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1、第一节第一节 钢结构的特点及应用钢结构的特点及应用一、钢结构的特点1 1教育教学教育教学强度高、重量轻强度高、重量轻n n钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较大，但其屈服点较混凝土和木材要高较大，但其屈服点较混凝土和木材要高得多，其质量密度与屈服点的比值相对得多，其质量密度与屈服点的比值相对较低。在承载力相同的条件下，钢结构较低。在承载力相同的条件下，钢结构与钢筋混凝土结构、木结构相比，构件与钢筋混凝土结构、木结构相比，构件较小，重量较轻，便于运输和安装。较小，重量较轻，便于运输和安装。2 2教育教学教育教学质地均匀，塑性和韧性好质地均匀，塑性和韧性好n n钢
2、材质地均匀，各向同性，弹性模量大，钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性有良好的塑性和韧性，为理想的弹塑性体，完全符合目前所采用的计算方法和体，完全符合目前所采用的计算方法和基本理论。基本理论。 3 3教育教学教育教学生产、安装工业化程度高，施工周期短生产、安装工业化程度高，施工周期短 n n钢结构生产具备成批大件生产和高度准钢结构生产具备成批大件生产和高度准确性的特点，可以采用工厂制作、工地确性的特点，可以采用工厂制作、工地安装的施工方法，所以其生产作业面多，安装的施工方法，所以其生产作业面多，可缩短施工周期，进而为降低造价、提可缩短施工周期，进而为降低造价、
3、提高效益创造条件。高效益创造条件。4 4教育教学教育教学密闭性能好密闭性能好 n n由于焊接结构可以做到完全密封，一些由于焊接结构可以做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜、管道等板壳结构都采用型油库、气柜、管道等板壳结构都采用钢结构。钢结构。5 5教育教学教育教学抗震及抗动力荷载性能好抗震及抗动力荷载性能好 n n钢结构因自重轻、质地均匀，具有较好钢结构因自重轻、质地均匀，具有较好的延性，因而抗震及抗动力荷载性能好。的延性，因而抗震及抗动力荷载性能好。 6 6教育教学教育教学具有一定的耐热性具有一定的耐热性 n n温度在温度在250
4、以内，钢的性质变化很小，以内，钢的性质变化很小，温度达到温度达到300以上，强度逐渐下降，以上，强度逐渐下降，达到达到450650时，强度降为零。因时，强度降为零。因此，钢结构可用于温度不高于此，钢结构可用于温度不高于250的的场合。在自身有特殊防火要求的建筑中，场合。在自身有特殊防火要求的建筑中，钢结构必须用耐火材料予以维护。当防钢结构必须用耐火材料予以维护。当防火设计不当或者当防火层处于破坏的状火设计不当或者当防火层处于破坏的状况下，有可能将产生灾难性的后果。况下，有可能将产生灾难性的后果。 7 7教育教学教育教学远眺纽约曼哈顿世贸大楼远眺纽约曼哈顿世贸大楼8 8教育教学教育教学绝绝版版纽
5、纽约约世世贸贸中中心心双双子子塔塔 9 9教育教学教育教学n n撞击下的世界贸易中心撞击下的世界贸易中心撞击下的世界贸易中心撞击下的世界贸易中心 美国东部时间美国东部时间美国东部时间美国东部时间20012001年年年年9 9月月月月1111日上午日上午日上午日上午8 8时时时时4545分，一架起飞重量达分，一架起飞重量达分，一架起飞重量达分，一架起飞重量达160160吨的波音吨的波音吨的波音吨的波音767767型型型型飞机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；飞机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；飞机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；飞机，直接撞击纽约世界贸易中心北塔；1818分钟后，又一架起飞重量为分
6、钟后，又一架起飞重量为分钟后，又一架起飞重量为分钟后，又一架起飞重量为100100吨的波音吨的波音吨的波音吨的波音757757型飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南型飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南型飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南型飞机，几乎拦腰撞击世界贸易中心南塔。假设两架飞机的起飞重量是满负荷，再塔。假设两架飞机的起飞重量是满负荷，再塔。假设两架飞机的起飞重量是满负荷，再塔。假设两架飞机的起飞重量是满负荷，再考虑两种机型的速度是考虑两种机型的速度是考虑两种机型的速度是考虑两种机型的速度是10001000千米千米千米千米/ /小时，而小时，而小时，而小时，而且以恐怖分子执意为之的心理，这个速度
7、已且以恐怖分子执意为之的心理，这个速度已且以恐怖分子执意为之的心理，这个速度已且以恐怖分子执意为之的心理，这个速度已是下限，那么，在这种条件下，世界贸易中是下限，那么，在这种条件下，世界贸易中是下限，那么，在这种条件下，世界贸易中是下限，那么，在这种条件下，世界贸易中心受到的冲量究竟有多少呢？心受到的冲量究竟有多少呢？心受到的冲量究竟有多少呢？心受到的冲量究竟有多少呢？1010教育教学教育教学n n根据动量的计算公式根据动量的计算公式根据动量的计算公式根据动量的计算公式P=mvP=mv，mm是质点的质量，是质点的质量，是质点的质量，是质点的质量，v v是该质是该质是该质是该质点的质心速度，质点
8、的动量是矢量，其方向和速度矢量点的质心速度，质点的动量是矢量，其方向和速度矢量点的质心速度，质点的动量是矢量，其方向和速度矢量点的质心速度，质点的动量是矢量，其方向和速度矢量的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于物的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于物的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于物的方向相同。实质上，飞机撞击世界贸易中心是属于物体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：体对障碍物碰撞的现象，我们先看看有关数据：一、一、一、一、 北塔所承受北塔所承受北塔所承受北塔所承受7677
9、67型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量m=1601000=160000m=1601000=160000（千克）（千克）（千克）（千克）v=v=（1000100010001000）3600277.83600277.8米米米米/ /秒秒秒秒P=mv=160000277.8=44448000P=mv=160000277.8=44448000千克千克千克千克 米米米米/ /秒秒秒秒二、二、二、二、 南塔所承受南塔所承受南塔所承受南塔所承受757757型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量型飞机撞击的动量m=1001000=100000m=1001000=1000
10、00（千克）（千克）（千克）（千克）v=v=（1000100010001000）3600277.83600277.8米米米米/ /秒秒秒秒P=mv=100000277.8=27780000P=mv=100000277.8=27780000千克千克千克千克 米米米米/ /秒秒秒秒 以上数据之巨，可见飞机每一次撞击的力量都是致以上数据之巨，可见飞机每一次撞击的力量都是致以上数据之巨，可见飞机每一次撞击的力量都是致以上数据之巨，可见飞机每一次撞击的力量都是致命的，所以有物理学家说，这种撞击与爆炸，可达命的，所以有物理学家说，这种撞击与爆炸，可达命的，所以有物理学家说，这种撞击与爆炸，可达命的，所以有
11、物理学家说，这种撞击与爆炸，可达10001000吨烈性炸药当量，应该是可信的。吨烈性炸药当量，应该是可信的。吨烈性炸药当量，应该是可信的。吨烈性炸药当量，应该是可信的。1111教育教学教育教学n n南北塔是筒中筒结构，核心是南北塔是筒中筒结构，核心是南北塔是筒中筒结构，核心是南北塔是筒中筒结构，核心是4747个电梯井个电梯井个电梯井个电梯井（因分段设置，（因分段设置，（因分段设置，（因分段设置，4747个电梯井可容个电梯井可容个电梯井可容个电梯井可容104104部电梯）部电梯）部电梯）部电梯），外围是钢柱排列，外围是钢柱排列，外围是钢柱排列，外围是钢柱排列，9 9层以下的承重外柱间距层以下的承
