【正文】 的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處 ,宜設(shè)置支承加勁肋 . 支承加勁肋的設(shè)計 ：梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處 ,宜設(shè)置支承加勁肋 . ：腹板兩側(cè)成對布置，也可以用凸緣式加勁肋 ,其凸緣長度不得大于其厚度的 2 倍（圖 471b） 。 如何設(shè)置腹板加勁肋？ ⑴當(dāng) h0/tw≤ 80√ 235/fy 時，對有局部壓應(yīng)力的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向 加勁肋；但對無局部壓應(yīng)力的梁，可不配置加勁肋。若用此法，其計算及構(gòu)造要求應(yīng)滿足 節(jié)內(nèi)容。 l 注意公式的使用條件： ； 取構(gòu)件兩個方向長細(xì)比的較大者； λ30 時，取 λ=30 ；當(dāng) λ ≥ 100 時，取 λ=100 。 另一種是允許板件先屈曲。在確定每小段的截面應(yīng)力時將殘余應(yīng)力的影響計入在內(nèi)。 近似解析法： n 對于彈塑性的壓彎構(gòu) 件，可以把撓曲線近似的取為正弦曲線的半個波段。 影響梁整體穩(wěn)定承載力的因素有： n 荷載類型及其沿梁跨度分布情況 n 荷載作用于截面上的位置 n 截面形式及其截面特性（抗彎剛度和抗扭剛度） n 梁受壓翼緣側(cè)向支承點的距離 n 端部支承條件 n 初彎曲、加載初偏心和殘余應(yīng)力等 壓彎構(gòu)件的面內(nèi)和面外的穩(wěn)定及截面選擇計算 失穩(wěn)現(xiàn)象：壓彎構(gòu)件的失穩(wěn)可根據(jù)其抵抗彎曲變形能力的強弱而分為在彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)和彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)。對粗短桿和截面有嚴(yán)重削弱的桿可能產(chǎn)生 強度破壞 ，此外大多數(shù)壓彎構(gòu)件總是 整體失穩(wěn)破壞 。 ?鋼材性能要滿足以下要求： 1） δ 5≥ 15%； 2） ε u ≥ 20ε y； 3) fu/fy ≥ 塑性設(shè)計適用范圍：不直接承受動荷載的超靜定梁； 由實腹構(gòu)件組成的單層和兩層框架。 變化翼緣板面積 ?若為單層翼緣板：改變翼緣板寬度。 以工字型截面為例： σ max （邊緣）、 τ max（中和軸 ） 是同一截面的不同部位。引起截面剪應(yīng)力的扭矩有兩部分組成：自由 扭轉(zhuǎn)力矩和約束扭轉(zhuǎn)力矩 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力 局部壓應(yīng)力 當(dāng)梁上有集中荷載作用時，除驗算截面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力外，還應(yīng)驗算局部壓應(yīng)力。 為什么普通鋼結(jié)構(gòu)中鋼梁的承載能力極限狀態(tài)不利用完全塑性而只考慮部分截面的塑性變形？ ?當(dāng)截面發(fā)生塑性變形時，將使梁的撓度增大而不滿足正常使用的要求； ?梁翼緣與腹板交接處的折算應(yīng)力太大而不滿足要求； ?對梁的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定不利。此時只考慮部分截面塑性發(fā)展。有四個階段： 1）彈性工作階段 2）彈塑性工作階段 3）塑性工作階段 4）應(yīng)變硬化階段 彈性工作階段： ye fWM ??? 彈性階段承載力的極限狀態(tài)： 注： eye WfM ?? ?需進行疲勞驗算的梁以此作為承載能力極限狀態(tài)； ?冷彎薄壁梁也以此作為承載能力極限狀態(tài) 彈塑性工 作階段： 梁翼緣邊緣纖維應(yīng)力已達(dá)到屈服點，開始形成塑性區(qū)，并從翼緣開始逐步向中和軸發(fā)展。 ?熱軋型鋼：加工簡單，價格低，受規(guī)格限制。 截面選擇的基本原則： ?滿足強度所需的截面面積； ?滿足剛度的要求； ?制作簡便； ?便于連接 軸心受拉構(gòu)件的強度計算： ?軸心受力構(gòu)件的強度承載力是以截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服應(yīng)力為極限。 