、屋盖、重工业排架5、钢结构应用工业厂房——轻型门式刚架、屋盖、重工业排架5、钢结构应多层及高层建筑框架体系、双重抗侧力体系、筒体体系多层及高层建筑框架体系、双重抗侧力体系、筒体体系

大跨度结构

——飞机库、候机楼、体育场馆、会展中心等公共建筑

结构体系：网架网壳（螺栓球节点、焊接球节点）大跨度结构结构体系：钢管桁架（直接汇交焊接节点、铸钢件节点）组焊完成的构件结构体系：钢管桁架（直接汇交焊接节点、铸钢件节点）组焊完成的结构体系：预张力结构结构体系：预张力结构

高耸塔桅

——电视、无线发射、观光等高耸塔桅——电视、无线发射、观光等

其他结构

幕墙支承、压力容器、折板结构、桥塔、桥面梁板、水箱、船舶、车厢、基坑维护、地下管线、脚手架

其他结构国家技术经济政策：安全性、经济性、先进性、高质量运输、安装和使用中的安全性

——正常使用极限状态和承载能力极限状态极端情况下的人员安全性**

——火、爆、恐怖袭击合理的结构方案、选材和构造标准化构件、工厂化制作可行的结构制作、运输和安装高强材料、高效构件或结构体系组合构件和体系6、钢结构的设计要求国家技术经济政策：安全性、经济性、先进性、高质量6、钢结构的世界各国大兴土木建设高潮的时期:美国:30年代；欧洲:60年代；日本:60年代；中国:90年代土木工程学科领域重大土木工程建设

世界六十年代创造规模和速度令人惊叹的材料工艺和体系桥梁、建筑、地下工程学习＋模仿＋跟踪性研究＋局部改进和创新7、钢结构的发展世界各国大兴土木建设高潮的时期:学习＋模仿＋跟踪性研究＋局部我国：钢产量全球第一建筑钢结构用量比例极少我国：应用拓展——住宅产业化、土木设施

城镇化快速发展：2001年37%2020年60%2050年75%以上

2005至2020年转移农村人口3亿以上，2050年累计6-7亿改变：粘土为主要材料、自建自住的不可持续住宅发展模式带动：材料—设备—制作—设计—安装—维修的整个产业链发展应用拓展——住宅产业化、土木设施改变：粘土为主要材料、自建自同济大学钢结构基本原理ppt课件应用趋势——更轻更高更大

Lighter,tallerandlarger材料、构件和体系的发展与创新应用趋势——更轻更高更大Lighter,talleran高性能材料、大回转半径截面、组合或杂交截面与结构体系Q235、Q345，Q420(水立方)、Q460(CCTV、鸟巢)，Q700-1100耐侯钢、耐火钢、……高性能材料、大回转半径截面、组合或杂交截面与结构体系Q235研究方向——极端灾害破坏机理、精细化数值模拟、信息化模型、全寿命优化(sustainablestructures)、研究方向——极端灾害破坏机理、精细化数值模拟、建筑结构设计统一标准建筑结构荷载规范建筑抗震设计规范钢结构设计规范GB50017冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018高耸结构设计规范高层民用建筑钢结构技术规程网架结构设计与施工规程网壳结构技术规程玻璃幕墙工程设计规范GB系列JGJ系列8、钢结构的设计依据建筑结构设计统一标准GB系列JGJ系列8、钢结构的设计依据门式刚架结构设计规程索膜结构设计技术规程钢管混凝土结构设计与施工规程点支式玻璃幕墙技术规程轻型钢结构设计规程膜结构技术规程建筑结构用索技术规程CECS系列DBJ系列门式刚架结构设计规程CECS系列DBJ系列第一章结束第一章结束二、钢结构材料二、钢结构材料1、均匀受拉时的工作性能A:fp

≈200MPa,ep

≈0.1%C:fy≈235MPa,

ey≈0.15%2.5%B:fu≈370-460MPa,

eu≈21%1、均匀受拉时的工作性能A:fp≈200MPa,钢材是理想的弹塑性材料钢材的屈强比fy/fp是结构的安全储备钢材的塑性：伸长率d与收缩率y,原尺寸与拉断后尺寸相对比同济大学钢结构基本原理ppt课件2、单轴反复应力下的工作性能钢材反复加载曲线：冷作硬化、时效、疲劳、滞回曲线2、单轴反复应力下的工作性能钢材反复加载曲线：3、复杂应力下的工作性能双拉：屈服点高、伸长率低，拉压：屈服点低、伸长率高，3、复杂应力下的工作性能双拉：屈服点高、伸长率低，4、抗冲击性能和冷弯性能强度和塑性指标——承受静力荷载性能：静力拉伸试验钢材抗冲击性能——承受动力荷载性能：冲击韧性akV型、U型缺口,ak=Ak/An——强度和韧性的综合指标Ak——冲击功[N.m](J),Ak=W(h1-h2),W=摆锤重，h1/h2=冲断前后摆锤高度An——试件缺口处净截面面积4、抗冲击性能和冷弯性能强度和塑性指标——承受静力荷载性能：钢材的冷弯性能：

钢材常温下冷加工产生塑性变形时对发生裂缝的抵抗能力

衡量钢材力学性能的综合指标

——冷弯试验

检验钢材内部缺陷（晶粒、结晶、杂物）拉伸试验和冲击试验的补充钢材的冷弯性能：

钢材常温下冷加工产生塑性变形时对发生裂缝的焊接焊接热影响区和焊接热影响效应焊接应力、塑性韧性等力学指标退化可焊性好：焊缝处及热影响区力学性能不低于母材、无焊接裂缝、安全可靠可焊性取决于钢材化学成分含量：低碳钢：碳<0.27%、锰<0.7%、硅<0.4%、硫磷<0.05%

低合金钢：碳当量EC%=C+Mn+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15可焊性试验：施工中试验、使用中试验、冲击韧性、裂纹5、可焊性焊接焊接热影响区和焊接热影响效应5、可焊性干腐蚀：金属和非金属元素直接结合湿腐蚀：水分多的环境下与非金属元素结合形成腐蚀物提高抗腐蚀性能：涂料底层处理(抛丸除锈等)+底漆+面漆耐侯钢材Cu-P-Ti-Re:09CuPCrNi,16CuCr,12MnCuCr