12、重外柱间距层以下的承重外柱间距层以下的承重外柱间距为为为为3 3米，米，米，米，9 9层以上承重外柱间距为层以上承重外柱间距为层以上承重外柱间距为层以上承重外柱间距为1.0161.016米，米，米，米，标准层窗宽仅标准层窗宽仅标准层窗宽仅标准层窗宽仅0.550.55米，如此密植的钢铁森林，米，如此密植的钢铁森林，米，如此密植的钢铁森林，米，如此密植的钢铁森林，于极高速撞击之下，两架飞机还是全都没入于极高速撞击之下，两架飞机还是全都没入于极高速撞击之下，两架飞机还是全都没入于极高速撞击之下，两架飞机还是全都没入其腹部，甚至撞击南塔那架还穿透整座进深其腹部，甚至撞击南塔那架还穿透整座进深其腹部，甚
13、至撞击南塔那架还穿透整座进深其腹部，甚至撞击南塔那架还穿透整座进深达达达达63.563.5米的大厦，撞击力量之巨，威力之大，米的大厦，撞击力量之巨，威力之大，米的大厦，撞击力量之巨，威力之大，米的大厦，撞击力量之巨，威力之大，实在令人悚然。实在令人悚然。实在令人悚然。实在令人悚然。 但是，事实上，世界贸易中心却经受住但是，事实上，世界贸易中心却经受住但是，事实上，世界贸易中心却经受住但是，事实上，世界贸易中心却经受住了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量，了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量，了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量，了这等力量的撞击，因为撞击造成的动量，并不是坍塌的决定因素。并不是
14、坍塌的决定因素。并不是坍塌的决定因素。并不是坍塌的决定因素。1212教育教学教育教学n n烈火中的世界贸易中心烈火中的世界贸易中心烈火中的世界贸易中心烈火中的世界贸易中心撞击两塔的波音撞击两塔的波音撞击两塔的波音撞击两塔的波音767767型或型或型或型或757757型飞机，如果机体直型飞机，如果机体直型飞机，如果机体直型飞机，如果机体直径约计径约计径约计径约计1010米的话，也就是说，世界贸易中心北塔的米的话，也就是说，世界贸易中心北塔的米的话，也就是说，世界贸易中心北塔的米的话，也就是说，世界贸易中心北塔的8080层左右，南塔的层左右，南塔的层左右，南塔的层左右，南塔的6060层左右，在飞机
15、的质量与速度层左右，在飞机的质量与速度层左右，在飞机的质量与速度层左右，在飞机的质量与速度的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。的撞击下，应该各有三层都处于被飞机蹿通的状态。而且而且而且而且767767机型满挂油料是机型满挂油料是机型满挂油料是机型满挂油料是4545吨，吨，吨，吨，757757机型为机型为机型为机型为3030吨，吨，吨，吨，这些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨烈之状。这些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨烈之状。这些油料霎时倾倒其中，可从具体数据看其惨烈之状。这些油料霎时倾
16、倒其中，可从具体数据看其惨烈之状。世界贸易中心边长世界贸易中心边长世界贸易中心边长世界贸易中心边长=63.5=63.5米米米米世界贸易中心每层的建筑面积世界贸易中心每层的建筑面积世界贸易中心每层的建筑面积世界贸易中心每层的建筑面积=63.563.54032=63.563.54032平方米平方米平方米平方米如果除开间隔墙体所占面积，还有一般占摩天大如果除开间隔墙体所占面积，还有一般占摩天大如果除开间隔墙体所占面积，还有一般占摩天大如果除开间隔墙体所占面积，还有一般占摩天大厦建筑面积达厦建筑面积达厦建筑面积达厦建筑面积达1/51/51/41/4的电梯井的面积，也就是说，的电梯井的面积，也就是说，的
17、电梯井的面积，也就是说，的电梯井的面积，也就是说，在在在在30003000平方米不到的面积里，浇灌了平方米不到的面积里，浇灌了平方米不到的面积里，浇灌了平方米不到的面积里，浇灌了45453030吨的吨的吨的吨的高燃值的油料在燃烧（南塔有一部分溢出）。高燃值的油料在燃烧（南塔有一部分溢出）。高燃值的油料在燃烧（南塔有一部分溢出）。高燃值的油料在燃烧（南塔有一部分溢出）。1313教育教学教育教学n n我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨燃我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨燃我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨燃我们可以估量，以液态燃油的漫溢性质，这数十吨燃油所产生的热量，
18、或可足以把受撞击层变成熔炉，兼油所产生的热量，或可足以把受撞击层变成熔炉，兼油所产生的热量，或可足以把受撞击层变成熔炉，兼油所产生的热量，或可足以把受撞击层变成熔炉，兼有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线气体有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线气体有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线气体有楼体里面许多例如纸张、塑料制品、各类管线气体等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和电梯井等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和电梯井等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和电梯井等易燃易爆物品，特别是外幕墙玻璃被击破和电梯井被穿透后，电梯井便变作拔气管，成了助燃工具。所被穿透后，电梯井便
19、变作拔气管，成了助燃工具。所被穿透后，电梯井便变作拔气管，成了助燃工具。所被穿透后，电梯井便变作拔气管，成了助燃工具。所以被撞击后的世界贸易中心，远远看去，就像两根硕以被撞击后的世界贸易中心，远远看去，就像两根硕以被撞击后的世界贸易中心，远远看去，就像两根硕以被撞击后的世界贸易中心，远远看去，就像两根硕大的烟囱。同时，高达大的烟囱。同时，高达大的烟囱。同时，高达大的烟囱。同时，高达10001000的温度，钢结构都易的温度，钢结构都易的温度，钢结构都易的温度，钢结构都易产生变形，更因上有重压，所以最终招致崩落现象。产生变形，更因上有重压，所以最终招致崩落现象。产生变形，更因上有重压，所以最终招致
20、崩落现象。产生变形，更因上有重压，所以最终招致崩落现象。而且，高温之下，燃油有气化的现象，急速膨胀的气而且，高温之下，燃油有气化的现象，急速膨胀的气而且，高温之下，燃油有气化的现象，急速膨胀的气而且，高温之下，燃油有气化的现象，急速膨胀的气体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是致命的。体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是致命的。体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是致命的。体，燃烧中必然夹杂着爆炸，这更是致命的。因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决因此，火，火，火，才是世界贸易中心殒落的决定因素。定因素。定因素。定因素。
21、1414教育教学教育教学n n大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，大厦被撞击后，那里面被飞机蹿空的三层，其核心部位其核心部位其核心部位其核心部位电梯井已失去作用（有部分电梯井已失去作用（有部分电梯井已失去作用（有部分电梯井已失去作用（有部分油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几油料会倒灌井内，引起井道内爆），里面几乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两乎成了镂空状态，在烈火燃烧下，剩下的两乎成了镂空状态，
22、在烈火燃烧下，剩下的两侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有侧外围承重的钢柱软化，以上数十层至少有2000020000余吨的楼层的重力（以两幢共用钢余吨的楼层的重力（以两幢共用钢余吨的楼层的重力（以两幢共用钢余吨的楼层的重力（以两幢共用钢19.219.2万吨计，加上租赁方的什物就远不止这万吨计，加上租赁方的什物就远不止这万吨计，加上租赁方的什物就远不止这万吨计，加上租赁方的什物就远不止这个数了），在有个数了），在有个数了），在有个数了），在有1010米高的空间盈余下，夹着米高的空间盈余下，夹着米高的空间盈余下，夹着米高
