05 第5章 钢结构.pptx

第1页：钢结构章节封面

第5章钢结构

5.1 钢结构建筑的现状

1. 古代时期在春秋时期已用人工制铁,冶炼技术已达到相当高的水平,比外国早1800多年。在公元前1200多年秦代用铁建造桥墩,公元前60~70年间,成功地用熟铁建造铁链桥。以后,相继建造了兰津铁链悬桥(汉明帝时期)、云南沉江桥(400多年前)、贵州盘江桥(300多年前)及四川泸定大渡河桥(1696年)。我国古代建造了大量铁塔,如广州光孝寺东铁塔(967年五代南汉)及西铁塔(963年)、湖北当阳玉泉寺铁塔(1061年,宋代)、山东济宁寺铁塔和镇江甘露寺铁塔等。我国古代钢铁结构虽卓有成就，但近代在半封建半殖民地的历史条件下发展缓慢，

第2页：钢结构的应用与发展

虽有少量钢桥及建筑结构，但多为外国人承建的工程。

2. 解放后特别是近年来钢结构应用广泛且发展迅速，如1957年建成的武汉长江大桥，1968年建成的南京长江大桥，1993年建成的九江长江大桥，1991年建成的上海南浦大桥。在工业建筑方面，几个大型钢铁联合企业的厂房主体结构、大型工业厂房的主要车间的主体结构，如1977年建成的上海锅炉厂的重型容器车间，1996年建成的首都大型客车检修库屋盖钢网架结构。在公共建筑方面，采用大型平板网架、悬索结构等，如1975年建成的上海体育馆比赛馆网架结构；1962年建成的北京工人体育馆圆形双层辐射式悬索结构，首都体育馆大跨度网架结构；210m高的上海电视塔、325m

第3页：钢结构的应用与发展（续）

高的北京环境气象塔；上海、北京、深圳等地兴建的高层钢结构建筑,如北京的国贸中心、京广中心大厦、上海国贸中心大厦、深圳发展中心大厦、深圳地王商业大厦，上海浦东新区的金茂大厦是目前我国最高的钢结构建筑(高365m)。

2世界钢结构的建筑最高1974年建成的美国芝加哥的西尔斯(Sears)大厦(110层，高443m)；跨度最大的钢桥是1981年建成的英国亨伯(Humber)吊桥(主跨长1410m)，日本明石海峡吊桥(中央跨1990m)；1974年波兰华沙建成的一座长波用檐杆，高645m，1973年前苏联建成的基辅电视塔高392m的自立式钢塔，都是目前最高的构筑物；1975年美国新奥尔良建成的超级穹顶，直径207m，是世界最大的穹顶之一，20世纪80年代初建成的新加坡章宜机场跨度为218m的飞机库是世界最大的飞机库钢结

第4页：钢结构的应用与发展（续）

3钢结构建筑工程实例我国是最早用钢铁建造结构物的国家之一。

1. 古代纪念性建筑广州光孝寺西铁塔,建于963年，五代南汉，现在与3层。广州光孝寺东铁塔，建于967年，五代南汉，共7层，高6.35m。湖北当阳玉泉寺铁塔，建于1061年，宋代，13层，高17.9m，逐层浇注，榫槽连为整体。
2. 铁链桥建筑云南澜沧江雾虹桥，建于1465~1487年，明成化，总长113.4m，宽3.7m，底部承重铁链16根(现存14根),栏杆铁链左右各1根。四川泸定大渡河泸定桥，建于1706年，清康熙45年，净跨100m，宽2.7m，共有铁链13根，每根重约1.6t。

第5页：现代钢桥建筑武汉长江大桥

3. 现代钢桥建筑武汉长江大桥，1957年建成；1994年建成的江西九江长江大桥，铁路公路两用双层桥，正桥全长1808.6m,用柔性拱加劲，钢材为15MnVNq；1968年建成的南京长江大桥，两用双层桥，正桥长1576m，钢梁共10孔，其中有9孔为3m×160m三跨连续桁架，采用16Mnq钢。1991年建成的上海南浦大桥，总长8346m,主桥为双塔双索面斜拉桥，全长846m，桥面采用钢梁与钢筋混凝土板结合的组合梁结构，中跨跨长423m,桥塔高150m，为折线H形钢筋混凝土结构，每座桥塔两侧各以22对钢索连接主梁，索面呈扇形。1999年建成的江阴长江大桥，主跨采用悬索桥，跨长1380m。
4. 工业建筑

第6页：上海锅炉厂重型容器车间

上海锅炉厂重型容器车间，主跨36m，厂房高度为40m，双层在式起重机的上层为2台起重量为400/80t的起重机，1977年建成。广州白云机场大型客机检修库，1988年建成采用高低整体式折线形网架结构,跨度为80m,设有多支点悬挂起重机；北京首都机场大型客机检修库屋盖采用双跨150m钢网架结构。

5. 公共建筑北京工人体育馆，1962年建成。采用圆形双层辐射式悬索结构，直径94m,中央钢环直径16m,高11m,上下两层各有144束钢索,是目前中国跨度最大的悬索结构。上海体育馆比赛馆屋盖，采用直径为110m的三向网架,支承于36根柱上,网架杆件采用直径为48~159mm的圆钢管,焊接球节点直径多为400mm6的

第7页：上海锅炉厂重型容器车间（续）

球体，是目前跨度最大的房屋。北京京广大厦,地上53层,地下3层,总高208m,为框架-剪力墙结构体系,是目前最高的钢结构房屋之一，1989年建成1989年建成的大庆电视塔260m高，塔身为六边形空间衍架结构，底宽60m，顶宽8m，在标高147~168m间设4层塔楼。

主要采用Q235钢焊接和高强螺栓连接。1977年建成的北京环境气象塔，高325m，有5层纤绳的梳杆结构，杆身为三角形，边宽2.7m，是我国目前最高的钢构筑物。上海卢浦大桥为全钢结构，主跨跨径达500m，将成为“世界第一拱桥”，于2004年5月完工。

4典型钢结构建筑物和应用形式的实例

图5-1 ~图1-25所示为几种典型钢结构建筑物和几种典型：上海锅炉厂重型容器车间（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第8页：图5-1 北京工人体育馆

图5-1 北京工人体育馆：图5-1 北京工人体育馆相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第9页：图5-2 大庆电视塔

图5-2 大庆电视塔：图5-2 大庆电视塔相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-3 北京环球气象塔：图5-2 大庆电视塔相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第10页：图5-4 深圳发展

图5-4 深圳发展5-5深圳地中心大厦王大厦：图5-4 深圳发展相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-6 香港中国银行：图5-4 深圳发展相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第11页：图5-7 香港汇丰银行

图5-7 香港汇丰银行：图5-7 香港汇丰银行相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-8 北京京广大厦：图5-7 香港汇丰银行相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第12页：图5-9 埃菲尔铁塔

图5-9 埃菲尔铁塔：图5-9 埃菲尔铁塔相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-10 扭约帝国大厦：图5-9 埃菲尔铁塔相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-11 美国芝加哥西尔斯大厦：图5-9 埃菲尔铁塔相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第13页：图5-12 海南美兰机场机库网架与拉

图5-12 海南美兰机场机库网架与拉杆拱架结构：图5-12 海南美兰机场机库网架与拉相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第14页：图5-13 飞机库梁式屋盖结构

图5-13 飞机库梁式屋盖结构：图5-13 飞机库梁式屋盖结构相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-14 铝合金建造的飞机库框架屋盖结构：图5-13 飞机库梁式屋盖结构相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第15页：图5-15 郑州碧波园娱乐中心空间拱

图5-15 郑州碧波园娱乐中心空间拱形屋盖结构：图5-15 郑州碧波园娱乐中心空间拱相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-162008 年奥运会主体育场——国家体育馆鸟巢式网络状钢构架：图5-15 郑州碧波园娱乐中心空间拱相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第16页：图5-17 多层、高层及超高层建筑的

图5-17 多层、高层及超高层建筑的结构形式a)多层多跨框架：图5-17 多层、高层及超高层建筑的相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

b)框架-支撑结构c)筒体结构d)巨型框架结构

第17页：图5-18 钢支撑筒结构

图5-18 钢支撑筒结构：图5-18 钢支撑筒结构相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-19 悬挂结构体系：图5-18 钢支撑筒结构相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第18页：图5-20 柔索钢筋混凝土板单层屋盖

图5-20 柔索钢筋混凝土板单层屋盖：图5-20 柔索钢筋混凝土板单层屋盖相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第19页：图5-21 平板网架屋盖