建筑鋼材的類別及鋼材的選用 建筑鋼材的類別： 碳素結(jié)構(gòu)鋼： Q235 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼： Q34 Q390、 Q420 高強鋼絲及鋼索：主要用于抗拉構(gòu)件中，如：斜拉結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、桅桿結(jié)構(gòu)等。 注注 意意 ：： [sD]主要取決于應(yīng)力循環(huán)次數(shù) n 、構(gòu)件和連接的具體細(xì)部構(gòu)造和應(yīng)力集中程度，與鋼材強度無關(guān)。 sD— n 曲線 n 圖 211 是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計而得的。 n 特點：截面應(yīng)力很小，小于抗拉強度，甚至是屈服強度；斷裂時無明顯的變形；裂縫起始點在構(gòu)件表面處。 將結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計成延性結(jié)構(gòu)是我們設(shè)計的目的。 Cr、 Ni 為合金元素。 n 與含 C 量和合金元素有關(guān)。 冷彎性能 在冷彎試驗中表現(xiàn)的性能，既能看出鋼材塑性變形的能力， 又可看出鋼材的冶金質(zhì)量。 fu/ fy—— 強屈比，鋼材塑性設(shè)計的一個重要條件。 屈服強度 fy： 材料強度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面 s≥ fy 時，認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失了繼續(xù)承載的能力。 良好的加工性能：冷加工、熱加工、可焊性 鋼材的主要性能及其鑒定 單軸拉伸時的工作性能 條件：標(biāo)準(zhǔn)試件，常溫（ 20℃）下緩慢加載，直到拉斷破壞，一次完成。電大本科鋼結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)資料小抄 第二章 鋼結(jié)構(gòu)的材料 對建筑用鋼材的性能要求 167。 標(biāo)準(zhǔn)試件 l0 / d =5， 10； l0— 標(biāo)距； d—直徑 Ⅰ彈性階段： E 為常量 Ⅱ彈塑性階段： E 為變量 Ⅲ塑性階段： E 為零，失去承載的能力。 fy= （名義屈服點）。 167。 沖擊韌性 n 鋼材抵抗沖擊作用的能力。 影響鋼材性能的因素 化學(xué)成分： nC（碳）：形成鋼材強度的主要成分。 有害元素： nS（硫）：熱脆 nP（磷）：冷脆 nO（氧）、 N（氮）： 成材過程的影響 n 冶煉：平爐、轉(zhuǎn)爐 n 澆鑄：鋼水 — 鋼錠 — 初軋 — 成材（傳統(tǒng)工藝） 鋼水 — 連鑄機 — 鋼坯 — 成材（新工藝） n 軋制：改善內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) n 熱處理：顯著提高強度 其它因素 n 冷加工硬化：強度提高，塑性、韌性降低。但并非所有的塑性材料都發(fā)生塑性破壞。 n 發(fā)生的原因：在連續(xù)重復(fù)荷載作用下，在鋼材表面的缺陷處，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，形成二向或三向拉應(yīng)力場。 n 式 21 是只考慮了均值，不完善。 并不是所有的承受動力荷載重復(fù)作用的構(gòu)件 和連接都進行疲勞驗算。 高強鋼絲分光面鋼絲和鍍鋅鋼絲，由碳素結(jié)構(gòu)鋼多次冷拔而成，其主要指標(biāo)為抗拉強度fu，且有 “ 松弛 ” 現(xiàn)象。 fAN ??? ?當(dāng)構(gòu)件的截面有局部削弱時，截面上的應(yīng)力分布不再是均勻的 ,以其凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到其強度 限值作為設(shè)計時的控制值。 ?組合梁：型鋼和鋼板進行連接 ?鋼 — 混凝土組合梁：高層鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛?？拷泻洼S部分腹板面積仍保持彈性階段。其計算公式是在彈性階段的基礎(chǔ)上引進了一個截面塑性發(fā)展系數(shù) γ 即： yn fWM ???? 