23、的空间盈余下，夹着9.89.8米米米米/ /秒的加速度作自由落体坠落，重力之秒的加速度作自由落体坠落，重力之秒的加速度作自由落体坠落，重力之秒的加速度作自由落体坠落，重力之下，势如破竹。下，势如破竹。下，势如破竹。下，势如破竹。1515教育教学教育教学n n在这里，燃烧的高温致使被飞机冲力撞在这里，燃烧的高温致使被飞机冲力撞剩的钢柱软化，而被撞击层以上楼层的剩的钢柱软化，而被撞击层以上楼层的重力在加速度作用下，以雷霆万钧之势，重力在加速度作用下，以雷霆万钧之势，造成了世界贸易中心遇袭后的必然结果造成了世界贸易中心遇袭后的必然结果坍塌。所以，世界贸易中心只能是坍塌。所以，世界贸易中心只能是坍塌，
24、而不是倒塌。坍塌，而不是倒塌。1616教育教学教育教学钢结构抗腐蚀性较差钢结构抗腐蚀性较差 n n钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造钢结构的最大缺点是易于锈蚀。新建造的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷的钢结构一般都需仔细除锈、镀锌或刷涂料。以后隔一定时间又要重新刷涂料，涂料。以后隔一定时间又要重新刷涂料，维护费用较高。目前国内外正在发展不维护费用较高。目前国内外正在发展不易锈蚀的耐候钢，可大量节省维护费用，易锈蚀的耐候钢，可大量节省维护费用，但还未能广泛采用。但还未能广泛采用。1717教育教学教育教学二、二、钢结构的应用钢结构的应用n n钢结构通常用于高层、大跨度、体型复钢结构通常用于高层、大
25、跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。构自身的特点相一致的。1818教育教学教育教学钢结构的应用钢结构的应用1 1、重型结构及大跨度建筑结构；、重型结构及大跨度建筑结构；2 2、多层、高层及超高层建筑结构；、多层、高层及超高层建筑结构；3 3、轻钢结构；、
26、轻钢结构；4 4、塔桅等高耸结构；、塔桅等高耸结构；5 5、钢混凝土组合结构。、钢混凝土组合结构。1919教育教学教育教学钢结构的应用钢结构的应用n n钢结构通常有框架、平面钢结构通常有框架、平面(木行木行)架、网架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。式。2020教育教学教育教学1、厂房钢结构、厂房钢结构 n n厂房钢结构一般指重型、大型车间的承厂房钢结构一般指重型、大型车间的承重骨架。通常由檩条、天窗架、屋架、重骨架。通常由檩条、天窗架、屋架、托架、柱、吊车梁、制动梁（桁架）、托架、柱、吊车梁、制动梁（桁架）、各种支撑及墙架等构件组成。各种支撑及墙架等
27、构件组成。 2121教育教学教育教学2、轻型钢结构、轻型钢结构n n轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货迅速、安装方便、外形美观、内部空旷等特迅速、安装方便、外形美观、内部空旷等特迅速、安装方便、外形美观、内部空旷等特迅速、安装方便、外形美观、内部空旷等特点，在近年来得到迅速的发展，主要用于：点，在近年来得到迅速的发展，主要用于：点，在近年来得到迅速的发展，主要用于：点，在近年来得到迅速的发展，主要用于：n n单层或多层厂房、仓库单层或多层厂房、仓库单层或多层厂房、仓库单层或多层
28、厂房、仓库 ；n n多层住宅、办公楼多层住宅、办公楼多层住宅、办公楼多层住宅、办公楼 （图图图图） 多层住宅、办公楼柱距一般为多层住宅、办公楼柱距一般为多层住宅、办公楼柱距一般为多层住宅、办公楼柱距一般为6 69 9米，不超米，不超米，不超米，不超过过过过8 8层，基础受力小，有利于抗震；资源耗用层，基础受力小，有利于抗震；资源耗用层，基础受力小，有利于抗震；资源耗用层，基础受力小，有利于抗震；资源耗用少；工业化程度高；施工速度快；可装拆；少；工业化程度高；施工速度快；可装拆；少；工业化程度高；施工速度快；可装拆；少；工业化程度高；施工速度快；可装拆；造价略高。造价略高。造价略高。造价略高。
29、n n 小别墅小别墅小别墅小别墅 （图图图图） 2222教育教学教育教学2323教育教学教育教学3、大跨度钢结构、大跨度钢结构n n大跨度结构主要有网架结构、悬索结构大跨度结构主要有网架结构、悬索结构和网壳结构等。和网壳结构等。2424教育教学教育教学（1）网架结构）网架结构n n网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。具有工业飞机库、车间等的屋盖结构。具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。观的特点。 2525教育教学教育
30、教学网架结构网架结构n n构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、构成网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等，由这些基本单正方体、截头四角锥等，由这些基本单元可组合成平面形状的三边形、四边形、元可组合成平面形状的三边形、四边形、六边形、圆形或其他任何形体。六边形、圆形或其他任何形体。 2626教育教学教育教学2727教育教学教育教学网架结构网架结构一般而言，网架钢结构有下列三种节点形一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：式： n n焊接球节点焊接球节点 n n螺栓球节点螺栓球节点 （图图） n n钢板节点钢板节点 2828教育教学教育教学（2）悬索及索桁架结构）悬索及索桁架结构n
31、n以一系列拉索为主要承重构件，这些索以一系列拉索为主要承重构件，这些索按一定的规律组成各种不同的形式，悬按一定的规律组成各种不同的形式，悬挂于相应的支撑结构上，使材料强度在挂于相应的支撑结构上，使材料强度在受拉情况下得到充分发挥的结构形式。受拉情况下得到充分发挥的结构形式。节约钢材（以浙江省体育馆为例，仅节约钢材（以浙江省体育馆为例，仅17kg/m2）、外形美观、设计施工较）、外形美观、设计施工较复杂，适合于大跨度屋顶。复杂，适合于大跨度屋顶。2929教育教学教育教学（3）网壳结构）网壳结构n n同网架结构一样，网壳也是由许多杆件同网架结构一样，网壳也是由许多杆件按一定规律布置，通过节点连接成
32、空间按一定规律布置，通过节点连接成空间杆系结构，但网架的外形呈平板状，而杆系结构，但网架的外形呈平板状，而网壳的外形呈曲面状。网壳结构的特点：网壳的外形呈曲面状。网壳结构的特点：外形美观、通透感好，建筑空间大、用外形美观、通透感好，建筑空间大、用材省，设计施工较复杂。材省，设计施工较复杂。3030教育教学教育教学苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）苏州乐园宇宙大战馆球体屋面（穹顶）3131教育教学教育教学上上海海商商务务中中心心网网状状网网壳壳3232教育教学教育教学4.桥梁钢结构桥梁钢结构n n桥梁钢结构的主要形式有：桥梁钢结构的主要形式有：桥梁钢结构的主要形式有：桥梁钢结构的主要形式有： n
33、 n（1 1）桁架式桥（如武汉、南京长江大桥）（连续小）桁架式桥（如武汉、南京长江大桥）（连续小）桁架式桥（如武汉、南京长江大桥）（连续小）桁架式桥（如武汉、南京长江大桥）（连续小跨距）跨距）跨距）跨距） n n（2 2）箱形桥梁（如立交桥、铁路桥），钢板焊成）箱形桥梁（如立交桥、铁路桥），钢板焊成）箱形桥梁（如立交桥、铁路桥），钢板焊成）箱形桥梁（如立交桥、铁路桥），钢板焊成n n（3 3）拱形桥梁，中、小跨度（）拱形桥梁，中、小跨度（）拱形桥梁，中、小跨度（）拱形桥梁，中、小跨度（图图图图） n n（4 4）斜拉桥（如上海南浦、杨浦大桥）斜拉桥（如上海南浦、杨浦大桥）斜拉桥（如上海南浦、杨
34、浦大桥）斜拉桥（如上海南浦、杨浦大桥）“ “HH” ”型钢，型钢，型钢，型钢，大跨距、特大跨距（大跨距、特大跨距（大跨距、特大跨距（大跨距、特大跨距（图图图图） n n（5 5）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁）悬索桥（如江阴长江大桥）桁架梁10001000米跨米跨米跨米跨距距距距 3333教育教学教育教学拱形桥梁拱形桥梁拱形桥梁拱形桥梁3434教育教学教育教学斜拉桥斜拉桥斜拉桥斜拉桥3535教育教学教育教学5.高耸钢结构高耸钢结构高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，以水平荷载作
35、用为特点是高跨比较大，以水平荷载作用为主，可应用在以下几个方面：主，可应用在以下几个方面： n n（1）输电塔（）输电塔（图图） n n（2）通讯及微波塔）通讯及微波塔 n n（3）多功能广播电视发射塔（）多功能广播电视发射塔（图图） n n（4）桅杆）桅杆 n n（5）火炬塔、石油化工塔架）火炬塔、石油化工塔架3636教育教学教育教学3737教育教学教育教学3838教育教学教育教学6.高层钢结构高层钢结构n n已建的高层钢结构已建的高层钢结构 （纽约世贸中心不幸（纽约世贸中心不幸在恐怖事件中倒塌，在恐怖事件中倒塌，向死难的人民表示向死难的人民表示哀悼哀悼）3939教育教学教育教学4040教育
