钢结构基础(轴心受力构件)
钢结构设计原理轴心受力构件试卷(练习题库)(2023版)
钢结构设计原理轴心受力构件试卷(练习题库)1、对于焊接组合工字形截面轴心受压杆，其腹板局部稳定的高厚比限制条件是根据边界条件为的矩形板单向均匀受2、轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为（）。
3、当缀条采用单角钢时，按轴心压杆验算其承载能力，但必须将钢压杆，（）对弹性屈曲承载力的影响不大。
17、单轴对称轴心受压柱，不可能发生（）。
18、理想弹性轴心受压构件的临界力与截面惯性矩I和计算长度l0的关系为（）。
19、理想轴心压轩的临界应力σcr＞fp（比例极限）时，因（），应采用切线模量理论。
20、按照规范，主要受压构件的容许长细比为（）。
21、实腹式轴心受压构件应进行（）计算。
22、轴心受压构件的整体稳定系数ϕ与构件（）等因素有关。
23、计算轴心受压构件整体稳定性的公式N/（ϕA）≤f的物理意义是（）。
24、组合工字形截面轴心柱，翼缘的局部稳定宽厚比限值条件是根据（）确定的。
25、轴心压杆的截面分为a、b、c、d类，其中（）截面的稳定系数最低。
26、轴心压杆的截面分为a、b、c、d类，其中（）截面的稳定系数最高。
27、 a类截面的轴心压杆稳稳定系数ϕ值最高，主要是由于（）。
28、轴心压杆整体稳定计算时，在下列截面中属a类截面的是（）。
29、在进行格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（），因此以换算长细比λ0x代替λx。
30、对格构式轴压杆绕虚轴的整体稳定进行计算时，用换算长细比λox代替λ，这是考虑（）。
31、确定双肢格构式柱的二肢间距是根据（）。
32、缀条式轴压柱的斜缀条可按轴心压杆设计，但钢材的强度要乘以折减系数以考虑（）的影响。
33、保证焊接组合工字形截面轴心受压杆翼缘板局部稳定的宽厚比限制条件，是根据矩形板单向均匀受压确定的，其边34、在计算工字形截面两端铰支轴心受压构件腹板的临界应力时，其支承条件为（）。
35、工字形或箱形截面柱的截面局部稳定是通过（）来保证的。
钢结构辅导知识分
钢结构辅导资料十一主题：第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚学习时间：2010年12月27日－2011年1月2日内容：这周我们将学习本门课的第四章轴心受力构件。
第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下：1、格构式轴心受压构件的整体稳定、缀材设计；2、柱头设计。
基本概念：局部稳定，整体稳定。
知识点：格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比及其整体稳定验算，缀条和缀板的受力、设计与计算；柱头设计。
本周内容共包含两大部分：第一部分是知识点讲解，第二部分是本周练习题，包含了本周学习的知识点，题型以考试卷型为主。
第一部分本周主要内容讲解及补充一、格构式轴心受压构件1、截面形式常用的格构式构件截面形式有两个槽钢或工字钢组成的双肢截面，此外，当轴心压力较小但长度大时，还可以采用以钢管、角钢组成的三肢、四肢截面，如下图所示。
2、组成格构式构件是将肢件用缀材连成一体的一种构件。
缀材分缀条和缀板两种，故格构式构件以分为缀条式和缀板式两种。
缀条常采用单角钢，用斜杆组成，一般斜杆与构件轴线成α(40～70)度夹角。
缀条也可由斜杆和横杆组成。
缀板常采用钢板，必要时也可采用型钢，每隔一定距离在每个缀板平面内设置一个。
在格构式构件截面上，垂直于肢件腹板平面的主轴叫做实轴，图中的x-x轴，垂直于缀材平面的主轴叫做虚轴，图中的y-y轴。
当构件截面尺寸较大。
构件较长时，为了节约钢材，宜采用格构式。
3、格构式构件截面设计的特点（1）通过调整肢件之间距离较易实现等稳定性。
（2）格构式构件绕实轴的稳定计算与实腹式构件相同，而绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹式构件小，因为，格构式构件的肢件是每隔一定距离用缀材联系起来的，当构件绕虚轴屈曲时，引起的变形比实腹式构件大，此变形是由弯曲和剪力两个因素共同引起的。
对实腹式构件，由剪力产生的变形很小，一般可忽略不计，但对格构式构件绕虚轴屈曲时，就必须考虑剪力所产生的变形及其对临界力的影响。
钢结构基础4.1受弯构件-钢梁
——截面不对称影响系数 b
w
0
• 钢结构基础
b 0.6 若 时，表明钢梁进入弹塑性工作阶段，《规范》规定应采用下 式计算的 代替 值 b
② 在剪应力作用下
