钢结构塑性设计
塑性设计方法在钢结构工程中的应用
塑性设计方法在钢结构工程中的应用随着现代建筑技术的不断发展，塑性设计方法在钢结构工程中的应用日益广泛。
塑性设计方法是一种基于材料的塑性变形性能来设计结构的方法，与传统的弹性设计方法相比，塑性设计方法具有更高的安全性和经济性。
本文将从塑性设计方法的原理、应用案例以及存在的问题等方面进行探讨。
一、塑性设计方法的原理塑性设计方法是建立在塑性力学理论基础上的，通过研究材料在塑性变形时的应力-应变关系，确定结构的承载力，并进行设计。
传统的弹性设计方法是以结构的弹性极限为设计准则，即结构在承受设计荷载时，弹性变形不超过弹性极限。
然而，在某些情况下，结构的弹性极限往往无法满足实际需求，因此需要采用塑性设计方法。
塑性设计方法主要包括弹塑性分析、极限状态设计和变形控制设计三个阶段。
首先进行弹塑性分析，确定结构的弹塑性行为；然后根据结构和材料的安全要求，采用极限状态设计法进行设计；最后，通过变形控制设计来保证结构在使用阶段的变形满足要求。
二、塑性设计方法在钢结构工程中的应用案例塑性设计方法在钢结构工程中有着广泛的应用。
以高层建筑为例，传统的弹性设计方法在面对大跨度、高层次的建筑结构时往往存在局限，无法满足结构的安全性和经济性要求。
而采用塑性设计方法，可以充分利用钢材的塑性变形能力，合理减小结构的材料使用量，提高结构的承载能力和抗震性能。
此外，塑性设计方法还广泛应用于桥梁工程中。
在桥梁设计中，考虑到车辆和行人对桥梁的动载荷作用，结构需要具有足够的承载能力和良好的变形控制性能。
塑性设计方法可以通过合理的剪力连接和侧向刚度设计，有效提高桥梁的整体稳定性和变形控制性能。
三、塑性设计方法存在的问题尽管塑性设计方法在钢结构工程中具有诸多优势，但也存在一些问题。
首先，塑性设计方法的应用需要有一定的专业知识和经验，对工程师的要求较高。
其次，塑性设计方法对结构材料的性能要求也较高，需要材料具有良好的塑性变形能力和抗裂性能。
此外，塑性设计方法在进行结构变形控制设计时，需要综合考虑结构的承载能力、安全性和经济性，设计过程相对复杂。
钢结构塑性设计与钢材的应变硬化性能_梁远森
钢结构塑性设计与钢材的应变硬化性能*梁远森 徐建设 王 步(同济大学建筑工程系 上海 200092)李 峰(中国通信建设第四工程局 郑州 450052)摘 要:从钢结构塑性设计基本原理入手,分析了塑性设计中引入材料理想弹塑性假定的实质。
以此为基础,首先从理论上解释了没有应变硬化性能的材料不能用于结构塑性设计的原因,然后又用试验数据说明了应变硬化性能过弱的材料也不能用于塑性设计。
提出了钢结构塑性设计的用材要求。
关键词:钢结构 塑性设计 极限分析 应变硬化性能PLASTIC DESIGN OF STEEL STRUCTURE AND STR AIN HARDENING PERFORMANC E OF STEELLi ang Yuansen Xu Jianshe Wang Bu(Department of Struc tural and Building Engineering,Tongji Universi ty Shanghai 200092)Li Feng(The Forth Engineeri ng Bureau for the Communication Construction of China Zhengzhou 450052)Abstract :On the pri mary principles of the plas tic design of a steel structure,the real purpose of adopti ng the hypothesis that the materialused