钢结构强度计算 ppt课件
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钢结构构件的截面承载力-强度
An
f fy /R ——钢材的抗拉强度设计值
！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑
孔前传力的影响。
3.1.3 轴心受压构件的强度
强度计算与轴心受拉一样，一般其承载力由稳定控制
3.2 梁的类型和强度
3.2.1 梁的类型
➢ 分类： 按制作方式分：型钢梁和组合梁
钢梁类型
按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁
M Vf h EI
扭矩平衡方程 MT GIt EI
约束扭转正应力 对工形截面梁
Mf Ify
x
E
hx
2
对冷弯槽钢等非双轴对称梁
B W
B —— 双弯矩（双力矩）
3.3 梁的局部压应力和组合应力
3.3.1 局部压应力
局部压应力作用
c
F
twlz
f
式中 —— 集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁 取 =1.35，其他取 = 1.0
lz—— 压应力分布长度
lz a 5hy 2hR
lz a 2.5hy
3.3.2 多种应力的组合效应
梁的弯剪应力组合
一个截面上弯矩和剪力都较大时，需要考虑组合效应
验算公式：
2 3 2 1.1 f
2
2 c
c
3 2
1 f
式中 1——与c异号时取1.2，同号时取1.1
当横向荷载不通过剪心时：
bh2 4
1
4
y02 h2
fy
1
4
y02 h2
MP
引入：
全截面屈服压力
NP Af y bhfy
全截面的塑性铰弯矩
MP
WP
fy
bh2 4
fy
f fy /R ——钢材的抗拉强度设计值
！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑
孔前传力的影响。
3.1.3 轴心受压构件的强度
强度计算与轴心受拉一样，一般其承载力由稳定控制
3.2 梁的类型和强度
3.2.1 梁的类型
➢ 分类： 按制作方式分：型钢梁和组合梁
钢梁类型
按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁
M Vf h EI
扭矩平衡方程 MT GIt EI
约束扭转正应力 对工形截面梁
Mf Ify
x
E
hx
2
对冷弯槽钢等非双轴对称梁
B W
B —— 双弯矩（双力矩）
3.3 梁的局部压应力和组合应力
3.3.1 局部压应力
局部压应力作用
c
F
twlz
f
式中 —— 集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁 取 =1.35，其他取 = 1.0
lz—— 压应力分布长度
lz a 5hy 2hR
lz a 2.5hy
3.3.2 多种应力的组合效应
梁的弯剪应力组合
一个截面上弯矩和剪力都较大时，需要考虑组合效应
验算公式：
2 3 2 1.1 f
2
2 c
c
3 2
1 f
式中 1——与c异号时取1.2，同号时取1.1
当横向荷载不通过剪心时：
bh2 4
1
4
y02 h2
fy
1
4
y02 h2
MP
引入：
全截面屈服压力
NP Af y bhfy
全截面的塑性铰弯矩
MP
WP
fy
bh2 4
fy
同济大学钢结构基本原理PPT课件
应力幅：由于存在残余应力，r不能代表实际应力变化情况
Dmaxmin
最大拉应力
疲劳强度曲线：
最小拉应力或压应力 拉(+)压(-)
42
匀质材料疲劳强度与应力比的关系：
K 0 1 , 1
0 max K , 0 max K ,
min
r max
应力幅与应力循环次数关系：
max
断裂韧性KIC： KIC a0
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(张开位移理论)：
dI
2a
Ef y
d IC
稳定
d I d IC
不稳定
位移临界值 KIC EfydIC
40
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
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
39
弹性断裂力学公式：
系数 裂纹宽度一半 应力
应力强度因子：KI a
临界应力0：裂纹失稳扩展时应力
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, SMA490AW
38
钢结构ppt
2008奥运会国家体育场
上海虹口足球场
二、我国钢结构应用
大跨度结构——剧院
上海大剧院
国家大剧院
二、我国钢结构应用
大跨度结构——机场、桥梁
首都机场
苏通大桥
浦东国际机场
二、我国钢结构应用 厂房
轻钢厂房
大众汽车三期工程
山东省日照市双禾家纺轻钢车间
二、我国钢结构应用 活动式结构
二、我国钢结构应用 可拆卸或移动结构
二、我国钢结构应用
钢结构应用种类繁多，造型新颖，规模宏大。按功能分主
要应用有：
会展场馆 体育建筑 机场 剧院
高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅
桥梁
储罐
其他构筑物
二、我国钢结构应用
