钢结构构件受力分析共51页
多层钢结构设计
竖向地震作用系数αv: 8度0.1/9度0.2
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二、荷载效应组合
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荷载效应组合
不考虑地震的组合
n
永久荷载控制： 0 (G SGK ciQiSQiK ) R i 1 n
可变荷载控制： 0 (G SGK Q1SQ1K ciQi SQiK ) R i2
组合梁的分类
普通混凝土翼板组合梁 压型钢板组合梁 预制装配式混凝土板组合梁
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组合梁设计
组合梁的优点
节约钢材，降低造价； 增大截面刚度，减小钢梁挠度； 减小结构高度及建筑物总高度； 增强结构整体性； 钢梁为组合板支撑，节约模板，缩短工期
柱-支撑体系刚度大，用钢量省，条件允许时应优 先选用；支撑布置应合理、均匀。
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4.2 多层钢结构荷载效应和组合
荷载效应计算 荷载效应组合
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一、荷载效应计算
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荷载效应计算
永久荷载：分项系数1.2 ；1.35 ；
1.0
可变荷载：分项系数1.4
雪荷载
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组合梁设计
组合梁的缺点
耐火等级差； 需在钢梁上焊接连接件
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4.5 多层钢结构的连接
连接的一般规定 梁柱节点 柱的拼接节点 柱脚节点
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构件受力分析
的约束反力。
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例2-1
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例2-2
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2.3平面汇交力系
按作用线是否在同一平面内，可分为平面力 系和空间力系；
平面力系按是否相交，可分为平面汇交力系、 平面平行力系（诸力平行）和平面任意力系 （既不汇交也不平行）
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例
刚架自身重力不计，AC上作用载荷，画出 AC、BC及刚架整体的受力图
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解题步骤：
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解题步骤
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解题步骤
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解题步骤
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画受力图的步骤：
(1)简化结构，画结构简图； (2)选择研究对象，画出作用在其上的全部
见P25图2-25
m F, F ' M0 F M0 F ' =F x d F 'x=Fd（逆时针） m F, F' Fd（顺时针）
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2.4.3力的平移
力的平移定理：作用在刚体上的力矢F，可 以平移到任一新的作用点，但必须同时附加 一力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力F对 于其新作用点的力矩，转向取决于原力绕新 作用点的旋转方向（同向）。
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2.1.2力学公理
1作用与反作用定律（成对性） 作用力与反作用力总是同时存在，两力
的大小相等、方向相反、沿同一作用线分别 作用在两个相互作用的物体上。
两个力是分别作用在两个物体上，不能 认为作用力和反作用力相互平衡，组成平衡 力系。
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2二力平衡定律（可消性）
钢结构连接与受力分析_图文
3 高强度螺栓群的抗剪计算
1、轴心力作用时（内力均匀分布） 螺栓数： 构件净截面强度： 对于承压型连接，验算与普通螺栓相同；对于摩擦型
连接，要考虑孔前传力的影响（占螺栓传力的50%）
(a) 单剪
(b) 双剪
(c) 四剪面
一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式的较小值。
