建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)項目八課件

1、 建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)CONTENTS目 錄鋼結(jié)構(gòu)概述鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算鋼屋蓋的設(shè)計8.18.28.38.4項目8 鋼 結(jié) 構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)項目8 鋼 結(jié) 構(gòu)了解鋼結(jié)構(gòu)的特點。掌握鋼結(jié)構(gòu)的連接方式、構(gòu)造及計算方法。掌握鋼構(gòu)件的設(shè)計及計算方式。掌握鋼屋蓋的設(shè)計方法。PART8.1鋼結(jié)構(gòu)概述8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類型及特點 1. 鋼結(jié)構(gòu)的類型 鋼結(jié)構(gòu)是工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)，按照使用功能及結(jié)構(gòu)組成方式的不同，鋼結(jié)構(gòu)主要分為廠房類鋼結(jié)構(gòu)、橋梁類鋼結(jié)構(gòu)、海上采油平臺鋼結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星發(fā)射鋼塔架等，常見的為廠房類鋼結(jié)構(gòu)和橋梁類鋼結(jié)構(gòu)。8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類型及特點1）廠房類鋼結(jié)構(gòu)8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類

2、型及特點2）橋梁類鋼結(jié)構(gòu)8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類型及特點 2. 鋼結(jié)構(gòu)的特點 自重輕、強度高、施工快等諸多優(yōu)點使得鋼結(jié)構(gòu)在眾多結(jié)構(gòu)形式中脫穎而出。隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大，如大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑、工業(yè)建筑、高聳結(jié)構(gòu)、可拆卸或移動的結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)等。8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類型及特點1）鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 （1）鋼材強度高。鋼材強度高是鋼結(jié)構(gòu)相比其他結(jié)構(gòu)的首要優(yōu)勢。與混凝土結(jié)構(gòu)相比，在相同截面的情況下鋼結(jié)構(gòu)可以承受更大的荷載?？梢哉f，鋼結(jié)構(gòu)適用于建造跨度大、承載重的結(jié)構(gòu)。 （2）鋼材質(zhì)量輕。鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較小、質(zhì)量較輕，便于運輸、裝拆和擴建。 （3）塑性、韌性好。

3、塑性好，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件下不會因超載而突然破壞；韌性好，適宜在動力荷載下工作。8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類型及特點 （4）材質(zhì)均勻。鋼材內(nèi)部組織比較均勻，接近各向同性，實際受力情況和工程力學(xué)計算結(jié)果比較吻合。 （5）制造簡單，施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)的加工制作簡便，連接簡單，安裝方便。 （6）密封性好。水密性和氣密性較好，適宜建造密閉的板殼結(jié)構(gòu)。 （7）可焊性好。 （8）抗震性能好。8.1.1 鋼結(jié)構(gòu)的類型及特點2）鋼結(jié)構(gòu)的缺點 （1）耐火性差。鋼材在150 時強度無變化；溫度在200 以內(nèi)時，鋼材主要的力學(xué)性能降低不多；溫度超過200 后，不僅強度逐步降低，還會發(fā)生蘭脆和徐變現(xiàn)象；溫度達600 時，強度

4、約為0，鋼材進入塑性狀態(tài)不能繼續(xù)承載。 （2）耐腐蝕性差。鋼材容易腐蝕，處于較強腐蝕性環(huán)境內(nèi)的建筑物不宜采用鋼結(jié)構(gòu)。8.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展 我國是最早用鐵制造承重結(jié)構(gòu)的國家，早在公元前246公元前219年的秦始皇時代，就開始用鐵做簡單的承重結(jié)構(gòu)，而西方國家在17世紀(jì)才開始使用金屬承重結(jié)構(gòu)。公元36世紀(jì)，聰明勤勞的中國人民就用鐵鏈修建鐵索懸橋，著名的四川瀘定縣大渡河鐵索橋（建于清朝）和貴州的盤江大橋等都是中國早期鐵體承重結(jié)構(gòu)的例子。2016年3月，127層、580 m高的上海中心大廈竣工，展示了我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的非凡成就。8.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展 我國著名的高層、超高層建筑大多

5、是中外合作的產(chǎn)物，如上海金茂大廈、深圳地王大廈、環(huán)球金融中心等。在借鑒國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，1998年建成的大連遠洋大廈標(biāo)志著高層鋼結(jié)構(gòu)建筑國產(chǎn)化的起步，1999年建成的深圳賽格廣場是當(dāng)時世界上最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑。近年來，專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的素質(zhì)在實踐中得到不斷提高。一批有特色有實力的專業(yè)研究所、設(shè)計院不斷研究和開發(fā)出鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件與新技術(shù)。 1. 高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的國產(chǎn)化8.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展 （1）鋼結(jié)構(gòu)的制造企業(yè)在全國遍地開花，造就了一批有實力的龍頭企業(yè)。年產(chǎn)量幾十萬噸規(guī)模的企業(yè)就有余家，承擔(dān)了國內(nèi)大型鋼結(jié)構(gòu)工程任務(wù)，這些企業(yè)完全具備與國際同行業(yè)企業(yè)進行公平競爭的實

6、力。 （2）目前一批外資、合資、民營的鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)已在激烈的市場競爭中脫穎而出。在計算機設(shè)計、制圖、數(shù)字控制、自動化加工制造等方面都處于行業(yè)領(lǐng)先水平，其產(chǎn)品的范圍也從傳統(tǒng)的建筑工程結(jié)構(gòu)、機械裝備、非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、成套設(shè)施擴大到商品房屋、集裝箱產(chǎn)品、港口設(shè)施等直接服務(wù)用戶的終端產(chǎn)品。 2. 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)的工業(yè)化8.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展 （3）近年來，輕鋼建筑以其商品化程度高、施工速度快、使用效果好、應(yīng)用面廣、造價低等優(yōu)勢獲得了迅猛發(fā)展。全國每年約有2106 m2的輕鋼建筑竣工。在此背景下，國外輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠商也紛紛在我國設(shè)立分公司、制造廠，獲得了很大的經(jīng)濟效益。8.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)