大跨度结构——会展建筑
上海新国际博览中心
广州会展中心
湖南国际会展中心
二、我国钢结构应用
大跨度结构——体育建筑
上海八万人体育场
工厂制造
工地安装
钢材的检验、整理、保管
施工图放样
现场扩大拼装
吊装就位
几钢何材缺加工陷、材料缺陷、残余应力
临时固定
装配成构件
矫正焊接变形
调整、固定
除锈和涂漆
六、钢结构设计要求
一、足够强度、刚度和稳定性，结构安全可靠； 二、符合建筑使用要求，具有良好耐久性； 三、节约钢材，减轻重量； 四、制造简单、安装方便，节约劳动力； 五、便于运输、维护； 六、结构适当外露、美观。
四、钢结构的可能破坏形式
结构的塑性破坏、脆性破坏 属结构的强度破坏。 破坏时出现明显的变形的为塑性破坏； 破坏时无明显的变形的为脆性破坏。
结构的疲劳破坏 结构在反复荷载（低于屈服强度）作用下产生的破坏。
11钢结构基本原理(3-构件强度09)
轴心受拉构件强度计算公式 N f An
An 构件净截面面积 f 抗拉强度设计值
轴心受压构件的强度计算---与受拉构件强度计算完全相同， 仍采用以上公式
注意：轴心受压构件的破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和 局部失稳破坏(设计方法后述)。
——强度计算往往不是起控制作用？
轴心压杆（柱）的设计和计算内容—概述 1． 截面选择
最优截面改变处是离支座1/6跨度处。
b'
≤１：４
M' M1
b
M' M
M
a=l/6 l
1
按强度条件选择梁截面
h
a=l/6
多层翼缘板的梁，可用切断外层板的方法来改变梁的截面。
双层翼缘焊接梁
梁截面一般只改变一次，对于跨度较小的组合梁，不宜改变截面。
四、拉弯、压弯构件的应用和强度计算
压弯（拉弯）构件——同时承受轴向力和弯矩的构件 弯矩的产生
塑性阶 段
弯曲正应力的特点是什么?
受弯构件（梁）的强度
1、正应力—抗弯强度
三种强度准则： 1）按边缘屈服准则
(对需计算疲劳的)
Mx f Wnx
2）按全截面塑性准则
Mx f W pnx
3）按有限塑性准则(规范用公式)
(对一般受弯构件)
Mx f xWnx
梁的抗弯强度计算公式---应用和注意
h he
梁的建筑高度要求决定了梁的最大高度hmax ； 梁的刚度要求决定了最小高度： hmin f l ＝ ； l 1.34 10 6 vT
1
梁的经济条件决定了梁的经济高度：he 7Wx 3 30(cm)
b. 腹板厚度
抗剪要求
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
《钢材的屈服强度》PPT课件
❖时效—— ❖钢材随时间的延长，其强度、硬
度提高，而塑性、冲击韧性降低 的现象称为时效。
（三）硬度
❖ 定义：硬度——是指钢材抵抗较硬物体 压入产生局部变形的能力，亦即钢材表 面抵抗塑性变形的能力。
❖ 指标：布氏硬度值HB，HB↑，硬度↑。 测定钢材硬度常用布氏法，试验如图84。
❖ 材料的强度越高，抵抗塑性变形的能力 越强，硬度值也就越大。
❖钢材的特点及其在建筑工程中的应用
❖ 钢材是土木工程中使用量最大的金 属材料，
❖包括用于钢结构工程中的各种型钢 （如角钢、槽钢、工字钢等）、钢板 和用于钢筋混凝土结构工程中的各种 钢筋及钢丝。
§8 金属材料_建筑钢材
❖ 第一节 钢的冶炼和分类 ❖ 第二节 建筑钢材的主要性能 ❖ 第三节 建筑钢材的技术标准及选用 ❖ 第四节 钢筋混凝土用钢材
❖从图中可以看出，低碳钢拉伸过 程经历了四个阶段：
❖弹性阶段、屈服阶段、强化阶段 和颈缩阶段。
1、弹性阶段（0→A）
❖（1）特点：弹性。在该阶段，若缷 去外力，试件能恢复原来的形状。
❖（2）指标： ❖①A点所对应的应力值——弹性极
限，用σP表示。
❖②弹性模量，用E表示，
❖E＝σ/ε。
❖弹性模量反映钢材抵抗弹性变形 的能力，是计算钢材在受力条件 下变形的重要指标。
应用：
❖Q195、Q215号钢常用于轧 制薄板和盘条，制造钢钉、铆 钉、螺栓及铁丝等。
❖Q215号钢经冷加工后可代替 Q235号钢使用。
应用：
❖Q255、Q275号钢可用于轧 制钢筋、作螺栓配件等，但更 多用于机械零件和工具等。
二、低合金高强度结构钢
❖ 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢 的基础上，添加少量的一种或几种合 金元素（总含量小于5％）的一种结 构钢。所加元素主要有锰（Mn）、 硅（Si）、钒（V）、钛（Ti）、铌 （Nb）、铬（Cr）、镍（Ni）及稀 土金属，其目的是为了提高钢的屈服 强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及
度提高，而塑性、冲击韧性降低 的现象称为时效。
（三）硬度
❖ 定义：硬度——是指钢材抵抗较硬物体 压入产生局部变形的能力，亦即钢材表 面抵抗塑性变形的能力。
❖ 指标：布氏硬度值HB，HB↑，硬度↑。 测定钢材硬度常用布氏法，试验如图84。
❖ 材料的强度越高，抵抗塑性变形的能力 越强，硬度值也就越大。
❖钢材的特点及其在建筑工程中的应用
❖ 钢材是土木工程中使用量最大的金 属材料，
❖包括用于钢结构工程中的各种型钢 （如角钢、槽钢、工字钢等）、钢板 和用于钢筋混凝土结构工程中的各种 钢筋及钢丝。
§8 金属材料_建筑钢材
