第5章 钢结构工程
第5章钢结构工程习题二、简答题1．钢结构加工机具有哪些？5.1.1 测量、划线工具(1)钢卷尺。
(2)直角尺。
(3)卡钳。
卡钳有内卡钳、外卡钳两种。
(4)划针。
(5)划规及地规。
(6)样冲。
5.1.2 切割、切削机具(1)半自动切割机。
(2)风动砂轮机。
(3)电动砂轮机。
(4)风铲。
(5)砂轮锯。
(6)龙门剪板机。
(7)联合冲剪机。
(8)锉刀。
(9)凿子。
(10)型锤5.1.3 其他机具其他机具主要包括：钢尺，游标卡尺，手锯，锤，自动气体切割机，等离子切割机，铣边机，矫正机，数据冲床，冲剪机等。
2．什么叫放样、划线？零件加工主要有哪些工序？放样是钢结构制作工艺中的第一道工序，内容包括：核对图纸的安装尺寸和孔距；以1：1的大样放出节点；核对各部分的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。
划线的工作内容包括：检查核对材料；在材料上划出切割、铣、刨、弯曲、钻孔等加工位置；打冲孔；标出零件编号等。
零件加工主要有哪些工序：放样和号料，切割，矫正和成型，边缘加工，制孔等3．钢构件组装的一般要求是什么？(1) 钢构件组装应在平台上进行，平台应测平。
用于装配的组装架及胎模要牢固的固定在平台上。
(2) 组装工作开始前要编制组装顺序表，组拼时严格按照顺序表所规定的顺序进行组拼。
(3) 组装时，要根据零件加工编号，严格检验核对其材质、外形尺寸，毛刺飞边要清除干净，对称零件要注意方向，避免错装。
(4) 对于尺寸较大、形状较复杂的构件，应先分成几个部分组装成简单组件，再逐渐拼成整个构件，并注意先组装内部组件，再组装外部组件。
(5) 组装好的构件或结构单元，应按图纸的规定对构件进行编号，并标注构件的重量、重心位置、定位中心线、标高基准线等。
构件编号位置要在明显易查处，大构件要在三个面上都编号。
4．钢结构焊接的类型主要有哪些？简述钢结构焊接的工艺要点。
焊接的类型、特点和适用范围见表5-2。
表5-2 钢结构焊接方法选择焊接的类型特点适用范围电弧焊手工焊交流焊机利用焊条与焊件之间产生的电弧热焊接，设备简单，操作灵活，可进行各种位置的焊接，是建筑工地应用最广泛的焊接方法焊接普通钢结构直流焊机焊接技术与交流焊机相同，成本比交流焊机高，但焊接时电弧稳定焊接要求较高的钢结构埋弧自动焊利用埋在焊剂层下的电弧热焊接，效率高，质量好，操作技术要求低，劳动条件好，是大型构件制作中应用最广的高效焊接方法焊接长度较大的对接、贴角焊缝，一般是有规律的直焊缝半自动焊与埋弧自动焊基本相同，操作灵活，但使用不够方便焊接较短的或弯曲的对接、贴角焊缝CO2气体保护焊用CO2或惰性气体保护的实芯焊丝或药芯焊接，设备简单，操作简便，焊接效率高，质量好用于构件长焊缝的自动焊电渣焊利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热焊接，能焊大厚度焊缝用于箱型梁及柱隔板与面板全焊透连接2．焊接工艺要点(1) 焊接工艺设计确定焊接方式、焊接参数及焊条、焊丝、焊剂的规格型号等。
(2) 焊条烘烤焊条和粉芯焊丝使用前必须按质量要求进行烘焙，低氢型焊条经过烘焙后，应放在保温箱内随用随取。
(3) 定位点焊焊接结构在拼接、组装时要确定零件的准确位置，要先进行定位点焊。
定位点焊的长度、厚度应由计算确定。
电流要比正式焊接提高10%~15%，定位点焊的位置应尽量避开构件的端部、边角等应力集中的地方。
(4) 焊前预热预热可降低热影响区冷却速度，防止焊接延迟裂纹的产生。
预热区在焊缝两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的1.5倍以上，且不应小于100mm。
(5) 焊接顺序确定一般从焊件的中心开始向四周扩展；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩小的焊缝；尽量对称施焊；焊缝相交时，先焊纵向焊缝，待冷却至常温后，再焊横向焊缝；钢板较厚时分层施焊。
(6) 焊后热处理焊后热处理主要是对焊缝进行脱氢处理，以防止冷裂纹的产生。
后热处理应在焊后立即进行，保温时间应根据板厚按每25mm板厚1h确定。
预热及后热均可采用散发式火焰枪进行。
5．高强度螺栓有主要有哪两种类型？简述高强度螺栓连接的安装工艺和紧固方法。
高强度螺栓从外形上可分为大六角头高强度螺栓（即扭矩形高强度螺栓）和扭剪型高强度螺栓两种。
2．安装工艺(1) 一个接头上的高强度螺栓连接，应从螺栓群中部开始安装，向四周扩展，逐个拧紧。
扭矩型高强度螺栓的初拧、复拧、终拧，每完成一次应涂上相应的颜色或标记，以防漏拧。