7、展 自1996年開始我國鋼的年產(chǎn)量超過1億噸，居世界首位。1998年投產(chǎn)的軋制H型鋼系列為鋼結(jié)構(gòu)市場的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。鋼鐵和其他材料工業(yè)的發(fā)展也為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)提供了品質(zhì)優(yōu)良、規(guī)格齊全的材料。小到農(nóng)村的彩鋼房，大到國家重點工程“鳥巢”，都證明了鋼結(jié)構(gòu)在我國的使用越來越普遍。 3. 鋼結(jié)構(gòu)市場存在著巨大的市場潛力和發(fā)展前景8.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展 隨著經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展和交流的進一步擴大，越來越多的大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑、工業(yè)建筑、高聳結(jié)構(gòu)、橋梁等大空間和超大空間的建筑物需要鋼結(jié)構(gòu)。隨著鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量的持續(xù)提高，其價格正逐步下降，鋼結(jié)構(gòu)的造價也相應(yīng)有較大幅度的降低。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展必將上一

8、個新的臺階。PART8.2鋼結(jié)構(gòu)的連接8.2. 鋼結(jié)構(gòu)的連接 鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是由型鋼、鋼板等通過連接構(gòu)成的，各構(gòu)件再通過安裝連接架構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。因此，連接在鋼結(jié)構(gòu)中處于樞紐地位。在進行連接的設(shè)計時，必須遵循安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材的原則。鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接連接、螺栓連接、鉚釘連接和輕型鋼結(jié)構(gòu)用的緊固件連接等。本節(jié)重點介紹焊接連接和螺栓連接。8.2.1 焊接連接 1. 鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法8.2.1 焊接連接1）手工電弧焊 圖8-1所示為手工電弧焊原理示意圖。手工電弧焊是最常用的一種焊接方法。其原理是通電后在焊條和焊件間產(chǎn)生電弧。電弧提供熱源，使焊條中的焊絲熔化，滴

9、落在焊件上被電弧所吹成的小凹槽熔池中。由電焊條藥皮形成的熔渣和氣體覆蓋住熔池，防止空氣中的氧、氮等氣體與熔化的液體金屬接觸，避免形成脆性易裂的化合物。焊縫金屬冷卻后把被連接件連成一體。8.2.1 焊接連接圖8-1 手工電弧焊原理1焊條；2藥皮；3焊條夾持端；4絕緣手把；5焊鉗；6焊件；7地線夾頭；8焊縫；9焊芯；10焊縫弧坑；11電??；12熱影響區(qū)；13熔渣；14熔池；15保護氣體；16焊條端部喇叭口8.2.1 焊接連接8.2.1 焊接連接2）埋弧焊（自動或半自動） 埋弧焊是當(dāng)今生產(chǎn)效率較高的機械化焊接方法之一，其優(yōu)點是生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量高、無弧光及煙塵很少等。埋弧焊可焊接的鋼種包括碳素結(jié)構(gòu)

10、鋼、不銹鋼、耐熱鋼及其復(fù)合鋼材等，其在造船、鍋爐、化工容器、橋梁、起重機械、冶金機械制造業(yè)、海洋結(jié)構(gòu)、核電設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蝕合金或焊接鎳基合金、銅合金也是較理想的。 近年來，雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、優(yōu)質(zhì)的新焊接方法，但埋弧焊的應(yīng)用并未受到任何影響。從各種熔焊方法的熔敷金屬重量所占份額的角度來看，埋弧焊占10%左右，且多年來一直變化不大。8.2.1 焊接連接3）氣體保護電弧焊 氣體保護電弧焊是用氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊，簡稱氣體保護焊。 氣體保護焊通常按照電極是否熔化和保護氣體的不同，分為非熔化極（鎢極）惰性氣體保護焊（TIG，tungsten i

11、nert gas）和熔化極氣體保護焊（GMAW，gas metal arc welding）。熔化極氣體保護焊包括惰性氣體保護焊（MIG，metal inert-gas）、氧化性混合氣體保護焊（MAG，metal active gas arc welding）、CO2氣體保護焊和管狀焊絲氣體保護焊（FCAW，flux cored arc welding）。8.2.1 焊接連接8.2.1 焊接連接4）電阻焊 電阻焊是利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊的方法主要有四種，即點焊、縫焊、凸焊、對焊。 電阻焊只適用于板疊厚度不大于

12、12 mm的焊接。對冷彎薄壁型鋼構(gòu)件，電阻焊可用來綴合壁厚不超過3.5 mm的構(gòu)件。例如，將兩個冷彎槽鋼或C形鋼組合成I形截面構(gòu)件等。8.2.1 焊接連接 電阻焊的優(yōu)點：熔核形成時始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單；加熱時間短，熱量集中，故熱影響區(qū)小，變形與應(yīng)力也小，通常在焊后不必安排校正和熱處理工序；不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、乙炔、氫等焊接材料，焊接成本低；操作簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化，改善了勞動條件；生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中可以和其他制造工序一起編到組裝線上。但閃光對焊因有火花噴濺，故需要隔離。8.2.1 焊接連接 電阻焊的缺點：缺乏可靠的

13、無損檢測方法，焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗來檢查，以及靠各種監(jiān)控技術(shù)來保證；點、縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量，且因在兩板焊接熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強度和疲勞強度均較低；設(shè)備功率大，機械化、自動化程度較高，使設(shè)備成本較高、維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機不利于電網(wǎng)的平衡運行。8.2.1 焊接連接 1. 焊接連接的構(gòu)造與計算1）對接焊縫的構(gòu)造與計算 （1）對接焊縫的構(gòu)造。在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度在一側(cè)相差4 mm以上時，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于12.5的斜角(見圖8-2)；當(dāng)焊件的厚度不同時，焊縫坡口的形式應(yīng)根據(jù)較薄

14、焊件厚度的相關(guān)要求取用。圖8-2 不同寬度或厚度焊件的拼接8.2.1 焊接連接 對于較厚的焊件(t20 mm，t為鋼板厚度)，應(yīng)采用V形縫、U形縫、K形縫、X形縫。其中，V形縫和U形縫為單面施焊，在焊縫根部還需補焊。對于沒有條件補焊時，要事先在根部加墊板(見圖8-3)。當(dāng)焊件可隨意翻轉(zhuǎn)施焊時，使用K形縫和X形縫較好。圖8-3 在根部加墊板8.2.1 焊接連接 在厚度或?qū)挾扔凶兓暮附又?，為了使?gòu)件傳力均勻，應(yīng)在板的一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于14的斜角，形成平緩的過渡(見圖8-4)。圖8-4 厚度或?qū)挾扔凶兓暮讣倪B接8.2.1 焊接連接 當(dāng)采用部分焊透的對接焊縫時，應(yīng)在設(shè)計圖中注明坡口的形式和