36、教学教育教学高层钢结构高层钢结构n n（1 1）一般）一般）一般）一般5050层以上建筑均用钢结构层以上建筑均用钢结构层以上建筑均用钢结构层以上建筑均用钢结构 n n（2 2）自重轻、抗震性能好，基础处理方便）自重轻、抗震性能好，基础处理方便）自重轻、抗震性能好，基础处理方便）自重轻、抗震性能好，基础处理方便 n n（3 3）柱用焊接方管（圆角）、）柱用焊接方管（圆角）、）柱用焊接方管（圆角）、）柱用焊接方管（圆角）、HH型钢或组合柱型钢或组合柱型钢或组合柱型钢或组合柱 n n（4 4）梁用）梁用）梁用）梁用HH型钢，上下翼缘用对接焊，腹板用型钢，上下翼缘用对接焊，腹板用型钢，上下翼缘用对接焊
37、，腹板用型钢，上下翼缘用对接焊，腹板用高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加高强螺栓作抗剪连接，柱与梁翼缘对应处有加强板强板强板强板 4141教育教学教育教学高层钢结构高层钢结构n n（5）楼板用压型钢板加钢筋网加细石砼）楼板用压型钢板加钢筋网加细石砼构成组合板，板与梁连接用销钉构成组合板，板与梁连接用销钉 n n（6）外墙用玻璃或铝幕墙）外墙用玻璃或铝幕墙 n n（7）基础用桩基加箱基，箱基作停车场）基础用桩基加箱基，箱基作停车场 n n（8）防火要求非常严格）防火要求非常严格 4242教育教学教育教学159m
38、 高的启东广播电视塔位于江苏启东新落成的广电广场高的启东广播电视塔位于江苏启东新落成的广电广场4343教育教学教育教学4444教育教学教育教学4545教育教学教育教学4646教育教学教育教学4747教育教学教育教学4848教育教学教育教学4949教育教学教育教学购物中心购物中心5050教育教学教育教学第二节第二节 钢结构的设计原理与方法钢结构的设计原理与方法n n结构设计首层规范结构设计首层规范建筑结构可靠度设建筑结构可靠度设计统一标准计统一标准（GB50068）规定：结）规定：结构的可靠度应采用以概率论为基础的极构的可靠度应采用以概率论为基础的极限状态设计方法分析确定。限状态设计方法分析确定
39、。n n钢结构和其他建筑结构一样，遵循钢结构和其他建筑结构一样，遵循“统统一标准一标准”要求，采用的也是要求，采用的也是以概率论为以概率论为基础，用分项系数表达的极限状态设计基础，用分项系数表达的极限状态设计方法方法。5151教育教学教育教学结结 构构 概概 率率 设设 计计 法法n n对结构设计中需要考虑的多种非确定性因素，对结构设计中需要考虑的多种非确定性因素，对结构设计中需要考虑的多种非确定性因素，对结构设计中需要考虑的多种非确定性因素，如荷载、材料性能等，运用概率论和数理统如荷载、材料性能等，运用概率论和数理统如荷载、材料性能等，运用概率论和数理统如荷载、材料性能等，运用概率论和数理统
40、计的方法来寻找它们的规律性，从而进行结计的方法来寻找它们的规律性，从而进行结计的方法来寻找它们的规律性，从而进行结计的方法来寻找它们的规律性，从而进行结构设计，这就是结构概率设计法构设计，这就是结构概率设计法构设计，这就是结构概率设计法构设计，这就是结构概率设计法。 n n荷载效应荷载效应荷载效应荷载效应S S：取决于各种荷载（恒载、活载、：取决于各种荷载（恒载、活载、：取决于各种荷载（恒载、活载、：取决于各种荷载（恒载、活载、风、地震作用，温度变化等）。风、地震作用，温度变化等）。风、地震作用，温度变化等）。风、地震作用，温度变化等）。n n结构或构件的承载力或抗力结构或构件的承载力或抗力结
41、构或构件的承载力或抗力结构或构件的承载力或抗力R R：取决于材料、：取决于材料、：取决于材料、：取决于材料、构件的几何特性等。构件的几何特性等。构件的几何特性等。构件的几何特性等。 5252教育教学教育教学结结 构构 概概 率率 设设 计计 法法n n设结构状态方程：设结构状态方程：Z=R-S n n 当当 Z0 时，结构可靠；时，结构可靠； n n 当当 Z 20mm t 20mm e e）K K形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t 20mm t 20mm f f）X X形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚形：适合板厚t 20mmt 20mm对接焊缝的形式对接焊缝的形式：100
42、100教育教学教育教学对接焊缝的构造对接焊缝的构造n n在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差同或厚度相差4mm以上时，应分别在以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于坡度不大于1:2.5的斜角，以使截面过的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。渡和缓，减小应力集中。101101教育教学教育教学102102教育教学教育教学对接焊缝的构造对接焊缝的构造n n在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，这些缺陷对承载力影响极大，故焊陷，这些缺陷对承载力影响极大，故焊接时一般应
43、设置引弧板和引出板，焊后接时一般应设置引弧板和引出板，焊后将它割除。对受静力荷载的结构设置引将它割除。对受静力荷载的结构设置引弧（出）板有困难时，允许不设置引弧弧（出）板有困难时，允许不设置引弧（出）板，此时，可令焊缝计算长度等（出）板，此时，可令焊缝计算长度等于实际长度减于实际长度减2t（此处（此处t为较薄焊件厚为较薄焊件厚度）。度）。103103教育教学教育教学n n在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、在一般加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝
44、，受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，受剪的对接焊缝以及受拉的一、二级焊缝，均与母材等强，不用计算，只有受拉的三均与母材等强，不用计算，只有受拉的三均与母材等强，不用计算，只有受拉的三均与母材等强，不用计算，只有受拉的三级焊缝才需要进行计算。级焊缝才需要进行计算。级焊缝才需要进行计算。级焊缝才需要进行计算。n n当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜当直焊缝不能满足强度要求时，可采用斜对接焊缝。当斜焊缝倾角对接焊缝。当斜焊缝倾角对接焊缝。当斜焊缝倾角对接焊缝。当斜焊缝倾角56.356.3，即，即，即，即tg1.5tg1.5
45、时，可认为与母材等强，不用计时，可认为与母材等强，不用计时，可认为与母材等强，不用计时，可认为与母材等强，不用计算。算。算。算。 104104教育教学教育教学105105教育教学教育教学n n围焊时，在转角处截面突变，会产生应围焊时，在转角处截面突变，会产生应力集中，如在此处起灭弧，可能出现弧力集中，如在此处起灭弧，可能出现弧坑或咬肉等缺陷，从而加大应力集中的坑或咬肉等缺陷，从而加大应力集中的影响。故所有围焊的转角处必须连续施影响。故所有围焊的转角处必须连续施焊。对于非围焊情况，当角焊缝的端部焊。对于非围焊情况，当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地作长度为在构件转角处时，可连续地作长度为2h
46、f的绕角焊的绕角焊 106106教育教学教育教学其它构造要求：其它构造要求：其它构造要求：其它构造要求： n n(1)(1) 承受动力荷载的结构中，垂直于受力方承受动力荷载的结构中，垂直于受力方承受动力荷载的结构中，垂直于受力方承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。 n n(2)(2) 在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝在直接承受动力荷载的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：表面
47、应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：表面应做成直线形或凹形，焊脚尺寸的比例：对正面角焊缝宜为对正面角焊缝宜为对正面角焊缝宜为对正面角焊缝宜为1:1.5,1:1.5,长边顺内力方向；长边顺内力方向；长边顺内力方向；长边顺内力方向；对侧面角焊缝可为对侧面角焊缝可为对侧面角焊缝可为对侧面角焊缝可为1:11:1。 n n(3) (3) 在次要构件或次要焊接连接中，可采用在次要构件或次要焊接连接中，可采用在次要构件或次要焊接连接中，可采用在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝之间的净距，不应断续角焊缝。断续角焊缝之间的净距，不应断续角焊缝。断续角