图5-21 平板网架屋盖：图5-21 平板网架屋盖相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第20页：图5-22 首都体育馆图

图5-22 首都体育馆图：图5-22 首都体育馆图相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

（两向平板网架）5-23上海体育馆（三向平板网架）

第21页：图5-24 空间网壳圆屋顶

图5-24 空间网壳圆屋顶：图5-24 空间网壳圆屋顶相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第22页：图5-25 桥梁的主要结构形式

图5-25 桥梁的主要结构形式a)实腹梁板式结构b)桁架式结：图5-25 桥梁的主要结构形式相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

构c)拱式结构d)拱-桁架组合结构e)斜拉结构f)悬索结构

第23页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

标。抗拉强度是钢材抗破坏能力的极限。235.2钢结构的材料钢材的种类很多，建筑结构用钢材需具有较高强度，较好的塑性、韧性，足够的变形能力，以及适应冷热加工和焊接的性能。对于承重结构，我国《钢结构设计规范》(GB50017-2003)(以下简称《钢结构规范》)推荐采用普通低碳素钢，如Q235钢；普通低合金钢，如Q345钢、Q390钢和Q420钢。

其质量应分别符合现行国家标准。1钢结构材料的基本力学性能指标

1. 屈服强度和抗拉极限强度钢材试件拉伸的应力-应变图是确定钢材强度指标和钢结构设计方法的依据，如图5-26所示Q235钢的应力应变曲线。fy为屈服强度，是静力计算的强度指fu

第24页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

图5-26 Q235钢静力拉伸曲线：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

2. 伸长率(又称延伸率)延伸率δ是衡量钢材破坏前产生塑性变形的能力，伸长率越大，则塑性越好。材料在破坏前具有很大的塑性变形对房屋安全很有利。

第25页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

×100%l1−l0l0δ=式中l0−−原标距长度;l1−−试件拉断后标距部分长度

3. 冷弯性能冷弯性能是衡量钢材在常温下冷加工弯曲时产生塑性变形的能力，及判别钢材内部缺陷和可焊性的综合指标。
4. 冲击韧性冲击韧性衡量钢材断裂时吸收机械能量的能力，是强度与塑性的综合指标。《钢结构规范》具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接承重结构以及重要的非焊接承重

第26页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

结构的钢材尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温(+20℃)或负温(0℃、-20℃、-40℃)冲击韧性的合格保证。2影晌钢材性能的因素钢材性能指标是在一定标准条件下得到的，钢材性能受不同因素的影响。

1. 化学成分钢材化学成分有铁(Fe)，占99%左右，此外是碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)、氧(0)、氮(N)、钒(V)等。
2. 碳是形成钢材强度的重要成分，钢结构所用钢材中碳含量≤0.2%。
3. 锰元素可提高钢材的强度，改善钢的冷脆倾向,

第27页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

但却降低焊接性能，应控制含量；在低合金钢中含量为1.2%~1.6%。

3. 硅是强脱氧剂，可使钢材粒度变细，提高强度且不影响其他性能。在普通碳素钢中(Si)含量在0.12%~0.3%,在低合金钢中含量0.2%~0.60%。
4. 钒可提高钢的强度和抗锈蚀能力，而不显著降低塑性。
5. 硫是有害元素，能生成易于熔化的硫化铁。温度达800~1000℃时，出现裂纹，称为热脆，还会降低钢的冲击韧性，影响疲劳性能和抗锈蚀性能，故对硫的质量分数应严格控制在0.05%以内。
6. 磷也是有害元素，在低温下会使普通碳素钢变脆称为冷脆；高温时则使钢的塑性降低，故质量分数应限制在0.045%以内。

第28页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

7. 氧也是有害元素，氧能使钢热脆。
8. 氮也是有害元素，使钢冷脆，故含量应严加控制。
9. 冶金与轧制过程钢材的化学成分及力学性能在冶金过程中设计控制,但不可避免有化学成分分布不均，非金属夹杂、气泡、裂纹等缺陷。冶金过程本身有炉种、脱氧程度等的差异。如顶吹氧气转炉质量就较侧吹的好，建筑钢材的冶炼以顶吹氧气转炉为主。冶炼将要结束时要脱氧,按脱氧方法不同分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。镇静钢最好，含有害物质少，组织致密，均匀性好，冶金缺陷少。轧制型材的过程能使金属晶粒变细，也能使其中部分缺陷弥合，如气泡、裂缝等。因此，相对来说，轧成薄的型材要比厚的型材强度高，钢材的力学性能是按轧制厚度分类规定的。

第29页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

3. 应力集中在截面形状改变处,如孔眼、切口、加粗等，会出现应力集中现象。由于应力的急剧改变且不均匀，伸长缩短互相约束可能形成双向应力甚至三向应力，从而引起钢材变脆,受到动荷载时容易形成裂纹。截面变化越急剧,应力集中就越严重。设计中若仅承受静荷载,并符合规定的要求,可不考虑应力集中问题;但对于有尖锐凹角、缺口或裂缝的截面,以及在动力荷载作用和低温下工作的结构,则应考虑应力集中问题。
4. 钢材的硬化
5. 冷作硬化。钢结构是不考虑利用此种方法提高强度的,因为它容易引起裂缝。
6. 时效硬化。钢材中的氮和碳,随时间的增长从固体

第30页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

中析出,形成渗碳体和氮化物的混杂物，散布在晶粒的滑移面上，起着阻碍滑移的强化作用,从而使钢材的强度提高，塑性韧性降低,脆性增大。这种现象称为时效硬化，也称老化。如图5-27所示。

3. 冷作时效。钢材经冷加工硬化后又经时效而硬化变脆的现象，称为冷作时效。

图5-27 硬变后的变形能力：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第31页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

5. 温度的影响
6. 在正常温度范围内，总的趋势是随着温度的升高，钢材的强度降低，塑性增大。在250℃左右时,钢材的抗力强度略有提高，而塑性降低，因而铜材呈脆性，这种现象称为蓝脆现象。在250~350℃时，钢材会产生徐变现象。600℃时钢材的强度很低不能承担荷载。《钢结构规范》规定在超过150℃时结构表面需要加设隔热保护层。
7. 在负温范围内,随着温度降低，钢材的脆性倾向逐渐增加，钢材的冲击韧性下降。当冬季计算温度等于或低于一20℃时，不同钢种，特别是受动力荷载的结构，要有负温冲击韧性的保证。
8. 钢材疲劳在动力荷载、连续反复荷载或循环荷载作用下的

第32页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

构件及其连接,当应力变化的循环次数过多时,虽然应力还低于极限强度(抗拉强度),甚至还低于屈服强度，也会发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳现象或疲劳破坏。疲劳破坏是脆性破坏，是一种突然发生的断裂。

3结构钢材的种类与选用

1. 品种和牌号结构用钢材主要为普通碳素结构钢、低合金结构钢和桥梁用低合金钢。
2. 碳素结构钢。根据GB700-1988的规定，碳素结构钢的牌号表示方法是由代表屈服点的字母、屈服点的数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。所采用的符号分别用下列字母表示：

第33页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

Q----钢材屈服点;A、B、C、D----钢材质量等级。其中：A级钢只保证抗拉强度、屈服点、伸长率,必要时可附加冷弯试验的要求,化学成分对碳可不作交货条件。B、C、D级钢均保证抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯和冲击韧性(分别为+20℃,0℃,-20℃)等力学性能,化学成分对碳、硫、磷的极限含量有严格要求。

F----沸腾钢;b----半镇静钢;Z----镇静钢;Tz----特殊镇静钢。在牌号组成表示方法中，“Z”和“Tz”符号予以省略。根据上述表示方法，Q235-B-F表示屈服点为

第34页：图5-25 桥梁的主要结构形式（续）

235N/mm2，质量等级为B级的沸腾钢，Q235-A表示屈服点为235N/mm2,质量等级为A级的镇静钢。

2. 低合金钢。低合金钢的牌号采用与碳素结构钢牌号相同的表示方法。质量等级分为A、B、C、D、E共5个等级,从A到E逐级提高，E级需保证-40℃的冲击韧性。低合金高强度钢均为镇静钢，故级别字母后不再加注脱氧方法，如Q345-B,Q390-C等。
3. 钢材的选用钢材选用的基本原则是：保证结构安全可靠，同时要经济合理，降低造价。一般考虑的因素是：结构的类型及重要性；荷载特征(静力荷载或动力荷载)；连接方法；所处环境条件(温度、腐蚀等)；钢材的性能、