15、尺寸，其計算厚度he不得小于1.5t，t為較大的焊件厚度。在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，垂直于受力方向的焊縫不宜采用部分焊透的對接焊縫。 鋼板拼接采用對接焊縫時，縱橫兩個方向的對接焊縫可采用十字形交叉或T形交叉，如圖8-5所示。當(dāng)對接焊縫采用T形交叉時，交叉點的間距不得小于200 mm。8.2.1 焊接連接圖8-5 鋼板的拼接8.2.1 焊接連接 （2）對接焊縫的計算。對接焊縫中的應(yīng)力分布情況與焊件原來的情況基本相同。下面根據(jù)焊縫受力情況分述焊縫的計算公式： 軸心力作用下的對接焊縫計算。在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其強度應(yīng)按式（8-1）計算。

16、(8-1)式中，N為軸心拉力或軸心壓力；lw為焊縫長度；t為連接件的較小厚度（在對接接頭中），或為腹板的厚度（在T形接頭中）；fwt、fwc分別為對接焊縫的抗拉強度設(shè)計值和抗壓強度設(shè)計值。8.2.1 焊接連接 【例8-1】如圖8-6所示的對接連接中，已知鋼材為Q345鋼，焊條為E50型，焊縫質(zhì)量為三級（fwt=265 N/mm2），施工時不用引弧板，軸心拉力設(shè)計值為610 kN。試通過計算驗證焊縫是否滿足連接要求。圖8-6 【例8-1】圖8.2.1 焊接連接 【解】 因為fwt=265 N/mm2，所以該焊縫滿足連接要求。 彎矩和剪力共同作用下的對接焊縫計算。在對接接頭、T形接頭中,承受彎矩和

17、剪力共同作用的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其正應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)分別進行計算。焊縫在彎矩作用下產(chǎn)生正應(yīng)力，在剪力作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，其應(yīng)力分布如圖8-7所示。8.2.1 焊接連接圖8-7 彎矩和剪力共同作用下的對接焊縫計算簡圖但在同時受到較大正應(yīng)力和剪應(yīng)力處（如梁腹板橫向?qū)雍缚p的端部），應(yīng)按式（8-2）計算折算應(yīng)力。當(dāng)對接焊縫和T形對接與角接組合焊縫無法采用引弧板或引出板施焊時，每條焊縫的長度應(yīng)各減去2t。8.2.1 焊接連接 彎矩作用下焊縫截面上A點的正應(yīng)力M最大，其計算公式為 (8-3)式中，M為焊縫承受的彎矩；Ww為焊縫計算截面的截面模量。 剪力作用下焊縫截面上C點的剪應(yīng)力最大，可按式（8

18、-4）計算。 (8-4)式中，V為焊縫承受的剪力；Iw為焊縫計算截面對其中和軸的慣性矩；Sw為計算剪應(yīng)力處以上焊縫計算截面對中和軸的面積矩。8.2.1 焊接連接 對于工字形、箱形等構(gòu)件，在腹板與翼緣交接處，焊縫截面的B點（見圖8-7）同時受到較大正應(yīng)力1和較大剪應(yīng)力1的作用，因此還應(yīng)計算折算應(yīng)力f。即 (8-5) (8-6) (8-7)式中，1為腹板與翼緣交接處焊縫正應(yīng)力；h0、h分別為焊縫截面處腹板高度、總高度；1為腹板與翼緣交接處焊縫剪應(yīng)力；S1為B點以上面積對中和軸的面積矩；tw為腹板厚度；其他符號含義同前。8.2.1 焊接連接 【例8-2】圖8-8所示為工字鋼的截面尺寸為：翼緣寬度b=

19、70 mm，厚度t=10 mm；腹板截面高度h=150 mm，厚度tw=8 mm。工字鋼接頭處的軸向拉力N=200 kN，彎矩M=40 kNm，剪力V=240 kN；工字鋼的鋼號為Q345B，手工焊接，焊條為E50，施焊時增設(shè)引弧板，焊縫質(zhì)量等級為二級（fwt=315 N/mm2）。試驗算焊縫強度。圖8-8 【例8-2】圖8.2.1 焊接連接 【解】焊縫截面特性計算。 翼緣焊縫應(yīng)力驗算。8.2.1 焊接連接 腹板頂點處的焊縫應(yīng)力驗算。故滿足要求。8.2.1 焊接連接2）角焊縫的構(gòu)造與計算 （1）角焊縫的構(gòu)造。 角焊縫主要用于兩個不在同一平面的焊件的連接。角焊縫通常有三種主要截面形式，即普通式焊

20、縫、平坡式焊縫和凹面式焊縫。 一般規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)角焊縫的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定： a.在直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線型或凹型。焊腳尺寸的比例：對正面角焊縫宜為11.5(長邊順內(nèi)力方向)，對側(cè)面角焊縫可為11。8.2.1 焊接連接 b.在次要構(gòu)件或次要焊縫連接中，可采用斷續(xù)角焊縫。斷續(xù)角焊縫焊段的長度不得小于10hf（hf為角焊縫的焊腳尺寸）或50 mm，其凈距不應(yīng)大于15t(對受壓構(gòu)件)或30t(對受拉構(gòu)件)，t為較薄焊件的厚度。 c.當(dāng)板件的端部僅有兩側(cè)面角焊縫連接時，每條側(cè)面角焊縫的長度不宜小于兩側(cè)面角焊縫之間的距離；同時兩側(cè)面焊縫之間的距離不宜大于16t(當(dāng)t12 mm時)或

21、190 mm(當(dāng)t12 mm時)。 d.當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處做長度為2hf的繞角焊時，轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。8.2.1 焊接連接 e.在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25 mm。 尺寸要求。鋼構(gòu)件角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定： a.hf不得小于1.5t，t為較厚焊件的厚度(當(dāng)采用低氫型堿性焊條施焊時，t可采用較薄焊件的厚度)。但對埋弧自動焊，最小焊腳尺寸可減小1 mm；對T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1 mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4 mm時，最小焊腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相同。8.2.1 焊接連接 b.hf不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍(鋼管結(jié)構(gòu)除外)，但板件(厚度為t)

22、邊緣的角焊縫最大焊腳尺寸尚應(yīng)符合下列要求：當(dāng)t6 mm時，hft;當(dāng)t6 mm時，hft-(12)mm。圓孔或槽孔內(nèi)的角焊縫尺寸也不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的1/3。 c.角焊縫的兩焊腳尺寸一般相等。當(dāng)焊件的厚度相差較大且等焊腳尺寸不能符合最大(最小)焊腳尺寸要求時，可采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合最小焊腳尺寸的要求，與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合最大焊腳尺寸的要求。 d.側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計算長度不得小于8hf和40 mm。8.2.1 焊接連接 e.側(cè)面角焊縫的計算長度不宜大于60hf，當(dāng)大于上述數(shù)值時，其超過部分在計算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分布，則其計算長度