(2) 接头如有高强度螺栓连接又有焊接连接时，宜按先栓后焊的方式施工，先终拧完高强度螺栓再焊接焊缝。
(3) 高强度螺栓应自由穿入螺栓孔内，当板层发生错孔时，允许用铰刀扩孔。
扩孔时，铁屑不得掉入板层间。
扩孔数量不得超过一个接头螺栓的1/3，扩孔后的孔径不应大于1.2d（d为螺栓直径）。
严禁使用气割进行高强度螺栓孔的扩孔。
(4) 一个接头多个高强度螺栓穿入方向应一致。
垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头和螺母，螺母有圆台的一面应朝向垫圈，螺母和垫圈不应装反。
(5) 高强度螺栓连接副在终拧以后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。
3．紧固方法1) 大六角头高强度螺栓连接副紧固大六角头高强度螺栓连接副一般采用扭矩法和转角法紧固。
（1）扭矩法使用可直接显示扭矩值的专用扳手，分初拧和终拧二次拧紧。
初拧扭矩为终拧扭矩的60%～80%，其目的是通过初拧，使接头各层钢板达到充分密贴，终拧扭矩把螺栓拧紧。
（2）转角法根据构件紧密接触后，螺母的旋转角度与螺栓的预拉力成正比的关系确定的一种方法。
操作时分初拧和终拧两次施拧。
初拧可用短扳手将螺母拧至使构件靠拢，并作标记。
终拧用长扳手将螺母从标记位置拧至规定的终拧位置。
转动角度的大小在施工前由试验确定。
3) 扭剪型高强度螺栓紧固扭剪型高强度螺栓有一特制尾部，采用带有两个套筒的专用电动扳手紧固。
紧固时用专用扳手的两个套筒分别套住螺母和螺栓尾部的梅花头，接通电源后，两个套筒按反向旋转，拧断尾部后即达相应的扭矩值。
一般用定扭矩扳手初拧，用专用电动扳手终拧。
6．简述多层及高层钢结构安装施工流水段的划分原则及构件安装顺序。
吊装顺序是先吊装竖向构件，后吊装平面构件。
竖向构件吊装顺序为：柱-连系梁-柱间支撑-吊车梁-托架等；单种构件吊装流水作业，既保证体系纵列形成排架，稳定性好，又能提高生产效率；平面构件吊装顺序主要以形成空间结构稳定体系为原则，工艺流程如图5-18。
第一榀钢屋架第二榀钢屋架屋架间上下水平支撑垂直支撑屋面板第一榀钢天窗架第三榀钢屋架屋盖支撑屋面板依次循环纵横十字线位移屋架垂直偏差与挡风板钢柱固定位移、垂偏与第一榀屋架临时加固继续观察屋架垂偏情况位移、垂偏临时固定位移、垂偏与第一榀屋架临时固定图5-18 平面构件吊装顺序工艺流程图平面流水段的划分应考虑钢结构在安装过程中的对称性和稳定性；立面流水以一节钢柱为单元。
每个单元以主梁或钢支撑安装成框架为原则，其次是其他构件的安装。
可以采用由一端向另一端进行的吊装顺序，既有利于安装期间结构的稳定，又有利于设备安装单位的进场施工。
7．多层及高层钢结构构件是如何进行吊点设置与起吊？1)吊点设置吊点位置及吊点数根据钢柱形状、断面、长度、起重机性能等具体情况确定。
一般钢柱弹性和刚性都很好，吊点采用一点正吊。
吊点设置在柱顶处，柱身竖直，吊点通过柱重心位置，易于起吊、对线、校正。
当多个构件在地面组装成扩大单元进行安装时，吊点应计算确定。
(2)起吊方法1)多层与高层钢结构工程中，钢柱一般采用单机起吊，对于特殊或超重的构件，也可采取双机抬吊。
2)起吊时钢柱必须垂直，尽量做到回转扶直，根部不拖。
起吊回转过程中应注意避免同其他已吊好的构件相碰撞，吊索应有一定的有效高度。
在吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上加设保护套，以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。
3)第一节钢柱是安装在柱基上的，钢柱安装前应将登高爬梯和挂篮等挂设在钢柱预定位置并绑扎牢固，起吊就位后临时固定地脚螺栓，校正垂直度。
钢柱两侧装有临时固定用的连接板，上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓固定连接板做临时固定。
4)必须等地脚螺栓固定后才能松开吊索。
8．简述多层及高层钢结构构件安装与校正方法。
1. 首节钢柱的安装与校正安装前，应对建筑物的定位轴线、首节柱的安装位置、基础的标高和基础混凝土强度进行复检，合格后才能进行安装。
(1) 柱顶标高调整根据钢柱实际长度、柱底平整度，利用柱子底板下地脚螺栓上的调整螺母调整柱底标高，以精确控制柱顶标高（图5-21）。
图5-21 采用调整螺母控制标高1-地脚螺栓；2-止退螺母；3-紧固螺母；4-螺母垫圈；5-柱子底板；5-调整螺母；7-钢筋混凝土基础(2) 纵横十字线对正首节钢柱在起重机吊钩不脱钩的情况下，利用制作时在钢柱上划出的中心线与基础顶面十字线对正就位。