Cu-P-Ni-Cr:SMA400AW,AP,SMA490AW6、抗腐蚀性能干腐蚀：金属和非金属元素直接结合6、抗腐蚀性能延性破坏：塑性破坏，应力fyfu，径缩变形断裂，变形时间长剪应力超过晶粒抗剪能力脆性破坏：脆性断裂，应力<fy，无明显变形、无预兆，端口平直拉应力超过晶粒抗拉能力。强度理论应力>fy破坏？不适用于脆性断裂断裂力学理论！

I型裂纹：张开型

II型裂纹：滑移型

III型裂纹：撕开型7、延性破坏、累积损伤、脆性破坏、疲劳破坏延性破坏：7、延性破坏、累积损伤、脆性破坏、疲劳破坏

系数裂纹宽度一半应力应力强度因子：临界应力s0：裂纹失稳扩展时应力断裂韧性KIC：KI<KIC

稳定，裂纹不扩散KI=KIc

临界KI>KIC

失稳，裂纹扩展弹性断裂力学公式：弹性断裂力学公式(张开位移理论)：稳定不稳定位移临界值系数影响脆性断裂的因素：裂纹尺寸、作用应力、材料韧性提高抗脆断措施：焊接施工管理，避免焊接裂纹、杂质避免焊缝集中、采取措施避免或消除焊接残余应力优化细部构造措施、避免应力集中选择合理钢材，低温动力下工作时选用高等级钢应力腐蚀断裂：影响脆性断裂的因素：裂纹尺寸、作用应力、材料韧性疲劳破坏：反复荷载下低应力状态突然破坏反复荷载下的脆性破坏疲劳破坏过程：裂纹形成裂纹缓慢扩展裂纹失稳扩展

(焊缝)内部缺陷应力集中影响因素：应力循环形式和次数、应力集中、残余应力、缺陷应力比：r=smin/smax

绝对值较小绝对值较大拉(+)压(-)应力幅：由于存在残余应力，r不能代表实际应力变化情况

Ds=smax-smin

最大拉应力最小拉应力或压应力拉(+)压(-)疲劳强度曲线：疲劳破坏：匀质材料疲劳强度与应力比的关系：应力幅与应力循环次数关系：匀质材料疲劳强度与应力比的关系：损伤累积破坏：损伤：荷载+环境+温度+化学缺陷塑性损伤、疲劳损伤、材质变化、蠕变损伤损伤不断积累导致的破坏损伤累积破坏损伤变量D：无损伤0、破坏1，D=(0,1)

单调递增、不可逆损伤累积破坏：化学成分的影响

Fe-99%,C、Si、Mn、V<1.5%，Cr、Ni、Cu、Ti、Nb

S、P、O、N<0.1%C↑:屈服点和抗拉强度↑，塑性/韧性/可焊性/耐腐蚀性/疲劳/冷弯↓适量Si(0.1%-0.3%):

强度↑，过量降低塑性/韧性/可焊性/抗锈性适量Mn(0.3%-0.8%)：强度↑,消除热冷脆,过量降低塑性/韧性/可焊性/抗锈性S硫化铁:降低塑性/韧性/疲劳/可焊性/抗锈性，产生热脆，<0.045%P：强度/抗绣性↑,严重降低塑性/韧性/冷弯，产生冷脆，0.045%O/N：O产生热脆,<0.05%；N产生冷脆,<0.008%8、影响钢材性能的一般因素化学成分的影响8、影响钢材性能的一般因素生产过程的影响冶炼浇铸轧制矫正冶炼：方法：碱性平炉炼钢法、顶吹氧气转炉炼钢法、碱性侧吹转炉炼钢法目的：控制化学成分碱性侧吹效果差，已淘汰。平炉/顶吹效果接近，顶吹效率高应用更多。浇铸：钢液钢罐

脱氧剂氧化铁

脱氧程度:沸腾钢/半镇静钢/镇静钢/特殊镇静钢

沸腾钢：Mn为脱氧剂，脱氧程度差，浇铸时氧化铁+碳CO气体，冷却快、成品率高、成本低；材质不均匀、塑性韧性可焊性差。

镇静钢：Si为脱氧剂，脱氧能力强，脱氧充分，冷却缓慢无沸腾现象冷却收缩上部缩孔大、切头大、成品率低、成本高，力学性能好

半镇静钢：介于沸腾钢与镇静钢间特殊镇静钢：Mn/Si脱氧后，用铝钛补充脱氧，明显改善力学性能

生产过程的影响轧制：钢锭钢板/型钢高温加压(1200-1300OC)改善内部组织/力学性能轧制钢板薄力学性能好、强度/塑性/韧性好轧制方向材性由于垂直方向，试件沿垂直方向下料较厚钢板中杂质薄片分层Z向性能差(层状撕裂)

需进行Z向材性试验时效的影响碳/氮固熔物质随时间增加析出表面散步在晶粒滑移面上，约束塑性变形，提高强度，降低冲击韧性。时效时间从数天到数年。塑性变形后再加热(200-300OC)使时效的发生仅需几小时。轧制：冷作硬化的影响：常温下，塑性阶段反复加载会提高钢材的弹性极限，成为冷作硬化效应温度的影响：冷脆：温度下降至T1时，钢材由塑性破坏转化为脆性破坏热脆(蓝脆)：250OC时冲击韧性下降避免蓝脆范围内热加工

300-600OC：屈服/抗拉极限/弹性模量下降，600OC时接近零

冷作硬化的影响：应力集中的影响：杂质、槽口、裂缝、形状突变会产生局部应力高峰，应力高峰处一般存在同号平面或立体应力使材质变脆，低温+应力集中脆性断裂破坏

常温静力作用下，应力增大应力重分布，设计时可不考虑动力荷载作用下，易疲劳破坏，采取措施减小应力集中。应力集中的影响：品种牌号：普通碳素钢、低合金结构钢普通碳素钢：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。(N/mm2)

力学性能质保书：fy、fu、化学成分质保书：C、Mn、Si、S、P质量等级：A、B、C、D

A:无冲击功要求;B:20OC时Ak≥27J;C:0OC时Ak≥27J;D:-20OC时Ak≥27J脱氧方式：Z(可不标注)、b、F、TZ(可不标注)