2、抗拉螺栓连接
破坏形式：螺栓杆拉断 抗拉承载力设计值
为考虑撬力的影响，规范 规定普通螺栓抗拉强度设 计值ftb取同样钢号钢材抗 拉强度设计值f的0.8倍(即 ftb=0.8f )
3、螺栓群的内力计算
侧面角焊缝承担的力为
N1 = N －N3
3、弯矩作用下的焊缝
4、扭矩作用下的焊缝 焊缝群受扭：
假定 ① 被连接构件是绝对 刚性的，而螺栓则是弹性的； ② 被连接板件绕角焊缝有效 截面形心o旋转，角焊缝上任 一点的应力方向垂直于该点与 形心o的连线，应力的大小与 其距离r的大小成正比。
环焊缝受扭
高强度螺栓摩擦型连接的孔前传力
2、扭矩作用时，及扭矩、剪力和轴心力共同时
螺栓群受扭矩T、剪力V和轴心力N共同作用的高强 度螺栓连接的抗剪计算与普通螺栓相同，只是用高强度 螺栓的承载力设计值。
4 高强度螺栓的抗拉计算
1、高强度螺栓的抗拉连接性能
当Nt=0.8P时，Pf=1.07P。可认为螺栓中的预拉力基 本不变。
焊缝等级：《钢结构工程施工质量验收规范》（ GB50205）三级
• 三级焊缝：外观检查 • 二级焊缝：在外观检查的基础上再做无损检验，用超声波检
验每条焊缝的20％长度，且不小于200mm • 一级焊缝：在外观检查的基础上用超声波检验每条焊缝全部
钢结构5-受弯构件
施工图绘制
完成图纸绘制，准备施工。
优化方法与实例
尺寸优化
调整梁、柱等构件的截面尺寸，以实 现最优承载能力。
形状优化
改变构件的形状，如采用H形、箱形 等，提高稳定性。
优化方法与实例
• 拓扑优化：确定结构中最佳的材料分布，以满足性能要求。
优化方法与实例
大跨度桥梁
05
受弯构件的设计与优化
设计原则与流程
确保结构安全
满足承载力、稳定性和疲劳强度要求。
经济性
优化材料用量，降低成本。
设计原则与流程
• 可持续性：考虑环境影响，选择环保材料和工艺。
设计原则与流程
需求分析
明确结构用途、载荷和约束条件。
初步设计
确定梁、柱等主要构件的尺寸和布局。
设计原则与流程
详细设计
未来发展方向与挑战
高性能材料研发
满足更高强度、韧性和耐久性要求。
跨学科合作
加强结构工程、材料科学、计算机科学等多学科交叉融合。
THANKS
感谢观看
有限元法
利用计算机模拟技术，对钢结构进 行详细的数值分析，可以更准确地 预测其稳定性。
提高稳定性的措施
1 2
加强支撑
增加侧向支撑和加强筋，提高钢梁的侧向刚度和 稳定性。
选择合适的截面形状和尺寸
根据受力要求和稳定性要求，选择合适的截面形 状和尺寸。
3
预应力处理
通过施加预应力来提高钢结构的稳定性，防止失 稳的发生。
钢结构5-受弯构件
目录
• 受弯构件概述 • 受弯构件的受力分析 • 受弯构件的承载能力 • 受弯构件的稳定性分析 • 受弯构件的设计与优化
钢结构设计原理L6-3偏心受力构件PPT课件
工程实例三：某工业厂房的偏心受力分析
总结词
工业厂房、偏心受力、结构优化设计
详细描述
某工业厂房在设计中需要承受较大的设备和生产载荷，通过对厂房进行偏心受力分析和结构优化设计 ，确保厂房在使用过程中能够保持稳定和安全。
THANKS
感谢观看
02
在钢结构中，偏心受力构件通常 是指承受轴向力且截面形心与轴 线不重合的柱子，如钢框架中的 钢柱。
偏心受力构件的类型
按偏心方向分类
分为单向偏心和双向偏心受力构件。单向偏心受力构件是指仅在一个方向上存 在偏心的构件，而双向偏心受力构件则是在两个方向上都存在偏心的构件。
按偏心量大小分类
可分为小偏心和大偏心受力构件。小偏心受力构件是指偏心距较小，截面承载 力未充分利用的构件，而大偏心受力构件则是偏心距较大，截面承载力已接近 或达到极限状态的构件。
总结词
大型桥梁、偏心受力、稳定性分析
详细描述
某大型桥梁在设计中需要考虑偏心受力，通过对桥梁的稳定性进行详细分析，确保桥梁在承受偏心载荷时能够保 持安全和稳定。
工程实例二：某高层建筑的偏心受力分析
总结词
高层建筑、偏心受力、抗震性能分析
详细描述
在高层建筑设计过程中，需要考虑地 震等自然灾害的影响，通过对高层建 筑进行偏心受力分析和抗震性能评估， 提高建筑的稳定性和安全性。
钢结构设计原理L6-3偏心 受力构件PPT课件
• 偏心受力构件简介 • 偏心受力构件的受力分析 • 偏心受力构件的稳定性分析 • 偏心受力构件的抗震设计 • 偏心受力构件的优化设计 • 偏心受力构件的实例分析
01
偏心受力构件简介
偏心受力构件的定义
01
偏心受力构件是指在其轴向荷载 作用下，其截面形心与轴线不重 合的柱形构件。
钢结构节点细部强度及受力分析_pdf
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图 2-2 柱脚节点的锚栓几何模型
图 2-3 桁架-环梁节点整体几何模型
2.2. 节点细部分析的有限元模型
网格划分采用 ANSA13.0.2 版本，划分网格时，节点基本单元尺寸设置为 40~60mm， 锚栓与底板接触部位网格尺寸为 20mm。表 2-1 是柱脚节点网格单元数目以及网格质量
2.7.2. 节点细部变形计算结果
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图 2-19 柱脚节点细部变形前后对比图（变形缩放系数：100）
结构笔记 张超
结构博客 徐珂
图 2-20 桁架-环梁节点细部变形前后对比图（变形缩放系数：200）