(3) 垂直度调整用两台呈90°的经纬仪投点，采用缆风法校正。
在校正过程中不断调整柱底板下螺母，校毕将柱底板上面的2个螺母拧上，缆风松开，使柱身呈自由状态，再用经纬仪复核。
如有小偏差，微调下螺母，无误后将上螺母拧紧。
柱底板与基础面间预留的空隙，用无收缩砂浆以捻浆法垫实。
2.上节钢柱安装与校正上节钢柱安装时，利用柱身中心线就位，为使上下柱不出现错口，尽量做到上、下柱定位轴线重合。
上节钢柱就位后，按照先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度的顺序校正。
校正时，可采用缆风法校正法或无缆风校正法。
目前多采用无缆风校正法（图5-22），即利用塔吊、钢楔、垫板、撬棍以及千斤顶等工具，在钢柱呈自由状态下进行校正。
此法施工简单、校正速度快、易于吊装就位和确保安装精度。
为适应无缆风校正法，应特别注意钢柱节点临时连接耳板的构造。
上下耳板的间隙宜为15～20mm，以便于插入钢楔。
图5-22 无缆风校正法示意图(1) 标高调整钢柱一般采用相对标高安装，设计标高复核的方法。
钢柱吊装就位后，合上连接板，穿入大六角高强度螺栓，但不夹紧，通过吊钩起落与撬棍拨动调节上下柱之间间隙。
量取上柱柱根标高线与下柱柱头标高线之间的距离，符合要求后在上下耳板间隙中打入钢楔限制钢柱下落。
正常情况下，标高偏差调整至零。
若钢柱制造误差超过5mm，则应分次调整。
(2)位移调整钢柱定位轴线应从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上。
钢柱轴线偏移时，可在上柱和下柱耳板的不同侧面夹入一定厚度的垫板加以调整，然后微微夹紧柱头临时接头的连接板。
钢柱的位移每次只能调整3mm，若偏差过大只能分次调整。
起重机至此可松吊钩。
校正位移时应注意防止钢柱扭转。
(3) 垂直度调整用两台经纬仪在相互垂直的位置投点，进行垂直度观测。
调整时，在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶，在保证单节柱垂直度符合要求的前提下，将柱顶偏轴线位移校正至零，然后拧紧上下柱临时接头的大六角高强度螺栓至额定扭矩。
第五章-钢结构受弯构件
根据主梁和次梁的排列情况，梁格可分为三
种类型：
(1)单向梁格
只有主梁，适用于
楼盖或平台结构的
横向尺寸较小或面板
跨度较大的情况。
(2)双向梁格
有主梁及一个方向的次梁，次梁由主梁支承， 是最为常用的梁格类型。
(3)复式梁格
在主梁间设纵向次梁，纵向次梁间再设横向
次梁。荷载传递层次多，梁格构造复杂，故应用 较少，只适用于荷载重和主梁间距很大的情况
v5q kl35•q kl2• lM kl v
l 38 E x4 I48 8 E x I1E 0 x Il 对变截面简支梁：
v l1M E 0 klx I12 3I5 xI xIx1 v l
5.4 梁的整体稳定承载力
5.3.1 梁整体稳定的概念 为了提高抗弯强度，节省钢材，钢梁截面一
时，应取 x =1.0。 钢材牌号所指屈服点 f y ,
即不分钢材厚度一律取为；Q235钢，235；Q345 钢，345；Q390钢，390；Q420钢，420。
②直接承受动力荷载且需要计算疲劳的梁，
例如重级工作制吊车梁，塑性深入截面将使钢材
发生硬化，促使疲劳断裂提前出现，因此按式
(6.4)和式(6.5)计算时，取 x = y =1.0，
等)，应按下式验算该处的折算应力：
2c 2c 3 21f
M xh0
W nx h
1 —验算折算应力的强度设计值增大系数。
当
与
异号时，取
c
1
=1.2；当
与同
号或 =0时，取 c =1.1。 1
当其异号时，其塑性变形能力比其同号时大，
因此前者的值大于后者。
5.2.2 梁的刚度
对等截面简支梁：
钢结构原理第五章
第 5章
受弯构件
钢 结 构 基 本 原 理
2）弹塑性工作阶段：超过弹性极限弯矩后，如果弯矩继 续增加，截面外缘部分进入塑性状态，中央部分仍保持弹性。 这时截面弯曲应力不再保持三角形直线分布，而是呈折线分 布。随着弯矩增大，塑性区逐渐向截面中央扩展，中央弹性 区相应逐渐缩小。规范中塑性发展深度按a=0.125h来考虑。 3）塑性工作阶段：在弹塑性工作阶段，如果弯矩不断增 加，直到弹性区消失，截面全部进入塑性状态，截面形成塑 性铰（plastic hinge）。这时梁截面应力呈上下两个矩形分 布。弯矩达到最大极限，称为塑性弯矩，其值为：
(a) (b)