A、B～Z、b、F;C～

Z;D～

TZQ235A、Q235AF、Q235Bb、Q235D、Q235C老标准：甲类钢(A,按力学性能供应)、乙类钢(B,按化学成分供应)、特类钢(C,按力学性能和化学成分供应)1、2、3、4、5、6、7号钢，3号钢——Q235。顶吹——YA3——甲类3号镇静钢；CY3F——特类顶吹3号沸腾钢9、钢材分类品种牌号：普通碳素钢、低合金结构钢9、钢材分类低合金钢：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460

提供力学性能质保书(fy、fu、、冷弯试验)

化学成分质保书(C、Mn、Si、S、P、V、Nb、Ti)

Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E

Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390E

A、B、C、D、E表示质量由低到高

A:无冲击功要求;B:20OC时Ak≥34J;C:0OC时Ak≥34J;

D:-20OC时Ak≥34J;E:-40OC时Ak≥27J

脱氧方式分为镇静钢(A、B)、特殊镇静钢(C、D、E)。Q345B—B级镇静钢,Q390D—D级特殊镇静钢,Q345C—C级特殊镇静钢老牌号：16Mn——Q345，15MnV——Q390低合金钢：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460优质碳素钢：碳素钢经热处理(调质处理/正火处理)，杂质元素少、

P/S<0.035%，限制其他缺陷。

31个品种，45号优质碳素钢高强度螺栓高强度钢丝：拉杆：合金钢235、345、460、550、650

拉索：优质碳素钢经多次冷拔，fu=1570-1770N/mm2

LG-abD×L,LG-UU150×6000半平行钢丝束、扭绞钢绞线()5xn;()

7xn6x19(Mxn)优质碳素钢：半平行钢丝束、6x19(Mxn)国外品种牌号：质量等级：A、B、C、D、E等ISO:Fe310/Fe360A(NF)/Fe430D(GF)，MPa(N/mm2)NF—非沸腾钢；GF—铝>0.02%,相当于特殊镇静钢英国：40A/40B/50E，ksi(千磅/英寸2)欧洲：意大利接近ISO美国：A36结构钢(MPa)，A242低合金高强度结构钢(ksi)日本：SS400一般结构用轧制钢

SS400A、B、C,SM490A、B、C,焊接结构用轧制钢

SMA400,SMA490,焊接结构用热轧耐候钢俄罗斯：C235,C245,C275,…,C390(MPa)Q235—美A36,A53/日SS400,SM400,SMA400/俄罗斯C235/英40/法E24/德St37Q345—美A572,A242,A588/日SM490YA,SM490YB,SM520/

俄罗斯C345/英50D/法E36/德St52

国外品种牌号：选用钢材的原则(1)结构类型及重要性

重要：大跨度屋盖、重级工作制吊车梁一般：普通厂房屋架和梁柱次要：楼梯、平台、栏杆(2)荷载性质

静力、动力(满载、欠载)

常温静力：B级F；动力：韧性和疲劳好—C级Z(3)连接方法焊接：力学性能和化学指标要求、可焊性好非焊接：力学性能(4)工作环境低温下注意冷脆，选用C、D级Z(5)结构受力受拉构件选用C、D级Z选用钢材的原则钢板

薄钢板：厚0.35-4mm，宽500-1800mm，长0.4-6m

厚钢板：厚4.5-60mm(<20mm为中厚)，宽700-3000mm，长4-12m

特厚板：厚>60mm，宽600-3800mm，长4-9m

扁钢：厚4-60mm，宽12-200mm，长3-9m型钢

热轧普通型钢：角钢、工字钢、槽钢热轧H型钢(H350x250x10x16)和T型钢(T248x199x9x14)

热轧无缝钢管、焊接钢管(直缝焊和螺旋焊)，102x5

无缝钢管：32-630mm，直缝钢管：19.1-426mm，螺旋钢管：219.1-1420mm9、钢材规格钢板9、钢材规格冷弯薄壁型钢壁厚：1.5-12mm，承重构件厚≥2mm、Q235/Q345/Q390冷弯薄壁型钢第二章结束力学性能：强度fy|fu、塑性d|Y、冲击韧性ak、可焊性、冷弯性能钢材破坏：延性破坏、脆性破坏、疲劳破坏、累积损伤化学成分：C、Mn、Si、V；有害成分：S、P、N、O钢材特性：时效和冷作硬化、冷脆和热脆钢材类别：普通碳素钢（A/B/C/D；F/b/Z/TZ）、低合金结构钢(A/B/C/D/E；Z/TZ)、优质碳素钢、钢拉杆和钢索钢材规格：钢板、型钢、冷弯薄壁型钢第二章结束力学性能：强度fy|fu、塑性d|Y、冲击韧性ak三、钢结构可能的破坏形式三、钢结构可能的破坏形式1、强度破坏(塑性破坏)

构件塑性内力重分布

——塑性设计qu显著提高截面塑性深入截面塑性应力重分布一般设计不考虑塑性内力重分布残余应力和应力集中对强度无影响强度设计不予考虑1、强度破坏(塑性破坏)2、稳定破坏(整体失稳、局部失稳)结构：体系整体失稳、构件失稳、板件失稳构件：构件整体失稳、板件局部失稳2、稳定破坏(整体失稳、局部失稳)结构：体系整体失稳、构件失焊接结构，常幅应力：非焊接结构：

——系数，考虑残余应力不同(较小时≥1)的影响非常幅应力：

Ni——常量i对应的疲劳破坏循环次数产生裂缝a1后至破坏(裂缝宽度a2)的剩余寿命：3、疲劳破坏焊接结构，常幅应力：3、疲劳破坏塑性损伤、疲劳损伤、材质变化、蠕变损伤缺陷累积预防措施：材料和焊缝无损检测：分层、夹渣、气孔、裂缝节点西部构造：避免三向受拉、减少应力集中低温时选择高级别(Z/TZ，C/D)钢材，限制S/P含量避免人工裂缝4、损伤累积破坏塑性损伤、疲劳损伤、材质变化、蠕变损伤缺陷累积4、损伤强度、稳定、疲劳破坏——通过计算设计避免损伤累积、脆性断裂——通过合理选材和合理使用避免5、脆性断裂破坏原因：缺陷和裂纹、应力集中和二向/三向拉应力、材料、温度环境、加载速率防止措施：