第35页：经济价格

经济价格、供应情况等。对于一般工业与民用建筑，承重结构中宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢、Q420钢口在主要的焊接结构中不能使用Q235-A级钢(因为碳含量可不作交货条件)，对重级工作制吊车梁、冬季工作温度等于或低于-20℃的吊车梁等非焊接结构不宜采用沸腾钢。

选材时应根据《钢结构规范》规定、钢结构设计手册建议以及具体情况综合考虑。

3. 钢材的规格钢结构所用钢材主要有热轧成型的钢板和型钢，冷弯成型的薄壁型钢，也采用圆钢或无缝钢管。
4. 钢板。钢板分厚钢板、薄钢板和扁钢。

第36页：经济价格（续）

厚钢板：厚度为4.5mm~6mm,宽度为600mm~3000mm,长度为4~12m；薄钢板：厚度为0.35mm~4mm，宽度为500mm~1500mm,长度为0.5~4m；扁钢：厚度为4mm~60mm，宽度为12~200mm，长度3m~9m。

钢板规格以符号“-”和厚度×宽度×长度(单位为mm)表示。如:-20×600×2000，表示厚20mm，宽600mm，长1200mm的钢板。实腹式梁、柱的腹板和翼缘、衍架的结点板主要用厚钢板制作。

2. 热轧型钢。常用的热轧型钢有角钢、工宇钢、槽钢、H型钢和钢管等，截面形式如图5-28所示。角钢分等边角钢和不等边角钢。等边角钢用符号∟

第37页：图5-28 热轧型钢截面形式普通工字

和肢宽×肢厚(单位为mm)表示，如∟125×10为肢宽125mm,肢厚1Omm的等边角钢。不等边角钢用符号“∟”和长肢宽×短肢宽×肢厚(单位为mm)表示,∟125×80×10为长肢宽125mm，短肢宽80mm,肢厚1Omm的不等边角钢。

角钢可作为独立构件。

图5-28 热轧型钢截面形式普通工字钢以截面高度：图5-28 热轧型钢截面形式普通工字相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(单位为cm)进行编号，以符号“I”表示。20-28号工字钢又分a、b二项，32-37

第38页：图5-28 热轧型钢截面形式普通工（续）

63号工字钢分a、b、c三项，分别表示腹板较薄、中等和较厚。如I22a表示高度为220mm，腹板较薄的工字钢。普通槽钢也以截面高度(单位为cm)来编号，用符号“[”表示。14-22号分a、b二项，25号以上分a、b、c三项，分别表示腹板较薄、中等和较厚。

如,[22a表示腹板高度为220mm,腹板较薄的槽钢。圆钢规格以直径的毫米数表示。如18表示直径为18m的圆钢。因管以符号后加外径×厚度(单位为mm)表示。如400×6表示外径400mm，厚6mm的圆管。

3. 冷弯型钢和压型钢板。冷弯型钢是用厚度为1.5mm薄钢板经冷轧(弯)或模压而成,故也称冷弯薄壁型钢。常用截面形式如

第39页：图5-28 热轧型钢截面形式普通工（续）

如图5-29所示。压型钢板是用0.4mm~2mm厚的钢板、镀锌钢板、彩色涂层钢板(表面覆盖有彩色油漆)经冷轧(压)成的各种类型的波形板。如图5-30所示。

图5-29 冷弯薄壁型钢截面形式：图5-28 热轧型钢截面形式普通工（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-30 压型钢板部分板型：图5-28 热轧型钢截面形式普通工（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第40页：钢结构的基本构件

5.3 钢结构的基本构件

件、受弯构件、拉(压)弯构件等。本节只介绍轴心受力构件和受弯构件的计算及构造要求。1轴心受力构件

1. 截面形式轴心受力构件又分为轴心受拉构件和轴心受压构件，广泛应用于衍架、网架和塔架等由杆件组成的结构中。轴心受拉构件一般均按强度控制设计，轴心受压构件常按稳定控制设计。常用的截面形式有型钢截面和组合截面两类，如图5-31所示。
2. 轴心受力构件的强度和刚度
3. 轴心受力构件的强度计算公式为

第41页：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压弯

(5-1)

图5-31 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的截面形式;;计,.：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压弯相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

≤f式中N−−轴心力设计值An−−构件静截面面积f−−钢材的抗拉抗压强度设值按表5−1采用NAnσ=

第42页：表5-1 钢材强度设计值

表5-1 钢材强度设计值

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第43页：表5-2 受拉构件允许长细比

λmax=(0)432)轴心受力构件的刚度(5-2)

表5-2

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

受拉构件允许长细比≤[λ]式中λmax−−构件最大长细比;l0−−构件计算长度,按规范规定取值;i−−截面回转半径;λ−−允许长细比.按表5−2,5−3取用.(l)(i)max

第44页：表5-3 受压构件允许长细比

表5-3 受压构件允许长细比

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

3. 轴心受压构件轴心受压构件截面形式可分为实腹式和格构式两类。实腹式常用型钢截面、由型钢或钢板焊接成的组合截面，如

图5-30：表5-3 受压构件允许长细比相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

a、b。格构式是由型钢或钢板组合截面作分肢，并由缀材将其连接成整体，如

图5-30：表5-3 受压构件允许长细比相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

c，格构式构件有双肢、三肢、四肢之分

第45页：表5-4 确定截面形式后

σ=≤f45（5-3）服强度和构件的长细比，按附录II查出。A−−构件毛截面面积;f−−钢材的抗压强度设计值,按表5−1采用.ϕ−−轴心受压构件整体稳定系数整体稳定系数体现了如下因素对受压构件承载力的影响：不同截面形式与尺寸；不同加工条件产生的残余应力分布；压杆轴线的初始弯曲；杆端约束条件等。

整体稳定系数按

表5-4 确定截面形式后

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

1. 实腹式轴心受压构件
2. 整体稳定计算公式NϕA式中N−−轴心压力设计值;

第46页：表5-4 轴心受压构件的截面分类

表5-4 轴心受压构件的截面分类

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第47页：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

本页源文件仅提取到续表标识，表格内容为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第48页：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

本页源文件仅提取到续表标识，表格内容为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第49页：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

本页源文件仅提取到续表标识，表格内容为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第50页：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）

2. 局部稳定计算由板件组成的实腹式受压构件，在构件受压时板件本身达到失去维持平衡稳定的平衡状态，出现翘曲或鼓曲的现象称为丧失局部稳定，如

图5-32：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

局部失稳不等于构件正题失稳，但板件的局部翘曲或鼓曲部分偏离了原来位置而退出工作，使截面不对称和截面面积减小，从而降低了构件承载力。若翘曲或鼓曲继续发展，将会导致构件提前失稳。型钢截面的翼缘和腹板尺寸都是满足要求的，不会引起局部失稳

图5-32 局部失稳：图5-31 轴心受力构件和拉弯、压（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第51页：图5-33 ）的构件的宽厚比或高厚比

为了保证板件的局部稳定，规范采取了限制板件的尺寸宽厚比或高厚比的方法，根据板件的临界应力和构件的临界应力相等的原则来确定板件的宽厚比或高厚比。对于工字形截面（

图5-33 ）的构件的宽厚比或高厚比限值如下：翼缘板腹板23：图5-33 ）的构件的宽厚比或高厚比相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

5fy（5-4）b1/t≤(10+0.1λ)取λ=30,当λ大于100时,取λ=100;fy−−钢材屈服强度.235fy式中b1−−翼缘板自由外伸宽度;t−−翼缘板厚度;h0−−腹板的高度;tw−−腹板的厚度;λ−−构件两个方向长细比的较大者,当λ小于30时,

第52页：图5-33 ）的构件的宽厚比或高厚（续）

般用对放的轧制型钢或焊接组合截面组成,

• 截面设计设计原则：
• 等稳性。使构件在两个方向的承载力相同，以充分发挥其承载力。尽可能使ϕx≈ϕy或λx≈λy。
• 宽肢薄壁。在满足板件宽厚比限值的条件下使截面分布尽量远离形心轴，以增大截面的惯性矩和回转半径，提高杆件的整体稳定承载力和刚度，达到合理用材。
• 制造省工。
• 连接方便。

【例5-1】 教材348页。

【例5-2】 教材349页。

2. 格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件是由肢件和缀材组成的。肢件一

第53页：图5-33 ）的构件的宽厚比或高厚（续）

型钢多用[形和I形截面；缀材也有两种:一种是缀板，一种是缀条。用缀板将肢件连接成的构件为缀板柱，适用于荷载较小的立柱；用缀条，常用角钢把肢件连接成的构件为缀条柱，适用于在缀材面有较大剪切力或宽度较大的格构柱。

