钢结构基本原理董军
钢结构基本原理课件：第五章
b
5.2.2 梁的刚度 v≦[v]
或
v [பைடு நூலகம் ] l l
V -- 由荷载标准值产生的最大挠度 [v]-- 梁的容许挠度 l – 梁的跨度 对等截面简支梁：
3
5qk l M k l [v ] v l 384EI x 10EI x l
Ix --- 毛截面惯性矩 E --- 梁的容许挠度
5m 5m
2 为 3.0 kN/m（不包括次梁自重） 次梁 次梁 ，活荷载
5m 5m
5m 5m
[ 例 5.2 ] 平台梁梁格布置如图所 示，次梁
Mx 整体稳定验算公式： f bWx
' b
查附表3.2： b 0.73 0.6
0.282 ＝1.07 1.07 0.68 b 0.73 Mx 182.25106 2 2 305 . 3 N / mm f 215 N / mm b' Wx 0.68 878103
应重新计算荷载和内力 ，验算强度和稳定。
[ 例5.3] 如图所示焊接工字形等 截面简支梁，跨度为15m ， 在距支 座5m 处各有一个次梁，次梁传来的集中荷载设计值为F 200kN， 梁腹板在次梁处设有支 承加劲肋。梁自重的设 计值为2.4kN / m， 钢材为Q 235 钢。要求：验算梁的强 度和整体稳定性。
②计算截面几何特性 A 2 24 1.4 1.0 120 187.2cm2 1 I x 2 24 1.4 60.7 1.0 1203 391600 cm4 12 y 240 1 3 4 I y 2 1.4 24 3226cm 14 12 Iy 3226 x iy 4.15cm 1200 A 187.2 10 S 24 1.4 60.7 60 1.0 30 3840cm3 14
【中南大学 钢结构 基本原理】第4章 受拉构件和索——打印版
钢结构基本原理 Design Principles of Steel Structure
22/32
11
4.2.3 双向拉弯构件的强度
设计时考虑截面削弱和强度设计值fd，上式可写成：
边缘纤维屈服准则：
N An
+ Mx Wxn
+ My Wyn
≤
fd
全截面屈服准则：
N An
+ Mx Wpnx
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6
4.2.1 拉弯构件的强度计算准则
1. 边缘纤维屈服准则
受力最大截面边缘的最大应力达到屈服时即认为 拉弯构件达到了强度的计算值，拉弯构件处于弹 性工作阶段。
2. 全截面屈服准则
构件最大受力截面的全部受拉和受压区的应力都 达到屈服，该截面在拉力和弯矩共同作用下形成 塑性铰，拉弯构件进入塑性工作阶段。
于强度设计值fd，上式写成：
当
N An fd
≤ 0.13时 ， Mx Mpnx
≤
fd
当
N An fd
> 0.13 时 ， N An
+1 1.15
Mx Mpnx
≤
fd
钢结构基本原理 Design Principles of Steel Structure
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4.2.2 单向拉弯构件的强度
同理可得，当中和轴在翼缘内，绕强轴弯曲时：
N+
2+α +β
Mx = 1
Np α[2(1 + α ) + (1 + 2β )] Mpx
钢结构基本原理 Design Principles of Steel Structure
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钢结构基本原理第四章
计算A、I x、I y
对于第①②种情况的计算框图
截面削弱
是
计算An
N f
An
ix
Ix A
，i
y
Iy A
x
l0 x ix
，y
l0 y iy
轧制型钢
否
验算局部稳定
max{x , y} []
① 根据和截面类别查 ②