h0 235 104 tw fy
③ 在弯曲应力作用下
h0 235 174 tw fy
• 钢结构基础
b.设置加劲肋
①腹板加劲肋的设置 梁的腹板以承受剪力为主，组合梁的腹板主要是靠设置 加劲肋来保证其局部稳定。 加劲肋可以用钢板或型钢制成，焊接梁一般常用钢板。
• 钢结构基础 在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应在其 相交处将纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续。
• 钢结构基础
学习内容： 4.1.1 梁的设计要点 4.1.2 型钢梁设计 4.1.3 组合梁设计 4.1.4 梁的拼接与连接
• 钢结构基础
4.1.1 梁的设计要点
钢梁的形式： 按功能分：楼盖梁、平台梁、吊车梁、墙梁等； 按截面形式分：型钢梁、组合梁； 按支承分：简支梁、连续梁、悬臂梁等； 按荷载作用情况分：单向弯曲梁、双向弯曲梁（如檩条）；
纵向加劲肋断开
横向加劲肋保持连续
• 钢结构基础 为了减少焊接应力，避免焊缝过分集中，横向加劲肋的端 部应切去约bs/3（≤40mm），高约bs/2（≤60mm）的斜 角
• 钢结构基础
加劲肋设置
• 钢结构基础
• 钢结构基础 ② 加劲肋的构造要求 加劲肋的配置 : 加劲肋宜在腹板两侧成对配置，也可单侧配置
表4-3
• 钢结构基础 3、梁的局部稳定
国开作业《钢结构（本）期末复习指导》 (87)
题目：1．轴心受力构件是钢结构中经常使用的构件，广泛应用于桁架（包括屋架、桁架式桥梁等）、网架、塔架、悬索结构、平台结构、支撑等结构体系中。
（）
选项A：对
选项B：错
答案：对
题目：2．轴心受力构件是指承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件。
（）
选项A：对
选项B：错
答案：对
题目：3．实腹式受压构件截面由于材料集中于分肢，在用料相同的情况下比格构式组合截面的惯性矩大，可提高构件的刚度，节约用钢，但制作和连接复杂费工。
（）
选项A：对
选项B：错
答案：错
题目：1．轴心受力构件主要包括（）
选项A：轴心受压构件和轴心受拉构件
选项B：轴心受弯构件和轴心受拉构件
选项C：轴心受扭构件和轴心受拉构件
选项D：轴心受剪构件和轴心受压构件
答案：轴心受压构件和轴心受拉构件
题目：2．缀板和缀条统称为（）
选项A：支撑件
选项B：型钢截面
选项C：缀材
选项D：组合截面
答案：缀材。
《钢结构设计原理》苏州科技学院教材配套第5章轴心受力构件
最大强度准则：以有 初始缺陷的压杆为模型， 考虑截面的塑性发展， 以最终破坏的最大荷载 为其极限承载力。
第5章 轴心受力构件
1. 轴心受压构件的柱子曲线
Suzhou University of Science & Technology
y
t
h
x
x
kb b
t
第5章 轴心受力构件
Suzhou University of Science & Technology
对x x轴屈曲时：
crx
2E 2x
I ex Ix
2E 2x
2t ( kb)h2 2tbh2 4
4
2E 2x
k
对y y轴屈曲时：
cry
2E 2y
I ey Iy
2 E 2t(kb)3 12 2y 2tb3 12
λ l0 [ λ] i
l0 构件的计算长度； i I A 截面的回转半径；
[ λ] 构件的容许长细比
第5章 轴心受力构件
5.2 轴心受压构件的整体稳定
Suzhou University of Science & Technology
所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平 衡状态的属性。
使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲，即局部屈曲 临界应力大于或等于整体临界应力，称作等稳定性准则。
σcr f y
第5章 轴心受力构件
板件宽厚比限值
Suzhou University of Science & Technology
工字形截面：
翼缘为三边简支、一边自由的均匀受压板 腹板为四边支承板
第6章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件[1]
![第6章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/32fbbab9dd3383c4bb4cd2b4.png)
作业：P270
6.1、6.2
6.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定