23、不受此限。 單面角焊縫的構(gòu)造要求。為減少腹板因焊接產(chǎn)生變形并提高工效，當(dāng)T形接頭的腹板厚度不大于8 mm且不要求全熔透時，可采用單面角焊縫，如圖8-9所示。圖8-9 單面角焊縫8.2.1 焊接連接 單面角焊縫應(yīng)符合下列規(guī)定： a.單面角焊縫適用于僅承受剪力的焊縫。 b.單面角焊縫僅可用于承受靜態(tài)荷載和間接動態(tài)荷載的、非露天和不接觸強腐蝕性介質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 c.最小焊腳尺寸及最小根部熔深應(yīng)符合表8-1的要求。8.2.1 焊接連接 d.經(jīng)工藝評定合格的焊接參數(shù)、方法不得變更。 e.柱與底板的連接、柱與牛腿的連接、梁端板的連接、吊車梁及支承局部懸掛荷載的吊架等，除非設(shè)計時有專門規(guī)定，否則不得采用單面

24、角焊縫。 (2）角焊縫的計算。 在通過焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下。 正面角焊縫(作用力垂直于焊縫長度方向)： (8-8)8.2.1 焊接連接 側(cè)面角焊縫(作用力平行于焊縫長度方向)： (8-9) 在各種力的綜合作用下，f和f共同作用處。 (8-10)式中，f為按焊縫有效截面(helw)計算時垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力；f為按焊縫有效截面計算時沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力；he為角焊縫的計算厚度，對直角角焊縫等于0.7hf，lw為角焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去2hf；fwf為角焊縫的強度設(shè)計值；f為正面角焊縫的強度設(shè)計值增大系數(shù)，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，f=1.22，

25、對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，f=1.0。8.2.1 焊接連接 兩焊腳邊夾角60135的T形接頭，其斜角角焊縫的強度應(yīng)按式（8-8)式（8-10)計算，一般取f=1.0，其計算厚度 (根部間隙b、b1或b21.5 mm)或 部分焊透的對接焊縫和T形對接與角接組合焊縫的強度，應(yīng)按式（8-8)式（8-10)計算；在垂直于焊縫長度方向的壓力作用下，取f=1.22，其他受力情況下取f=1.0。其計算厚度應(yīng)采用：8.2.1 焊接連接 a.V形坡口：當(dāng)60時，he=s；當(dāng)60時，he=0.75s。 b.單邊V形和K形坡口：當(dāng)=455時，he=s-3。 c.U形坡口、J形坡口：he=s。式中，s為坡口深度，即根

26、部至焊縫表面(不考慮余高)的最短距離；為V形、單邊V形或K形坡口角度。 當(dāng)熔合線處焊縫截面邊長等于或接近于最短距離s時，抗剪強度設(shè)計值應(yīng)按角焊縫的強度設(shè)計值乘以0.9。 角鋼與鋼板、圓鋼與鋼板、圓鋼與圓鋼之間的角焊縫連接計算。8.2.1 焊接連接 a.角鋼與鋼板連接的角焊縫應(yīng)按表8-2所列公式計算。8.2.1 焊接連接8.2.1 焊接連接 b.圓鋼與鋼板(或型鋼的平板部分)、圓鋼與圓鋼之間的連接焊縫主要用于圓鋼、小角鋼的輕型鋼結(jié)構(gòu)中，應(yīng)按式（8-11）計算抗剪強度。 (8-11)式中，he為角焊縫的計算厚度，對圓鋼與鋼板(或型鋼的平板部分)的連接，he=0.7hf，對圓鋼與圓鋼的連接，he=0

27、.1(d1+2d2）-a，其中，d1為大圓鋼直徑，d2為小圓鋼直徑，a為焊縫表面至兩個圓鋼公切線的距離；其他符號含義同前。8.2.2 螺栓連接 螺栓連接分普通螺栓連接和高強度螺栓連接兩種。 （1）普通螺栓連接的優(yōu)點是裝卸便利、設(shè)備簡單；缺點是螺栓精度低時不宜受剪，螺栓精度高時加工和安裝難度較大。 （2）高強度螺栓連接的優(yōu)點是連接的韌性和塑性較好，質(zhì)量檢查方便，傳力均勻；對動力載荷的結(jié)構(gòu)及低溫下工作的結(jié)構(gòu)，連接可靠性好，可拆卸，耐疲勞。缺點是摩擦面處理安裝工藝略為復(fù)雜，造價略高，且在動力作用下容易松動。8.2.2 螺栓連接 1. 普通螺栓連接的計算 (1）普通螺栓承載力設(shè)計值。 普通螺栓受剪連接

28、中，單個螺栓承載力設(shè)計值Nbmin按式（8-12）取值。 (8-12) (8-13) (8-14)8.2.2 螺栓連接式中，Nbv為單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值；Nbc為單個螺栓承壓承載力設(shè)計值；nv為受剪面數(shù)目；d為螺栓桿直徑；t為在不同受力方向中一個受力方向承壓構(gòu)件的較小總厚度；fbv、fbc分別為螺栓的抗剪強度設(shè)計值和承壓強度設(shè)計值。 普通螺栓桿軸受拉連接中，單個螺栓的承載力設(shè)計值Nbt按式（8-15）計算。 (8-15)式中，de為螺栓在螺紋處的有效直徑；fbt為普通螺栓的抗拉強度設(shè)計值。8.2.2 螺栓連接 (2）普通螺栓連接的計算公式。 承受軸心力的抗剪連接。承受軸心力的抗剪連接如圖8

29、-10所示，需要螺栓數(shù)n的要求如下： (8-16)式中，N為一個螺栓受剪承載力實際值；Nmin為一個螺栓受剪承載力設(shè)計值。圖8-10 承受軸心力的抗剪連接8.2.2 螺栓連接 承受偏心力的抗剪連接。承受偏心力的抗剪連接如圖8-11所示，布置螺栓后，對受力最大的螺栓進行驗算，其值應(yīng)符合下列條件： (8-11)式中， 當(dāng)ymax3xmax時，可取 ，其中，e為偏心距，xi、yi為任意一個螺栓的坐標(biāo)； n為螺栓個數(shù)； 8.2.2 螺栓連接圖8-11 承受偏心力的抗剪連接8.2.2 螺栓連接 承受軸心力的抗拉連接。承受軸心力的抗拉連接如圖8-12所示，所需螺栓的數(shù)目應(yīng)符合式（8-18）的要求。 (8-