避免缺陷、合理制作/设计/使用、注意结构的鲁棒性(超静定结构)强度、稳定、疲劳破坏——通过计算设计避免5、脆性断裂破坏原因第三章结束第三章结束四、钢结构的连接连接方式：铆接、焊接、螺栓连接四、钢结构的连接连接方式：铆接、焊接、螺栓连接1、焊接连接的特性焊接方法：电弧焊、电阻焊、气焊电弧焊：通电后焊条与焊件间产生强大电弧提供热源，焊条熔化并与焊件熔化部分结合，使两焊件连接成整体。连接可靠、使用最广泛。手工电弧焊和自动（半自动）电弧焊。手工电弧焊：焊条(包裹焊药)溶化形成焊缝、焊药形成熔渣覆盖焊缝上产生隔离气体。焊条与焊件强度应匹配，Q235-E43,Q345-E50,Q390-E55,不同钢种连接采用与低强度钢材适应焊条1、焊接连接的特性焊接方法：电弧焊、电阻焊、气焊手工电弧焊：自动电弧焊：无涂层焊丝、插入焊剂中；通电后溶化焊剂，浮在溶化金属表面形成保护层、提供焊缝合金元素；设备或焊件自动移动，焊剂自动漏下、电弧埋在焊剂内、焊丝自动下降溶化；Q235-H08/H08A/H08MnA+高锰/高硅焊剂Q345/Q390-H08A/H08E+高锰焊剂

H08Mn/H08MnA+中锰/高锰焊剂半自动电弧焊：设备或焊件人工操作移动优点：焊缝质量均匀、塑性好、冲击韧性高、抗腐蚀性能强。自动电弧焊：电阻焊：电流通过焊件接触点表面产生热量溶化金属，再通过压力使其焊合。适用于板叠厚度≤12mm。电阻焊：气焊：利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰溶化金属形成焊缝，适用于薄钢板或小型结构中。气焊：焊接连接形式：按构件位置：平接、搭接、顶接、角接按构造分：对接焊缝、角焊缝对接焊缝：焊透(一般要求)、不焊透；直缝、斜缝角焊缝：侧缝、端缝；连续焊缝、断续焊缝按施焊位置：俯焊、立焊、横焊、仰焊焊接连接形式：焊接结构的优缺点：与铆接、螺栓连接结构比。优点：截面无削弱、对精度要求低、省工省时、材料利用充分；

适应性强、构造简单、无辅助零件、传力路线短而明确；

气密性水密性好、结构整体性好。缺点：焊接热影响区和热影响效应；

焊接残余应力和变形脆性破坏、疲劳破坏、降低稳定；一旦产生局部裂缝易扩张至整体。

焊接结构的优缺点：t≤10mm,直边缝t=10-20mm,单边V形或双边V形缝t≥20mm,V形缝、U形缝、K形缝、X形缝V形缝和U形缝为单边施焊、根部补焊，无法补焊时事先加垫板，焊件可随意翻转时使用K形缝或X形缝。为避免对接焊接起终点不能熔透而出现凹形焊口、产生应力集中，采用引弧板，或在计算时两端各扣除5mm计算长度。厚度、宽度变化时，一侧或两侧以≤1:4的坡度平缓过渡。2、对接焊缝的构造和计算构造：t≤10mm,直边缝2、对接焊缝的构造和计算构造：强度：焊缝强度不低于母材强度。为避免因缺陷影响降低焊缝抗拉强度，必须检查焊缝质量。对接焊缝质量检查：三级检验——外观检查二级检验——外观+超声波探伤检查一级检验——外观+超声波+X射线检查抗压强度：fwc=f抗拉强度：焊缝质量一级：fwt=f；焊缝质量二级：fwt=0.85f抗剪强度：fwv=fv强度：焊缝强度不低于母材强度。轴心受力对接焊缝的计算：斜向受力轴心受力对接焊缝的计算：斜向受力受剪力作用截面受剪：牛腿受剪：受弯剪共同作用受剪力作用受弯剪共同作用轴弯剪共同作用轴弯剪共同作用3、角焊缝的构造和计算角焊缝的构造：一般情况：普通焊缝；动力荷载：深熔或平坡。端焊缝时：平坡或深熔焊缝，避免根部应力集中造成的破坏。顶接连接：采用两边直角角焊缝，也可采用单边V形角焊缝，焊件不相互垂直时采用斜角角焊缝（焊件角度宜≤60o）3、角焊缝的构造和计算角焊缝的构造：一般情况：普通焊缝；动力焊缝高度hf：不宜太小，避免冷却太快产生裂缝。手工角焊缝自动角焊缝

T形连接单面角焊缝焊件厚度t≤4mm

不宜太大，避免穿透较薄焊件。不大于较薄焊件厚度的1.2倍（钢管除外）；

hf≤4mm(板厚t≤6mm时)，hf≤t-(1-2)mm(t>6mm时);

圆孔或槽孔内hf≤圆孔直径或槽孔短径的1/3。

焊缝高度hf：焊缝长度lw（实际长度减去起终点各5mm）

不宜太小，避免杆件局部加热严重。侧端缝lw≥8hf

或40mm。不宜太大，因受力不均匀，避免受力大处先破坏，侧缝lw

≤60hf(静)或40hf(动)，超过部分在计算中不考虑。内力均匀分布的梁翼缘腹板焊缝长度无限制。两边侧缝以间距d连接时，侧缝长度lw≥d。

d≤16t(t≥12mm时)或d≤200mm(t≤12mm时)，t为较薄板件厚度。杆件与节点可采用两侧焊、三面围焊或L形围焊(角钢节点)。焊缝长度lw（实际长度减去起终点各5mm）角焊缝破坏面——角焊缝的有效截面假定破坏面为焊缝的对称面，破坏面有效高度he角焊缝的受力特点和强度：角焊缝破坏面上的应力垂直于焊缝长度方向应力sf、平行于焊缝长度方向应力tfsf又分解为s⊥

和s∥。tf

=t

∥。角焊缝破坏面——角焊缝的有效截面角焊缝的受力特点和强度：角焊角焊缝的强度计算垂直于焊缝的力Ny，平行于焊缝的力Nz。fwf

为角焊缝强度设计值；bf

为段焊缝强度增大系数，bf=1.22(静)，bf=1.0(动)。角焊缝的强度计算fwf为角焊缝强度设计值；轴力作用下角焊缝的计算轴力作用下角焊缝的计算轴力作用下角钢连接角焊缝的计算角钢类型连接形式内力分肢背k1配系数肢背k1等肢0.70.30不等肢短肢连接0.750.25不等肢长肢连接0.650.35轴力作用下角钢连接角焊缝的计算角钢类型连接形式内力分配系数等同济大学钢结构基本原理ppt课件轴剪弯扭共同作用下角焊缝的计算焊缝应力：垂直于焊缝sf，平行于焊缝tf。作用力：轴力N，剪力V，弯矩M，扭矩T。sf=sfN