in the plastic design being of ideal elastic -plastic property i s revealed in thi s paper.Furthermore,the reason that why the material without any s train hardening performance cannot be us ed in plas tic desi gn is explai ned.Then,a tes t data s hows that the material with over -weak performance on strain hardening is not fit to plas tic design,either.At las t,a way of selecting proper sorts of steel for the plastic desi gn of a s teel s tructure is suggested here.Keywords :s teel s tructure plastic desi gn ultimate -l oad s analysis s train hardening performance*郑州市科委科研攻关项目资助。
钢结构塑性设计的基本概念剖析
问题 、 节点设计等要 点。以迭到建筑节材的效果， 并保证建筑结构安全可靠。
关键词 ： 结 构 ； 陛设计 ； 钢 垫 基本概 念 ； 剖析
中图分类号：Ｕ ７ ｔ Ｔ ９３ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号：６ １Ｏ４ （０ ６０ — ０４ ０ １７ 一 １２２０ ）３０ １— ３
建筑“ 四节” 的设计理念体现到轻钢结构 中Ｉ 就是应用塑性设计方法 ， ， 即利用钢材具有 良好塑性 的 优点 ， 考虑一定数 目的截面形成了塑性铰 ， 使结构（ 整体或局部 ） 变为机构而引起破坏 ， 以此作为承载力 极限状态进行设计 ， 从而充分发挥材料的潜能的设计方法【 由于借助超静定结构形成塑性铰 ， ２ Ｉ 。 实现应力 重分布， 所以结构承载力增大 ， 用钢量节省 ， 具有 良好的经济性。 但是 ， 在设计过程中， 应注意塑性设计方 法的适用条件 、 钢材的要求 、 塑性稳定问题以及节点设计等要点 。
１ 塑性设计 的基本要求 、
１１钢 材 要求 ．
结构钢材中的软钢（ 常用的如 Ｑ ３ 和 Ｑ ４ 钢及相当钢种 ） ２５ ３５ 用于钢 结构塑性设计 ， 这些钢材一般应满足以下要求 ： （ ） 限强度与屈服强度的比值不应小于 １ ， ，／ １极 ． 即 ＝ ≥１ 。 ２ ｌ ． 要求钢 ２ 材的应力一应变关系ｆ １ 图 所示 的 ｓ曲线） 一 具有强化阶段 ， 也就是要求
超静定钢结构在形成机构过程 中， 各个塑性铰都要发生不同程度的转动 。在转动的全过程 中， 要求 各个塑性铰截面的抗弯能力始终保持地塑性弯矩 Ｍ 的水平。但是如果截面尺寸的比例设计不 当， 或者 缺乏足够的支撑来阻止构件发生侧 向弯曲和扭转，则在最后一个塑性铰 尚未形成之前就可能发生局部
失稳或整体失稳而提前破坏。因此 ， 在钢结构塑性设计中， 应对稳定 问题给予足够的重视。 防止钢结构构件在构成机构之前局部失稳 ，必须对板件的宽厚 比严格限制。在塑性铰截面及其近 旁， 板件都处在屈服应力之下。 翼缘的情况 比腹板的更为严重 ， 还有一部分应力超过 ， 但是 ， ＝ ， 实验表明， 如果板件的宽厚 比取得适 当，尽管结构中陆续出现塑性铰和围绕这些铰的转动 ，板件是可 以保持稳定
浅析钢结构塑性设计的要点