格构式构件如

图5-34：图5-33 ）的构件的宽厚比或高厚（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

缀材的作用在于保证被连接的两个肢件能形成整体柱,共同承受和传递外荷载。贯穿于两个股件截面的轴y-y称为实轴;与肢件截面相平行的轴x-x称为虚轴。整个构件绕实轴的受力情况与实腹柱相同,而绕虚轴的受力情况则较实腹柱要弱，因而计算方法有一定差别。

格构柱的截面比较宽敞，用于高大的柱时经济效果良好，但构造较实腹柱复杂，制造也较费工时。缀条常用单角钢，与其构件轴线成400~600夹角斜放

第54页：图5-34 格构式柱及截面形式

图5-34 格构式柱及截面形式：图5-34 格构式柱及截面形式相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第55页：图5-34 格构式柱及截面形式（续）

有时增设横缀条,垂直柱轴线放置。缀板用钢板制造，按等距离垂直构件轴线放置，板厚不小于α/40，且不小于6mm，缀板的宽度不应小于2α/3，α为两肢件轴线之间的距离。在缀板柱中，同一截面处缀板，或型钢横杆的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。

缀条一般用单角钢制作，每一角钢的尺寸不应小于40mm×5mm。α值是由绕实轴的稳定承载力与绕虚轴的稳定承载力相等的条件确定的。格构式轴心受压构件的设计和实腹式轴心受压构件相似，主要有强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个方面，其中最重要的是整体稳定。

与实腹式轴心受压构件不同处，主要有格构式构件绕虚轴方向的整体稳定、分肢稳定以及缀材的设计。

第56页：图5-34 格构式柱及截面形式（续）

计算公式(5-3)。对双肢组合构件，换算长细比应按下式计算

• 格构式轴心受压构件的整体稳定承载能力
• 对实轴的整体稳定承载力计算。格构式轴心受压构件对实轴的工作由两个并列的实腹式杆件承担，由对实轴的长细比λy查ϕ值按N≤ϕfA公式验算。
• 对虚轴的整体稳定承载力计算。由于格构式分肢间辍材联系刚度较弱，绕虚轴方向，除弯曲变形外，还将产生相当大的剪切变形，从而失稳临界应力将较原始失稳临界应力降低，其长细比将比原始长细比增大。增大后的长细比记作称为换算长细比。用取代后,格构式轴心受压构件的整体稳定承载力计算公式，即可套用实腹式轴心受压构件的整体稳定承载力λ0x0xλλx

第57页：图5-34 格构式柱及截面形式（续）

λ0x=λ+2757AAx11x2λox=λ2+λ12x缀板式柱缀材式柱（5-6）（5-7）

2. 格构式轴心受压构件的分肢稳定性验算格构式轴心受压构件的分肢失稳现象，如

图5-35：图5-34 格构式柱及截面形式（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

构件分肢稳定的计算把构件各分肢在缀材联系点间的杆段作为一个单独的轴心受压构件考虑，计算其对较弱轴1-1轴方向的稳定性。设计要求，分肢失稳的临界应力应大于整个构件失稳的临界应力，《规范》采用控制分肢长细比不大于构件最大长细比的规定实现。

考虑到制造装配偏差、初始弯曲等缺陷的影响，具体规定如下：缀条构件:λ1≤0.7λmax;缀板构件:λ1≤0.5λmax,且不宜大于40,当λmax小于50时,取λmax=50

第58页：图5-35 缀板的内力

图5-35 缀板的内力：图5-35 缀板的内力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第59页：图5-36 缀条的内力

FV=59

• 格构式轴心受压构件的缀材设计
• 格构式轴心受压构件缀材截面剪力在轴心压力作用下,理想的轴心压杆的截面上不会产生剪力,但在实际构件将发生侧向弯曲变形,同时产生附加弯矩和剪力。

图5-36：图5-36 缀条的内力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

缀条的内力Affy（5-8）85235

• 缀条设计缀条式格构构件可作为竖放的由分肢为弦杆，缀条为腹杆的平行弦桁架体系。该桁架承受正向或反向的剪力，缀条为轴心受压构件，斜缀条的内力

图5-36：图5-36 缀条的内力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第60页：图5-36 缀条的内力（续）

60.FN1=FV1/sinα式中FV1−−一个缀条面分配到的剪力,FV1=FV/2;α−−斜缀条与构件轴线间的夹角缀条一般采用单面连接的角钢，考虑偏心不利影响将角钢强度设计值乘以相应的折减系数。

• 缀板设计缀板式构件可作为由两个分肢和缀板组成的单跨多层桁架体系，承受总剪力Fv。假定该刚架受力后产生弯曲变形时，反弯点均分布在各缀板及缀板间各分肢的中点，反弯点处弯矩为零，仅有剪力，在缀板处的内力

图5-35：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第61页：图5-36 缀条的内力（续）

61.l;FV1l1aFV1l12FT=M=（5-9）（5-10）式中1−−相邻缀板轴线距离a−−分肢轴线间距

3. 柱头和柱脚柱的上端与梁的连接部分称为柱头，柱的下端与基础的连接部分称为柱脚。柱头的作用是承受和传递梁及其以上结构的荷载：柱脚的作用是承受桂身的荷载并将其传递给基础。梁与柱的连接形式和柱脚与基础的连接形式可分为饺接和刚接两种。一般轴心受压柱多采用铰接，框架柱则常用刚接形式。

第62页：图5-36 缀条的内力（续）

柱头和柱脚的设计要求是：具有足够的刚度和强度；结构合理、传力明确；构造简单、便于施工；性能可靠、节省钢材。

• 梁与柱的连接梁与柱的连接可将梁支于柱顶也可支于侧面，两种方式均可为铰接或刚接。
• 梁与柱铰接梁支承于柱顶的构造形式。柱顶设置一厚度≥16mm的钢顶板，顶板与柱焊接，并用加劲肋加强。当柱为实腹柱时，应将梁端支承加劲肋对准柱的翼缘，以使梁的支座反力直接传给柱的翼缘。两相邻梁间应留10~20mm安装空隙，经调整定位后，用连接板和构造螺栓固定。该种连接形式传力明确，构造简单，缺点是当相邻梁支座反力不等时，柱将为偏心受压。

第63页：图5-36 缀条的内力（续）

为保证柱为轴心受压，可采用梁端设突缘支承加劲板的构造措施。突缘支承加劲板底部应刨平并应在轴线附近与柱顶板顶紧。为提高柱顶的抗弯刚度，应加设一块垫板，并在轴线处增设加劲肋。两梁间应留10mm空隙，安装时尚应嵌入填板并用构造螺栓固定。

格构式柱顶应设置缀板，分肢之间顶板下面应设置加劲肋。梁铰接支承于柱顶的构造如

图5-37：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

梁支承于柱顶侧面的构造形式。在柱的翼缘或腹板外侧焊接一厚钢板承托，梁的突缘加劲板与承托的接触面应刨平顶紧，保证有效传递梁端反力。承托与柱用三面角焊缝连接，考虑支座反力偏心的不利影响，焊缝计算应按l.25倍支座反力考虑。

为便于安装，梁端与柱板之间应留5mm空隙，并嵌入填极用构造螺栓固定

图5-38：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第64页：图5-36 缀条的内力（续）

图5-37 为例铰接柱头传力路线为:梁端加劲肋焊缝焊缝N顶板：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-37 梁铰接于柱顶的构造：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第65页：图5-36 缀条的内力（续）

• 梁与柱刚接梁与柱的刚接均应支承于柱侧，

图5-39：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

刚接构造要求传递梁端反力和梁端弯矩口梁端反力由承托传递；梁端弯矩可分解为上(下)翼缘的拉（压）力和下（上）翼缘的压（拉）力。该拉力和压力由连接梁的上下翼缘与柱的焊缝或高强螺栓传递

图5-38 梁铰接于柱：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-39 梁与柱刚接：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第66页：图5-36 缀条的内力（续）

• 柱脚
• 铰接柱脚轴心受压柱的柱脚多为铰接平板式柱脚，一般由底板、靴梁、隔板和肋板等组成。底板由锚栓固定于混凝土基础上，

图5-40：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-40 柱脚构造：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第67页：图5-36 缀条的内力（续）

• 刚接柱脚刚接柱脚除承受轴力外，同时承受弯矩和剪力。刚性柱脚采用靴梁和整块底板组成的箱形结构。锚栓从底板外缘穿过并固定在靴梁两侧由肋板和水平盖板组成的支座上。大型格构式柱，多采用分离式柱脚，各分股柱脚均为一个轴心受压铰接柱脚，