N f A
N Af
例4.2 :验算轴心受压构件的强度、刚度和整体稳定性。 Q235
（结束）
4.4.2 轴心受压构件的设计
二、格构柱设计 1 格构柱的截面形式
X轴- 虚轴
y
y
X
X轴- 虚轴 y轴- 实轴
2 . 格构柱绕虚轴的换算长细比
N
V
V
V
V
实腹柱 缀板柱
缀条柱
绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹柱差。绕虚轴 弯曲产生横向剪力，由缀材承担。
绕虚轴的承载力低，加大长细比。 在剪力作用下，缀板柱：刚架；缀条柱：桁架。
4.2 轴心受力构件的强度和刚度 4.2.1 强度计算
N f
An
N
N
N
N
f — 钢材强度设计值
An —构件净截面面积
a）构件净截面面积计算
Ⅰ
b
N
b
Ⅰ （a）
An b t 3d0 t
An 取Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ 截面的较小面积计算
ⅡⅠ
N
ⅡⅠ （b）
沿ⅠⅠ面破坏 沿ⅡⅡ面破坏
盖板 钢板构件
ⅠⅡ
400
An
A
[]
Θ 强度折减 单角钢有偏心，受压时产生扭转。
钢结构基本原理(戴国欣版)课件
铆钉连接
铆钉连接的优点
铆钉连接具有结构简单、承载能力高 、耐久性好等优点，适用于承受较大 载荷的结构。
铆钉连接的缺点
铆钉连接的分类
根据铆钉的类型和用途的不同，铆钉 连接可以分为实心铆钉连接、空心铆 钉连接等。
铆钉连接施工难度较大，可能对结构 造成损伤，且成本较高。
复合连接方式
复合连接方式的优点
复合连接方式结合了焊接、螺栓连接和铆钉连接的优点，具有更 高的承载能力和稳定性。
应用领域
桥梁、建筑、船舶、车辆等。
钢材的强度等级
Q235、Q345、Q390等。
钢材的力学性能
01
弹性模量
钢材在弹性阶段的应 力与应变之比。
02
屈服点
钢材在屈服阶段的最 小应力值。
03
抗拉强度
钢材在拉伸断裂时的 最大应力值。
04
冲击韧性
钢材抵抗冲击载荷的 能力。
钢材的加工性能
可塑性
钢材在塑性变形过程中 ，抵抗断裂的能力。
造成破坏。
结构失稳和倒塌
02
地震作用下，结构的支撑和连接部位可能发生失稳或断裂，导
致结构整体倒塌。
构件和连接的破坏
03
地震中，钢结构的梁、柱、节点和连接部位可能发生断裂、扭
曲或变形，导致结构失效。
钢结构的抗震设计
结构选型和布置
选择合适的结构形式和布置方式，使其具有较好 的抗震性能。
抗震承载力计算
根据地震烈度和结构重要性，计算结构的抗震承 载力，确保结构在地震中不发生严重破坏。
抗震构造措施
采取有效的抗震构造措施，如加强支撑、增加节 点连接等，提高结构的抗震能力。
抗震构造措施
加强梁柱节点、主次梁节点等关 键部位的连接，确保节点在地震 中不发生断裂或失效。
钢结构基本原理(第二版)习题参考解答第二章
钢结构基本原理（第二版）习题参考解答第二章第二章钢结构的基本材料和构件习题参考解答1. 钢材的基本性能指标有哪些？请简要描述各项性能指标的含义。
答：钢材的基本性能指标包括强度、韧性、可塑性和耐腐蚀性。
- 强度：钢材的强度是指钢材抵抗外力的能力，通常以屈服强度、抗拉强度和抗压强度来表示。
屈服强度是指钢材在受到外力作用时，开始产生塑性变形的应力值；抗拉强度是指钢材在拉伸状态下最大的抵抗外力的应力值；抗压强度是指钢材在受到压缩状态下最大的抵抗外力的应力值。
强度的高低决定了钢材的承载能力。
- 韧性：钢材的韧性是指钢材在受到外力作用时，能够发生塑性变形而不断延展的能力。
韧性的好坏决定了钢结构在受到冲击或震动时的抵抗能力。
- 可塑性：钢材的可塑性是指钢材在受到外力作用时，能够发生塑性变形而不断延展的能力。
可塑性的好坏决定了钢材的加工性能和成型性能。
- 耐腐蚀性：钢材的耐腐蚀性是指钢材在受到各种腐蚀介质（如大气、水、酸等）的侵蚀时，能够保持其力学性能和表面的完整性。