续梁。钢梁一般都用简支梁。简支梁制造简单，安装方便， 且可避免因支座不均匀沉陷所产生的不利影响。
第 5章
受弯构件
5.1.2 梁格布局 梁格是由许多梁排列而成的平面体系，例如楼盖和工 作平台梁等。梁格上的荷载一般先由铺板传给次梁，再由 次梁传给主梁，然后传到柱或墙上，最后传给基础和地基。 根据梁的排列方式，梁格可分为下列三种典型的形式： 钢
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受弯构件
钢 结 构 基 本 原 理
图5.8 受集中荷载作用的梁发生弯扭失稳
5.3.2 梁的临界弯矩 (1) 双轴对称工字形截面梁纯弯曲时的临界弯矩 两端受相等弯矩 M x 作用的双轴对称工字形截面简支梁， 侧向支承距离l 。其简支条件是：梁的两端可绕 x 轴和 y轴转 动，但不能绕 z 轴转动。假定梁无初弯曲，不考虑残余应力， 处于弹性阶段，可按弹性理论建立梁在微小弯扭变形情况下 的平衡微分方程。求解得临界弯矩计算公式：
对承受纯弯曲的双轴对称工字形截面简支梁进行了弹塑性阶段的理论和实验研究当求得的大于06时应以代替受弯构件4轧制普通工字钢简支梁和轧制槽钢简支梁对轧制普通工字钢简支梁可按附表32查稳定系数对轧制槽钢简支梁不论荷载形式和荷载作用点在截面高度上的位置如何均按下面给出的近似公式计算稳定系235570受弯构件5双轴对称工字形等截面悬臂梁对于双轴对称工字形等截面悬臂梁规范规定仍按公式附31计算但式中系数按附表33查得
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第五章 受弯构件设计一、选择题1．对于跨度较大的工字钢梁，其最小高度一般是由下列哪项指标决定的（ B ）A ．建筑高度B ．刚度要求C ．强度要求D ．经济条件（即用料最省原则）2．设计焊接组合截面梁时，通常要事先估计梁的高度取值范围，一般来说梁的最大高度是由建筑高度所决定的，而梁的最小高度一般是由下列哪项决定的（ D ）A ．梁的整体稳定要求B ．梁的局部稳定要求C ．梁的强度要求D ．梁的刚度要求3．经济梁高e h 指的是（ A ）A ．用钢量最小时梁的截面高度B ．挠度等于规范限值时梁的截面高度C ．强度与稳定承载力相等时梁的截面高度D ．腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度4．一简支梁受均布荷载作用，其中永久荷载标准值为15kN/m ，仅一个可变荷载，其标准值为20kN/m ，则强度计算时的设计荷载为（ A ）。
A ．q=1．2×15+1．4×20B ．q=15+20C ．q=1．2×15+0．85×1．4×20D ．q=1．2×15+0．6×1．4×205．按规范GBJ17－88中的公式σγ=M W f x x nx≤计算直接承受动力荷载的工字形截面梁抗弯强度时，γx 取值为（ A ）A ．γx =10. B ．γx =105. C ．γx =115. D ．γx =12. 6．梁的支承加劲肋应设置在（ C ）A ．弯曲应力大的区段；B ．剪应力大的区段；C ．上翼缘或下翼缘有固定作用力的部位；D ．有吊车轮压的部位7．简支梁符合下列哪种条件时，可不必验算梁的整体稳定性（ A ）A ．有钢筋混凝土板密铺在梁的受压翼缘上，并与其牢固连接，能阻止受压翼缘的侧向位移时B ．有钢筋混凝土板密铺在梁的受拉翼缘上，并与其牢固连接，能阻止受拉翼缘的侧向位移时C ．除了梁端设置侧向支承点外，且在跨中有一个侧向支承点时D ．除了梁端设置侧向支承点外，且在跨间有两个以上侧向支承点时8．为了提高梁的整体稳定性，（ B ）是最经济有效的办法。
钢结构第五章
悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时，自由端最大 挠度分别为
17
v 1 pkl3 l 8 EIx
v 1 pkl2 l 3 EIx
式中
v —— 梁的最大挠度。 qk —— 均布荷载标准值。 pk —— 各个集中荷载标准值之和。 l —— 梁的跨度。 E —— 钢材的弹性模量(E 2.06105 N m2 )。 Ix —— 梁的毛截面惯性矩。
第5章 受 弯 构 件
1
5.1 受弯构件的可能破坏形式和影响因素
在荷载作用下，受弯构件可能发生多种形式的破坏，主要 有强度破坏、刚度破坏、整体失稳破坏及局部失稳破坏四 种。所以，钢结构受弯构件除要保证截面的抗弯强度、抗 剪强度外还要保证构件的整体稳定性和受压翼缘板件的局 部稳定要求。对不利用腹板屈曲后强度的构件还要满足腹 板局部稳定要求。这些都属于构件设计的第一极限状态问 题，即承载力极限状态问题。此外受弯构件还要有足够的 刚度，以保证构件的变形不影响正常的使用要求，这属于 构件设计的第二极限状态问题，即正常使用极限状态问题。