塑性階段： 截面每一處纖維的應(yīng)力 σ 均等于 fy， 即： ypnpypnp fWMfWM ?????? 是鋼結(jié)構(gòu)進行塑性設(shè)計的依據(jù)。 梁的剪應(yīng)力： 在荷載作用下梁截面既有彎矩又有剪力（純彎曲梁除外），截面既有正應(yīng)力又有剪應(yīng)力。 集中力通過翼緣傳至腹板，使翼緣和腹板沿梁的長度方向在一定范圍內(nèi)受壓，在計算時假定為均勻受壓。此外任一部位都有σ 、 τ ，找最不利的部位。需滿足以下要求： 1）變截面位置：踞支座 l/6 處，改變后的板寬 b1 由 M1 確定； 2） b b1，坡度≤ 1:4； 3）采用對接焊縫（正焊縫或斜焊縫） ?若為多層翼緣板，采用逐步切斷外層翼緣板的方法，此時要區(qū)分理論切斷點和實際切斷點。 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強度計算 拉彎構(gòu)件的應(yīng)用： ?截面形式：兩種情況 ?拉彎構(gòu)件計算其強度和剛度 (限制長細(xì)比 ) ；其容許長細(xì)比與軸心拉桿相同 (表61)； ?破壞形式： 實腹式 拉彎的截面出現(xiàn)塑性鉸是承載能力的極限狀態(tài)；對 格構(gòu)式 拉彎桿繞虛軸受彎和 冷彎薄壁 型鋼截面拉彎桿，把截面邊緣達(dá)到屈服強度視為構(gòu)件極限狀態(tài)，以上屬于強度破壞形式；對軸心拉力很小而彎矩很大的拉彎桿也可能存在和梁類似的彎扭失穩(wěn)的破壞形式。組成壓彎構(gòu)件的板件，還有板件屈曲將促使構(gòu)件提前失穩(wěn)的 局部失穩(wěn)破壞 。在軸線壓力 N 和彎矩 M 的共同作用下，當(dāng)壓彎構(gòu)件抵抗彎扭變形 能力很強，或者在構(gòu)件的側(cè)面有足夠多的支撐以阻止其發(fā)生彎扭變形時，則構(gòu)件可能在彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)。這樣，已知撓曲線函數(shù)后，可以列出構(gòu)件任意截面的壓力 N 和撓度 v 的關(guān)系，并由極值條件得出構(gòu)件的承載力 Nu。對于桿件分的段數(shù)愈多，計算精度愈高，同時計算量也愈大。雖然板件屈曲會降低構(gòu)件的承載能力，但由于構(gòu)件的截面較寬，整體剛度好，從節(jié)省鋼材來說反而合算，《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（ GB 50018）就有這方面的條款。 l 實際軸壓構(gòu)件設(shè)計時，應(yīng)首先驗算截面的強度和桿件的整體穩(wěn)定性，然后驗算局部穩(wěn)定。 l 不考慮腹板屈曲后強度：僅對直接承受動力荷載的 組合梁 及不考慮腹板屈曲后強度組合梁 ，其腹板的穩(wěn)定是通過 設(shè)置加勁肋 來保證的。 ⑵當(dāng) 80 √ 235/fy h0/tw ≤ 250 √ 235/fy時，應(yīng)配置橫向加勁肋，并對各區(qū)格進行計算。 ： l 應(yīng)按承受梁支座反力或固定集中荷載的軸心受壓構(gòu)件計算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。 按構(gòu)造要求在腹板上設(shè)置加勁肋，將腹板分成很多區(qū)格，對每個區(qū)格進行穩(wěn)定驗算。 l 有效寬度 ：計算時并不將強度提高而是將截面面積減小，將毛截面用有效截面代替，從而使截面強度提高。 w 最大焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的 倍（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。 內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長均勻分布時，其計算長度不受此限。不滿足要求時，應(yīng)加正面角焊縫、塞焊、槽焊（見圖 ）。