48、焊缝之间的净距，不应断续角焊缝。断续角焊缝之间的净距，不应大于大于大于大于1515t t（对受压构件）或（对受压构件）或（对受压构件）或（对受压构件）或3030t t（对受拉构件）（对受拉构件）（对受拉构件）（对受拉构件），t t为较薄焊件的厚度。为较薄焊件的厚度。为较薄焊件的厚度。为较薄焊件的厚度。 107107教育教学教育教学普通螺栓的连接普通螺栓的连接n n一、一、普通螺栓的连接构造普通螺栓的连接构造n n普通螺栓的分类普通螺栓的分类 n n螺栓的规格与表示螺栓的规格与表示 钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用钢结构一般选用C C级（粗制）六角螺母螺栓，标级（粗制）六角螺母螺栓，标
49、级（粗制）六角螺母螺栓，标级（粗制）六角螺母螺栓，标识用识用识用识用MM和工程直径（和工程直径（和工程直径（和工程直径（mmmm）表示，例如）表示，例如）表示，例如）表示，例如M16M16、M20M20等等等等108108教育教学教育教学类别加工精度抗剪性能成本使用范围精制(A、B)级高，栓径与孔径之差为0.50.8mm，I类孔高高1）构件精度很高的结构，机械结构；2）连接点仅用一个螺栓或有模具套钻的多个螺栓连接的可调节杆件（柔性杆）粗制(C级)较低，栓径与孔径之差为11.5mm较低 低1）抗拉连接；2）静力荷载下抗剪连接；3）加防松措施后受风振作用抗剪；4）可拆卸连接；5）安装螺栓；6）与抗
50、剪支托配合抗拉剪联合作用注：注：A级用于级用于M24以下，以下，B级用于级用于M24以上。以上。109109教育教学教育教学n n 螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列螺栓的排列 110110教育教学教育教学n n螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求：螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求：螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求：螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求： （1 1）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓
51、距和线距太小时，材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时，材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时，材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时，构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和张口现象。张口现象。张口现象。张口现象。（2 2）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则）构
52、造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。（3 3）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓板手拧紧螺帽。板手拧紧螺帽。板手拧紧螺帽。板手拧紧螺帽。 螺栓的各距应满足规定的要求螺栓的各距应满足规定的要求螺栓的各距应满足
53、规定的要求螺栓的各距应满足规定的要求111111教育教学教育教学n n螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求：离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求：离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求：离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求： （1 1）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性螺栓数不宜少于两个。接接头的一端，永
54、久性螺栓数不宜少于两个。接接头的一端，永久性螺栓数不宜少于两个。接接头的一端，永久性螺栓数不宜少于两个。 （2 2）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹簧垫圈，或将螺帽或螺杆焊死等方法。簧垫圈，或将螺帽或螺杆焊死等方法。簧垫圈，或将螺帽或螺杆焊死等方法。簧垫圈，或将螺帽或螺杆焊死等方法。（3
55、3）由于）由于）由于）由于C C级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连接中，也可用接中，也可用接中，也可用接中，也可用C C级螺栓受剪。级螺栓
56、受剪。级螺栓受剪。级螺栓受剪。 （4 4）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板），应适当加强其刚度（如加设加劲肋），以减少板），应适当加强其刚度（如加设加劲肋），以减少板），应适当加强其刚度（如加设加劲肋），以减少板），应适当加强其刚度（如加设加劲肋），以减少撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。112112教育教学教育教学二、受力性能与计算二、受力性能与计算1 1、受力分类、受力分
57、类n n螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及螺栓根据作用不同，按螺栓受力可以分为：受剪、受拉及剪拉共同作用。剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力，拉剪拉共同作用。剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力，拉剪拉共同作用。剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力，拉剪拉共同作用。剪力螺栓靠孔壁承压、螺杆抗剪传力，拉力螺栓靠螺栓受拉，有时普通螺栓同时受剪、受拉。力螺栓靠螺栓受拉，有时普通螺栓同时受剪、受拉。力螺栓靠螺栓受拉，有时普通螺栓同时受剪、受拉。力螺栓靠螺栓受拉，有时普通螺栓同时受剪、受拉。 113
58、113教育教学教育教学2 2、受剪连接、受剪连接n n受力性能与破坏形式受力性能与破坏形式n n五种破坏形式五种破坏形式螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏螺栓受剪破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏孔壁挤压破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏连接板净截面破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏螺栓受弯破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏连接板冲剪破坏114114教育教学教育教学a）螺栓剪断）螺栓剪断115115教育教学教育教学b）钢板孔壁挤压破坏）钢板孔壁挤压破坏116116教育教学教育教学c）钢板由于螺孔削弱而净截面拉断）钢板由于螺孔削弱而净截面拉断11711
59、7教育教学教育教学d）钢板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪坏）钢板因螺孔端距或螺孔中距太小而剪坏118118教育教学教育教学e）螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生）螺杆因太长或螺孔大于螺杆直径而产生弯、剪破坏弯、剪破坏119119教育教学教育教学f）螺栓双剪破坏）螺栓双剪破坏120120教育教学教育教学上述第上述第 种破坏形式由螺栓端距种破坏形式由螺栓端距l12d。保。保证；第证；第种破坏属于构件的强度验算。因种破坏属于构件的强度验算。因此，普通螺栓的受剪连接只考虑此，普通螺栓的受剪连接只考虑、两两种破坏形式。种破坏形式。 121121教育教学教育教学高强度螺栓连接高强度螺栓连接一、概述一、概述n
60、 n按受力特性分：按受力特性分：按受力特性分：按受力特性分：摩擦型与承压型摩擦型与承压型摩擦型与承压型摩擦型与承压型pp抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同