耐腐蚀性的好坏决定了钢结构的使用寿命。
2. 钢材的分类方法有哪些？请简要描述各种分类方法。
答：钢材的分类方法有按化学成分分类、按用途分类和按加工方法分类。
- 按化学成分分类：钢材按化学成分可分为碳素钢、合金钢和不锈钢。
碳素钢的主要成分是碳和铁，其含碳量通常在0.08%~2.11%之间；合金钢是在碳素钢中添加其他合金元素（如铬、钼、锰等）来改善钢材的性能；不锈钢是指含有至少12%的铬元素，在大气或酸性介质中形成一层致密的氧化铬膜，起到防腐蚀的作用。
- 按用途分类：钢材按用途可分为结构钢、机械钢、特种钢和工具钢等。
结构钢是用于制造各种钢结构的钢材，如建筑、桥梁、船舶等；机械钢是用于制造机械零部件的钢材，如轴承、齿轮、轴等；特种钢是用于特殊工作条件下的钢材，如高温、低温、高压等环境下的钢材；工具钢是用于制造各种切削工具和模具的钢材，如刀具、冲压模具等。
- 按加工方法分类：钢材按加工方法可分为热轧钢材、冷轧钢材和锻制钢材。
Pushover能力谱方法的基本原理及应用_吉小萍
有效尖峰加速度, CV 代表阻尼比为 5% 的结构系统
速度反应谱, 结合中国规范 [ 6] , CA = 0. 4G2 Amax; CV =
G2 AmaxT g。
15 0
四川建筑科学研究
第 35卷
图 2 ADR S格式中的能力谱与需求谱
Fig. 2 D em and sp ec trum and capac ity spectrum in ADR S
B0 =
1 ED 4P E SO
=
63.
7( aydp - dyap ) ap dp
( 4)
式中 ED 为滞回阻尼耗能; ESO为最大应变能; dp,
ap 分别为等效单自由度体系的最 大位移和对应的
加速度; dy, ay 分别为等效单自由度体系屈服时相应
的位移和加速度。
图 1 阻尼比对反应谱的折减
F ig. 1 Re spon se spec trum redu ction w ith dam p ing ratio
2. 2 Pushover能力谱分析步骤
Pushover能 力 谱 方 法 的 一 般 过 程 及 其 在
SA P200 0N 中 的实 施步 骤为 :
( 1) 建立结构分析模型。
( 2) 求解结构在竖向荷载作用下的内力。
( 3) 确定侧向荷载分布形式, 设定塑性铰。算
例结构采 用均布 加载模 式, 赋予 耗能 梁段剪 切铰
四川建筑科学研究
第 35卷 第 3期
14 8
S ichuan Build ing Sc ience
2009年 6月
Pushover能力谱方法的基本原理及应用吉小萍 Nhomakorabea 董 军
( 南京工业大学新型钢结构研究所, 江苏 南 京 210009)
钢结构基本原理绪论 - 2018
主要结构形式
桥梁：斜拉桥
主要结构形式
桥梁：悬索桥
钢结构基本原理
钢结构定义、特点、应用范围
What? Why? When? Where?
结构设计概念
Knowledge Experience Intuition
Structural design may be defined as a mixture of art and science, combining the experienced engineer’s intuitive feeling for the behavior of a structure with a sound knowledge of the principles of static, dynamic, mechanics of materials, and structural analysis, to produce a safe, economical structure that will serve its intended purpose.