￣Ｌ ： ；： —
Ｉ
．
１ 钢 材要 求
结构钢 材中的软钢 （ 常用 的如 ０２ ５和 （３ ５钢及相 当钢种 ） ．３ １４ 用于钢结构塑性设 计 ， 这些钢 材一 般应 满 足以下三 方面 的要求 ： １ 极限强度与屈服强度的 比值（ ） 强屈 比） 不应小于 １ ２ 即 ．， ≥ １２ ． 。要求钢材的应力一应变关 系（ 一 ￡曲线 ） 具有 强化阶段 ， 也 就是要求钢材具有一 定 的应变 硬化性 能 。这 个要求 包含 两层 意 义： 一是保证钢材达 屈服 阶段后 仍具 有相 当的安 全储 备 ， 二是保
样可用于塑性设计 。但是由于工程经验不足 ， 而加 以限制。 故
性设计时， 规范规定： 工字形截面的受压翼缘 ｂ ｔ ， ３／，箱 ／≤９／２５ｆ ， ，
形截面 ６／≤３ ， ２５ｆ； ０ｆ ０／ ３／，对所有板 件的腹板则要求 ＾／ ≤３ － ０ｆ ５
，
２ 稳 定 问题
－ ／， ３ 材料屈服点 越高 ， 要求板件宽厚 比限制得 超静定钢结构 在形 成机构过程 中 ， 各个 塑性 铰都要发生不 同 ／２５ｆ。显而易见 ，
给予 足够 的重视 。
３ １ 全部 采用螺 栓连接 ．
如图２） ａ所示为采用梁端板方式 的高强螺栓 连接。该种连接 ２ １ 整 体 稳 定 ． 方式 的优点是便 于现场安装 ， 适用 于钢 板厚度不大 的轻 型钢结 构 在 弹性设计 时（ Ｍ≤ Ｍ ， ）对不需要进 行梁 整体稳定 的计算 ， 连接 ， 可以避免现场焊接引起 的构件变形 ， 梁截面上没有 因螺 栓开 在规范 中做 了规定 ： ） 刚性 铺板 密铺在 梁 的受压翼 缘 上 ， 能 １有 并 孔而造成 的截面损失 ， 在保证稳 定的前提 条件下 可以达到截 面的 阻止梁截 面扭 转时； ） ２ 工字型截面简 支梁受压翼 缘的 自由长度与 极 限弯矩 ＾ 因而在 内力重分布过程 中能保持节点的足够 强度 。 ， 其宽 度之 比 ｌ ｂ ／ 不超过规范的规定时 。 如图２） ｂ 所示为采用角钢作为连接件 的形式 。它适用于 受荷 但在 塑性设计 中 ， 仅满足 以上两 个条件是不 够的 。既要 求梁 载较 大的节点 ， 与端 板连接方式相 比 ， 所用螺 栓数量增多 ， 而且梁 的抗 弯能 力达 到塑性 弯矩 Ｍ 又要求 塑性 铰转 动一定 的角． ， 度后 有 螺栓孔 引起 的截面削弱情况。考虑梁截 面达到 塑性 弯矩 ， 必须 还不失稳 。如 图 １ 示描 述了对 梁 的临界 弯矩 和塑性 铰转 角的 所 控制 截面削弱的程度 ， 满足条件 ： Ａ， ≥ Ａ 。 影响情 况Ｌ ： ４ 当较小时 （ １区段 ， Ｊ 第 塑性 区）梁 整体失稳时 的临界 ，
钢结构的塑性设计
4 塑性设计中的节点设计
4.1 全部采用螺栓连接 4.2 螺栓和焊缝混合连接 4.3 短梁过渡连接
4.1 全部采用螺栓连接 a
b
4.2 螺栓和焊缝混合连接 4.3 短梁过渡连接 d
由于剪切变形会引起刚架的梁柱端刚度的退化，所以 必须采取措施加强节点域的刚度。
（a）采用小板对柱翼缘加强 （b）加设斜向加劲肋 （c）在腹板两侧焊上板来加厚，从而保证钢结构塑形充 分发展和内力重分布
1.塑性设计的基本介绍 1.塑性设计的基本介绍 2.塑性设计的基本假定及使用条件 2.塑性设计的基本假定及使用条件 3.塑性设计中的稳定性问题 3.塑性设计中的稳定性问题 4.塑性设计中节点设计 4.塑性设计中节点设计
3.塑性设计中的稳定性问题 3.塑性设计中的稳定性问题
3.1 防止局部屈曲
防止板件在结构成为机构之前局部屈曲需要对它的宽 防止板件在结构成为机构之前局部屈曲需要对它的宽 厚比严格控制 厚比严格控制
2.塑性设计的基本假定及使用条 2.塑性设计的基本假定及使用条 件