61、普通螺栓）剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。受拉时两者无区别。受拉时两者无区别。受拉时两者无区别。122122教育教学教育教学123123教育教学教育教学n n1 1、高强度螺栓的抗剪性能高强度螺栓的抗剪性能高强度螺栓的抗剪性能高强度螺栓的抗剪性能由图由图由图由图3.5.23.5.2中可以看出，由于高强度螺栓连接中可以看出，由于高强度螺栓连接中可以看出，由于高强度螺栓连接中可以看出，由于高强度螺栓连接有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压有较大的预拉力，从而使被连板叠中有很大的预压有较大的预拉力，从而使被连板叠中
62、有很大的预压力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度力，当连接受剪时，主要依靠摩擦力传力的高强度螺栓连接的抗剪承载力可达到螺栓连接的抗剪承载力可达到螺栓连接的抗剪承载力可达到螺栓连接的抗剪承载力可达到1 1点。通过点。通过点。通过点。通过1 1点后，点后，点后，点后，连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可连接产生了滑解，当栓杆与孔壁接触后，连接又可继续承载直到破坏。如果连接的承载力只用到继续承载直到破坏。如果连
63、接的承载力只用到继续承载直到破坏。如果连接的承载力只用到继续承载直到破坏。如果连接的承载力只用到1 1点，点，点，点，即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用即为高强度螺栓摩擦型连接；如果连接的承载力用到到到到4 4点，即为高强度螺栓承压型连接。点，即为高强度螺栓承压型连接。点，即为高强度螺栓承压型连接。点，即为高强度螺栓承压型连接。124124教育教学教育教学n n受力性能受力性能受力性能受力性能 n n高强度螺栓安装时将螺帽拧紧，使螺杆产生预拉力而压高强度螺栓安装时将螺帽拧紧，使螺杆产生预拉力而压高
64、强度螺栓安装时将螺帽拧紧，使螺杆产生预拉力而压高强度螺栓安装时将螺帽拧紧，使螺杆产生预拉力而压紧构件接触面，靠接触面的摩擦来阻止连接板相互滑移，紧构件接触面，靠接触面的摩擦来阻止连接板相互滑移，紧构件接触面，靠接触面的摩擦来阻止连接板相互滑移，紧构件接触面，靠接触面的摩擦来阻止连接板相互滑移，以达到传递外力的目的。以达到传递外力的目的。以达到传递外力的目的。以达到传递外力的目的。 n n高强螺栓按传力机理分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺高强螺栓按传力机理分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺高强螺栓按传力机理分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺高强螺栓按传力机理分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。这两种螺栓构造
65、、安装基本相同。但是摩擦型高强栓。这两种螺栓构造、安装基本相同。但是摩擦型高强栓。这两种螺栓构造、安装基本相同。但是摩擦型高强栓。这两种螺栓构造、安装基本相同。但是摩擦型高强螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达1.51.52.0mm2.0mm。承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情。承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情。承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情。承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当况
66、下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当荷载再增大时，连接板间将发生相对滑移，连接依靠螺荷载再增大时，连接板间将发生相对滑移，连接依靠螺荷载再增大时，连接板间将发生相对滑移，连接依靠螺荷载再增大时，连接板间将发生相对滑移，连接依靠螺杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相同，所以螺杆杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相同，所以螺杆杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相同，所以螺杆杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相同，所以螺杆与螺孔之差略小些，为与螺孔之差略小些，为与螺孔之差略小些，为与螺孔之差略小
67、些，为1.01.01.5mm1.5mm。 n n摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。而承压型高强螺载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。而承压型高强螺载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。而承压型高强螺载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。而承压型高强螺栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受栓连接承载力高，但抗剪变
68、形大，所以一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。 125125教育教学教育教学4 4、其他构造要求、其他构造要求、其他构造要求、其他构造要求高强度螺栓连接除需满足与普通螺栓连高强度螺栓连接除需满足与普通螺栓连高强度螺栓连接除需满足与普通螺栓连高强度螺栓连接除需满足与普通螺栓连接相同之排列布置要求外，尚须注意：接相同之排列布置要求外，尚须注意：接相同之排列布置要求外，尚须注意：接相同之排列布置要求外，尚须注意：（1 1）当型钢构件拼接采用高强度螺栓连）当型钢构件
69、拼接采用高强度螺栓连）当型钢构件拼接采用高强度螺栓连）当型钢构件拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接件宜采用钢板。以使被连接部接时，其拼接件宜采用钢板。以使被连接部接时，其拼接件宜采用钢板。以使被连接部接时，其拼接件宜采用钢板。以使被连接部分能紧密贴合，保证预拉力的建立。分能紧密贴合，保证预拉力的建立。分能紧密贴合，保证预拉力的建立。分能紧密贴合，保证预拉力的建立。（2 2）在高强度螺栓连接范围内，构件接）在高强度螺栓连接范围内，构件接）在高强度螺栓连接范围内，构件接）在高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法应在施工图中说明。触面的处理方法应在施工图中说明。触面的处理方法应在施工图中说明。触面
70、的处理方法应在施工图中说明。 (3)(3)高强螺栓采用高强螺栓采用高强螺栓采用高强螺栓采用级孔，便于施工。级孔，便于施工。级孔，便于施工。级孔，便于施工。 (4)(4)受传力机理的要求，构造上除连接板受传力机理的要求，构造上除连接板受传力机理的要求，构造上除连接板受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距的边、端距的边、端距的边、端距1.5d1.5d0 0外其它同普通螺栓。外其它同普通螺栓。外其它同普通螺栓。外其它同普通螺栓。126126教育教学教育教学概述n n轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构轴心受力构件分轴心受拉及受压
71、两类构件，作为一种受力构轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。件，就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。n n正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制；承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。极限状态包
72、括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。n n稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。
73、钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。n n轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式两类n n实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）面（钢板组合与型钢组合截面）面（钢板组合与型钢组合截面）面（钢板组合与型钢组合截面）n n格构式截面又分