钢结构初步概念
定义 & 范围
构件：承重体系中有着独立的力学功能的基本单元，
可以是杆件(member)、板件(element)、索(cable)等单元或 这些单元的组合
cable
受拉构件 轴心受压构件 受弯构件 (梁) 压弯构件
钢结构的特点
优点
强度高，质量轻
强重比大 (单位重量材料的强度高)
塑性好，抗震性能好
课程大纲
课程目标
Syllabus
力学原理 → 设计原理 → 工程设计
钢结构构件与连接的工作性态与设计原理
课程大纲 (合计45课时)
绪论 =>2 钢结构材料 =>6 受拉构件 =>3 轴心受压构件(柱) =>8 受弯构件(梁) =>7 拉弯和压弯构件 =>8 钢结构连接 =>8 桁架/框架/拱与杆件 =>3
钢结构设计与原理
钢结构设计与原理钢结构设计原理是指在建筑或工程项目中，使用钢材构建承重系统的过程。
钢结构设计的主要原理包括静力学原理、疲劳强度原理、稳定性原理和刚柔结合原理等。
首先，静力学原理是钢结构设计的基础原理。
钢结构的荷载分析和力学计算必须符合静力平衡的原理，即荷载作用下构件受力平衡。
利用静力学原理进行荷载分析和合理受力设计，可以保证钢结构在使用过程中不产生过大的变形和应力，使其具有较好的稳定性和安全性。
其次，疲劳强度原理是钢结构设计的重要原理之一。
钢结构在使用过程中会承受反复的荷载作用，如果荷载幅值过大或荷载频率过高，可能会导致钢结构出现疲劳破坏，甚至发生局部或全局的崩塌。
因此，在钢结构设计中必须考虑到结构的疲劳寿命和设计寿命，通过疲劳强度原理来评估和设计结构的疲劳寿命，从而确保结构在设计寿命内不会发生疲劳破坏。
稳定性原理是指钢结构在受外力作用下保持稳定的原理。
在设计过程中，需要对结构进行稳定性分析，以确定结构的稳定性，并采取适当的措施来提高结构的稳定性。
稳定性分析包括考虑结构整体的稳定性和构件的局部稳定性，确保在荷载作用下结构不会产生失稳现象。
刚柔结合原理是指钢结构利用刚性构件和柔性构件相结合的原理。
刚性构件主要用于承担荷载，提供结构的刚度和强度，而柔性构件则用于吸收和分散荷载，起到减震和减小结构响应的作用。
刚柔结合的设计原则旨在提高结构的整体性能，如减小结构的动态响应、提高结构的抗震性能等。
除了上述原理之外，钢结构设计还需要考虑其他因素，如材料的力学性能、制造和施工工艺以及安全系数等。
钢材作为一种高强度材料，具有较好的力学性能，可以满足各种工程的要求。
同时，制造和施工工艺对于钢结构的设计也具有重要影响，需要确保结构的精度和质量。
此外，安全系数是钢结构设计中的重要参数，用于考虑结构的可靠性和安全性，确保结构在设计寿命内满足使用要求。
总之，钢结构设计的原理包括静力学原理、疲劳强度原理、稳定性原理和刚柔结合原理等，通过合理应用这些原理来设计钢结构，可以确保其具有较好的稳定性、安全性和可靠性。
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钢结构基本原理董军
钢结构基本原理是指通过使用钢材进行建筑和结构的设计和构造。
钢结构广泛应用于工业建筑、桥梁、电力塔、高层建筑等领域，具有较高的强度、刚度和耐久性。
钢结构的基本原理包括以下几个方面：
1. 材料特性：钢材具有高强度、高刚度和良好的塑性变形能力。
这些特性使得钢材适合用于承受大荷载和动力荷载的结构。
此外，由于钢材可以被加工成各种形状和大小，因此设计师可以更灵活地应对不同的结构要求。
2. 结构受力：钢结构在正常工作状态下主要受到三种力的作用：拉力、压力和弯矩。
拉力是指结构受到水平拉伸力的作用，压力是指结构受到水平压缩力的作用，而弯矩则是指结构在垂直方向上受到的弯曲力。
在进行钢结构设计时，工程师需要根据实际情况合理选择材料和结构形式，以保证结构能够承受并传递这些力。
3. 结构稳定性：钢结构设计中一个重要的考虑因素是结构的稳定性。
由于钢材的刚度较高，因此在设计过程中要注意避免结构的不稳定破坏。
例如，在高层建筑设计中，会采用框剪结构来提高整体的稳定性。
此外，还需要通过合理的连接方式和布置牢固地连接各个部分，以提供足够的侧向稳定性。
4. 动力荷载：在进行钢结构设计时，还需要考虑到动力荷载。
动力荷载包括风载、地震、雪载等各种不同类型的力。
这些力的作用会导致结构的振动和变形，因此设计中需要合理布置抗震支撑系统、合理设置隔震和减振装置等。
5. 施工与拆除：钢结构的施工和拆除相对较为方便和快速。
钢材可以在工厂预制，然后再运输到工地进行安装。
这样可以减少施工时间和成本，提高工作效率。
此外，钢结构还具有可循环利用的优势，拆除后的钢材可以再次使用，减少资源的浪费。
综上所述，钢结构基本原理包括材料特性、结构受力、结构稳定性、动力荷载和施工与拆除。
这些原理的理解和应用可以帮助工程师设计出安全、稳定、耐久的钢结构。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行设计和优化，保证钢结构的质量和可靠性。