2.1 钢结构塑性设计的基本原理及基本 假定 2.2 塑性设计的适用条件 2.3 塑性设计中材料的应变硬化性能的 重要性
2.3塑性设计重要性
采用塑性设计法进行设计的主要原因之一是可以避 免繁琐的计算，原因之二是弹性设计过于保守。在 塑性设计中，为了计算上的方便，引入了材料理想 弹塑形的假定。这一假定当然是合理的，但有时可 能会造成对材料的应变硬化性能的忽视；另外，塑 性设计强调材料抵御变形的能力，因此用于塑性设 计的材料必须具有足够变形的能力，以满足结构形 成机构而达到承载力极限状态的要求。从这一点来 看，具有明显屈服平台的材料，如软钢是用于塑性 设计的理想材料。值得注意的是，在强调材料延性 设计的理想材料。值得注意的是，在强调材料延性 的同时，还要重视对材料应变硬化性能的要求。 的同时，还要重视对材料应变硬化性能的要求。
关于钢结构中塑性设计的分析与探讨
关于钢结构中塑性设计的分析与探讨作者：李强来源：《装饰装修天地》2016年第10期摘要：塑性设计方法由于借助超静定结构形成塑性铰，实现应力重分布，所以结构承载力增大，用钢量节省，具有良好的经济性，被广泛应用。
本文主要分析探讨了钢结构中塑性设计。
关键词：钢结构；塑形设计；方法前言钢结构的设计有弹性设计法和塑性设计法。
采用弹性设计法时，往往是控制最大内力截面上的最大应力不超过材料的强度设计值。
对于塑性材料的结构，特别是超静定结构，当最大应力到达屈服极限，甚至某一局部已进入塑性阶段时，结构并没有破坏，也就是说，并没有耗尽全部承载能力。
弹性设计没有考虑材料超过屈服极限后结构的这一部分承载力，因而弹性设计是不够经济合理的。
塑性设计法就是为了消除弹性设计法的缺点而发展起来的，以理想弹塑性材料为对象的更为经济合理的设计方法。
在钢结构中，钢材是塑性性能较好的材料，且大多数建筑物采用框架或刚架结构，因而可以充分利用结构和构件的塑性性能，使结构出现若干个塑性铰直至形成破坏机构，作为承载能力的极限状态，从而充分挖掘材料的潜力，减少钢材的用量，使结构设计达到最优。
一、塑性设计的概述1.塑性设计的概念塑性设计是指对超静定结构（如超静定梁和框架等）按承载能力极限状态设计时，采用荷载设计值，考虑构件截面的塑性发展及由此引起的内力重分配，用简单的塑性理论进行分析（即结构构件以受弯为主，假定材料是理想的弹塑性体，采用一阶理论分析（不考虑二阶效应），荷载按比例增加，计算内力时考虑塑性铰及由此引起的内力重分布，使结构转化为破坏机构体系）。
2.塑性设计在国内外的应用情况早在20世纪初期国外就已提出塑性设计概念，并得到试验及工程的验证。
1914年匈牙利建成第一幢按塑性设计方法的公寓，1948年英国规范 BSS499 首次把塑性设计方法引进其设计规范。
英国在1952年、加拿大在1956年、美国在1957年建成按塑性设计的第一幢建筑物。
而后，以美国和英国为中心开始迅速普及塑性设计，由于塑性设计简单合理而且能够节约钢材，所以英国和荷兰低层建筑几乎全部采用塑性设计。
高等钢结构-第三章作业
ANSYS 中，悬臂梁长 2.5m，材料及截面参数同上，选用 Beam188 单元进行 模拟计算，材料参数采用理想的弹塑性模型 S1 截面计算
S2 截面计算
S3 截面计算
S4 截面计算
由上图可以看到，ANSYS 塑性分析，采用 beam188 单元，其屈曲的考虑是 通过屈曲特征分析，对原模型修正得到，但由于 ANSYS 屈曲分析并不区分整体 和局部失稳，所以很难得到纯粹的局部屈曲模型，故一般的修正都是伴随着整 体失稳的。对于塑性发展，可以明显的观察到：悬臂梁的塑型发展是不全面 的，总是存在一定弹性内核，而且塑性不是停留在一个面，而是和现实一样是 一段区域。而且在模拟是，尤其是 s4 截面，会发现腹板部分会有明显较大应力 区域，这是明显不合理的；不合理的单元划分、屈曲修正过度都可能导致。由 于个人时间有限以及 ANSYS 操作能力有限，不做调整。 个人还尝试用 shell63 模拟，但是也是由于个人能力有限，没有成功实现， 迫于学习时间紧迫，并未进行深入分析原因。