❖ 第一节 钢的冶炼和分类 ❖ 第二节 建筑钢材的主要性能 ❖ 第三节 建筑钢材的技术标准及选用 ❖ 第四节 钢筋混凝土用钢材
❖从图中可以看出，低碳钢拉伸过 程经历了四个阶段：
❖弹性阶段、屈服阶段、强化阶段 和颈缩阶段。
1、弹性阶段（0→A）
❖（1）特点：弹性。在该阶段，若缷 去外力，试件能恢复原来的形状。
❖（2）指标： ❖①A点所对应的应力值——弹性极
限，用σP表示。
❖②弹性模量，用E表示，
❖E＝σ/ε。
❖弹性模量反映钢材抵抗弹性变形 的能力，是计算钢材在受力条件 下变形的重要指标。
应用：
❖Q195、Q215号钢常用于轧 制薄板和盘条，制造钢钉、铆 钉、螺栓及铁丝等。
❖Q215号钢经冷加工后可代替 Q235号钢使用。
应用：
❖Q255、Q275号钢可用于轧 制钢筋、作螺栓配件等，但更 多用于机械零件和工具等。
二、低合金高强度结构钢
❖ 低合金高强度结构钢是在碳素结构钢 的基础上，添加少量的一种或几种合 金元素（总含量小于5％）的一种结 构钢。所加元素主要有锰（Mn）、 硅（Si）、钒（V）、钛（Ti）、铌 （Nb）、铬（Cr）、镍（Ni）及稀 土金属，其目的是为了提高钢的屈服 强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及
钢结构 ppt课件
东方明珠广播电视塔座落在 上海浦东新区黄浦江畔，以 其468米的度成为亚洲第 一高 塔。她于1991年3月开 始建造，1994年11 月完工， 总重量达12万吨，总投资8.3 亿元人民币。
东方明珠塔由三根直径为九 米的擎天立柱、太空舱、上 球体、下球体、五个小球、 塔座和广场组成。
ppt课件
6
三、钢结构的主要结构形式及组成杆件的分类： 1、结构形式：
1）框架 2）桁架 3）拱架 4）索 5）壳体
2、具体结构应用：
1）厂房钢结构 ： 2）轻型钢结构 ： 3）大跨度钢结构 ：（1）网架结构（图） （2）悬索及索桁架结 构 （3）网壳结构 4）桥梁钢结构 ： 5）高耸钢结构 ： 6）高层钢结构 ： 7） 综合应用
大连远洋大厦
ppt课件
17
长宽各150m，总面积 30277m2，塔高508m，世 界第一高，26层以上以8层 为一单元。主要由巨柱、核
心系统及外伸桁架梁。巨柱 自地下5层至地上90层，最 大尺寸为2.4mx3m。
台北101
直径5.5m，中670t的阻尼器
ppt课件
18
图（4）:高耸建筑
电视塔、微波塔、通讯塔等
钢结
概述 建筑钢材 设计方法 钢结构的连接 轴心受力构件 梁（受弯构件） 拉弯与压弯构件 屋架
构
ppt课件
1
第一章 绪论
一、钢结构特点
1、优点： ①轻质(密度/强度)、高强: ②材质好(塑韧性见第P2)，可靠性高 ③工业化程度高，工期短 ④抗震性能好：刚性抗能，柔性耗能 ⑤(水\气)密封性能好，耐热性较好 ⑥可重复利用
该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴 212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416 席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面 采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入 口均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑 设计研究院参与主体设计 ，整体pp结t课件构用钢量达6750t，195kg/m。 11
东方明珠塔由三根直径为九 米的擎天立柱、太空舱、上 球体、下球体、五个小球、 塔座和广场组成。
ppt课件
6
三、钢结构的主要结构形式及组成杆件的分类： 1、结构形式：
1）框架 2）桁架 3）拱架 4）索 5）壳体
2、具体结构应用：
1）厂房钢结构 ： 2）轻型钢结构 ： 3）大跨度钢结构 ：（1）网架结构（图） （2）悬索及索桁架结 构 （3）网壳结构 4）桥梁钢结构 ： 5）高耸钢结构 ： 6）高层钢结构 ： 7） 综合应用
大连远洋大厦
ppt课件
17
长宽各150m，总面积 30277m2，塔高508m，世 界第一高，26层以上以8层 为一单元。主要由巨柱、核
心系统及外伸桁架梁。巨柱 自地下5层至地上90层，最 大尺寸为2.4mx3m。
台北101
直径5.5m，中670t的阻尼器
ppt课件
18
图（4）:高耸建筑
电视塔、微波塔、通讯塔等
钢结
概述 建筑钢材 设计方法 钢结构的连接 轴心受力构件 梁（受弯构件） 拉弯与压弯构件 屋架
构
ppt课件
1
第一章 绪论
一、钢结构特点
1、优点： ①轻质(密度/强度)、高强: ②材质好(塑韧性见第P2)，可靠性高 ③工业化程度高，工期短 ④抗震性能好：刚性抗能，柔性耗能 ⑤(水\气)密封性能好，耐热性较好 ⑥可重复利用
该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴 212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416 席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面 采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入 口均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑 设计研究院参与主体设计 ，整体pp结t课件构用钢量达6750t，195kg/m。 11