在鋼結(jié)構(gòu)中，連接的設(shè)計、制作、安裝占有很重要的地位，所以設(shè)計時，在選用合理的連接方式時，應(yīng)考慮以下問題： 連接設(shè)計與結(jié)構(gòu)內(nèi)力分 析時的假定相一致； 連接設(shè)計應(yīng)選擇最不利的荷載工況； 傳力直接、明確，避免應(yīng)力集中； 節(jié)點的變形協(xié)調(diào)； 避免偏心的影響； 連接的方式應(yīng)避免在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生過大的殘余應(yīng)力； 利用厚鋼板時，應(yīng)避免層間撕裂； 連接的構(gòu)造簡單，便于施工 焊接連接 20 世紀(jì) 20 年代發(fā)展起來的，是現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方式。所以，對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu) 不宜 采用。 普通螺栓 按性能等級分： ， ， ， ， ， 級。 高強度螺栓 與普通螺栓的區(qū)別：材料強度高、施工時施加預(yù)拉力。有 級、 級。 焊接連接的特性 焊接方法 電弧焊、 電阻焊 氣體保護焊 手工電弧焊： 通電后在涂有焊藥的焊條與焊件之間產(chǎn)生電弧，熔化焊條而形成焊縫。 優(yōu)點： 操作簡單，不受地方、場所、焊件尺寸、形狀的限制。 適用于焊接受力構(gòu)件，如：焊接截面中腹板與翼緣的連接等。 電阻焊 利用電流通過焊件接觸點表面產(chǎn)生的熱量來熔化金屬，再通過壓力使其焊合。 焊縫缺陷 168。 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB502022021 規(guī)定，焊縫質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)分為三級，三級只要求焊縫通過外觀檢查；二級質(zhì)量檢驗，即在外觀檢驗的基礎(chǔ)上要求超聲波檢驗每條焊縫 20%的長度，一級要求用超聲波檢驗每條焊縫的全部長度。 三級焊縫一般只能達(dá)到母材強度的 85%，應(yīng)進行驗算。 按被連接構(gòu)件的相對位置分：平接； T 形連接；搭接：角接；（圖 77） 168。 焊縫代號由引出線、圖形符號和輔助符號三部分組成。 加引弧板 對接焊縫的引弧板對接焊縫的起點和終點，常因不能熔透而出現(xiàn)凹形的焊口，受力后易出現(xiàn)裂縫及應(yīng)力集中。 .計算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度、穩(wěn)定性以及連接的強度時，應(yīng)采用荷載設(shè)計值 應(yīng)力集中產(chǎn)生同號應(yīng)力場， 使塑性變形受到限制 鋼材經(jīng)歷了應(yīng)變硬化 ( 應(yīng)變強化 ) 之后強度提高 鋼材牌號 Q235 、 Q345 、 Q390 、 Q420 是根據(jù)材料屈服命名的。 鋼材在低溫下，塑性降低。(II)構(gòu)件拉斷 。 每個受剪力作用的摩擦型高強度螺栓所受的拉力應(yīng)低于其預(yù)拉力的 0 .5 倍。 單軸對稱截面的壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓時，構(gòu)件達(dá)到臨界狀態(tài)的應(yīng)力分布可 能 在 拉 、壓側(cè)都出現(xiàn)塑 承載能力極限狀態(tài)包括構(gòu)件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載的狀態(tài) 匕 10 0X80X8 表示不等邊角鋼的長邊寬為l00mm,短邊寬 80mm，厚 8mmo 正 面 角焊縫相對于側(cè)面角焊縫，破壞強度高，塑性變形能力差 螺栓 排 列分為并列和錯列兩種形式，其中并列比較簡單整齊，布置緊湊，所用連接板尺寸小，但對構(gòu)件截面的削弱較大 軸心受力構(gòu)件的強度是以凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服點為承載能力極限狀態(tài) 承受橫向荷載的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件 進行拉彎和壓彎構(gòu)件設(shè)計時，拉彎構(gòu)件僅需要計算強度和剛度 。 高強度螺栓摩擦型連接與承壓型連接相比，承載力計算方法不同。 梁的支撐加勁肋應(yīng)設(shè)置在上翼緣或下翼緣有固定作用力的部位 單軸對稱截面的壓彎構(gòu)件，一般宜使彎矩繞非對稱軸作用。 在 彈 性階段，側(cè)面角焊縫應(yīng)力沿長度方向的分布為兩 端 大 、 中 間 小。 摩擦型高強螺栓連接只依靠被連接板件間強大的摩擦阻力承受外力，