+sfV+sfM+sfT,tf=tfN+tfV+tfM+tfT轴剪弯扭共同作用下角焊缝的计算焊缝应力：垂直于焊缝sf，平行点1：翼缘。N产生t,V产生s，T产生tx和sy。点2：腹板。N产生s，V产生t，T产生sx和ty。点1：翼缘。N产生t,V产生s，T产生tx和sy。不焊透对接焊缝的计算按角焊缝计算：bf

取1.0；有效厚度

V形：he=s(a≥60o)，he=0.75s(a<60o)U/J形：he=s

s为焊缝根部至焊件表面最短距离。he1.5√t,t为较厚焊件厚度不焊透对接焊缝的计算4、焊接应力和焊接变形焊接残余应力纵向残余应力：焊接部位高温熔化、自由膨胀，冷却时焊接部位收缩，两侧固体约束其收缩

使焊接部位受拉、两侧固体受压4、焊接应力和焊接变形焊接残余应力横向残余应力：纵向收缩横向弯曲横向应力后焊部位开始凝固、横向收缩先焊已凝固部位阻止其收缩横向残余应力：厚度方向残余应力：钢板厚度<25mm时，应力较小；板厚≥

50mm时，应力可达50N/mm2。焊接应力的影响：对常温静力作用下强度无影响部分截面提前进入塑性，对刚度有一定影响对稳定有影响三向拉应力降低疲劳寿命、增加脆性断裂可能性厚度方向残余应力：焊接变形及其防止减小焊接变形和应力的措施：适当的焊接次序采用对称焊缝相反的预变形手工锤击和机械校正预热和回火(加热至600oC后缓慢冷却)焊接变形及其防止螺栓性能等级：3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9普通螺栓：3.6-8.8，高强度螺栓：8.8-12.9螺栓性能等级标号：螺栓材料公称抗拉强度值·屈强比值。10.9级高强度螺栓：螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；螺栓材质的屈强比值为0.9；

螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级5、普通螺栓连接的构造和计算5、普通螺栓连接的构造和计算普通螺栓工作形式：受拉——螺杆受拉受剪——螺杆受剪+孔壁承压A、B级——8.8级，45/35号钢，螺杆螺孔精度要求高，受剪C级——4.6/4.8级,Q235BF,螺杆孔间隙1.0-1.5mm,受拉,易拆卸螺栓的排列和构造要求——受力要求：螺栓端距过小，钢板易剪断；过大，钢板易鼓出——构造要求：螺栓距过大，连接不紧密，潮气进入易腐蚀——施工要求：转动扳手要求一定的操作空间螺栓最大间距与最小间距的要求

(与螺栓孔径d0或外层较薄板厚t有关)！普通螺栓工作形式：名称位置和方向最大容许间距（取较小值）最小容许间距中心间距任意方向外排e38d0或12t3d0中间排构件受压力e412d0或18t构件受拉力e516d0或24t中心至构件边缘距离顺内力方向e14d0或8t2d0垂直内力方向e2切割边1.5d0轧制边高强度螺栓1.5d0其他螺栓1.2d0名称位置和方向最大容许间距最小中心间距任意外排e38d0或型钢（角钢、槽钢或工字钢上的螺栓排列要求）角钢：不同肢宽下d0、e、e1、e2的要求；槽钢或工字钢：不同型钢下cmin(腹板)、emin(翼缘)的要求。型钢（角钢、槽钢或工字钢上的螺栓排列要求）普通螺栓的工作性能剪力螺栓：外力垂直于螺杆拉力螺栓：外力平行于螺杆

剪力螺栓的工作性能：剪力螺栓的5种破坏形式：螺栓承载力计算：防止螺杆剪断和局部承压破坏；净截面强度验算：防止净截面强度破坏；构造措施(限制端距和螺杆长度l≤5d)：防止端部剪切和螺杆弯曲。

普通螺栓的工作性能一个螺栓的抗剪承载力：

受剪

局部承压

剪力螺栓承载力：一个螺栓的抗剪承载力：拉力螺栓的工作性能：被连接件连接接触面脱开螺杆受拉拉断拉力螺栓承载力：

de——螺杆截面有效直径角钢采用拉力螺栓连接中撬力的消除：设置加劲肋加强刚度消除撬力。拉力螺栓的工作性能：剪力螺栓群的计算单个螺栓受力≤一个剪力螺栓的承载力净截面验算通过螺栓群形心的剪力作用下：弹性阶段受力不均匀破坏时趋于相等所需螺栓数目：

h为折减系数：

剪力螺栓群的计算净截面强度计算：An——构件净截面面积，根据螺栓排列按I、II、III截面计算。净截面强度计算：剪力和扭矩共同作用下：

剪力PNxp，Nxp=P/n

剪力VNyV,Nyp=V/n

扭矩MNMNxM、NyM，

NiM=Mri/Sri2，

NixM=NMyi/ri=Myi/Sri2NiyM=NMxi/ri=Mxi/Sri2剪力和扭矩共同作用下：拉力螺栓群的计算

轴力作用下的计算轴力通过螺栓群形心时，假定螺栓受力相等，所需螺栓数量：弯矩和轴力联合作用下的计算M/N较小时(Nmin>0)时，M/N较大时(Nmin<0)时，

拉力螺栓群的计算轴力、剪力和弯矩作用下的计算设支托时，螺栓仅受轴力和弯矩作用，计算同前。不设支托时，螺栓受轴力、弯矩和剪力作用，

螺栓拉力Nt根据轴力和弯矩计算，

螺栓剪力NV根据剪力计算，

拉、剪联合作用下螺栓承载力：

剪力作用下还应验算孔壁局部承压力：

轴力、剪力和弯矩作用下的计算高强度螺栓的工作性能高强度材料+预拉力紧密连接杆身：45号或40硼钢，螺帽垫圈：45号钢，经热处理提高强度。

20锰钛硼钢。预拉力：扭矩法和扭剪法扭矩法——测力扳手；扭剪法——扭断切口实现扭矩。摩擦型和承压型摩擦型——预拉力实现连接面摩擦，抵抗拉力和剪力，无滑移承压型——正常使用状态无滑移，承载能力状态孔壁承压6、高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓的工作性能6、高强度螺栓连接的构造和计算高强度螺栓摩擦型连接的抗剪工作性能