钢结构课件完整版
防腐涂料选择及涂装技术要求
防腐涂料种类
根据钢结构所处环境和耐腐蚀要求， 选择合适的防腐涂料，如环氧类、醇 酸类、氯化橡胶类等。
01
02
表面处理
清除钢结构表面的油污、锈蚀等杂质 ，达到涂装要求。
03
涂料配套
根据防腐涂料性能和使用要求，选择 合适的底漆、中间漆和面漆。
涂装施工
按照涂料厂家提供的涂装工艺要求进 行施工，注意涂装间隔时间和涂层厚 度。
综合考虑选用钢材。
对于重要结构或关键部位，应 选用质量稳定、性能可靠的优
质钢材。
在满足设计要求的前提下，尽 量选用价格合理、来源广泛的
普通钢材。
注意所选钢材的规格、型号、 质量等级等技术要求，确保符 合设计文件和施工规范的规定
。
03
钢结构连接方法与技 术
焊接连接方法及工艺要点
焊接方法
包括电弧焊、气焊、激光 焊等多种焊接方法，其中 电弧焊应用最为广泛。
焊接质量检查与验收标准
焊接材料的质量控制
选用符合设计要求的焊接材料，并进行外观 和质量检验。
焊缝外观检查
检查焊缝外观质量，包括焊缝成形、余高、 咬边等缺陷。
焊接工艺评定
根据焊接工艺评定报告确定焊接工艺参数。
无损检测
采用射线、超声波等无损检测方法对焊缝进 行内部质量检查。
06
钢结构防腐防火措施 与维护保养
焊接材料
焊条、焊丝等焊接材料的 选择应根据母材的化学成 分、力学性能以及焊接工 艺要求进行。
焊接工艺要点
包括焊接接头设计、焊接 参数选择、预热和后热处 理、焊接检验等内容，确 保焊接质量和安全性。
螺栓连接类型、特点及适用范围
螺栓连接类型
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N —— 轴心力设计值； A—— 构件的毛截面面积； f —— 钢材抗拉或抗压强度设计值。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
2. 有孔洞等削弱
◎ 弹性阶段－应力分布不均匀； ◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力。
++
支柱等。
++
钢结构设计原理
图3.1 轴心受压构件的应用
Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
柱头
柱头
缀板
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向 受压构件通常称为柱。柱由柱头、 柱身和柱脚三部分组成。
传力方式： 上部结构－柱头－柱身－柱脚－基础
第三第章三章构件截强面强度度
80 400
截面特性计算
截面积：上、下翼缘及腹板截面积之和
y
－200×20
A 20 2 10 2 361 96cm2 中和轴（形心）位置：按全截面对某轴的面积 x 矩等于各块板分别对该轴的面积矩之和求得。
b
y1
x
10
y1
20
21
361 96
第三第章三章构件截强面强度度
柱头
柱头
格构式构件
实轴和虚轴
格构式构件截面中，通过分肢腹板的
缀板
主轴叫实轴，通过分肢缀件的主轴叫
虚轴。
l l
缀条
l =l
缀条和缀板
一般设置在分肢翼缘两侧平面内，其作
柱身
柱身
用是将各分肢连成整体，使其共同受力，
并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。
柱脚
柱脚
缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，
第三第章三章构件截强面强度度
a）型钢截面； b)实腹式组合截面；c)格构式组合截面
实 腹 式 截 面
格 构 式 截 面
图3.3 轴心受力构件的截面形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
实腹式构件比格 构式构件构造简 单，制造方便， 整体受力和抗剪 性能好，但截面 尺寸较大时钢材 用量较多；而格 构式构件容易实 现两主轴方向的 等稳定性，刚度 较大，抗扭性能 较好，用料较省。
m
ax
(
l0 i
)m
ax
[
]
max——构件最不利方向的最大长细比； (x , y )max
l0——计算长度，取决于其两端支承情况；
i——回转半径；
[] ——容许长细比 ，查P185表6.1，表6.2。
i I A
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
20
10
2 39
16.04cm
惯性矩：各板块自身惯性矩再加上各板块面积乘 以板块中心至中和轴距离的平方。
－100×20
y
图3.6 截面特性计算
Ix
1 20 2 1 363 12
361 20 16.042
1 10 23 10 2 40 16.04 12
§3.1 轴心受力构件的截面形式及强度和刚度
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式 a)
轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心 受压构件（轴心压杆）。