4.2a 钢支撑的滞回曲线有何特点？试采用梁单元来模拟钢 支撑的滞回性能，并阐述模拟的要点。
1、钢支撑的滞回曲线特点： 图 1 所示是钢支撑在轴力作用下的典型变形过程和单循环滞回曲线。由于 支撑存在初始缺陷，其两端施加的轴力会在跨中位置产生附加弯矩。在轴力到 达 A 点之前，支撑处于弹性压缩阶段，承担的轴力和跨中附加弯矩比例增加。 当跨中截面在压弯共同作用下屈服时( 图 2) ，支撑在跨中位置将形成塑性 铰，宏观上支撑开始发生屈曲现象(B 点) 。支撑屈曲后，塑性铰的转动导致支 撑侧向变形增大，轴力产生的附加弯矩迅速增加，杆件的受压承载力迅速下降 ( BC 段) 。从 C 点开始支撑进入卸载和反向拉伸阶段，支撑受压屈曲后的卸载 刚度明显低于初始弹性刚度。拉伸到 D 点时跨中截面在拉弯共同作用下再次屈 服并形成塑性铰，但此时塑性铰的转动方向与受压时相反，支撑的侧向变形不 断减小。随着拉伸变形的不断增加，支撑到达 E 点时接近全截面受拉屈服。EF 段支撑进入塑性拉伸变形阶段，而在 F 点后支撑开始弹性卸载并进入下一循 环。由于包辛格效应和残留的侧向变形，后一循环的支撑稳定承载力将会明显 低于前一循环的。随着循环次数的增加，塑性损伤逐渐累积，支撑的稳定承载 力、屈曲后软化刚度和屈曲后卸载刚度等都将不断降低。支撑典型的多循环滞 回曲线见图 3。
塑性力学对钢吊车梁中的设计及影响
塑性力学对钢吊车梁中的设计及影响一、概述近年来，钢结构吊车在重型厂房中的应用越来越广泛。
钢结构吊车的设计安全与工作安全直接影响着重型厂房的生产能否顺利进行。
为安全起见，对动力荷载的钢结构吊车梁，一般是不采用塑性设计的，这主要是因为担心采用塑性设计后，对这类结构的疲劳寿命会产生下利影响。
然而，实际工程中，结构承受静力或动力荷载时，是不可能在任何时候，内应力都只限制在弹性范围内，它不可避免地会产生塑性变形，因而，如果能明智地在设计中运用结构的塑性性能进行塑性设计，是有利于节省材料和方便计算的。
现在，在结构疲劳方面，人们已能较精确地估算结构的疲劳寿命。
因而，当采用两个独立的设计准则—极限强度设计准则和疲劳设计准则中的前项设计准则控制设计时，考虑结构塑性进行设计就很值得重视。
二、吊车梁系统2.1 吊车梁系统组成吊车梁系统一般由吊车梁、制动结构、辅助桁架、水平支撑和垂直支撑等构件组成。
吊车梁系统的结构形式随着荷载、跨度、造价和工程特点等因素变化多端。
一般分为三种：（a）、吊车梁跨度小，重量小，采用三块板焊接而成工字型截面；（b）、吊车梁位于边列柱，且起重量较大，采用辅助制动结构；（c）、吊车梁跨度大，采取使用槽钢作为制动结构。
2.2 吊车梁主要类型及分类吊车梁通常分为实腹式和空腹式两种类型，实腹式的为吊车梁，空腹式的为吊车桁架。
按构造连接，一般将吊车梁分为焊接梁、栓焊梁和铆接梁。
焊接梁制作简单，在工程上得到了广泛的应用；栓焊梁的可靠度高，抗疲劳性好；铆接梁因用钢量大，制作复杂，现在已经很少使用。
钢结构吊车梁主要有以下几种结构类型:1)焊接工字型钢吊车梁:是目前焊接钢结构吊车梁中应用最为广泛的一种结构形式。
其主体由三块钢板焊接而成，与普通的工字钢的结构形式相近。
其优点是构造简单，施工方便。
2)悬挂式吊车梁:一般也是采用工字型钢制作而成。
主要应用在无桥式吊车的工业厂房。
3)型钢吊车梁:主要由型钢制作而成。