依靠钢板间接触面的摩擦力传力，

不依靠螺杆受剪、孔壁承压来传力。高强度螺栓承压型连接的抗剪工作性能

正常使用状态依靠接触面摩擦力传力，

剪力超过摩擦力时，连接件相对滑移、螺杆孔壁受压，

最终达到承载能力极限状态高强度螺栓的抗拉工作性能高强度螺栓摩擦型连接的抗剪工作性能高强度螺栓连接的抗拉工作性能螺杆预拉力P0、接触面挤压力C0，C0=P0外力Nt作用下，PPf，CCf，Pf=Cf+Nt螺杆伸长量等于接触面压缩恢复量，设螺杆面积Ad，接触面面积Ac，高强度螺栓连接的抗拉工作性能高强度螺栓摩擦型连接的抗剪计算摩擦型连接中高强度螺栓抗剪承载力设计值一个高强度螺栓的抗剪承载力设计值：nf——传力摩擦面数目；m——摩擦面抗滑移系数(与接触面处理方式、钢号有关)，查表。P0——高强度螺栓的预拉力设计值，P0=0.675fybAe高强度螺栓摩擦型连接的抗剪计算高强度螺栓群连接的计算剪力作用下：每个高强度螺栓所受剪力小于其抗剪承载力：构件净截面计算时，最危险截面在第一排螺栓孔处，第一排螺孔数n1，总螺孔数n，摩擦面的孔前传力为50%(记为pf)，净截面处受力N、应力s分别为：剪力和扭矩共同作用下：同普通螺栓群受剪力和扭矩作用。高强度螺栓群连接的计算高强度螺栓摩擦型连接的抗拉计算高强度摩擦型螺栓抗拉承载力设计值拉力过大接触面脱开，一个摩擦型高强度螺栓的抗拉承载力为：高强度摩擦型螺栓抗拉连接计算轴力作用下

弯矩和轴力作用下接触面不脱离，受力时绕螺栓群形心转动，螺栓拉力：高强度螺栓摩擦型连接的抗拉计算高强度螺栓摩擦型连接同时承受拉力和剪力的计算摩擦型连接中受拉高强度螺栓的抗剪承载力设计值一个螺栓受拉力Nt作用，等效预紧力为P0-1.25Nt(Nt为达Ntb时预紧力为0)，抗剪承载力为：同时承受拉力和剪力的螺栓群计算螺栓群绕形心转动，最大螺栓拉力要求：螺栓群总抗剪承载力为：高强度螺栓摩擦型连接同时承受拉力和剪力的计算高强度螺栓承压型连接的计算承压型螺栓材料、摩擦面处理、预拉力同摩擦型螺栓容许接触面滑移计算同普通螺栓一个承压型高强螺栓的承载力为：一个螺栓受计算拉力Nt、计算剪力NV，应满足：螺栓杆拉力对孔壁承压强度降低系数为1.2。高强度螺栓承压型连接的计算螺栓杆拉力对孔壁承压强度降低系数为第四章结束第四章结束五、受拉构件及索要点：强度设计——部分截面塑性深入：g系数、净截面刚度要求——容许长细比[l]

整体稳定——拉弯构件截面受压时局部稳定——拉弯构件翼缘或腹板受压时

五、受拉构件及索要点：强度设计——部分截面塑性深入：g系数、1、轴心受拉构件截面形式受力较小：受力较大：构件较长受力较大：轴心受拉构件的强度截面无消弱：截面有消弱：1、轴心受拉构件截面形式受拉构件的有效净截面净截面充分发挥作用的情况：普通螺栓——净截面高强度螺栓——首排、孔前传力净截面不能充分发挥作用的情况：引入有效净截面Ae概念。受拉构件的有效净截面受拉构件的刚度避免拉杆在制作、运输、安装和使用过程中刚度不足

——安装或自重下挠度大、干扰下微振。l

——拉杆的最大长细比；l0——拉杆计算长度；r——拉杆截面回转半径；[l]——容许长细比

承受静载或间接动载的结构直接承受动载的结构一般结构有重级吊车的厂房300-400200-350250受拉构件的刚度承受静载或间接动载的结构直接承受一般结构有重级拉弯构件的强度计算准则边缘纤维屈服准则全截面屈服准则塑性部分发展准则单向拉弯构件的强度按边缘纤维屈服准则设计公式：2、拉弯构件拉弯构件的强度计算准则2、拉弯构件按全截面屈服准则按全截面屈服准则偏于安全地以直线表达：偏于安全地以直线表达：按截面部分塑性深入准则引入截面塑性发展系数g，得到强度计算和设计公式分别为：按截面部分塑性深入准则引入截面塑性发展系数g，得到强度计算和双向拉弯构件的强度边缘纤维屈服准则全截面屈服准则截面部分塑性深入准则以强度设计值fd代替屈服强度fy得到设计公式。双向拉弯构件的强度拉弯构件的稳定问题当截面存在压应力即时应考虑构件的稳定问题。稳定问题类型：构件整体稳定构件整体平面外弯扭失稳

拉力较小时按受弯梁考虑拉力较大的有利作用板件局部稳定时考虑轴力腹板稳定与应力梯度及高厚比有关，控制高厚比或设置加劲肋翼缘稳定通过控制宽厚比实现拉弯构件的刚度弯矩较小时，刚度同轴心受力构件，弯矩较大时，除计算长细比外，还应验算挠度。

拉弯构件的稳定问题钢拉杆、钢丝绳、半平行钢丝束、扭绞钢绞线单索的受力分析基本假定：只受拉；材料符合虎克定律。平衡方程：#水平均布荷载作用下——抛物线3、索的力学特性和分析方法钢拉杆、钢丝绳、半平行钢丝束、扭绞钢绞线3、索的力学特性和分#沿索长均布荷载作用下——悬链线索长度：#沿索长均布荷载作用下——悬链线索的变形协调方程：索的变形协调方程：单索的简化计算单索的简化计算第五章结束第五章结束六、轴心受压构件六、轴心受压构件1、轴心受压构件可能的破坏形式强度、整体稳定、局部稳定。1、轴心受压构件可能的破坏形式强度、整体稳定、局部稳定。理想轴心压杆的整体稳定——分枝型失稳弹性稳定欧拉临界力：弹塑性稳定切线模量临界力：