30、18)式中，Nbt為一個螺栓的受拉承載力設(shè)計值。圖8-12 承受軸心力的抗拉連接8.2.2 螺栓連接 承受偏心力的抗拉連接。承受偏心力的抗拉連接如圖8-13所示，布置螺栓后，對受力最大的螺栓進行驗算，其值應(yīng)符合下列條件： (8-19)式中，n為螺栓個數(shù)；e為N至螺栓群中心的距離；yi為任意一個螺栓到旋轉(zhuǎn)軸的距離；其他符號含義同前。圖8-13 承受偏心力的抗拉連接8.2.2 螺栓連接 同時承受拉力和剪力的螺栓連接。普通螺栓同時承受拉力和剪力時，單個螺栓承載力應(yīng)分別符合式（8-20）和式（8-21）的要求。 (8-20) (8-21)式中，Nv、Nt分別為某個普通螺栓所承受的剪力和拉力；Nbv、N

31、bt、Nbc分別為一個普通螺栓的受剪承載力設(shè)計值、受拉承載力設(shè)計值和承壓承載力設(shè)計值。8.2.2 螺栓連接 【例8-3】設(shè)計雙蓋板拼接的普通精制5.6級螺栓連接（見圖8-14）。被拼接的鋼板為370 mm16 mm，鋼材為Q235A.F，承受作用在拼接接頭處的彎矩設(shè)計值M=59 kNm，剪力設(shè)計值V=350 kN，軸向拉力設(shè)計值N=350 kN，螺栓為M20，孔徑為20.5 mm。fbv=190 N/mm2，fbc=405 N/mm2，f=215 N/mm2，fv=125 N/mm2。8.2.2 螺栓連接圖8-14 【例8-3】圖8.2.2 螺栓連接 【解】單個螺栓的承載力。 將剪力V移至螺栓

32、群形心所引起的附加彎矩M1為 M1=350(0.045+0.072)=28 kNm 修正后的彎矩為 M=59-28=31 kNmr2=x2+y2=10352+4702+41402=110 250 mm2則8.2.2 螺栓連接 由M、V、N的方向可知，右上角螺栓的受力最大，為 鋼板凈截面強度。對并列螺栓排列，凈截面比凈截面大，所以只需驗算凈截面的面積。8.2.2 螺栓連接 則正應(yīng)力為8.2.1 焊接連接 剪應(yīng)力為 因為max出現(xiàn)在鋼材邊緣，max出現(xiàn)在鋼板中間，所以不必再求折算應(yīng)力。8.2.2 螺栓連接 2. 高強度螺栓連接的計算 (1）高強度螺栓抗剪承載力設(shè)計值。 在抗剪連接中，每個高強度螺栓

33、的承載力設(shè)計值Nbv應(yīng)按式（8-22）計算。 Nbv=0.9nfP（8-22)式中，nf為傳力摩擦面數(shù)目；為摩擦面的抗滑移系數(shù)；P為一個高強度螺栓的預(yù)拉力。8.2.2 螺栓連接 在抗剪連接中，每個承壓型連接高強度螺栓的承載力設(shè)計值的計算方法與普通螺栓相同，但當(dāng)剪切面在螺紋處時，其受剪承載力設(shè)計值應(yīng)按螺紋處的有效面積進行計算。承壓型連接的高強度螺栓的預(yù)拉力P應(yīng)與摩擦型連接的高強度螺栓相同。在桿軸方向受拉的連接中，單個承壓型連接高強度螺栓的承載力設(shè)計值的計算方法與普通螺栓相同。8.2.2 螺栓連接 高強度螺栓抗拉連接的受力特點是依靠預(yù)拉力使連接件被壓緊傳力。當(dāng)高強度螺栓受到沿螺栓桿軸方向的外拉力時

34、，只要螺栓承擔(dān)的外拉力設(shè)計值Nt不超過其預(yù)拉力P，那么螺栓桿內(nèi)的原預(yù)拉力就基本不變。但當(dāng)NtP時，螺栓可能達到鋼材的屈服強度，卸荷后出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，預(yù)拉力降低。因此鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500172003）偏安全地規(guī)定了一個高強度螺栓抗拉承載力設(shè)計值為 Nbt=0.8P （8-23)8.2.2 螺栓連接 (2）高強度螺栓連接的計算公式。 當(dāng)高強度螺栓摩擦型連接同時承受摩擦面間的剪力和螺栓桿軸方向的外拉力時，其承載力應(yīng)按式（8-24）計算。 (8-24)式中，Nv、Nt分別為某個高強度螺栓所承受的剪力和拉力；Nbv、Nbt分別為某個高強度螺栓的受剪承載力設(shè)計值和受拉承載力設(shè)計值。8.2.2 螺栓連

35、接 同時承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型連接的高強度螺栓，應(yīng)符合式（8-25）和式（8-26）的要求。 (8-25) (8-26)式中，Nv、Nt分別為某個高強度螺栓所承受的剪力和拉力；Nbv、Nbt、Nbc分別為某個高強度螺栓的受剪承載力設(shè)計值、受拉承載力設(shè)計值和承壓承載力設(shè)計值。8.2.2 螺栓連接 高強度螺栓抗拉連接時，拉力N通過螺栓群形心時所需的螺栓數(shù)為 (8-37) 在彎矩作用下，最上端的螺栓應(yīng)滿足 (8-38) 進行高強度螺栓在彎矩作用下的受拉計算時，為確保安全，應(yīng)取螺栓群形心。 高強度螺栓群的抗剪計算。8.2.2 螺栓連接 a.高強度螺栓群受軸心力作用時，構(gòu)件凈截面強度對于承壓型連

36、接與普通螺栓驗算相同；對于摩擦型連接，要考慮摩擦力的作用，孔前傳力占螺栓傳力的50%，因此構(gòu)件截面的強度N應(yīng)按式（8-29）計算。 (8-29)式中，n1為計算截面上的螺栓數(shù)；n為連接一側(cè)的螺栓總數(shù)；其他符號含義同前。構(gòu)件凈截面強度n按式（8-30）計算，即 n=N/Anf （8-30)8.2.2 螺栓連接 構(gòu)件毛截面強度按式（8-31）計算，即 =N/Af（8-31)式中，An為構(gòu)件的凈截面面積；A為構(gòu)件的毛截面面積。 b.扭矩作用及扭矩、剪力和軸心力共同作用時高強度螺栓的受剪計算同普通螺栓。 【例8-4】試驗算如圖8-15所示的雙蓋板拼接的鋼板連接。鋼板鋼材為Q235鋼；采用摩擦型高強度螺