其优点是制作简单，运输安装方便。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第19章轴心受力构件轴心受力构件是指轴向力通过杆件截面形心作用的构件，可有轴心受拉构件和轴心受压构件两类。
桁架、网架、塔架等铰接杆件体系结构多由轴心受力构件组成。
钢屋架的下弦杆和一部分腹杆、屋架的支撑以及柱间支撑多按轴心受拉构件设计。
钢屋架的上弦杆和一部分腹杆，工作平台、栈桥及管道支架柱，以及支承梁或桁架的轴心受压杆，一般都按轴心受压构件设计。
轴心受力构件的常用截面形式可有：型钢截面、实腹式组合截面和格构式组合截面(图19-1)。
轴心受力构件的应用广泛。
设计时应满足强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性的要求：构件应力求构造简单、施工方便；结构应省钢，造价低廉。
19．1 轴心受力构件的强度轴心受力构件在轴心力设计值F作用下，在截面内引起均匀的拉应力或压应力，承载力极限状态取全截面达到钢材屈服强度fy，钢材强度设计值为f=fy/yf，当截面有孔洞削弱时应取净截面积An，则轴心受力构件截面强度计算公式为Q=F／An≤f(19-1)单角钢杆件或单圆钢拉杆两端与节点板采用单面连接时固有构造偏心，为简化计算可按轴心受力构件计算，考虑偏心产生的不利影响，计算时将构件或连接的强度设计值乘以o．85的折减系数。
f取值见表11-1。
19．2轴心受力构件的刚度轴心受力构件应有足够的刚度要求，以免构件在制造、运输和安装过程中产生过大变形；在使用期间，因构件过于细长，在风荷载或动力荷载作用下引起不必要的振动或晃动；甚至在构件自重作用下，因刚度不足而发生弯曲变形。
根据长期的工程实践经验，要使轴心受力构件第543页第20章受弯构件与平台结构钢梁是一种应用广泛的承受横向荷载而弯曲工作的受弯构件。
最常见的钢梁有楼盖梁、工作平台梁、墙架梁、檩条和吊车梁等，临时性结构也常用型钢梁。
钢梁按加工制作方式分型钢梁和组合梁；型钢梁又可分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁两种。
钢梁常用的截面形式如图20-1所示。
热轧型钢梁加工简单，成本较低应优先选用；冷弯薄壁型钢梁较为经济，但防锈能力差，多用于跨度小、荷载轻、环境干燥的场合。
组合梁由钢板或型钢连接而成，常用三块钢板焊接成I形和四块钢板焊接成箱形截面，后者具有较好的抗扭刚度。
组合钢梁截面合理，但加工量大，多用于截面高度受到限制的情况。
俐梁根椐弯曲变形的不同，还分为单向弯曲梁和双向弯曲梁。
采用不同材料进行组合的组合梁，如钢与混凝土组合梁，可收到很好的经济效果。
由多个梁组成的结构体系称为梁格。
梁格可分为简单梁格(由同一种梁排列组成)；由主次梁组成的普通梁格和复杂梁格。
梁格中主次梁的连接方式可有上下叠接、等高连接、低位连接和高位连接等多种形式，按支承情况可分为简支梁、连续梁和多孔静定梁，设计时应根据不同的条件和要求选用。
对钢梁的设计要求，与钢柱相同。
梁必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
20．1 梁的强度计算梁的强度计算，包括梁净截面考虑塑性发展的抗弯强度和抗剪强度，局部承压强度及几种应力引起的折算应力汁算。
20．1．1 梁的抗弯强度计算1，梁在弯矩作用下，截面上正应力发展的三个阶段。
(1)弹性工作阶段。
弯矩较小时，梁截面应力为直线分布，最外边缘正应力。
不超过屈段点人，其弹性极限弯矩为：Me=wnJy，Wn为净截面弹性抵抗矩(图20-2b、c)。
(2)弹塑性工作阶段。
弯矩继续增加，截面边缘区域出现塑性变形，但中间部分仍保持弹性工作状态(图20-2d)。
(3)塑性工作阶段。