+
+
+
+
b)
++
在钢结构中应用广泛，如桁架、网
++
架中的杆件，工业厂房及高层钢结
构的支撑，操作平台和其它结构的
第三章 强 度
第三章 构件的截面承载力 —强度
1、轴心受力构件的截面形式强度和刚度 2、梁的类型和强度 3、梁的局部压应力和组合应力 4、按强度条件选择梁截面 5、拉弯、压弯构件的应用和强度计算
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
12
13.33 9048.06 3888 564.54 6.67 10543.23 24064cm4
格构式构件常用截面形式
钢结构设计原理
缀板柱
Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
3.1.2 轴心受力构件的强度计算
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。 1. 截面无削弱
构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：
它们与分肢翼缘组成桁架体系；缀板常
x
1 x (虚轴) 1 x (虚轴) 用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。
y
yy
y
y
y
x
(实轴)
(实轴)
1x
1x
图3.4 柱的形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
格构式构件的常用截面形式
第三第章三章构件截强面强度度
轴心受力构件的强度计算
1. 截面无削弱 σ N f A
2. 有孔洞等削弱 σ N f An
轴心受力构件采用螺栓连接时最危险净截面的计算 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）
m
ax
(
l0 i
)m
ax
[
]
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
l l
缀条
l =l
实腹式构件和格构式构件
柱身
柱身
实腹式构件具有整体连通的截面。
柱脚
柱脚
格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件联系组成。采用较多的是两
x
1 x (虚轴)
分肢格构式构件。
1 x (虚轴)
y
yy
y
y
y
x
(实轴)
(实轴)
1x
1x
图3.2 柱的形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
N
N
N
N
N / A f 0
max =3 0
n
（5fy.2.2）
(a)弹性状态应力
(b)极限状态应力
图3.5 截面削弱处的应力分布
构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。
设计时应满足
σ N f An
（3-1）
An—— 构件的净截面面积
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
3.1.3 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）P185
轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，越大，表示构
件刚度越小；长细比过大，构件在使用过程中容易由于自重产生挠 曲，在动力荷载作用下容易产生振动，在运输和安装过程中容易产 生弯曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
2. 有孔洞等削弱
◎ 弹性阶段－应力分布不均匀； ◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力。
++
支柱等。
++
钢结构设计原理
图3.1 轴心受压构件的应用
Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
柱头
柱头
缀板
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向 受压构件通常称为柱。柱由柱头、 柱身和柱脚三部分组成。
传力方式： 上部结构－柱头－柱身－柱脚－基础
第三第章三章构件截强面强度度
80 400
截面特性计算
截面积：上、下翼缘及腹板截面积之和
y
－200×20
A 20 2 10 2 361 96cm2 中和轴（形心）位置：按全截面对某轴的面积 x 矩等于各块板分别对该轴的面积矩之和求得。
b
y1
x
10
y1
20
21
361 96
第三第章三章构件截强面强度度
柱头
柱头
格构式构件
实轴和虚轴
格构式构件截面中，通过分肢腹板的
缀板
主轴叫实轴，通过分肢缀件的主轴叫
虚轴。
l l
缀条
l =l
缀条和缀板
一般设置在分肢翼缘两侧平面内，其作
柱身
柱身
用是将各分肢连成整体，使其共同受力，
并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。
柱脚
柱脚
缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，