图5-41：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-41 刚接柱脚：图5-36 缀条的内力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第68页：图5-36 缀条的内力（续）

2受弯构件受弯构件常称为梁式构件,主要用以承受横向荷载。钢梁在工业与民用建筑中常见到的有平台梁、楼盖梁、墙架梁、吊车梁以及擦条等。一般可分为型钢梁和组合梁。型钢梁加工简单、制造方便、成本较低,因而广泛用作小型钢梁。

当跨度较大时,由于工厂轧制条件的限制,型钢梁的尺寸有限,不能满足构件承载能力和刚度的要求,则必须采用组合钢梁。钢梁的截面形式如图5-42所示。受弯构件的计算包括强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性四个方面。

型钢不必考虑局部稳定问题:组合梁还有截面沿长度改变、翼缘焊接、梁的拼接等问题。

1. 强度计算

第69页：图5-42 钢梁截面形式

梁在弯矩作用下,横截面上的正应力经由弹性阶段:此时正应力为直线分布,梁最外边的正应力没达到屈服应力值;弹塑性阶段:梁边缘部分出现塑性,应力达到屈服应力值,而中性轴附近材料仍处于弹性;塑性阶段:梁全截面进入塑性,应力均等于屈服应力值,形成塑性铰。

一般结构设计按弹性阶段计算。为节约钢材,《钢结构规范》规定,对承受静力荷载或间接承受动力荷载的受弯构件,应适当考虑截

图5-42 钢梁截面形式：图5-42 钢梁截面形式相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第70页：图5-42 钢梁截面形式（续）

单向受弯时σmax=γxWnx≤f70面中的塑性发展,在强度计算公式中增加一个塑性发展系数。（5-11）（5-12）

2. 梁的抗剪强度计算+=≤fM
3. 梁的抗弯强度计算x式中MX,my−−绕截面x−x,y−y轴的弯矩设计值;Wnx,Wny−−对x−x,y−y轴的净截面模量;γx,γy−−截面塑性发展系数,查表5−5;f−−钢材抗弯强度设计值.在强度设计中,凡直接承受动荷载的受弯构件不考虑塑性发展,即取塑性发展系数等于1MyγyWnyMxγxWnx双向受弯时σmax

第71页：表5-5 截面塑性发展系数

表5-5 截面塑性发展系数

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第72页：图5-42 钢梁截面形式（续）

图5-42 钢梁截面形式（续）

本页源文件仅提取到续表标识，表格内容为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第73页：图5-42 钢梁截面形式（续）

=≤fvVSItwτmax（5-13）式中V−−计算截面沿腹板平面作用的剪力;S−−计算截面一半毛截面对中性轴的面积矩;I−−计算截面毛截面的惯性矩;tw−−腹板厚度;fv−−钢材的抗剪强度设计值.型钢梁腹板较厚，一般均能满足抗剪强度要求，如最大剪应力处截面无削弱可不进行抗剪强度验算。

2. 刚度验算验算公式（5-14）式中v−−由荷载标准值产生的梁的最大挠度;[v]−−钢结构规范规定的受弯构件容许挠度,查表5−6.73

第74页：表5-6 受弯构件挠度容许值

表5-6 受弯构件挠度容许值

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第75页：图5-42 钢梁截面形式（续）

3. 整体稳定计算有些梁在荷载作用下，虽然其截面的正应力还低于钢材强度，但其变形会突然偏离原来的弯曲平面，同时发生侧向弯曲和扭转，如

图5-43：图5-42 钢梁截面形式（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

这种现象称为梁的整体失稳。梁整体失稳的主要原因是：侧向刚度及抗扭刚度太小、侧向支承的间距太大。钢结构规范规定，凡符合下列情况之一的梁，可不计算整体稳定，由强度条件控制

• 有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在两的受压翼缘上并与其牢固连

图5-43：图5-42 钢梁截面形式（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第76页：图5-42 钢梁截面形式（续）

表5-7 如不符合上述条件

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

则应按以下公式进行整体稳定验算

• 在最大刚度平面内受弯时工字型截面简支梁不需计算整体稳定的l1/b值接，能阻止受压翼缘侧向位移时；
• H型钢或等截面工字型钢简支梁受压翼缘的自由长度l1与宽度b之比不超过

表5-7 规定的数值时

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

l1为对跨中无侧向支撑点的梁为其跨度；对跨中有侧向支撑点的梁为受压翼院侧向支撑点的间距

第77页：图5-42 钢梁截面形式（续）

≤fMxϕbWx≤f+MyγyWyMxϕbWx（5-15）两个主平面受弯的H型钢或工字型截面构件（5-16）式中,5,;;;;Mx,My−−绕截面x−x,y−y轴的弯矩设计值Wx,Wy−−对x−x,y−y轴的净截面模量γy−−截面塑性发展系数f−−钢材抗弯强度设计值ϕb−−受弯构件绕强轴的整体稳定系数祥见钢结构设计规范附录对轧制的普通工字钢简支梁的系数见表−8.77

第78页：表5-8 轧制普通工字钢简支梁的

表5-8 轧制普通工字钢简支梁的ϕb

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第79页：表5-9 整体稳定系数

高度与厚度之比太大，则在受力过程中它们会′′′上述整体稳定系数是按弹性理论推导的，故只适用于弹性阶段失稳的梁，而大量中等跨度的梁长处在弹塑性阶段失稳。当ϕb大于0.6时,用ϕb代替ϕb.ϕb查表5−9

表5-9 整体稳定系数ϕb

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

4. 局部稳定受弯构件由板件组成时，例如焊接组合钢板工字形钢梁，如果受压翼缘的宽度与厚度之比太大，或腹板的

第80页：出现波状的局部屈曲

出现波状的局部屈曲，如

图5-44：出现波状的局部屈曲相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

此种现象称为局部失稳。梁的翼缘或腹板出现局部失稳，削弱了截面的强度和刚度，虽然不致使梁立即破坏，但再发展时，可能引起梁迅速丧失承载能力。为避免局部失稳，应从以下几方面加以保证

图5-44 梁截面的局部失稳：出现波状的局部屈曲相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-45 工字型截面尺寸：出现波状的局部屈曲相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第81页：出现波状的局部屈曲（续）

1. 翼缘宽厚比限值如图5-45所示翼缘自由外伸宽度与其厚度之(5-17)如果考虑截面部分发展塑性时，为保证局部稳定，翼缘宽厚比限值应满足下列要求（5-18）比的限值为b1/t≤15235/fyb1/t≤13235/fy于局部无压应力的梁可不配置加劲肋.2）腹板根据高厚比采用纵、横向加劲肋加强。对于直接承受动荷载的吊车梁及其类似构件，按下列规定配制加劲肋，并计算各板段的稳定性。
2. 当h0/tw≤80235/fy时对局部压应力(σc≠
3. 的梁,宜按构造配置横向加劲肋,其间距不得小于0.5h0,也不得大于2h0.但对

第82页：出现波状的局部屈曲（续）

4. 加劲累的截面选择与构造。.,.,内,纵向加劲肋,必要时尚应在受压区配置短加劲肋,加劲肋间距应按计算确定.纵向加劲肋至腹板计算受压边缘的距离应在hc/2.5至hc/2范围内,hc为腹板受压区高度.加劲肋形式如图5−46所示.在任何情况下h0/tw均不应超过250.
5. 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。应在腹板两侧成对设置，并应进行整体稳定验算和端面承压验算。在制作中主意刨平，与下翼缘顶紧。当80235/fyph0/tw≤170235/fy时,应配置横向加劲肋先在满足构造要求范围布置加劲肋再验算各区格板是否满足稳定条件若不满足再调重新计算当h0/twf170235/fy时,应配置横向加劲肋和在受压区配置

第83页：出现波状的局部屈曲（续）

加劲肋宜在腹板两侧成对设置，如

图5-47：出现波状的局部屈曲（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-47：出现波状的局部屈曲（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

b，但重级工作制吊车和支承加劲肋必须两侧布置。加劲肋有用钢板制作的，也有用型钢制作的，如

图5-47：出现波状的局部屈曲（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-47 加劲肋布置：出现波状的局部屈曲（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-49 加劲肋截面：出现波状的局部屈曲（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第84页：出现波状的局部屈曲（续）