22
自由扭转的特点是：
(1)
沿杆件全长扭矩
MZ 相等，单位长度的扭转角
d dz
相等，
并在各截面内引起相同的扭转切应力分布。
(2) 纵向纤维扭转后成为略为倾斜的螺旋线， 较小时近似于 直线，其长度没有改变，因而截面上不产生正应力。
(3) 对一般的截面(圆形、圆管形截面和某些特殊截面例外) 情况，截面将发生翘曲，即原为平面的横截面不再保持平 面而成为凹凸不平的截面。
(4) 与纵向纤维长度不变相适应，沿杆件全长各截面将有不 完全相同的翘曲情况。
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2. 约束扭转
当受扭构件不满足自由扭转的两个条件时，将会产生约束扭 转。以下图所示工字形截面的悬臂构件为例加以说明。
同济大学土木工程钢结构基本原理第5章详解
轴心受压构件L. Euler(1707-1783)§1 概 述受压构件：桁架/网架杆件、支撑、两端铰接柱等 截面的分类：P96-971 双轴对称截面2 单轴对称截面3 无对称轴截面破坏类型：强度破坏：截面有较大削弱处/非常粗短的构件 整体失稳：弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳局部失稳：构件中板件失稳§2 轴心受压构件的强度强度承载力N u = An f y An —— 净截面面积（截面面积最小处） f y —— 屈服应力工程设计公式N ≤ An fd , fd = f y / γ R 或 fd = f y / Kσ=N An≤fdP97-98P98-109§3 轴心受压实腹构件的整体稳定补充§3.1 理想压杆和实际压杆的整体稳定压杆为什么会失稳?微小扰动: θkθ ⋅ 2θ < Pl sinθ ≈ Plθ⇒kθ<1 2Pl不稳定kθ ⋅ 2θ = Pl sinθ ≈ Plθ⇒kθ=1 2Pl临界kθ ⋅ 2θ > Pl sinθ ≈ Plθ⇒kθ>1 2Pl稳定kθ转动刚度: Mθ = Kθ扭簧 Mθ = kθ ⋅ 2θ ⇒ KE = 2kθ 弹性刚度l轴力 Mθ = −Pl ⋅θ ⇒ Kσ = −Pl 几何刚度K = KE + Kθ = 2kθ − PlK<0 不稳定 K=0 临界 K>0 稳定弹性刚度为正，几何刚度可正可负。
P受拉会如何？kθθPP98-100§3.1 理想压杆和实际压杆的整体稳定欧拉临界力EIv′′ + Nv = 0NE=π 2EA λ2 ,考虑非弹性时的临界力σE=π 2E λ2NE=π2 Etλ2A,σE= π 2 Et λ2Et 材料的切线模量σ cr弹性实际压杆的整体稳定 f y几何缺陷的影响非弹性力学缺陷的影响L. Euler(1707-1783)σ cr f y1.0理想压杆 λ 实际压杆 λ补充§3.2理想压杆弯曲失稳变形特性的力学本质截面内剪力的产生： 截面变形产生切向力V欧拉屈曲：不考虑截面形状 实际构件：需考虑截面形状考虑截面形状：剪力中心xx0x y0xyyyxxyx0 yx0形心 剪力中心y0形心处剪力对不同截面的变形特性：双轴对称截面：弯曲变形单轴对称截面：弯曲变形，弯扭变形无对称轴截面：弯扭变形vNV = N v′PP100§3.3 理想压杆弹性失稳的平衡方程N1 理想压杆的假定： 杆件轴线（截面形心的连线）为直线 轴力作用线与杆件轴线重合2 弹性失稳的平衡方程： 变形包括弯曲变形和扭转变形 变形后位置时的平衡方程 小变形绕 x 轴的弯曲变形EI x v IV + Nv '' − Nx0θ '' = 0绕 y 轴的弯曲变形x0，y0 剪力中心坐标EI yu IV + Nu '' − Ny0θ '' = 0N绕 z 轴的扭转变形EI ωθ IV − GI tθ '' − Nx0v '' + Ny0u '' + (Nr02 − R )θ ′′ = 03 自由扭转与约束扭转P156-159EI ωθ IV − GI tθ ′′ − Nx0v′′ + Ny0u′′ + (Nr02 − R )θ ′′ = 0自由扭转：圣文南扭转构件端部截面纵向纤维不受约束M k = GI tθ ′约束扭转：一工字形截面悬臂梁受端部扭矩作用发生扭转 θu = 0.5hθ u '' = 0.5hθ '' M y = −EI yu '' = −0.5EI y hθ ''Vy = dM / dz = −0.5EI y hθ '''M ω = Vy h = −0.5EI y h 2θ '''u记 I ω = 0.5I y h 2 = b3tf h 2 / 