第三第章三章构件截强面强度度
a）型钢截面； b)实腹式组合截面；c)格构式组合截面
实 腹 式 截 面
格 构 式 截 面
图3.3 轴心受力构件的截面形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
实腹式构件比格 构式构件构造简 单，制造方便， 整体受力和抗剪 性能好，但截面 尺寸较大时钢材 用量较多；而格 构式构件容易实 现两主轴方向的 等稳定性，刚度 较大，抗扭性能 较好，用料较省。
m
ax
(
l0 i
)m
ax
[
]
max——构件最不利方向的最大长细比； (x , y )max
l0——计算长度，取决于其两端支承情况；
i——回转半径；
[] ——容许长细比 ，查P185表6.1，表6.2。
i I A
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
20
10
2 39
16.04cm
惯性矩：各板块自身惯性矩再加上各板块面积乘 以板块中心至中和轴距离的平方。
－100×20
y
图3.6 截面特性计算
Ix
1 20 2 1 363 12
361 20 16.042
1 10 23 10 2 40 16.04 12
§3.1 轴心受力构件的截面形式及强度和刚度
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式 a)
轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心 受压构件（轴心压杆）。
+
+
+
+
b)
++
在钢结构中应用广泛，如桁架、网
++
架中的杆件，工业厂房及高层钢结
构的支撑，操作平台和其它结构的
第三章 强 度
第三章 构件的截面承载力 —强度
1、轴心受力构件的截面形式强度和刚度 2、梁的类型和强度 3、梁的局部压应力和组合应力 4、按强度条件选择梁截面 5、拉弯、压弯构件的应用和强度计算
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
12
13.33 9048.06 3888 564.54 6.67 10543.23 24064cm4
格构式构件常用截面形式
钢结构设计原理
缀板柱
Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
3.1.2 轴心受力构件的强度计算
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。 1. 截面无削弱
构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：
它们与分肢翼缘组成桁架体系；缀板常
x
1 x (虚轴) 1 x (虚轴) 用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。
y
yy
y
y
y
x
(实轴)
(实轴)
1x
1x
图3.4 柱的形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
格构式构件的常用截面形式
第三第章三章构件截强面强度度
轴心受力构件的强度计算
1. 截面无削弱 σ N f A
2. 有孔洞等削弱 σ N f An
轴心受力构件采用螺栓连接时最危险净截面的计算 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）
m
ax
(
l0 i
)m
ax
[
]
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
l l
缀条
l =l
实腹式构件和格构式构件
柱身
柱身
实腹式构件具有整体连通的截面。
柱脚
柱脚
格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件联系组成。采用较多的是两
x
1 x (虚轴)
分肢格构式构件。
1 x (虚轴)
y
yy
y
y
y
x
(实轴)
(实轴)
1x
1x
图3.2 柱的形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
N
N
N
N
N / A f 0
max =3 0
n
（5fy.2.2）
(a)弹性状态应力
(b)极限状态应力
图3.5 截面削弱处的应力分布
构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。
设计时应满足
σ N f An
（3-1）
An—— 构件的净截面面积
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三第章三章构件截强面强度度
3.1.3 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）P185
轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，越大，表示构
件刚度越小；长细比过大，构件在使用过程中容易由于自重产生挠 曲，在动力荷载作用下容易产生振动，在运输和安装过程中容易产 生弯曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比。