二建考试必备-建筑结构与建筑设备(20)钢结构基本构件的设计pdf

发布时间 : 2026-08-16  浏览次数 :

  

二建考试必备-建筑结构与建筑设备(20)钢结构基本构件的设计pdf(图1)

  钢结构构件通常按受力性质分成三类基本构件:轴心受力构件、受弯构件(梁)和拉弯、压弯构

  件。设计时不宜采用:厚度小于4mm的钢板,壁厚小于3mm的钢管,截面小于∠45×4或∠56×

  36×4的角钢(对焊接结构),或截面小于∠50×5的角钢(对螺栓连接结构)。

  (4)在同样截面积下应使其具有较大的惯性矩,亦即构件的材料宜向截面四周扩展,从而减

  常用的截面形式如图6-29所示。其中图6-29(a)所示为轧制型钢截面,制造工作量最少

  是其优点。圆钢因截面回转半径小,只宜作拉杆;钢管常在网架中用作以球结点相连的杆件,也可用

  作析架杆件,不论是用作拉杆或压杆,都具有较大的优越性,但其价格较其他型钢略高;单角钢截面

  两主轴与角钢边不平行,如用角钢边与其他构件相连,不易做到轴心受力,因而常用于次要构件或受

  力不大的拉杆;轧制普通工字钢因两主轴方向的惯性矩相差较大,对其较难做到等刚度,除非沿其强

  轴x方向设置中间侧向支点。热轧H型钢由于翼缘宽度较大钢可用作析架的弦杆且为等厚度,常用

  应用最多的是图6-29(b)所示利用型钢或钢板焊接而成的实腹式组合截面件的荷载并不太大

  而长度较长时,为了加大截面的回转半径,可采用图6-29(c)所示利用轧制型钢由缀件相连而成

  的格构式组合截面,缀件包括缀条和缀板两种,因它不是连续的,故图6-29中以虚线表示。

  在冷弯薄壁型钢中,常用作轴心受力构件截面的形式如图6-29(d)所示,其设计应按《冷弯

  拉杆的破坏主要是钢材屈服或被拉断,两者都属于强度破坏。压杆(柱子)的破坏则主要是由于

  构件失去整体稳定性(或称屈曲)或组成构件的板件局部失去稳定性;当构件上有螺栓孔等使截面有

  较多削弱时,也可能因强度不足而破坏。因此,对压杆通常要计算构件的整体稳定性、组成构件的局

  部稳定性和截面的强度三项,而对拉杆只要计算强度一项。这些计算内容,都属于按承载能力极限状

  轴心受力构件不要求验算其轴向变形,但轴心受力构件如果过分细长,则在制造、运输和安装时

  很易弯曲变形;在构件不是处于竖向位置时,其自重也常可使构件产生较大的挠度;对承受动力荷载

  的构件还将产生较大的振幅。对压杆而言,构件过分细长将降低构件的整体稳定性。因而对轴心受力

  构件不论其为拉杆或压杆都要限制其长细比λ不超过某容许值,此条件常称为刚度条件。

  轴心受压构件受外力作用后,当截面上的平均应力还远低于钢材的屈服点时,常由于内力与外力

  间的不能保持平衡的稳定性而使构件产生很大的变形而丧失承载能力的现象称为整体稳定。

  轴心受力构件不要求验算其轴向变形,但轴心受力构件如果过分细长,则在制造、运输和安装时

  很易弯曲变形;在构件不是处于竖向位置时,其自重也常可使构件产生较大的挠度;对承受动力荷载

  的构件还将产生较大的振幅。对压杆而言,构件过分细长将降低构件的整体稳定性。因而对轴心受力

  构件不论其为拉杆或压杆都要限制其长细比λ不超过某容许值,此条件常称为刚度条件:

  i―构件截面的回转半径,iI/A,I为构件毛截面的惯性矩,A为构件毛截面的面积;

  [λ]―规范中按拉杆或压杆及构件的重要性分别规定的容许长细比,见规范表5.3.8和5.3.

  轴心受压构件受压时,当压力大到一定程度,在构件尚未丧失整体稳定性以前,个别板件可能先

  不能保持其平面平衡状态而发生波形凸曲,丧失了稳定睦。这种个别板件先行失稳的现象就称为构件

  失去局部稳定性。(图6一20)构件失去局部稳定性,一般情况下并不使构件立即破坏,只是失去

  稳定的板件不能再继续分担或少分担所增加的荷载而使整个构件的承载能力有所减少,并改变了原来

  构件的受力状态而有可能使原构件提前失去整体稳定险。因而在轴心受压构件的截面设计中一般不应

  使组成板件局部失稳。规范中是通过限制这些组成板件的宽(高)厚比来保证其不先于构件失去局部

  热轧普通工字钢和槽钢的翼缘和腹板均较厚,局部稳定有保证,不必计算。其他截面形式轴心受

  梁主要用以承受横向荷载,梁截面必须具有较大的抗弯刚度I,因而其最经济的截面形式是工

  按支承情况,有单跨简支、多跨连续和两端固定梁等。单跨简支梁在制造、安装、修理和拆换等

  方面均较方便,且内力又不受温度变化或支座沉陷等的影响,在钢梁中应用最多。

  按制作方法,有型钢梁和板梁两大类。型钢梁由热轧型钢制成,热轧普通工字钢和热轧普通槽钢。

  热轧型钢由于轧制条件的限制,主要包括热轧H型其腹板厚度一般偏用钢量可能较多,但制造省工,

  构造简单,因而当可用型钢梁时应尽量采用之。板梁常称为组合梁,组合梁的意思是说其截面由钢板

  组合而成,为了避免在名称上与钢和混凝土组合梁相混淆,这里称前者为板梁。板梁主要由钢板组成,

  有工字形板梁和箱形板梁两大类。目前绝大多数板梁是焊接而成,也有荷载特重或抵抗动力荷载作用

  要求较高的少数梁可采用高强度螺栓摩擦型连接,见图6-32。中型和重型钢梁除采用热轧由于工字

  形板梁的腹板厚度H型钢外常采用焊接工字形板梁板梁。当荷载较大且梁的截面高度受到限制或梁

  除了上述广泛采用的型钢梁和板梁外,目前还有一些特殊形式的钢梁。例如蜂窝梁,为了增加梁

  的高度使有较大的截面惯性矩,可将型钢梁按锯齿形割开,然后把上、下两个半工字形左右错动并焊

  接成为腹板上有一系列六角形孔的所谓蜂窝梁(castellatedbeam),见图6-33(a)。蜂窝梁截面

  中的孔可使房屋中的各种管道顺利通过,在高层房屋中的楼盖梁中多有应用。又如为了利用混凝土结

  构的优良抗压性能和钢结构的优良抗拉性能,可制成钢与混凝土组合梁,如图6-33(b)所示。

  楼面系中的钢筋混凝土楼板可兼用作组合梁的受压翼缘板,支承混凝土板的钢梁可用作组合梁的受拉

  翼缘而得到经济。此外,施工中还可以利用已架设的钢梁支承浇捣混凝土时的模板,节省了施工费用。

  通过上述计算可确定所选构件截面是否可靠和适用。五项内容中前四项属按承载能力极限状态的

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