24M ω = −EI ωθ '''θhtf bM ω 翘曲扭矩瓦格纳（Wagner）扭矩I ω 扇性惯性矩M T = M ω + M k = GI tθ ′ − EIωθ ′′′P100-102§3.4 双轴对称截面理想压杆的临界力双轴对称截面：x0 = y0 = 0EI x v IV + Nv '' = 0 EI yu IV + Nu '' = 03个微分方程独立EI ωθ IV − GI tθ ′′ + (Nr02 − R )θ ′′ = 0NEx = π 2EI x / λ2ox = π 2EA(I x / A) / λ2ox = π 2EA / λ2x 绕x轴弯曲N Ey = π 2 EI y / λ2oy = π 2 EA / λ2y绕y轴弯曲NEθ = (π 2EIω / λ2oθ + GIt + R) / r02 = π 2EA / λθ2绕z轴扭转对应3种失稳模态：绕两主轴的弯曲和绕轴心的扭转 λθ = 控制压杆的承载力的失稳模态l0θ Iω + l02θ ⋅ GIt + R Ar02 π 2 EAr02一般的双轴对称截面（工字、H型），弯曲屈曲临界 (扭转长细比)力小于扭转屈曲临界力，但十字形截面有可能相反。
钢结构工程施工手册
钢结构工程施工手册第一章绪论1.1 概述钢结构是一种应用广泛的建筑结构形式，具有优越的抗震性能、耐久性和可靠性。
钢结构主要由钢材构成，具有较强的承载能力和良好的可塑性，被广泛应用于各种建筑和工程领域。
本手册旨在介绍钢结构工程的施工过程和注意事项，以便工程师和施工人员更好地理解和掌握钢结构工程施工技术。
1.2 施工原则钢结构工程施工应遵循以下原则：(1) 安全第一：确保施工现场安全，严格遵守相关法律法规和安全操作规程。
(2) 质量为重：保证施工质量，确保结构安全可靠。
(3) 环保节能：注重环境保护和资源合理利用，促进可持续发展。
(4) 高效经济：合理规划施工流程，提高工作效率，降低成本。
(5) 协作配合：各施工单位之间应密切合作，做到互相支持、共同进步。
1.3 施工步骤钢结构工程施工步骤一般包括如下几个阶段：(1) 立项和设计阶段：确定工程需求、编制施工方案和施工图纸。
(2) 材料采购和加工阶段：采购符合标准和要求的钢材和配件，进行加工和制造。
(3) 预制和运输阶段：将预制好的构件运输到施工现场。
(4) 安装和焊接阶段：进行构件的安装和焊接工作。
(5) 整体调试和验收阶段：对整个结构进行调试和验收，确保安全可靠。
第二章施工准备2.1 施工准备工作(1) 施工前的准备工作包括：选择施工现场、建立临时办公室、确定施工队伍、编制施工计划等。
(2) 施工现场的选择应考虑交通便利、通风情况、供水供电等基础设施条件。
(3) 建立临时办公室用于办公和存放资料，保持施工现场的秩序和清洁。
(4) 施工队伍应包括施工人员、监理人员、安全员、质量员等，具备相关证书和资质。
(5) 编制施工计划包括：施工进度计划、安全计划、质量计划等，提前做好施工准备工作。
2.2 材料采购和加工(1) 材料采购应选择有信誉的供应商，保证材料质量符合标准要求。
(2) 钢结构材料包括钢板、型钢、角钢、焊条等，需根据设计图纸和规范要求进行采购。
钢结构安全细则
钢结构构件的制造、加工、装配的验收标准和方 法
制造验收标准
钢结构构件制造过 程中的质量保证主 要是通过各个工序 的检查来实现的。 包括原材料入库检 查、加工工序检查、 间隙、焊接、热处 理、喷漆、包装、 出厂检验等方面的
装配验收标准
钢结构构件装配的 验收标准主要是通 过焊缝质量、构件 尺寸、构件间隙、 构件与基础的连接 等方面的检查来实
检查对象
钢结构制造、加工、装配过程 焊接质量 构件尺寸 构件间隙 构件与基础的连接
检查内容
图纸、设计说明的符合性 钢材材质、规格的符合性 焊接质量的符合性 构件尺寸、间隙的符合性 构件与基础的连接的符合性
使用管理的安全细则
01 正常使用条件与限制
了解正常使用条件，严格遵守限制
02 特殊工况下的使用要求
根据工况制定安全措施
03 安全与应急预案的制定与执行
制定应急预案，加强安全教育
灾害事故处理的安全细则
灾害事故的应急处 理
火灾 地震 气象灾害 其他灾害
事故后的维修与恢 复
组织现场救援 采取应急措施 通知相关单位细则
设计前期的安全细则
地基与地质调 查
地质条件是结构安 全的前提，需进行 充分的地质勘探和 分析，及时发现和
解决地基问题
施工条件的考 虑
施工条件、工序、 设备等因素应对结 构安全产生的影响 进行分析和评估
设计要求与限 制
根据结构功能及各 项要求，对结构形 式、尺寸、力学性 能等进行明确的规
钢结构的安装与 拆卸