P212
一、轴心受压实腹构件局部失稳临界力准则
1.不允许出现局部失稳，要求 cr ； 2.允许出现局部失稳，利用板件屈曲后强度， 要求 NNu 。 Nu——板件屈曲后强度的极限承载力。
二、轴心受压实腹构件中板件的临界力
2.板件弹性阶段的临界力：
h2 2t (kb) Ie 4 k m 2 I h 2tb 4
k 3 k
同理，对于另一种残余应力分布情况， 对y——y轴： 对x——x轴：
m Ie 3k 3k 2 k 3 I
m k
由上可见，残余应力的存在，都不同程度地影响了轴心压 杆的稳定承载力，不同的残余应力分布，对承载力影响程度不 同，既使同一应力分布，对不同的轴影响也不同。
E
E
σ
fy fp
fy E
Et
0
fp
（切线模量）
λ p=π
E/ σ
p
λ
0
ε
2．扭转屈曲（十字型截面）
临界力和临界应力为：
π 2 EI w GI t Nω 2 2 2 l i0 i0 或 cr π 2 EI w GI t 2 Iρ l Iρ
It=1.3∑biti3/3—截面扭转常数； P211
（1）简支矩形板 ：
两端受均布压力Nx= xt，板厚为t，屈曲挠度为w。 根据弹性理论，板中面的屈曲平衡方程为：
4w 4w 4w 2w D( 4 2 2 2 ) Nx 2 0 x x y y4 x
D——板的单位宽度的抗弯刚度
对于简支矩形板，方程的解可以表示为：
第6章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件P193
钢结构施工的项目二轴心受力构件
设计内容分为强度、刚度、整体稳定和局部稳定验算
1、强度和刚度
（1）强度验算 （2）刚度验算
＝ N f An
＝l0
i
2、轴心受压构件的整体稳定 整体稳定破坏是轴心受压构件的主要破坏形式
弯曲失稳
扭转失稳 弯扭失稳
＝N f
A
——轴心受压构件的整体稳定系数
与构件截面类型、钢材种类、长细比λ有关 λ取值：
⑥ 隔板 隔板为底板的支承边，承受底板反力q作用，受荷范围见 图（3.34）中阴影部分，可按简支梁考虑。
设计内容：强度、刚度、整体稳定性的验算，另外，还需 要进行单肢的局部稳定性验算，并且需要进行缀材（缀条、 缀板）的设计。
1、缀材设计
（1）缀材的剪力
Af V
fy
85 235
对双肢格构式构件，
每侧缀材分担的剪力
V1
V 2
（2）缀条设计 Nt＝ncVo1s
（3）缀板设计
剪力：
Vb
V1l1 a
弯矩：
M＝Vb
＝
y
l oy iy
缀条式构件
ox＝
2x
A 27
A1x
缀板式构件
ox＝2x 12
x＝
l ox ix
＝
1
l o1 i1
3、轴心受压构件的局部稳定
概念：
实腹式工字形组合截面构件，由于腹板和翼缘较薄，在轴心压力的 作用下，腹板或翼缘可能产生局部凹凸鼓屈变形 。
格构式轴心受压柱的单肢在缀条或缀板的相邻节点间是一个单独的
a 2
V1l1 a
20～ 30
1
1
1
1
0
0
01 1
轴心受力构件
轴心受力构件设计轴心受拉构件时需进行强度和刚度的验算，设计轴心受压构件时需进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。
一、轴心受力构件的强度和刚度1．轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态f A N n ≤=σ (1) 式中 N ——构件的轴心拉力或压力设计值；n A ——构件的净截面面积；f ——钢材的抗拉强度设计值。
采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，按下式计算：f A N n≤='σ (2) 'N =)5.01(1n n N - (3)式中 n ——连接一侧的高强度螺栓总数；1n ——计算截面(最外列螺栓处)上的高强度螺栓数；0.5——孔前传力系数。
采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式(2)验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度f A N ≤=σ (4)2．轴心受力构件的刚度计算轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证][λλ≤ (5) 式中 λ——构件的最大长细比；[λ]——构件的容许长细比。
二、 轴心受压构件的整体稳定1．理想轴心受压构件的屈曲形式理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：①弯曲屈曲 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。