弯矩再继续增加，截面塑性变形向深处发展，直至弹性核心消失，截面全部进入塑性状态，形成塑性铰区(图20-2e)。
梁变形很大，截面已不能承受更大弯矩。
此时。
第568页梁的抗弯强度按塑性工作阶段计算，亦称塑性设计；按弹性工作阶段计算，亦称弹性设计，可见，前者比后者更能充分发挥材料的作用，经济效益较高。
考虑到塑性变形过大将SI起梁的挠度过大，刚度降低，整体稳定和局部稳定降低，腹板局压应力不足；规范规定，对需要计算疲劳的梁，不考虑截面塑性工作，仅按弹性设计；对不需要验算疲劳的梁，如：承受静力荷载或间接承受动力荷载的梁只考虑部分截面塑性工作，塑性发展深度不超过o．15倍的截面高度，对两个主轴分别用截面塑性发展系数y。
和y，控制，称为弹塑性设计。
2．梁的抗弯强度计算公式在主平面内受弯的实腹梁，其抗弯强度计算按下式：对承受静力荷载或间接承受动力荷载的单向弯曲梁为式中：Mx、MY——绕x轴和9轴的弯矩，对I形截面：x轴为强轴，y轴为弱轴；Wnx、Wnv，——对x轴和9轴的净截面抵抗矩；yx、yy——截面塑性发展系数，对I形截面：yx=1．05，yy=1．20；对箱形截面：yx=yv=1.05；对其他截面可按表20-l采用；f—钢材的抗弯强度设计值。
当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13235/fv，但不超过15235/fv时，应取yx=1．0。
人为钢材的屈服强度：对Q235钢，取fv=235N／mn2；对Q345钢、16Mnq叫钢，取人：345N／mn2；对Q390钢、15MnVq钢，取／，二390N／mn，，以免甥性发展局部失稳。
对需要计算疲劳的梁，仍按上式计算，但取yy=yv=1．0，即为弹性设计。
20．1．2 梁的抗剪强度计算在主平面内受弯的实腹梁，其抗剪强度应按下式计算第九章塑性，设计第一节一般要求对超静定的梁和框架采用塑性设计，可以充分利用结构和构件的塑性性能达到节约材料的目的。
在建筑结构中，早在20世纪初期就已提出塑性设计的概念，并得到试验验证。
1948年英国在其BS449规范中正式规定可以采用塑性设计。
其后，世界很多国家和地区的规范或设计文件中，陆续对塑性设计作了反映，其中有详细规定条文的有；美国AISC(1993)规范，澳大利亚ASCA，(1968)规范，加拿大CSASl6(1969，1974)规范，法国钢结构塑性分析建议(1975)，印度ISI手册，日本钢结构塑性设计规范(1970)等等；而仅规定允许采用塑性设计的有：奥地利B4600(1964)规范，捷克CSN 73规范，丹麦规范，西德DINl050规范，意大利CNR．UNll011／67规范，墨西哥建筑规范，瑞典SBN67规范，瑞士SIAN0161规范等等。
欧洲钢结构协会的建议(1983年稿)和国际标准化组织的钢结构规范(1985年稿)，都将塑性分析和弹性分析并列为重要的计算准则。
我国GB 50017规范专门列出“塑性设计”一章，指出：不直接承受动态荷载的固端梁、连续梁以及由实腹构件组成的单层和两层框架结构，可采用塑性设计。
而且规定：采用塑性设计的结构或构件，按承载能力极限状态设计时，应采用荷载的设计值；考虑构件截面内塑性发展及由此引起的内力重分配，用简单塑性理论进行内力分析。
一、截面全塑性的极限弯矩1．受弯构件的极限弯矩在第四章第一节已经讲过，受纯弯矩的，全截面几乎全部进人塑性时达到承载能力极限，其极限弯矩(甥性铰弯矩)为Mp=WpFy(9．1)式中Ⅳ。
——构件的塑性截面模量。
塑性截面模量Wp与弹性截面模量W之比，vF=Wp/W，称为截面形状系数(其值参见第四章表4．1和4．2)。
用于塑性设计的工字形截面，绕强轴弯曲时，Rv=1．11～1．14。
所以充分考虑截面内塑性发展时，其承载能力大于按弹性设计的10％以上。