钢结构的安装是钢结构施 工中的关键环节之一，必 须按照设计图纸进行，遵 守安全操作规程，严格保 证工人的安全。
供应配送与检验验收
材料供应要求
钢结构工程施工焊接规范
钢结构工程施工焊接规范第一章概述1.1 整体概况为了保障钢结构工程的质量和安全，根据国家有关标准和规范，制定本规范。
本规范适用于钢结构工程的焊接工艺和质量控制，包括焊接工程的准备工作、操作规程、验收标准等内容。
钢结构工程包括钢结构框架、钢板、钢梁、钢柱等构件的焊接工作。
1.2 规范适用范围本规范适用于钢结构工程的焊接工艺和质量控制，包括焊工的培训、证书要求等。
不适用于特殊焊接工程，如高压焊接、危险品焊接等。
第二章焊接工艺2.1 焊接工艺选择在选择焊接工艺时，应根据钢结构的具体情况和要求，选择合适的焊接方法和设备。
一般情况下，常用的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等。
2.2 焊接设备要求焊接设备应符合国家标准和规范的要求，保证焊接质量和安全。
操作人员应定期对焊接设备进行检查和维护，确保设备良好的工作状态。
2.3 焊接材料要求焊接材料应符合国家标准和规范的要求，保证焊接接头的强度和密封性。
焊接材料应存放在干燥的环境中，防止潮湿造成焊接质量问题。
第三章焊接操作规程3.1 焊接前准备焊接前应对构件进行清洁处理，去除油污和杂物。
留有焊缝时，应进行模板定位和预热工作。
检查焊接设备和焊接材料，确保良好的工作状态。
3.2 焊缝焊接按照工艺要求进行焊接操作，控制焊接电流、电压、焊接速度等参数，确保焊接接头质量。
焊接过程中应注意控制热量，防止焊接变形和裂纹的产生。
3.3 焊接收尾焊接完成后，应对焊接接头进行除渣、打磨等处理，保证焊接接头的平整度和美观度。
检查焊缝是否完整、密实，符合设计要求。
第四章质量控制4.1 焊接质量检测焊接接头应进行焊缝探伤、拉伸试验、硬度检测等质量检测，确保焊接质量符合要求。
未达标的接头应及时修补或重新焊接。
4.2 焊接质量验收焊接工程验收应依据国家标准和规范的要求进行，验收标准应明确、标准化。
验收人员应具备相关的资质和经验，确保验收结果的可靠性。
第五章安全措施5.1 焊接作业安全焊接作业应符合国家有关的安全规范和标准，保证焊接人员的人身安全。
钢结构工程施工规范gb507552020(钢结构工程施工规范)
钢结构工程施工规范gb507552020(钢结构工程施工规范)《钢结构工程施工规范GB50755-2020》第一章：总则1.1 引言1.2 目的和适用范围1.3 术语和定义第二章：施工组织设计2.1 施工组织设计的基本要求2.2 施工组织设计的内容2.3 施工组织设计的编制和审批第三章：施工图设计3.1 施工图设计的基本要求3.2 施工图设计的内容3.3 施工图设计的编制和审批第四章：施工准备4.1 地基处理4.2 材料和工艺准备4.3 施工设备和仪表的准备4.4 安全保护和文明施工第五章：施工工艺5.1 钢结构制作工艺5.2 钢结构安装工艺5.3 钢结构焊接工艺5.4 钢结构防火工艺第六章：质量控制和验收6.1 施工质量控制6.2 施工质量验收6.3 质量问题处理和返工第七章：安全措施7.1 施工安全控制7.2 施工现场管理7.3 应急处理和事故调查第八章：工程交接和验收8.1 工程交接程序和要求8.2 工程验收程序和要求8.3 验收合格证书和文件第九章：质量保证和保修责任9.1 质量保证和保修责任的范围9.2 质量保证和保修责任的期限9.3 质量保证和保修责任的处理第十章：施工文明和环境保护10.1 文明施工要求10.2 环境保护要求第十一章：附则11.1 引用标准11.2 图例说明11.3 附件和样表11.4 其他补充规定附件：附件一：施工组织设计范例附件二：施工图设计范例附件三：施工工艺流程附件四：钢结构焊接工艺参数表附件五：质量验收记录表法律名词及注释：1. 全国人民代表大会常务委员会关于修改〈中华人民共和国建筑法〉的决定建筑法：中华人民共和国建筑法是中国建筑领域的基本法律，规范了建筑行业的法律关系和责任要求。
2. 中华人民共和国安全生产法安全生产法：中华人民共和国安全生产法是中国安全生产领域的基本法律，规定了安全生产的法律责任和安全生产的管理要求。