Et——全截面切线刚度2、轴心受压构件的强度3、轴心受压构件的整体稳定理想轴心压杆的整体稳定——分枝型失稳2、轴心受压构件的强度3实际轴心压杆的整体稳定——极值型失稳初始缺陷：初始偏心、初始挠度、残余应力、材料不均匀等初始缺陷对稳定承载力影响较大，使scr—l关系不唯一。实际轴心压杆的整体稳定——极值型失稳轴心压杆的弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳具有初始缺陷的轴心压杆弹性微分方程：x0、y0——剪力中心坐标；sr——残余应力，拉为正。轴心压杆的弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳x0、y0——剪力中心双轴对称截面的弯曲失稳和扭转失稳剪力中心坐标x0=y0=0，三个互相独立的平衡方程（绕x、y轴弯曲、绕剪力中心扭转）。有初始缺陷时，求解得到三个独立的平衡路径：N-u,N-v,N-q。无初始缺陷时，求解非零解得到三个屈曲荷载NEx,Ney,NEq：计算长度系数：双轴对称截面的弯曲失稳和扭转失稳单轴对称截面的弯曲失稳和扭转失稳在对称轴x平面内(绕y轴)独立产生弯曲变形,NEy出对称轴x平面外弯曲(绕x轴)和扭转同时产生,NExq。不对称截面的弯扭失稳三方程耦联，空间弯扭失稳，NExyq。单轴对称截面的弯曲失稳和扭转失稳弯曲失稳的极限承载力弯曲失稳极限承载力准则：边缘纤维屈服准则(考虑P-D效应，变形引起的附加弯矩)——薄壁钢构件稳定极限承载力——普通钢结构按边缘纤维屈服准则求临界应力scr：考虑P—D效应的边缘纤维屈服准则：引入Dm的表达式，记e0=AD0/Wx，推导得到:弯曲失稳的极限承载力按稳定极限承载力理论求临界应力scr：考虑各种初始缺陷、各类截面形式、长细比，通过实验或计算得到柱子的或(柱子曲线)关系。多条柱子曲线（初始挠度l/1000）：

a1/a2/a3根据柱子类别a/b/c/d查表。我国规范：a/b/c/d共4条柱子曲线。按稳定极限承载力理论求临界应力scr：a1/a2/a3根据柱单轴对称截面弯扭失稳的极限承载力忽略初始挠度，弯扭屈曲平衡方程：由换算长细比lw根据弯曲失稳的边缘纤维屈服或稳定极限承载力理论计算j。单轴对称截面弯扭失稳的极限承载力轴心受压实腹式构件的整体稳定设计由弯曲失稳长细比l(弯扭失稳lwl，扭转失稳时lql)计算稳定系数j，轴心受压实腹式构件的整体稳定设计由弯曲失稳长细比l(弯扭失稳4、轴心受压实腹构件的局部稳定轴心受压实腹构件局部失稳设计准则不允许出现局部失稳，s≤scr允许局部失稳、利用板件屈曲后的强度，N≤Nu轴心受压实腹构件中板件的临界应力板件分类：加劲板件、非加劲板件、部分加劲板件4、轴心受压实腹构件的局部稳定轴心受压实腹构件局部失稳设计准板件弹性阶段的临界应力：（1）四边简支矩形板（加劲板）#半波数m给定,k取决于a/b

；#kmin=4。板件弹性阶段的临界应力：（2）加载边二边简支，其余一边简支一边自由板（未加劲板）（3）加载边二边简支，其余一边简支一边卷边（部分加劲板）（4）其他情况（加载边为二边简支）二边固定：k=6.97

一边固定一边简支：k=5.42

一边固定一边自由：k=1.28（2）加载边二边简支，其余一边简支一边自由板（未加劲板）板组中板件弹性阶段的临界应力全截面整体计算——查图考虑板组约束的板件临界应力系数k(z)实用计算公式：板件弹塑性阶段的临界应力板组中板件弹性阶段的临界应力轴心受压实腹构件中板件的屈曲后性能轴心受压实腹构件中板件的屈曲后性能轴心受压实腹构件的局部稳定计算——不允许局部失稳设计计算公式：实际按等稳原则计算：合理性1：合理性2：轴压构件的应力由整体稳定控制s≈ffy经济性合理性3：设计计算公式简单——限制宽厚比就可

轴心受压实腹构件的局部稳定计算——不允许局部失稳轴心受压实腹构件利用板件屈曲后强度的稳定计算beAe,计算be时取jfy代替fmax。(1)i=1，假定fmax,1

=fy；(2)计算be，计算Ae、Ie、长细比

l;(3)计算j，fmax,i+1=j

fy;(4)(fmax,i+1-fmax,i)/fmax,i+1≤error?是转(5)，否转(2)；(5)轴心受压实腹构件利用板件屈曲后强度的稳定计算格构式构件绕实轴的整体稳定绕实轴y-y等同绕实腹式截面。格构式构件绕虚轴的整体稳定必须考虑剪切变形的影响，构件变形y=y1+y2y1—弯曲变形，y2—剪切变形5、轴心受压格构式构件的整体稳定计算与设计格构式构件绕实轴的整体稳定5、轴心受压格构式构件的整体稳定计同济大学钢结构基本原理ppt课件板件的稳定性同实腹截面板件！单肢节间的稳定性缀条的稳定性实用公式：6、轴心受压格构式构件的局部稳定轴心受压缀条格构构件的局部稳定板件的稳定性同实腹截面板件！6、轴心受压格构式构件的局部稳定一个斜缀条的内力为：按轴心受压构件验算缀条，g0——缀条为角钢时考虑受力偏心的折减系数等边角钢：短边连接角钢：长边连接角钢：l为按角钢最小回转半径计算的长细比，l≥20。一个斜缀条的内力为：l为按角钢最小回转半径计算的长细比，l轴心受压缀板格构构件的局部稳定板件的稳定性同实腹截面板件！单肢节间的稳定性应按压弯构件验算其单肢稳定性，

实用公式：l1≤40且l1≤0.5lmax

lmax--缀板构件的最大长细比，＜50时取50。缀板的稳定性轴心受压缀板格构构件的局部稳定7、轴心受压构件的刚度长细比过大：在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形；使用期间因其自重而明显下挠；在动力干扰下发生较大的振动。7、轴心受压构件的刚度长细比过大：第六章结束强度：净截面验算整体稳定：理想构件的弹性欧拉屈曲、弹塑性屈曲的切线模量法