外伸宽度bs≥+40mm84在腹板两侧成对设置的钢板横向加劲肋，其（5-19）厚度（5-20）式要求bs15截面尺寸应满足下式要求h030ts≥3在腹板一侧配置的钢板横向加劲肋，其外伸宽度应大于按式（5-19）算得的1.2倍，厚度则不应小于其外伸宽度的1/15。

在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲肋截面尺寸除应满足上述规定外，其断截面对腹板水平轴z-z的惯性矩尚应满足下式要求Iz≥3h0tw（5-21）纵向加劲肋对腹板竖直轴的截面惯性矩应满足下列公

第85页：出现波状的局部屈曲（续）

3当a/h0≤0.85时,Iy≥1.5h0tw(5-22)2(h0)(h

• 板作加劲肋的惯性矩。在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲肋还作为纵向加劲肋的支承，故应保持横向加劲肋连续，而在相交处切断纵向加劲肋，如

图5-47：出现波状的局部屈曲（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

b、c。为了避免焊缝交叉，减少焊接应力，横向加劲肋内角应切去宽约bs/3但不大于40mm，高约bs/2但不大于60mm的斜角，以便于翼院焊缝通过。同样，在纵向与横向加劲肋相交处亦应将纵向加劲肋内角两端切去相应的斜角，使横向加劲肋焊缝通过。

对直接承受动力荷载的梁，中间横向加劲肋下端不应

第86页：钢结构的连接

与受拉翼缘焊接，一般在距受拉翼缘50mm~100mm处断开。承受静荷载和间接动力荷载的组合梁，宜考虑腹板屈曲后的强度，则不仅在支承处和固定集中荷载处设置支承加劲肋，或者有中间加劲肋，其高厚比可以达到250也不必设置纵向加劲肋。

应按规范的规定计算其抗弯和抗剪承载力。

5. 型钢梁设计例题教材361页。

5.4 钢结构的连接

的,基本构件再通过一定的安装连接形成整体结构。目前大多数钢结构采用焊接或高强螺栓连接成基本构件,工地安装多采用螺栓连接。

第87页：铆接费工费料

铆接费工费料,房屋结构中已基本上不采用。钢结构的连接应符合安全可靠、传力明确、构造简单、制造方便和节约钢材的原则。1焊接焊接是将被连接的构件需要连接处的钢材加以融化,加人热融的焊条或焊丝作为填充金属一起化成焊池,经冷却结晶后形成焊缝把构件连接起来。

1. 焊接方法及焊缝形式
2. 焊接方法焊接方法很多,房屋钢结构主要采用电弧焊,以焊条为一极接于电机上,以焊件为另一极接地,使焊接处形成6000~7000℃的高温电弧。电弧焊分手工电弧焊、埋弧焊(自动或半自动埋弧焊)以及气体保护焊等。手工电弧焊设备简单,

第88页：铆接费工费料（续）

焊接的质量与焊工的熟练程度有关。焊条要与被焊钢材配套。Q235钢焊件采用E43××(E4300-E4328)型焊条，Q345钢焊件采用自E50××(E5000-E5048)型焊条，Q390和Q420钢焊件采用E55××(E5500-E5518)型焊条。

其中E表示焊条，后面的两位数字表示焊缝熔敷金属的抗拉强度，最后两位××是数字，表示适用焊缝位置、焊条药皮类型及电源种类。焊条药皮的作用是在焊接时形成溶渣和气体覆盖溶池，防止空气中的氧、氮等有害气体与融化的液体金属接触。

自动焊和半自动焊采用不涂药皮的焊丝通过机器对埋在焊剂下的焊缝进行焊接。自动焊和半自动焊也应采用与焊件相应的焊丝和焊剂。焊接的优点是不削弱截面，连接结点的重量轻，构造简单，施工操作方便，不透气，不透水。

缺点

第89页：铆接费工费料（续）

是可能产生残余应力和残余变形，使薄的构件翘曲，厚的构件形成焊接应力区段，以致产生脆性断裂；溶合区形成热影响区，可能产生裂纹；连接件通过焊缝形成整体，刚度大，局部裂缝可能通过焊缝扩展；焊接操作或钢材本身也可能使焊缝产生裂纹、夹渣、气泡、咬肉、未焊合、未焊透等缺点，使焊缝变脆、产生应力集中，降低抗脆断能力等。

防止措施是在保证足够强度的条件下，尽量减少焊缝数量、厚度和密集程度，并尽可能将焊缝对称布置,采用合理的施工工艺。

2. 焊接分类按施焊方位分平焊(俯焊)、立焊(垂直焊)、横焊(水平焊)、和仰焊，如

图5-50：铆接费工费料（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

平焊施焊方便，质量易于保证，应尽量采用。仰焊条件最差，焊缝

第90页：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保

图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保证：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

故应从设计构造上尽量避免。按被焊构件相对位置分对接、搭接、T形连接、

图5-51 焊缝连接形式角接：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-51：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

按焊缝截面形式分对接焊缝和角焊缝，如

图5-52：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

角焊缝中平行受力方向为侧面角焊缝，垂直受

图5-52 对接焊缝及角焊缝：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易保相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第91页：表5-10 摘录部分代号标

力方向的为正面角焊缝。焊缝的受力分析、计算方法和构造，主要按焊缝的截面形式决定。

3. 焊缝符号及标注方法焊缝一般应按《焊缝符号表示方法》(GB324-1988)和《建筑结构制图标准》(GBJ105-1987)的规定符号在结构施工图中标注。

表5-10 摘录部分代号标

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

注焊缝符号主要由基本符号，辅助符号、引出线和焊缝尺寸

表5-10 焊缝代号

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第92页：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）

图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）

本页源文件仅提取到续表标识，表格内容为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第93页：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）

符号组成。基本符号表示焊缝的横剖面形状,如||表示I形焊缝。辅助符号表示对焊缝的辅助要求，如[表示三面焊缝，小旗表示安装焊缝。引出线由引线和横线组成，指引线应指向有关焊缝处，横线一般与主标题栏平行，焊缝符号标注在横线上。

单面焊缝的标注：当箭头指向在焊缝所在的一面时，应将图形符号和尺寸标注在横线的上方；当箭头指向在焊缝所在的另一面时，应将图形符号和尺寸标注在横线的下方。双面焊缝的标注：应在横线的上下方都标注符号和尺寸；当两面尺寸相同时，只需在横线的上方标注尺寸。

2. 对接焊缝的构造和计算
3. 对接焊缝的构造对接焊缝又称坡口焊缝，做成坡口易于对接的焊缝焊

第94页：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）

透，坡口形式和尺寸应结合焊件的厚度和施焊条件确定，如

图5-53：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

一般当焊件厚度较小（手工焊厚度t≤6mm，自动焊t≤12mm）时，可不做坡口，即采用I形，如

图5-53：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-53 对接焊缝坡口形式a)直边缝b)单边V形缝c)V形：图5-50 焊缝的施焊位置质量不易（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

缝d)U形缝e)K形缝f)X形缝在对接焊缝的拼接处，当焊缝的宽度不同和厚度相差4mm以上时，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧

第95页：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼接

图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼接：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼接相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-55 引弧板做成不大于1/4的斜角：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼接相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-54：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼接相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

以使截面平缓过渡。在对接焊缝的起、落弧处，常出现弧坑等缺陷，为了避免这些缺陷，应在焊缝的两端配置引人和引出焊缝的引弧板，如

图5-55：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼接相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

其材料和形式与焊件的相同，长度为：埋弧焊大于50mm，手工焊大于20mm，并应在焊接完毕后用气割切除，修磨平整。对于无法采用引弧板的焊缝，则应在计算中将每条焊缝的长度减去10mm，即每端减去5mm

第96页：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）

≤ft或fc

2. 对接焊缝的计算对接焊缝可视为构件截面的延续组成部分，焊接中的应力分布情况基本与原有构件相同，所以计算时可利用5.3中各种受力状态下构件的强度计算公式。对接焊缝的质量分为一、二、三级，一、二级与钢材等强，可不必作计算，三级需要进行计算。
3. 受垂直于焊缝的轴心力作用的计算验算公式为（5-24）,;,;ww式中N−−轴心拉力或轴心压力lw−−焊缝长度,不用引弧板施焊时为焊缝实际长度减去10mm;t−−在对接接头中为连接构件较小厚度在T形接头中为腹板厚度ftw,fcw−−对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值,见表5−11.96Nlwtσ=

第97页：表5-11 焊缝的强度设计值

表5-11 焊缝的强度设计值

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第98页：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）