74、缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面127127教育教学教育教学n n轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、如网
75、架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢平台柱等等。平台柱等等。平台柱等等。平台柱等等。 n n实际上，纯粹的轴心受力构件是很少的，大实际上，纯粹的轴心受力构件是很少的，大实际上，纯粹的轴心受力构件是很少的，大实际上，纯粹的轴心受力构件是很少的，大部分轴心受力构件在不同程度上也受偏心力部分轴心受力构件在不同程度上也受偏心力部分轴心受力构件在不同程度上也受偏心力部分轴心受力构件在不同程度上也受偏心力的作用，如网架弦杆受自重作用、塔架杆件的作用，如网架
76、弦杆受自重作用、塔架杆件的作用，如网架弦杆受自重作用、塔架杆件的作用，如网架弦杆受自重作用、塔架杆件受局部风力作用等。但只要这些偏心力作用受局部风力作用等。但只要这些偏心力作用受局部风力作用等。但只要这些偏心力作用受局部风力作用等。但只要这些偏心力作用非常小（一般认为偏心力作用产生的应力仅非常小（一般认为偏心力作用产生的应力仅非常小（一般认为偏心力作用产生的应力仅非常小（一般认为偏心力作用产生的应力仅占总体应力的占总体应力的占总体应力的占总体应力的3 3以下。）就可以将其作为轴以下。）就可以将其作为轴以下。）就可以将其作为轴以下。）就可以将其作为轴心受力构件。心受力构件。心受力构件。心受力构件
77、。 128128教育教学教育教学129129教育教学教育教学n n轴心受力的构件可采用轴心受力的构件可采用轴心受力的构件可采用轴心受力的构件可采用图中图中图中图中的各种形式。的各种形式。的各种形式。的各种形式。 其中其中其中其中 a a）类为单个型钢实腹型截面，一般用于受力）类为单个型钢实腹型截面，一般用于受力）类为单个型钢实腹型截面，一般用于受力）类为单个型钢实腹型截面，一般用于受力较小的杆件。其中圆钢回转半径最小，多用较小的杆件。其中圆钢回转半径最小，多用较小的杆件。其中圆钢回转半径最小，多用较小的杆件。其中圆钢回转半径最小，多用作拉杆，作压杆时用于格构式压杆的弦杆。作拉杆，作压杆时用于格
78、构式压杆的弦杆。作拉杆，作压杆时用于格构式压杆的弦杆。作拉杆，作压杆时用于格构式压杆的弦杆。钢管的回转半径较大、对称性好、材料利用钢管的回转半径较大、对称性好、材料利用钢管的回转半径较大、对称性好、材料利用钢管的回转半径较大、对称性好、材料利用率高，拉、压均可。大口径钢管一般用作压率高，拉、压均可。大口径钢管一般用作压率高，拉、压均可。大口径钢管一般用作压率高，拉、压均可。大口径钢管一般用作压杆。型钢的回转半径存在各向异性，作压杆杆。型钢的回转半径存在各向异性，作压杆杆。型钢的回转半径存在各向异性，作压杆杆。型钢的回转半径存在各向异性，作压杆时有强轴和弱轴之分，材料利用率不高，但时有强轴和弱轴
79、之分，材料利用率不高，但时有强轴和弱轴之分，材料利用率不高，但时有强轴和弱轴之分，材料利用率不高，但连接较为方便，单价低。连接较为方便，单价低。连接较为方便，单价低。连接较为方便，单价低。 130130教育教学教育教学131131教育教学教育教学b) 类为多型钢实腹型截面，改善了单型类为多型钢实腹型截面，改善了单型钢截面的稳定各向异性特征，受力较好，钢截面的稳定各向异性特征，受力较好，连接也较方便。连接也较方便。 c) 类为格构式截面，其回转半径大且各类为格构式截面，其回转半径大且各向均匀，用于较长、受力较大的轴心受向均匀，用于较长、受力较大的轴心受力构件，特别是压杆。但其制作复杂，力构件，特
80、别是压杆。但其制作复杂，辅助材料用量多。辅助材料用量多。 132132教育教学教育教学第三节第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定实腹式轴心受压构件的整体稳定 轴心压杆的破坏形式有强度破坏、整体失稳轴心压杆的破坏形式有强度破坏、整体失稳轴心压杆的破坏形式有强度破坏、整体失稳轴心压杆的破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和局部失稳破坏三种。破坏和局部失稳破坏三种。破坏和局部失稳破坏三种。破坏和局部失稳破坏三种。 轴心压杆的截面若无削弱，就不会发生强度轴心压杆的截面若无削弱，就不会发生强度轴心压杆的截面若无削弱，就不会发生强度轴心压杆的截面若无削弱，就不会发生强度破坏。截面削弱的程度较整体失稳对承载力的
81、影响破坏。截面削弱的程度较整体失稳对承载力的影响破坏。截面削弱的程度较整体失稳对承载力的影响破坏。截面削弱的程度较整体失稳对承载力的影响小，也不会发生强度破坏。如截面削弱的程度较整小，也不会发生强度破坏。如截面削弱的程度较整小，也不会发生强度破坏。如截面削弱的程度较整小，也不会发生强度破坏。如截面削弱的程度较整体失稳对承载力的影响大，则会发生强度破坏。轴体失稳对承载力的影响大，则会发生强度破坏。轴体失稳对承载力的影响大，则会发生强度破坏。轴体失稳对承载力的影响大，则会发生强度破坏。轴心压杆的强度计算方法同心压杆的强度计算方法同心压杆的强度计算方法同心压杆的强度计算方法同轴心拉杆轴心拉杆轴心拉杆
82、轴心拉杆。 133133教育教学教育教学一、稳定问题的概述一、稳定问题的概述一、稳定问题的概述一、稳定问题的概述 所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。如图所处平衡状态的属性。如图所处平衡状态的属性。如图所处平衡状态的属性。如图4.44.4，稳定分稳定，稳定分稳定，稳定分稳定，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界
83、平衡失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。作在临界荷载之前。作在临界荷载之前。作在临界荷载之前。n n轴心受压构件的整体失稳现象轴心受压构件的整体失稳现象134134教育教学教育教学135135教育教学
84、教育教学n n 对某些抗扭刚度较差的轴心受压构件（如十字形对某些抗扭刚度较差的轴心受压构件（如十字形对某些抗扭刚度较差的轴心受压构件（如十字形对某些抗扭刚度较差的轴心受压构件（如十字形截面），当轴心压力截面），当轴心压力截面），当轴心压力截面），当轴心压力NN达到临界值时，稳定平衡状态达到临界值时，稳定平衡状态达到临界值时，稳定平衡状态达到临界值时，稳定平衡状态不再保持而发生微扭转。当不再保持而发生微扭转。当不再保持而发生微扭转。当不再保持而发生微扭转。当NN再稍微增加，则扭转变再稍微增加，则扭转变再稍微增加，则扭转变再稍微增加，则扭转变形迅速增大而使构件丧失承载能力，这种现象称为扭形迅速增大
85、而使构件丧失承载能力，这种现象称为扭形迅速增大而使构件丧失承载能力，这种现象称为扭形迅速增大而使构件丧失承载能力，这种现象称为扭转屈曲或扭转失稳转屈曲或扭转失稳转屈曲或扭转失稳转屈曲或扭转失稳 . .n n 截面为单轴对称（如截面为单轴对称（如截面为单轴对称（如截面为单轴对称（如T T形截面）的轴心受压构件形截面）的轴心受压构件形截面）的轴心受压构件形截面）的轴心受压构件绕对称轴失稳时，由于截面形心与截面剪切中心（或绕对称轴失稳时，由于截面形心与截面剪切中心（或绕对称轴失稳时，由于截面形心与截面剪切中心（或绕对称轴失稳时，由于截面形心与截面剪切中心（或称扭转中心与弯曲中心，即构件弯曲时截面剪应
86、力合称扭转中心与弯曲中心，即构件弯曲时截面剪应力合称扭转中心与弯曲中心，即构件弯曲时截面剪应力合称扭转中心与弯曲中心，即构件弯曲时截面剪应力合力作用点通过的位置）不重合，在发生弯曲变形的同力作用点通过的位置）不重合，在发生弯曲变形的同力作用点通过的位置）不重合，在发生弯曲变形的同力作用点通过的位置）不重合，在发生弯曲变形的同时必然伴随有扭转变形，故称为弯扭屈曲或弯扭失稳。时必然伴随有扭转变形，故称为弯扭屈曲或弯扭失稳。时必然伴随有扭转变形，故称为弯扭屈曲或弯扭失稳。时必然伴随有扭转变形，故称为弯扭屈曲或弯扭失稳。同理，截面没有对称轴的轴心受压构件，其屈曲形态同理，截面没有对称轴的轴心受压构件，