37、栓連接，螺栓性能等級為10.9級，M20，螺栓孔徑d0=21.5 mm；構(gòu)件接觸面經(jīng)噴砂后涂無機富鋅漆，=0.35；作用在螺栓群形心處的軸向拉力N=800 kN；鋼材的抗拉強度設(shè)計值f=215 N/mm2。8.2.2 螺栓連接圖8-15 【例8-4】圖8.2.2 螺栓連接 【解】螺栓連接計算。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500172003）可知，一個M20的10.9級高強度螺栓的預(yù)拉力P=155 kN，則一個螺栓承載力設(shè)計值為 一個螺栓所受的剪力為 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500172003）的規(guī)定，可知在構(gòu)件的節(jié)點處或拼接接頭的一端，當(dāng)螺栓沿軸向受力方向的連接長度l115d0時，承載力設(shè)計值可

38、不乘以折減系數(shù)。8.2.2 螺栓連接 鋼板截面強度計算。 鋼板凈截面面積為 鋼板凈截面強度為 鋼板毛截面強度為PART8.3鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 1. 強度計算 強度計算包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力計算。 （1）正應(yīng)力公式。 (8-32) （2）剪應(yīng)力公式。 (8-33)8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 （3）局部壓應(yīng)力公式。 (8-34)式中，Mx為同一截面處繞x軸的彎矩；x為截面塑性發(fā)展系數(shù)；Wnx為對x軸的凈截面模量；f為鋼材的抗彎、強度設(shè)計值；V為計算截面沿腹板平面作用的剪力；S為計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸的面積矩；I為毛截面慣性矩；tw為腹板厚度；fv為鋼材的抗

39、剪強度設(shè)計值；為集中荷載增大系數(shù)；F為集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力系數(shù)；lz為集中荷載在腹板計算高度上邊緣的假設(shè)分布長度。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 【例8-5】有一梁跨為6 m的簡支梁，焊接組合截面規(guī)格為150 mm420 mm10 mm16 mm（見圖8-16)。梁上作用有均布恒荷載16.8 kN/m(未含梁自重，梁自重gk=0.679 kN/m)和均布活荷載7 kN/m。距一端2 m處尚有恒荷載70 kN，支撐長度為0.2 m，荷載作用面距鋼梁頂面12 cm。此外，梁兩端的支撐長度各為0.1 m。鋼材的抗拉強度設(shè)計值為215 N/mm2,鋼材的抗剪強度設(shè)計值為125 N/mm2。在進行

40、工程設(shè)計時，荷載系數(shù)，對恒荷載取1.2，對活荷載取1.4。試設(shè)計鋼梁截面的強度。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算圖8-16 【例8-5】圖8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 【解】計算截面模量。 計算荷載與內(nèi)力。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 均布荷載(設(shè)計值)q=1.2(16.8+0.679)+1.47=30.77 kN/m。 集中荷載(設(shè)計值）F=1.270=84 kN。 驗算截面強度。 a.彎曲正應(yīng)力。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 b.剪應(yīng)力。 c.局部承壓應(yīng)力。A處設(shè)置了加勁肋，可不計算局部承壓應(yīng)力。B處截面：8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 d.折算應(yīng)力。 8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 1. 穩(wěn)定性計算1）整體

41、穩(wěn)定性 梁的整體穩(wěn)定性計算是使梁的最大彎曲纖維壓應(yīng)力小于或等于使梁側(cè)扭失穩(wěn)的臨界應(yīng)力，從而保證梁不致因側(cè)扭而失去整體穩(wěn)定性。符合下列情況之一時，可不計算梁的整體穩(wěn)定性： （1）有鋪板（各種鋼筋混凝土板和鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時。 （2）H型鋼或等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度l1與其寬度b1之比不超過表8-3所規(guī)定的數(shù)值時。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 對跨中無側(cè)向支承點的梁，l1為其跨度；對跨中有側(cè)向支承點的梁，l1為受壓翼緣側(cè)向支承點間的距離（梁的支座處視為有側(cè)向支承）。 （3）當(dāng)箱形截面簡支梁的截面尺寸滿足h/b0

42、6，l1/b095（235/fy）時，可不計算箱形截面簡支梁的整體穩(wěn)定性。除上述情況外，在最大剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性應(yīng)按式（8-35）計算。 (8-35)8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 式中，Mx為繞強軸作用的最大彎矩；Wx為按受壓纖維確定的梁毛截面模量；b為梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500172003）確定。 在兩個主平面內(nèi)受彎的H型鋼截面構(gòu)件或工字形截面構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性應(yīng)按式（8-36）計算。 (8-36)式中，Wx、Wy分別為按受壓纖維確定的對x軸和對y軸毛截面模量；其他符號含義同前。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 【例8-6】有一次梁跨度為6 m、間距為2

43、m的平臺梁格。梁上所受荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：恒荷載2 kN/m2，活荷載8 kN/m2。所用鋼材為Q235鋼。若平臺板不與次梁連接牢固，試選擇次梁(H型鋼)截面。 【解】計算最大彎矩。假設(shè)次梁自重為0.6 kN/m，則次梁上的荷載設(shè)計值為（當(dāng)活荷載大于4.0 kN/m2時，活荷載分項系數(shù)取1.3） q=(22+0.6)1.2+821.3=26.32 kN/m28.3.1 受彎構(gòu)件的計算 最大彎矩為 截面選擇。設(shè)b=0.6時需要的截面模量為 選用HN400200813，Wx=1 190 cm3，自重為0.65 kN/m，與假設(shè)基本相符。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 8.3.1 受彎構(gòu)件的計算 說明該梁已進

44、入彈塑性階段，故應(yīng)對b進行修正： b=1.07-0.2820.780=0.708 驗算整體穩(wěn)定性： 其他驗算從略。8.3.1 受彎構(gòu)件的計算2）局部穩(wěn)定性 由于鋼材的輕質(zhì)高強，鋼構(gòu)件的承載力往往由整體穩(wěn)定承載力進行控制。如果鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計不當(dāng)，則在荷載作用下受壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用的腹板區(qū)及受壓翼緣有可能偏離其正常位置而形成波形屈曲，即局部失穩(wěn)。因此在實際工程中可以通過限制受壓翼緣的寬厚比和配置加勁肋來避免局部失穩(wěn)。8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 1. 強度計算 軸心受拉構(gòu)件和實腹式軸心受壓構(gòu)件的強度計算公式為 (8-37)式中，N為軸心拉力或軸心壓力；An為凈截面面積；其他符號含義同前。8