双轴、单轴和不对称截面，不同失稳类型

实际构件的极值型失稳

初始缺陷影响，弯曲失稳的多条柱子曲线验算：绕对称轴弯曲失稳、对称面外弯扭失稳(换算长细比)

毛截面验算局部稳定：板件局部屈曲应力、屈曲模态和系数k

局部稳定验算原则：等稳及其合理性，宽厚板限值

屈曲后极限强度，有效截面特性格构式截面柱：绕虚轴弯曲的换算长细比—剪切刚度对整体稳定影响

绕实轴弯曲同实腹截面，绕虚轴按换算长细比

构件、单肢、缀板缀条、板件局部刚度：长细比，绕强轴、弱轴，绕实轴、虚轴第六章结束强度：净截面验算七、受弯构件强度：弯曲正应力s、剪应力t、局部横向压应力sc，

自由扭转剪应力tk、翘曲扭转正应力sw、tw；

截面塑性深入设计原则，单项最大应力，折算应力整体稳定：弯矩作用平面外弯扭屈曲，弹性临界屈曲应力Mcr,

边界条件、截面形式、荷载作用位置的影响，

设计验算公式，不验算的条件局部稳定：板件局部屈曲应力，应力分布的影响，

局部稳定设计原则，加劲肋布置，分区直接验算，

考虑屈曲后的极限承载力刚度验算：挠度控制，要求充分变形能力的情况七、受弯构件强度：弯曲正应力s、剪应力t、局部横向压受弯构件(梁)：受弯矩或弯矩+剪力作用单向受弯构件、双向受弯构件简支梁、连续梁、悬臂梁主梁、次梁等截面梁、变截面梁实腹式截面梁、空腹式截面梁实腹式截面梁：型钢、焊接型钢：热轧工字、H型钢、冷弯薄壁截面焊接：工字形、箱型

空腹式截面梁：需考虑制作方便梁的强轴：x；弱轴：y。1、受弯构件的类型与截面受弯构件(梁)：受弯矩或弯矩+剪力作用1、受弯构件的类型与截面强度破坏平面内弯曲变形v截面纤维开始屈服——弹性极限截面塑性深入截面达塑性极限2、受弯构件的主要破坏形式截面强度破坏2、受弯构件的主要破坏形式构件整体稳定破坏

平面内弯曲变形v平面外弯扭失稳u,q

弹性失稳弹塑性失稳构件整体稳定破坏板件局部失稳翼缘失稳——不允许腹板失稳允许——有效截面不允许——加劲肋板件局部失稳强度准则边缘纤维屈服全截面塑性截面塑性部分深入抗弯强度单向弯曲时：

3、构件受弯时的截面强度(s、t、tk、sw、tw)强度准则3、构件受弯时的截面强度(s、t、tk、sw、tw)双向弯曲时：边缘纤维屈服：全截面塑性：截面部分塑性深入

双向弯曲时：抗剪强度局部承压强度不满足要求是设置加劲肋抗剪强度复合应力和折算应力受弯构件的剪力中心横向力Vx(qx)、Vy(qy)通过剪力中心时，截面仅受弯不受扭。形心C、剪力中心S翼缘剪力流对腹板的扭矩=横向力扭矩剪力中心S在对称轴上；对T形、十字形截面剪力中心在板件交点上。复合应力和折算应力自由扭转条件按：构件两端反向扭矩作用、端部截面纵向纤维变形自由。单位长度扭转角为常数，产生截面自由扭转剪应力tk，为常数4、构件的扭转自由扭转4、构件的扭转约束扭转不满足自由扭转条件时，产生约束扭转。单位扭转角不为常数。外扭矩产生翘曲扭矩Mw和自由扭矩Mk,Mw产生翘曲扭转正应力sw和剪应力tw，Mk产生剪应力tk。

约束扭转平衡微分方程和临界弯矩5、受弯构件的弯扭平衡方程和临界弯曲扭转平衡微分方程和临界弯矩5、受弯构件的弯扭平衡方程和临界弯曲扭支承条件变化的影响：支承条件变化的影响：截面形式和荷载作用的变化：截面形式和荷载作用的变化：受弯构件整体稳定的计算基本公式：受弯构件可以不进行整体稳定计算的情况：足够刚度的铺板（钢筋混凝土板和钢板）铺设并牢固连接于梁上翼缘，能有效阻止梁侧向变形；梁侧向支撑点足够、支撑点间自由长度较小。工字型截面l1/b1跨中无侧向支撑点：13√235/fy

(荷载在上翼缘)，20√235/fy

(荷载在下翼缘)跨中有侧向支撑点：16√235/fy

箱形截面l1/b095(235/fy)，且h/b0≤6受弯构件整体稳定的计算跨中无侧向支撑点：13√235/fy受弯构件中板件的局部失稳临界应力受压翼缘的局部稳定

均匀受压

三边简支一边自由，

工字形截面，k=0.425；箱形截面，k=4.0。

6、受弯构件中板件的局部稳定受弯构件中板件的局部失稳临界应力6、受弯构件中板件的局部稳定腹板的局部稳定（1）不均匀压力作用下

k取决于板边缘最大最小压应力比a和板长宽比b。腹板的局部稳定（2）受均匀剪力作用时

屈曲时呈45o斜向鼓出。（3）受单边横向压力作用时（2）受均匀剪力作用时（3）受单边横向压力作用时弯曲正应力、局部应力和剪应力单独作用下的临界应力：弯曲正应力、局部应力和剪应力单独作用下的临界应力弯曲正应力、局部应力和剪应力联合作用下的临界应力：弯曲正应力、局部应力和剪应力联合作用下的临界应力：受弯构件局部失稳的设计准则（1）工字形截面翼缘：（2）工字形截面腹板：刚度要求受弯构件局部失稳的设计准则防止板件局部失稳的途径——加劲肋及其配置

减小腹板h强度刚度不能满足要求；×减小翼缘b整体稳定不能满足要求；

×增大t增加自重；

×设置加劲肋经济合理。√

——横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋确定加劲肋类型、计算加劲肋间距验算区隔腹板的局部稳定——直接验算法加劲肋设计防止板件局部失稳的途径——加劲肋及其配置减小腹板h强当时，不发生局部失稳，可不配置加劲肋。

时按构造配横向加劲肋；当