2．轴心力和弯矩共同作用下的极限弯矩轴心力将显著地减小截面的极限弯矩。
对绕强轴弯曲的工字形截面，"和N的相关关系，可按第五章第二节的公式(5．53)和(5．54)来表达，由此画出的相关曲线如图9．1的实曲线所示。
第298页图9．I中，Np=Afy是全截面屈服的轴心力；Mp为由公式(9．1)所表达的仪有弯矩作用时的极限弯矩;Mu'是N和M共同作用时的极限弯矩。
N／Na与M'a/Ma，的相关关系与Af/Aw。
值(儿为一个翼缘截面积，Aw为腹板截面积)有关，此比值愈小表示腹板截面积所占的比重愈大，相关曲线愈往外凸。
在第五章的压弯构件考虑部分塑性的设计中，采用了图中虚线所示的斜直线作为计算准则。
在本章的塑性设计中，为了更充分地利用截面承载能力，采用了图9．1中的两段直线(点划线)，由此得轴心力与弯矩共同作用下的极限弯矩为：式中人，——纯剪屈服强度。
若单就，和，而言，应力值都不可能达到其完全屈服值，除非其中另一项的应力为零。
因此，有剪应力存在时，弯曲正应力的极限分布情况只能如图9，2(b)所示，中部正应力未达到人的腹板区域才能负担剪应力。
当塑性铰形成时，可以假定剪应力呈抛物线分布，且中点最大剪应max=Fvy 人。
由此可得有剪应力存在时的截面极限弯矩为第四章受弯构件的计算受弯构件有实腹式和桁架式两种，但我国习惯仅指前者。
实腹式受弯构件通常称为梁。
梁在计算中应考虑强度、刚度、整体稳定、局部稳定等四个方面的问题。
其中刚度计算是使梁在荷载标准值作用下的最大挠度不超过容许挠度，属正常使用极限状态，已在第三章第四节阐述。
本章仅叙述强度、整体稳定和局部稳定的计算。
第一节梁的强度一、梁的抗弯强度1．梁截面中的塑性发展现以无孔眼削弱的单向弯曲梁(图4．1。
)为例来说明梁的抗弯性能。
第72页可扯获得较大的经济意义。
但是，我们在利用塑性的同时，必须考虑到是否会因过度的塑性变形使梁不适于继续承载。
梁截面出现塑性后，其跨中挠度与荷载分布情况有关。
例如，图4．2的两种受荷情况的梁，假设塑性发展深度相同，弹性核只剩下截面高度的1／10(此时最大弯矩。
已很接近塑性铰弯矩)。
在跨中有一个集中荷载的粱(图4，2a)，出现的塑性区段长度为2a，只占跨度的很小部分；而在1／4跨度处有两个相同集中荷载的梁(图，4．2^)，出现的塑性区段长度却达l／2+2&，已超出跨度的一半。
经用曲率面积法或连续二次积分法计算，当这两个梁的Aw=A1时，图4．2(o)梁的跨中挠度v1=1．28v(v为跨中截面边缘屈’服时的挠度)，因塑性使梁的刚度下降并不大；但图4．1(b)梁的跨中挠度却达p：二8．40。
，刚度降低很大。
如果两梁在荷载标准值作用下的最大挠度均达到1／400(楼盖主粱的容许挠度)，假设荷载分项系数的平均值为1．3，则在荷载设计值下的挠度为，那么u1和v2分别为第三章基本设计规定第一节设计原则一、结构的极限状态《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)(以下简称统一标准)规定，各种建筑结构应采用“以概率理论为基础的极限状态设计法”。
极限状态的定义为：结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足某一规定功能的要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
各种承重结构均应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态。
正常使用极限状态为结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的极限状态，在钢结构构件中包括变形和振动等。