σ=≤fWτ=≤fItσ+3τ≤1.1f98如果经验算正焊缝的强度不足，可改用斜缝对焊。《钢结构规范》规定：焊缝与力的夹角符合tanθ≤1.5时其强度可不计算。

2. 承受弯矩和剪力作用的计算焊透的对接焊缝中正应力和剪应力分别按（5-25）（5-26）计算。在同时有较大正应力和剪应力处，应验算其折算应力。正应力剪应力折算应力（5-25）（5-26）（5-27）wtvt式中Ww−−焊缝截面抗弯模量;Iw−−焊缝截面对中性轴的惯性矩;Sw−−焊缝截面在计算剪应力处以外部分截面对中性轴的面积矩;fvw−−对接焊缝的抗剪强度设计值;σ1,τ1−−验算点处的焊缝正应力和剪应力.MwwVSwwww2211

第99页：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）

系数1.1是考虑最大剪应力只在焊缝局部出现，因而将设计强度提高的系数。

3. 角焊缝的构造和计算
4. 角焊缝的构造角焊缝按其长度方向和外力方向的关系分为侧面焊缝，正面焊缝。当焊缝长度方向和外力方向平行时为侧面焊缝；当焊缝长度方向和外力方向垂直时为正面焊缝。如

图5-56：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

1. 最小焊脚尺寸为保证最小承载力，并防止因焊件较厚且焊脚过小而引起冷却过快产生裂纹，角焊缝的最小焊脚尺寸应满足下列要

图5-56 角焊缝形式：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第100页：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）

（5-28）下式要求（5-29）式中tmax−−较厚焊件的厚度,mm.在利用式（5-28）计算结果时，可偏安全地将小数点以后均进为1mm；自动焊可减少1mm；T形接头的单面角焊缝增加1mm；当焊件厚度等于或小于4mm时，还应与焊件厚度相同。

2. 最大焊角尺寸为使焊件不致烧穿，以及因热影响而产生翘曲、变形和较大的焊接应力，角焊缝的最大焊角尺寸应符合求，如

图5-56：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

hfmin≥1.5tmax式中tmin−−较薄焊件的厚度,mm.hfmax≤1.2tmin

第101页：图5-54 不同厚度和宽度的钢板拼（续）

限制。对边缘角焊缝，为防止发生“咬边”现象，焊缝厚度尚应满足下列要求：当板件厚度t1≤6mm时,hfmax≤t1;当t1f6mm时,hfmax≤t1−(1−−

2. mm
3. 角焊缝计算长度的限制侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40m，以免起落弧的弧坑太近，并产生应力集中。由于侧面角焊缝沿长度方向的剪应力分布不均匀，两端大中间小，当侧焊缝长度过长时就有可能使两端先出现裂缝，而焊缝中间还未充分发挥其承载能力。因此，侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf。当大于上述数值时其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时，计算长度不受此

第102页：图5-57 角焊缝截面

• 其他构造要求
• 当构件的端部仅有两侧角焊缝连接时，每条侧面角焊缝的长度不得小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t(当t>12m)或190mm(当t<12mm)，t为较薄焊件的厚度。
• 当角焊缝的端部在构件转角处作长度为2hf的绕角焊时，转角处必须连续施焊。
• 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。
• 角焊缝的计算

图5-57 角焊缝截面ef,h角焊缝计算时的破坏截面一般取位：图5-57 角焊缝截面相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

于450的喉部截面,如图5-57中的AD截面。又称为有效截面，不计入熔深和凸度，则焊缝截面的有效高度h=0.7hf为

第103页：通过焊缝形心的拉力

焊脚尺寸。

1. 通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下焊缝的计算正面角焊缝，如

图5-58：通过焊缝形心的拉力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

（5-30）侧面角焊缝，如

图5-59：通过焊缝形心的拉力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-58 正面焊缝应力分布：通过焊缝形心的拉力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-59：通过焊缝形心的拉力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

侧面焊缝应力分布fNhelwNhelw≤ffw=τ≤βfffwσf=

第104页：通过焊缝形心的拉力（续）

式中—按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的正应力；τf—按焊缝有效截面计算，平行于焊缝长度方向的正应力；he—角焊缝有效高度；lw—角焊缝计算长度，对有引弧板的焊缝取焊缝的实际长度，对没有引弧板的焊缝取实际长度减去10mm；ffw—角焊缝的强度设计值；βf—系数，对承受静力荷载和剪接承受动力荷载的结构取1.22，直接承受动力荷载的结构取1.0。

2. 角钢连接承受轴力的角焊缝计算屋架中常用双角钢焊于连接板上组成T形截面，如

图5-60：通过焊缝形心的拉力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-60：通过焊缝形心的拉力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第105页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配三

图5-60 角钢连接角焊缝受力分配三面围焊连接：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配三相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-60：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配三相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

b，或采用L形焊，如图5-（5-32）（5-33）60c

1. 两面侧焊由平衡条件得N1=e2N/(e1+e2)=K1NN2=e1N/(e1+e2)=K2N

第106页：表5-12 角钢焊缝内力分配系数式中

表5-12

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

角钢焊缝内力分配系数式中K1,K2—角钢焊缝内力分配系数，查

表5-12

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第107页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

（5-37）同上求得N3后，可得N1=N—N

33. 弯矩作用时的角焊缝计算如

图5-61：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

在弯矩作用下，角焊缝有效截面上的应力如同弯曲正应力，呈三角形分布，属正面角焊缝受力性质。其强度计算公式为

图5-61 角焊缝应力107：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

2. 三面侧焊N1=K1N−N3/2（5-34）（5-35）（5-36）式中b—角钢连接肢宽；其它同前。
3. L形焊

第108页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

截MWw≤βfffwσf=（5-38）式中Ww−−角焊缝有效截面的抗弯面模量

4. 弯矩、剪力、轴力共同作用时的角焊缝计算如图5-62中的牛腿力P不直接通过焊缝重心，将其分解为垂直焊缝长度方向的轴力N和平行焊缝长度方向的剪力V，然后，分别计算弯矩、轴力、剪力单独作用时的应力，进行叠加，其计算公式为

图5-62：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第109页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

(σ()+τVf)109NfMf≤ffw()2)+σβf（5-39）

【例5-4】 教材370页。

第110页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

本页源文件仅提取到续表标识，表格内容为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第111页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

2螺栓连接螺栓连接分普通螺栓连接和高强螺栓连接两种。

1. 普通螺栓连接
2. 传力方式与构造普通螺栓连接按螺栓受力情况可分为受剪螺栓、受拉螺栓和拉剪螺栓连接三种。受剪螺栓连接是靠螺栓杆受剪和孔壁挤压传力，受拉螺栓连接是靠沿杆轴线方向受拉传力，拉剪螺栓连接则兼有上述两种传力方式。普通螺栓分A、B、C三级，A、B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级，小数点前的数字表示螺栓成品的抗拉强度不小于400N/mm2,小数点及小数点后的数字表示屈服点与最低抗拉强度的比值为0.6或0.8。

第112页：图5-60 角钢连接角焊缝受力分配（续）

AB级螺栓材料性能等级为8.8级，其抗拉强度不小于800N/mm2，屈服点与最低抗拉强度的比值为0.8。AB级螺栓在车床上切削加工而成，要求螺孔比螺杆直径只大03~0.5mm，孔壁要求较高，属I类孔，在建筑中应用较少。

C级螺栓只用圆钢热压而成，螺孔直径可比螺杆大1.5~3.0mm，孔壁一次冲成即可，属II类孔，施工简便，但紧密程度差。C级螺栓用于受拉力的安装连接，在不承受动力荷载的次要结构中也可用于受剪连接。

螺栓排列有并列和错列两种，排列方法如图5-63所示。为了避免螺栓过密或端距过小，使板件受拉时与螺栓接触的构件出现应力集中的相互影响，或使板件削弱过多，以及端部被剪断等，钢结构规范

第113页：图5-63 螺栓的排列方法规定了螺栓

图5-63 螺栓的排列方法规定了螺栓排列间距、边距和端距的最：图5-63 螺栓的排列方法规定了螺栓相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

小距离。同时还规定了最大距离，以避免板件受压时，接触不紧密，易被潮气侵蚀，甚至发生凸曲现象。具体规定见

表5-13

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

2. 受剪螺栓的计算受剪螺栓可能发生五种破坏形式，如图5-64所示。
3. 栓杆剪断；
4. 孔壁挤压破坏；
5. 钢板拉断；
6. 端部钢板剪断；
7. 栓杆受弯破坏。后两种破坏只要满足构造要求就可以避免，前三种需要通过计算加以保证。