45、.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 2. 穩(wěn)定性計算 (1）實腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性計算。實腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按式（8-38）計算。 (8-38)式中，為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)（計算時取截面兩主軸穩(wěn)定系數(shù)中的較小者），應(yīng)根據(jù)構(gòu)件長細比、鋼材屈服強度和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 5000172003）采用。 構(gòu)件長細比應(yīng)根據(jù)構(gòu)件可能發(fā)生的失穩(wěn)形式采用繞主軸彎曲的長細比或構(gòu)件發(fā)生彎扭失穩(wěn)時的換算長細比，取其較大值。8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 (2）格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性計算。格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性仍應(yīng)按式（8-38）計算，但對虛軸圖8-17（a）的x軸與圖8-17（b）、（c）的x軸和y

46、軸的長細比應(yīng)取換算長細比。圖8-17 格構(gòu)式組合構(gòu)件截面8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 換算長細比應(yīng)按如下方法計算： 雙肢組合構(gòu)件。 當(dāng)綴件為綴板時， (8-39) 當(dāng)綴件為綴條時， (8-40)8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 式中，x為整個構(gòu)件對x軸的長細比；1為分肢對最小剛度軸11的長細比，其計算長度取為：焊接時，為相鄰兩綴板的凈距離，螺栓連接時，為相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離；A1x為構(gòu)件截面中垂直于x軸的各斜綴條毛截面面積之和。 由三肢或四肢組成的格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，其對虛軸的換算長細比可參考鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 5000172003）的有關(guān)規(guī)定。8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 1.

47、 實腹式拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件 （1）彎矩作用在主平面內(nèi)的拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，其強度應(yīng)按下列規(guī)定計算： (8-41)式中，x、y分別為與截面模量相對應(yīng)的截面塑性發(fā)展系數(shù)；其他符號含義同前。 當(dāng)壓彎構(gòu)件受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于 而不超過 時，應(yīng)取x=1.0。需要計算疲勞的拉彎、壓彎構(gòu)件，宜取x=y=1.0。8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 （2）彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)（繞x軸）的實腹式壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)按下列規(guī)定計算： 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性。 (8-42)式中，N為所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸心壓力；NEx為參數(shù)，NEx=2EA/(1.12x)；x為彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系

48、數(shù)；Mx為所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩；W1x為在彎矩作用平面內(nèi)對較大受壓纖維的毛截面模量；mx為等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 a.框架柱和兩端支承的構(gòu)件。 無橫向荷載作用時：mx=0.65+0.35M2/M1，M1和M2為端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率（無反彎點）時取同號，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點）時取異號，|M1|M2|。 有端彎矩和橫向荷載同時作用時：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時，mx=1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時，mx=0.85。 無端彎矩但有橫向荷載作用時：mx=1.0。8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 b.懸臂構(gòu)件和分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支撐純框架

49、和弱支撐框架柱，mx=1.0。 對于單軸對稱截面壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)且使翼緣受壓時，除應(yīng)按式（8-42）計算外，尚應(yīng)按式（8-43）計算。 (8-43)式中，W2x為對無翼緣端的毛截面模量；其他符號含義同前。8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 彎矩作用平面外的穩(wěn)定性。 (8-44)式中，y為彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；b為均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，其中工字形（含H型鋼）和T形截面的非懸臂（懸伸）構(gòu)件可按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500172003）確定，對閉口截面，b=1.0；Mx為所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩；為截面影響系數(shù)，閉口截面=0.7，其他截面=1.0；tx為等

50、效彎矩系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 a.在彎矩作用平面外有支承的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)兩相鄰支承點間構(gòu)件段內(nèi)的荷載和內(nèi)力情況確定： 所考慮構(gòu)件段無橫向荷載作用時：tx=0.65+0.35 M2/M1，M1和M2是在彎矩作用平面內(nèi)的端彎矩，使構(gòu)件段產(chǎn)生同向曲率時取同號，使構(gòu)件段產(chǎn)生反向曲率時取異號，|M1|M2|。 所考慮構(gòu)件段內(nèi)有端彎矩和橫向荷載同時作用時：使構(gòu)件段產(chǎn)生同向曲率時，tx=1.0；使構(gòu)件段產(chǎn)生反向曲率時，tx=0.85。8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 所考慮構(gòu)件段內(nèi)無端彎矩但有橫向荷載作用時：tx=1.0。 b.彎矩作用平面外為懸臂的構(gòu)件，tx=1.0

51、。 （3）彎矩作用在兩個主平面內(nèi)的雙軸對稱實腹式工字形（含H型鋼）和箱形（閉口）截面的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)按下列方法計算 (8-45) (8-46)8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算 式中，x、y分別為對強軸xx和弱軸yy的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；bx、by分別為均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性系數(shù)；Mx、My分別為所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)對強軸和弱軸的最大彎矩；NEx、NEy均為參數(shù)，NEx=2EA/(1.12x)，NEy=2EA/(1.12y)；Wx、Wy分別為對強軸和弱軸的毛截面模量；mx、my分別為等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定計算的有關(guān)規(guī)定采用；tx、ty均為等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按彎矩作用平面外穩(wěn)

52、定計算的有關(guān)規(guī)定采用。8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 2. 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 （1）彎矩繞虛軸（x軸）作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，其彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性應(yīng)按式（8-47）計算。 (8-47)式中,W1x=Ix/y0，Ix為對x軸的毛截面慣性矩，y0為由x軸到壓力較大分肢的軸線距離或者到壓力較大分肢腹板外邊緣的距離，兩者取較大者；x、NEx由換算長細比確定。8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定性可不計算，但應(yīng)計算分肢的穩(wěn)定性，分肢的軸心力應(yīng)按桁架的弦桿計算。對綴板柱的分肢尚應(yīng)考慮由剪力引起的局部彎矩。 （2）彎矩繞實軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，其彎矩作用平面內(nèi)和平面外的

53、穩(wěn)定性計算均與實腹式構(gòu)件相同。但在計算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定性時，長細比應(yīng)取換算長細比，b應(yīng)取1.0。 （3）彎矩作用在兩個主平面內(nèi)的雙肢格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)按下列規(guī)定計算：8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 按整體計算。 (8-48)式中，W1y為在My作用下，對較大受壓纖維的毛截面模量；其他符號含義同前。 按分肢計算。 在N和Mx作用下，將分肢作為桁架弦桿計算其軸心力，My按式（8-49）和式（8-50）分配給兩分肢（見圖8-18），然后按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 500172003）的規(guī)定計算分肢穩(wěn)定性。8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算分肢1： (8-49) 分肢2： (8-50)圖

54、8-18 格構(gòu)式構(gòu)件截面8.3.2 軸心受力構(gòu)件的計算式中，I1、I2分別為分肢1、分肢2對y軸的慣性矩；y1、y2分別為My作用的主軸平面至分肢1、分肢2軸線的距離。 （4）計算格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的綴件時，應(yīng)取構(gòu)件的實際剪力和按式（8-51）計算的剪力兩者中的較大值。 (8-51)8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 【例8-7】圖8-19所示為Q235C鋼焊接工字形截面壓彎構(gòu)件，兩端鉸接，構(gòu)件長16 m，翼緣為焰切邊，承受的軸線壓力設(shè)計值N=950 kN，跨中集中橫向荷載設(shè)計值F=105 kN，橫向荷載作用處有一側(cè)向支撐。試驗算此構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性。圖8-19 例8-7圖8.3.