②扭转屈曲 长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。
③弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时发生弯扭屈曲。
2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为N E =22l EI π=22λπEA (6) 3．初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响实际工程中的构件不可避免地存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。
1）残余应力的影响当轴心受压构件截面的平均应力p f >σ时，杆件截面内将出现部分塑性区和部分弹性区。
由于截面塑性区应力不可能再增加，能够产生抵抗力矩的只是截面的弹性区，此时的临界力和临界应力应为：N cr =22l EI e π=22lEI π·I I e (7) cr σ=22λπE ·I I e (8) 式中 I e ——弹性区的截面惯性矩(或有效惯性矩)；I ——全截面的惯性矩。
轴心受力构件部分公式及例题
x
y -250×12
钢结构原理 Principles of Steel Structure
第四章 轴心受力构件
1、截面及构件几何性质计算
截面面积 惯性矩：
A 2 5 0 1 2 2 2 5 0 8 8 0 0 0 m m 2
Ix 1 1 22 5 0 2 7 4 3 2 4 2 2 5 0 3 1 .1 3 4 5 1 0 8 m m 4 Iy 1 1 21 2 2 5 0 3 2 2 5 0 8 3 3 .1 2 6 y1 0 7 m m 4
第四章 轴心受力构件
例4.1 某焊接组合工字形截面轴心受压构件的截面尺寸如图 所示，承受轴心压力设计值（包括自重）N=2000kN，计算 长度l0x=6m ，l0y=3m，翼缘钢板为火焰切割边，钢材为Q345， f=315N/mm2，截面无削弱，试计算该轴心受压构件的整体稳 定性。
y
-250×8
x
由于热轧H 型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度较大，因 而长细比的假设值可适当减小，假设=60，对宽翼缘H型钢因 b/h>0.8，所以不论对x轴或y轴均属类b截面。
fy 60
235
需要的截面几何量为
查附表得
0.8 0 7
A N f 0.810 62 7 01 1 0 3 0 1 52 09.2cm 2
惯性矩：
Ix11 22502432502434.25211 282503
2508(12522.25)23.886107m m 4
Iy 1 1 22 4 2 5 0 3 2 5 0 8 3 3 .1 2 6 1 0 7 m m 4
钢结构原理 Principles of Steel Structure
第四章 轴心受力构件
13
二、实腹式轴心受压构件的整体稳 定
欧拉临界力计算公式
N cr
相应的临界应力为
EI
2
l
2
cr
N cr E 2 A
2
14
(1)轴心受压构件稳定承载力传统计算方法
②改进的欧拉公式——切线模量理论。众所 周知，构件越细长，越容易失稳，即失稳的临界 应力越低。当欧拉公式计算的临界应力 cr f P (比例极限)时，欧拉假定中的线弹性假定才成立， 欧拉公式的计算结果才接近实际情况。当构件较 cr ＞f P 为粗短，失稳时的临界应力较高， 时，杆 件进入弹塑性阶段，虽仍可采用欧拉公式的形式 进行计算，但应采用弹塑性阶段的切线模量代替 欧拉公式中的弹性模量。
式(4-10)实质上是稳定验算公式，但都是强度(应力) 验算形式。 上述由条件 x ＝ y 得出两主轴方向等稳定只有在临 界应力和长细比一一对应的情况下才正确。钢结构中，由
于考虑了残余应力等的影响，临界应力 cr 或稳定系数
与长细比不再一一对应，从而有多条柱子曲线( — 是 x
23
（2）强度问题和稳定问题的区别及提高稳定承载力的措施
④在弹性阶段，强度问题采用的一阶(线性)分析方法，
出于内力与荷载成正比，与结构变形无关，因此可应用叠加
原理，即对同一结构，两组荷载产生的内力等于各组荷载产 生的内力之和。在二阶分析中，由于结构内力与变形有关， 因此稳定分析不能采用叠加原理。 不难看出，提高构件稳定承载力的一般措施是：增加截
面惯性矩、减小构件支撑间距、增加支座对构件的约束程度。
总之，减少构件变形的措施均是提高构件稳定承载力的措施。
24
2．实际轴心受压构件的受力性能