《钢结构工程施工规范GB50755-2020》第一章：总则1.1 引言1.2 目的和适用范围1.3 术语和定义第二章：施工组织设计2.1 施工组织设计的基本要求2.2 施工组织设计的内容2.3 施工组织设计的编制和审批第三章：施工图设计3.1 施工图设计的基本要求3.2 施工图设计的内容3.3 施工图设计的编制和审批第四章：施工准备4.1 地基处理4.2 材料和工艺准备4.3 施工设备和仪表的准备4.4 安全保护和文明施工第五章：工程施工5.1 钢结构制作工艺5.1.1 钢材验收及贮存5.1.2 钢材切割5.1.3 钢材加工5.1.4 特殊构件制作5.2 钢结构安装工艺5.2.1 总体安装方案5.2.2 基础嵌设准备5.2.3 钢结构吊装5.2.4 拼装和连接5.2.5 螺栓紧固5.2.6 钢结构临时支撑5.3 钢结构焊接工艺5.3.1 焊接材料和设备5.3.2 焊接工艺规程5.3.3 焊缝检查和评定5.4 钢结构防火工艺第六章：质量控制和验收6.1 施工质量控制6.1.1 施工质量管理体系6.1.2 施工质量控制计划6.1.3 施工过程质量控制6.2 施工质量验收6.2.1 施工质量验收依据6.2.2 施工质量验收程序6.2.3 施工质量验收标准6.2.4 施工质量验收报告第七章：安全措施7.1 施工安全控制7.1.1 安全生产责任制7.1.2 安全技术措施7.1.3 安全教育和培训7.2 施工现场管理7.2.1 施工现场布置7.2.2 施工现场卫生7.2.3 施工现场秩序7.3 应急处理和事故调查7.3.1 应急预案和演练7.3.2 事故处理和调查第八章：工程交接和验收8.1 工程交接过程8.1.1 工程交接资料和证明8.1.2 工程交接手续8.2 工程验收程序和要求8.2.1 工程验收依据8.2.2 工程验收程序8.2.3 工程验收标准8.3 验收合格证书和文件第九章：质量保证和保修责任9.1 质量保证和保修责任的范围9.2 质量保证和保修责任的期限9.3 质量保证和保修责任的处理第十章：施工文明和环境保护10.1 文明施工要求10.2 环境保护要求第十一章：附则11.1 引用标准11.2 图例说明11.3 附件和样表11.4 其他补充规定附件：附件一：施工组织设计范例附件二：施工图设计范例附件三：施工工艺流程附件四：钢结构焊接工艺参数表附件五：质量验收记录表法律名词及注释：1. 全国人民代表大会常务委员会关于修改〈中华人民共和国建筑法〉的决定建筑法：中华人民共和国建筑法是中国建筑领域的基本法律，规范了建筑行业的法律关系和责任要求。
第5章 钢结构设计原理-轴心受压构件
三式相互联系，失稳时呈弯扭变形状态——弯扭失稳。
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5.3.4 弯曲失稳的极限承载力
1. 弯曲失稳极限承载力的准则
① 边缘纤维屈服准则——截面边缘纤维最大应力达到屈服点fy。 ② 稳定极限承载力理论——压力达到极限型失稳的顶点。
2. 临界应力σcr按边缘屈服准则的计算方法
2. 单轴对称截面的弯曲失稳和弯扭失稳 剪力中心在对称轴(如x轴)上，y0=0，由式(5-8)有：
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(5-27a、c) 相互联立，弯曲变形ν和扭转变形θ同时产生 ——弯扭失稳。
(5-27b) 独立，对称平面内的失稳——弯曲失稳。
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5.3.3 轴心压杆的弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳
初选截面形式 计算λx ，λy 按附表4-3～4-6确定φx 、φy
按表5-4确定a、b、c、d类
Nx =φxAf、 Ny=φyAf
Nx =min(NX,NY)
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52．【背景资料】（25分） 两端铰接轴心受压钢柱，高10m,钢材为Q235，强度设计值ƒ=215 N/mm2，采
用图示截面，焊接工字型截面，翼缘为焰切边，尺寸单位mm。 1、计算构件截面积（2分）
初始缺陷包括： 初弯曲、初扭曲、初偏心、残余应力及材质的不均匀性
实际杆件的稳定承载力不再是长细比的唯一函数。 初始缺陷导致试验结果形成一个很宽的分布带。
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5.3.3 轴心压杆的弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳
钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴压杆的弹性微分 方程为(x0、y0为剪力中心坐标；u0、v0、θ0为初始缺陷引起的位移)：
（5-35a） （5-35b）