55、3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 【解】截面幾何特性。 彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性。Mx=105164=420 kNm,x=1 60028=57.1，按b類截面查得x=0.822。8.3.3 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算 即該構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)不會發(fā)生彎曲失穩(wěn)。 即該構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)不會發(fā)生彎曲失穩(wěn)。PART8.4鋼屋蓋的設(shè)計8.4 鋼屋蓋的設(shè)計8.4.1 屋架 1. 屋架的分類與形式 屋架一般分為梯形屋架、三角形屋架和平行弦屋架三種。 （1）梯形屋架。梯形屋架（見圖8-20）通常用于屋面坡度較為平緩的大型屋面板或長尺壓型鋼板的屋面，跨度一般為1536 m，柱距為612 m，跨中高度為（1/10

56、1/8）l。與柱剛接的梯形屋架的端部高度一般為（1/161/12）l，通常取2.02.5 m；與柱鉸接的梯形屋架的端部高度通常取1.52.0 m，此時，跨中高度可根據(jù)端部高度和上弦坡度確定。在多跨房屋中，各跨屋架的端部高度應(yīng)盡可能相同。8.4.1 屋架圖8-20 梯形屋架8.4.1 屋架 （2）三角形屋架。三角形屋架（見圖8-21）通常用于屋面坡度較陡的有檁條體系屋蓋，屋面材料為波形石棉瓦、瓦楞鐵或短尺壓型鋼板，屋面坡度一般為1/3或1/2.5。上弦節(jié)間長度通常為1.5 m。圖8-21 三角形屋架8.4.1 屋架 （3）平行弦屋架。平行弦屋架的上下弦是平行的，可用于各種坡度的屋面，由于其節(jié)間劃

57、分統(tǒng)一，制作簡便，因而應(yīng)用較廣泛，如圖8-22所示。圖8-22 平行弦屋架8.4.1 屋架 2. 屋架外形的選擇 （1）應(yīng)根據(jù)建筑的外觀要求及排水要求選擇屋架的形式，以滿足房屋的使用要求。 （2）屋架外形應(yīng)根據(jù)施工要求進行選擇，屋架中桿件的規(guī)格及數(shù)量不宜過多，各桿之間的夾角應(yīng)控制在3060且節(jié)點的構(gòu)造應(yīng)簡單。 （3）應(yīng)使屋架桿件受力均勻，荷載應(yīng)盡量布置在節(jié)點上且屋架的高度應(yīng)滿足剛度的要求。8.4.1 屋架 3. 屋架的尺寸要求 （1）跨度。屋架跨度的確定應(yīng)滿足房屋的工藝和使用要求，同時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)布置的合理性，并符合建筑模數(shù)的要求。常見的屋架跨度（標(biāo)志跨度）有18 m、21 m、24 m、27

58、m、30 m、36 m等。 屋架的計算跨度（屋架兩端支座反力的間距）應(yīng)按式（8-52）確定。 l0=l300400(封閉結(jié)合)l0=l（非封閉結(jié)合）（8-52）8.4.1 屋架 （1）跨度。屋架跨度的確定應(yīng)滿足房屋的工藝和使用要求，同時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)布置的合理性，并符合建筑模數(shù)的要求。常見的屋架跨度（標(biāo)志跨度）有18 m、21 m、24 m、27 m、30 m、36 m等。 屋架的計算跨度（屋架兩端支座反力的間距）應(yīng)按式（8-52）確定。 l0=l300400(封閉結(jié)合) l0=l（非封閉結(jié)合） （8-52）8.4.1 屋架 式中，l為屋架跨度（標(biāo)志跨度）。 （2）高度。屋架的高度取決于建筑高度、

59、剛度要求等條件，同時還應(yīng)結(jié)合屋面坡度并滿足運輸界限的要求。 各種形式屋架的高度應(yīng)滿足下列要求： 三角形屋架的高度, (8-53) 平行弦屋架的高度, (8-54)8.4.1 屋架 梯形屋架的端部高度, (8-55) 屋架的跨度和高度確定后，各桿件的軸線即可根據(jù)幾何關(guān)系求得。8.4.2 托架 1. 托架的結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)截面形式，托架可分為單壁式托架和雙壁式托架，如圖8-23所示。通常多采用單壁式托架，當(dāng)需要抵抗扭轉(zhuǎn)及跨度和荷載均較大時，可采用雙壁式托架。托架的跨度一般為1236 m，托架與柱的連接一般為上弦端節(jié)點鉸接支撐的連接（上承式連接）。圖8-23 根據(jù)截面形式劃分的托架8.4.2 托架 2

60、. 托架的設(shè)計 （1）托架一般設(shè)計為平行弦桁架，腹桿常采用帶豎桿的人字式。其支座斜桿多用下降式，以保證托架支撐柱的穩(wěn)定。 （2）當(dāng)托架的跨度和荷載都較大(跨度大于24 m)時，為了減少用鋼量及增大縱向柱列的剛度，也可設(shè)置八字撐作為托架的附加支點。此時托架應(yīng)按超靜定結(jié)構(gòu)計算，并應(yīng)使吊車梁的制動結(jié)構(gòu)及連接能承受八字撐傳來的附加水平拉力，同時還應(yīng)控制地基差異沉降在允許的范圍之內(nèi)。8.4.2 托架 （3）有時為了使屋架連接方便，托架與中間屋架相連處的豎腹桿，也可采用中間分離的組合腹桿;或為了使托架端部連接構(gòu)造統(tǒng)一，腹桿也可采用勁性短柱構(gòu)造與屋架連接。 （4）托架的高度應(yīng)根據(jù)所支撐的屋架端部的高度、剛度