图 2-16 桁架-环梁节点细部 S22 应力云图（单位：N/mm2） 桁架-环梁节点 S22 最大值出现在环梁侧面腹板上，说明侧面腹板部分区域在竖向处 于受拉状态，与内部加劲板交界处沿竖向处于受压状态。
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图 2-17 柱脚节点细部 S33 应力云图（单位：N/mm2） S33 云图显示柱脚节点沿整体系 z 轴的正向应力最大值出现在圆角特征区域内，反 映了下斜箱梁下侧腹板受载后的横向受拉变形效应。
结构博客 徐珂
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图 2-9 桁架-环梁节点端面位移向量施加模型
2.5.2. 节点细部重力的施加
采用体积力（Gravity）的方式，在同一静力分析步中施加该节点细部的重力等效 节点载荷。
2.6. 节点细部接触对的设置
分析底板与混凝土梁的接触状态，须对底板下表面与混凝土梁上表面的连接采用接 触对算法模拟；锚栓与周围混凝土孔侧面的粘结状态采用 tie 算法模拟；为改善模型的 收敛性，锚栓螺母与底板采用 tie 算法模拟。
结构博客 徐珂
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1.4. 材料参数
钢结构内力分析
钢结构内力分析在现代建筑领域中，钢结构因其优异的性能而被广泛应用。
而要确保钢结构的安全和稳定，对其内力进行准确分析至关重要。
钢结构内力，简单来说，就是在各种荷载作用下，钢结构内部所产生的力。
这些力的大小、方向和分布情况，直接影响着钢结构的承载能力和变形情况。
首先，让我们来了解一下常见的荷载类型。
恒载，也就是钢结构自身的重量，这是一个相对固定的数值。
活载，则包括人员、设备、货物等可移动的荷载，其大小和分布会随着使用情况而变化。
此外，还有风荷载、雪荷载、地震作用等自然力荷载。
在分析钢结构内力时，需要建立合适的力学模型。
这就好比给钢结构画一幅“受力图”，把它简化成一些简单的几何形状和连接方式，以便于进行计算。
比如说，钢梁可以简化为简支梁、连续梁或者悬臂梁等。
对于简单的钢结构构件，我们可以采用一些基本的力学方法来分析内力。
比如，对于简支梁，在均布荷载作用下，可以通过公式算出跨中弯矩和支座剪力。
但对于复杂的钢结构体系，就需要借助更高级的分析方法了。
其中，结构力学的方法是常用的手段之一。
通过建立结构的刚度矩阵，然后根据荷载情况求解线性方程组，就可以得到各个节点的位移和内力。
有限元分析方法则更加精确和灵活，它可以将钢结构离散成无数个小单元，通过计算每个单元的内力和变形，最终得到整个结构的响应。
在实际工程中，还需要考虑钢结构的连接方式对内力的影响。
比如，焊接连接、螺栓连接等不同的连接方式，其传力性能是有所差异的。
此外，材料的性能也不能忽视。
钢材的强度、弹性模量等参数会直接影响内力的计算结果。
而且，钢结构在长期使用过程中，可能会出现疲劳、锈蚀等问题，导致材料性能下降，从而影响内力分布。
温度变化也会引起钢结构内力的改变。
热胀冷缩是大家都熟悉的现象，当钢结构所处的环境温度发生较大变化时，结构会产生伸缩变形，如果受到约束，就会产生内力。
钢结构内力分析不仅要考虑正常使用情况下的荷载，还要考虑极端情况下的受力。
比如在地震作用下，钢结构需要具备足够的延性和耗能能力，这就要求在设计时充分考虑内力的变化和结构的抗震性能。
钢结构房屋的结构力学分析
钢结构房屋的结构力学分析钢结构房屋是近年来在建筑行业应用越来越广泛的新型建筑结构体系，其以轻质、高强度、易加工、易拼装等特点被广泛应用于多种建筑领域。
其结构稳定性与承载能力的保证是其成为高品质建筑的基础。
本文将从钢结构房屋的构件设计、荷载计算以及结构力学分析等三个方面分别进行探讨，以期为钢结构房屋的建设提供一定的参考。
一、构件设计在钢结构房屋的构件设计中，抗震性和承载力是其亟需考虑的两个因素。
抗震性：在建筑地震设计中，钢结构房屋采用的是弹性设计，主要目的是设计弹性反应谱，并对应到建筑结构中，以确保结构在地震发生时的稳定性。
在钢结构房屋的设计中应选择合适的材料与构造方案以提供足够的抗震能力。
同时，需进行精细的计算，确保结构整体采用物理模拟方式，提高结构的整体稳定性和成本效益。
承载力：在钢结构房屋的设计中，设计者需要对建筑体系进行全方位考虑，确保总体承载能力足够强。
优化构件设计方案，在大限度发挥材料性质同时对材料成本进行控制。
二、荷载计算荷载计算标准不仅影响到钢结构房屋的质量与性能，也直接影响到建筑建设的成本。
荷载计算中涉及的内容较为复杂，通常需要进行多环节的计算才能得到最终解决方案，真实准确的计算具有显著的重要性。
荷载系数的准确计算是荷载计算中的重要一步。
其中可分为如下步骤：1、荷载大小的计算：以建筑自重、人员、装修、装备等为考虑设计荷载大小。
2、荷载效应的考虑：对于荷载效应的计算，可以分为静荷和动荷量两部分进行。
静荷包括建筑自重和静态荷载。
动荷包括外部环境因素和人工激励造成的振动。
3、荷载特征的定义：其主要是对于不同的荷载特征定义其框架基本荷载，各荷载的共同特征为其在荷载方向的影响。
4、承载力分析算法的选择：其主要是通过荷载计算所得到的荷载数据，求出建筑各部位的承载力，确定该建筑结构所承受的荷载边界。
三、结构力学分析在钢结构房屋的结构力学分析中，最核心的是钢结构构件的带应力状态与动力行为的分析。