87、其屈曲形态同理，截面没有对称轴的轴心受压构件，其屈曲形态同理，截面没有对称轴的轴心受压构件，其屈曲形态也属弯扭屈曲。也属弯扭屈曲。也属弯扭屈曲。也属弯扭屈曲。钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于其板件钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于其板件钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于其板件钢结构中常用截面的轴心受压构件，由于其板件较厚，构件的抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生较厚，构件的抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生较厚，构件的抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生较厚，构件的抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生弯曲屈曲；单轴对称截面的构件绕对称轴弯扭屈曲时，弯曲屈曲；单轴对称截面的构件绕对称轴弯扭屈
88、曲时，弯曲屈曲；单轴对称截面的构件绕对称轴弯扭屈曲时，弯曲屈曲；单轴对称截面的构件绕对称轴弯扭屈曲时，当采用考虑扭转效应的换算长细比后，也可按弯曲屈当采用考虑扭转效应的换算长细比后，也可按弯曲屈当采用考虑扭转效应的换算长细比后，也可按弯曲屈当采用考虑扭转效应的换算长细比后，也可按弯曲屈曲计算。因此弯曲屈曲是确定轴心受压构件稳定承载曲计算。因此弯曲屈曲是确定轴心受压构件稳定承载曲计算。因此弯曲屈曲是确定轴心受压构件稳定承载曲计算。因此弯曲屈曲是确定轴心受压构件稳定承载力的主要依据，本节将主要讨论弯曲屈曲问题。力的主要依据，本节将主要讨论弯曲屈曲问题。力的主要依据，本节将主要讨论弯曲屈曲问题。力的
89、主要依据，本节将主要讨论弯曲屈曲问题。 136136教育教学教育教学 二、理想轴心受压构件的整体失稳二、理想轴心受压构件的整体失稳 n n弹性弯曲屈曲弹性弯曲屈曲图图图图6.3.26.3.2为两端铰接的理想等截面构件，当为两端铰接的理想等截面构件，当为两端铰接的理想等截面构件，当为两端铰接的理想等截面构件，当轴心压力轴心压力轴心压力轴心压力NN达到临界值时，处于屈曲的微弯状达到临界值时，处于屈曲的微弯状达到临界值时，处于屈曲的微弯状达到临界值时，处于屈曲的微弯状态。在弹性微弯状态下，由内外力矩平衡条件，态。在弹性微弯状态下，由内外力矩平衡条件，态。在弹性微弯状态下，由内外力矩平衡条件，态。在弹
90、性微弯状态下，由内外力矩平衡条件，可建立平衡微分方程，求解后可得到著名的欧可建立平衡微分方程，求解后可得到著名的欧可建立平衡微分方程，求解后可得到著名的欧可建立平衡微分方程，求解后可得到著名的欧拉临界力公式为：拉临界力公式为：拉临界力公式为：拉临界力公式为：137137教育教学教育教学3 3、实际构件的整体稳定、实际构件的整体稳定、实际构件的整体稳定、实际构件的整体稳定 实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏缺陷主
91、要有：初始弯曲、残余应力、初始偏缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏心。心。心。心。(1)(1)残余应力的影响残余应力的影响残余应力的影响残余应力的影响n n 构件中的力学缺陷主要是指残余应力，它的构件中的力学缺陷主要是指残余应力，它的构件中的力学缺陷主要是指残余应力，它的构件中的力学缺陷主要是指残余应力，它的产生主要是由钢材热轧以及板边火焰切割、产生主要是由钢材热轧以及板边火焰切割、产生主要是由钢材热轧以及板边火焰切割、产生主要是由钢材热轧以及板边火焰切割、构件焊接和校正调直等加工制造过程中不均构件焊接和校正调直等加工制造过程中不均构件焊接和校正调直等加工制造过程中不均构件焊接和校正调直等
92、加工制造过程中不均匀的高温加热和冷却所引起的。其中焊接残匀的高温加热和冷却所引起的。其中焊接残匀的高温加热和冷却所引起的。其中焊接残匀的高温加热和冷却所引起的。其中焊接残余应力数值最大，通常可达到或接近钢材的余应力数值最大，通常可达到或接近钢材的余应力数值最大，通常可达到或接近钢材的余应力数值最大，通常可达到或接近钢材的屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度fyfy。138138教育教学教育教学n nHH型钢，在热轧后的冷却过程中，翼缘板端的型钢，在热轧后的冷却过程中，翼缘板端的型钢，在热轧后的冷却过程中，翼缘板端的型钢，在热轧后的冷却过程中，翼缘板端的单位体积的暴露面积大于腹板与翼缘交接处，单位体
93、积的暴露面积大于腹板与翼缘交接处，单位体积的暴露面积大于腹板与翼缘交接处，单位体积的暴露面积大于腹板与翼缘交接处，冷却较快。腹板与翼缘的交接处，冷却较慢。冷却较快。腹板与翼缘的交接处，冷却较慢。冷却较快。腹板与翼缘的交接处，冷却较慢。冷却较快。腹板与翼缘的交接处，冷却较慢。同理，腹板中部也比其两端冷却较快。后冷同理，腹板中部也比其两端冷却较快。后冷同理，腹板中部也比其两端冷却较快。后冷同理，腹板中部也比其两端冷却较快。后冷却部分的收缩受到先冷却部分的约束产生了却部分的收缩受到先冷却部分的约束产生了却部分的收缩受到先冷却部分的约束产生了却部分的收缩受到先冷却部分的约束产生了残余拉应力，而先冷却部
94、分则产生了与之平残余拉应力，而先冷却部分则产生了与之平残余拉应力，而先冷却部分则产生了与之平残余拉应力，而先冷却部分则产生了与之平衡的残余压应力。因此，截面残余应力为自衡的残余压应力。因此，截面残余应力为自衡的残余压应力。因此，截面残余应力为自衡的残余压应力。因此，截面残余应力为自平衡应力。平衡应力。平衡应力。平衡应力。n n钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残钢构件
95、中产生内部自相平衡的残余应力，残余应力对构件的强度无影响，但会对构件的余应力对构件的强度无影响，但会对构件的余应力对构件的强度无影响，但会对构件的余应力对构件的强度无影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。稳定承载力产生不利影响。稳定承载力产生不利影响。稳定承载力产生不利影响。139139教育教学教育教学加强局部稳定的措施加强局部稳定的措施n n增加腹板厚度增加腹板厚度n n设置纵向加劲肋设置纵向加劲肋n n任腹板局部失稳，按有效截面重新进行任腹板局部失稳，按有效截面重新进行稳定性和强度计算。稳定性和强度计算。140140教育教学教育教学概概 述述n n梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件梁
96、主要是用作承受横向荷载的实腹式构件（格构式为桁架），主要内力为弯矩与剪力；（格构式为桁架），主要内力为弯矩与剪力；n n梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形；梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形；n n梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性及局部稳定性；定性及局部稳定性；n n梁的截面主要分型钢与钢板组合截面梁的截面主要分型钢与钢板组合截面141141教育教学教育教学n n型钢梁型钢梁型钢梁型钢梁通常采用工字钢（通常采用工字钢（通常采用工字钢（通常采用工字钢（I I形钢）或宽翼缘形钢）或宽翼缘形钢）或宽翼缘形钢）或宽翼缘工字钢（工字钢（工字钢（工字
97、钢（HH型钢），槽钢和冷弯薄壁型钢等。型钢），槽钢和冷弯薄壁型钢等。型钢），槽钢和冷弯薄壁型钢等。型钢），槽钢和冷弯薄壁型钢等。工字钢和工字钢和工字钢和工字钢和HH型钢的材料在截面上的分布较符型钢的材料在截面上的分布较符型钢的材料在截面上的分布较符型钢的材料在截面上的分布较符合受弯构件的特点，用钢较省。槽钢截面单合受弯构件的特点，用钢较省。槽钢截面单合受弯构件的特点，用钢较省。槽钢截面单合受弯构件的特点，用钢较省。槽钢截面单轴对称，剪力中心在腹板外侧，绕截面受弯轴对称，剪力中心在腹板外侧，绕截面受弯轴对称，剪力中心在腹板外侧，绕截面受弯轴对称，剪力中心在腹板外侧，绕截面受弯时易发生扭转。冷弯薄
98、壁型钢多用在承受较时易发生扭转。冷弯薄壁型钢多用在承受较时易发生扭转。冷弯薄壁型钢多用在承受较时易发生扭转。冷弯薄壁型钢多用在承受较小荷载的场合下，例如房屋建筑中的屋面檩小荷载的场合下，例如房屋建筑中的屋面檩小荷载的场合下，例如房屋建筑中的屋面檩小荷载的场合下，例如房屋建筑中的屋面檩条和墙梁。条和墙梁。条和墙梁。条和墙梁。 n n焊接组合截面梁焊接组合截面梁焊接组合截面梁焊接组合截面梁由若干钢板或钢板与型钢由若干钢板或钢板与型钢由若干钢板或钢板与型钢由若干钢板或钢板与型钢连接而成。它截面布置灵活，可根据工程的连接而成。它截面布置灵活，可根据工程的连接而成。它截面布置灵活，可根据工程的连接而成。它截面布置灵活，可根据工程的各种需要布置成工字形和箱形截面，多用于各种需要布置成工字形和箱形截面，多用于各种需要布置成工字形和箱形截面，多用于各种需要布置成工字形和箱形截面，多用于荷载较大、跨度较大的场合。荷载较大、跨度较大的场合。荷载较大、跨度较大的场合。荷载较大、跨度较大的场合。 142142教育教学教育教学143143教育教学教育教学