第114页：表5-13 螺栓中的最大、最小容许距

表5-13 螺栓中的最大、最小容许距离

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第115页：图5-64 普通螺栓连接的破坏情况

图5-64 普通螺栓连接的破坏情况：图5-64 普通螺栓连接的破坏情况相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第116页：图5-64 普通螺栓连接的破坏情况（续）

受剪承载力设计值bnN=—螺栓受剪面数,见

图5-65：图5-64 普通螺栓连接的破坏情况（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

1. 单个螺栓承载力设计值式中—在同一受力方向的承压构件的较小总厚度;计值，查

表5-14

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

2. 轴向力作用下螺栓群的计算当外力作用线通过螺栓群中心时所需螺栓数目为cd—螺栓杆直径;vvfvfvb,fcb—螺栓抗剪、承压强度设4承压承载力设计值Nb=d∑tfcb（5-41）πd2b（5-40）

第117页：图5-65 抗剪螺栓连接螺栓连接强度

表5-14

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

图5-65 抗剪螺栓连接螺栓连接强度设计值：图5-65 抗剪螺栓连接螺栓连接强度相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第118页：图5-65 抗剪螺栓连接螺栓连接强（续）

Nmin118Nbn≥（5-42）另外，由于螺栓孔削弱，还要进行连接件或连接板净截面的强度验算（5-43）连接板III-III截面（5-45）当螺栓为错列布置时，如

图5-66：图5-65 抗剪螺栓连接螺栓连接强（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

b，构件可能沿NAn≤fσ=..f—钢板的抗拉强度设计值；An—构件或连接件的最不利截面净面积。净面积的确定一般有如下几种情况：当螺栓为并列布置时，如

图5-66：图5-65 抗剪螺栓连接螺栓连接强（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

a，构件的最不利截面为I-I截面，因为其内力最大；连接板最不利截面为III-III截面。AnI=(b−n1d

• t构件I-I截面AnII=2(b−n3d
• t1（5-44）

第119页：图5-66 螺栓连接可能破坏截面

I-I截面破坏，还可能沿II-II-截面破坏，因此截面虽然线路长，但螺孔也较多。

图5-66 螺栓连接可能破坏截面：图5-66 螺栓连接可能破坏截面相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第120页：图5-66 螺栓连接可能破坏截面（续）

—折线截面II-II上的螺孔数;—螺孔直径；（5-46）—螺栓的抗拉强度设计值，按

表5-14

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

查120取。.t,t1,d—构件、连接板的厚度和宽度

【例5-7】 教材377页。

3. 受拉螺栓的计算
4. 单个受拉螺栓的承载力设计值受拉螺栓的破坏面多在被螺纹削弱的截面处，即n2d0II-II截面AnII=[2e1+(n2−
5. a2+e2−n2d0]t式中n1,n3—截面I-I、III-III上的螺孔数;ftbftbAe,de—螺栓螺纹处的有效面积、有效直径；πd24=Ntb=Aeftb

第121页：图5-66 螺栓连接可能破坏截面（续）

N121

2. 螺栓群受轴向力N作用时的受拉计算假设每个螺栓所受的拉力相等，则所需螺栓的个数为（5-47）
3. 高强螺栓连接高强螺栓是由高强度的钢材制成，并经过热处理。高强螺栓利用拧紧螺帽后在螺栓中产生高的预拉力,以夹紧连接件，由与连接件接触面的摩擦力来阻止构件滑移。高强螺栓按受力特征可分为摩擦型高强螺栓(只依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则)、承压型高强螺栓(允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则)。摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，施工Nbtn=

第122页：图5-67 高强摩擦螺栓

较简单，可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动力荷载的结构。承压型连接的承载力高于摩擦型，连接紧凑，但剪切变形大，故不能用于承受动力荷载的结构中。高强螺栓常有配套的螺母垫圈，并需保证材质的强度要求。

我国高强螺栓级别分8.8级及10.9级，级别标志中，小数点前数字是螺栓最低抗拉强度的1/100，即螺栓抗拉强度应分别不低于800N/mm2和1000N/mm2，小数点及小数点后数字是屈服强度与抗拉强度的比值。

按施加预应力的控制方法不同，高强螺栓有两种类型：高强

图5-67 高强摩擦螺栓：图5-67 高强摩擦螺栓相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第123页：图5-67 高强摩擦螺栓（续）

度大六角头螺栓见

图5-67：图5-67 高强摩擦螺栓（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-67：图5-67 高强摩擦螺栓（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(b)。前者直径为12mm、16mm、20mm、24mm、27mm30mm,常用的有20mm、22mm、24mm；后者直径为16mm、20mm、22mm、24mm，常用直径为20mm、22mm。

高强螺栓孔应采用钻成孔。摩擦高强螺栓孔径比螺栓公称直径d大1.5~2.Omm，承压型高强螺栓孔径比螺栓公称直径d大1.0~1.5mm。施工图中一般均应注明高强螺栓连接范围内接触面的处理方法。

高强螺栓必须按设计要求拧紧，以保证螺杆内达到需要的预拉力值，否则被连接件受荷载后产生滑移，将与普通螺栓无异。高强螺栓的设计首先要决定一个螺栓的预拉力值和被连接板件的摩擦面抗滑移系数，《钢结构规范》中按不同等级和处理方法规定了具体数值，然后根据受力

第124页：图5-67 高强摩擦螺栓（续）

特征(摩擦型、承压型)计算承载力设计值，最后根据连接处的受力情况，计算螺栓群的强度。螺栓及其孔眼图例见

表5-15

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

表5-15 螺栓及孔图例

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

第125页：钢屋架

5.5 钢屋架

面板，有时还有托架和天窗架等。根据屋面材料和屋面结构布置的不同，可分为有檩体系屋盖和无檩体系屋盖两类，如图5-68所示。采用较轻和小块的屋面材料时，如压型钢板、石棉水泥波形瓦等多用有檩体系屋盖，屋面荷载通过檩条传给屋架

图5-68 屋盖结构的组成形式：钢屋架相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第126页：整体刚度较差

整体刚度较差，常见于中小型厂房。采用钢筋混凝土等大型屋面板时,多用无檩体系屋架,屋面荷载直接传给屋架，整个屋架刚度较大。托架用于支撑在纵向柱距大于6米的柱间设置的屋架，属于屋盖系统的支撑结构。

天窗架支撑并固定于屋架的上弦结点，用于设置天窗。整个屋盖结构的形式、屋架的布置、采用有檩体系还是无檩体系,屋面材料的决定等,需根据建筑要求、跨度大小、柱网布置、当地材料供应情况、经济条件等决定。

2屋盖支撑系统屋盖支撑系统包括:上、下弦横向水平支撑;下弦纵向水平支撑;垂直支撑;系杆等。

1. 屋盖支撑的作用

第127页：整体刚度较差（续）

支撑在柱顶或墙上的单榻屋架,在屋架平面内具有较大的强度和刚度,在垂直于屋架平面方向的强度和刚度较差。若未设置足够的支撑,在荷载作用下,可能整个屋架沿垂直屋架方向失稳,如

图5-69：整体刚度较差（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(a)所示。因此,必须设置屋架支撑系统。支撑的作用是:

1. 保证屋盖结构的空间几何不变性和稳定性。如

图5-68：整体刚度较差（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-69：整体刚度较差（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(b)所示，屋架支撑系统与和它们相连的屋架组成空间几何不变性和整体刚度好的稳定空间衍架结构体系，然后再用上、下弦平面内系杆将其余的屋架和它相连，保证了整个屋盖结构的稳定性

2. 作为屋架弦杆的侧向支撑点。屋架支撑和系杆可作为屋架弦杆的侧向支撑点,使

第128页：图5-69 屋架上弦策向失稳情况

其在屋架平面外的计算长度大为缩短,从而上弦压杆的侧向稳定性能提高,下弦拉杆的侧向刚度增加。

3. 支撑和传递水平荷载。

图5-69 屋架上弦策向失稳情况：图5-69 屋架上弦策向失稳情况相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第129页：图5-69 屋架上弦策向失稳情况（续）

支撑体系可有效地承受和传递风荷载、悬挂吊车的刹车荷载及地震作用等。

4. 保证屋盖结构的安装质量和施工安全。
5. 屋盖支撑系统的布置屋盖支撑系统应根据厂房跨度和长度、伸缩缝的设置、屋架的结构形式、对车间刚度的要求及是否作抗震设计等情况进行布置。
6. 上弦横向水平支撑无论是有檩和无檩屋盖体系均应设置上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑一般设置在房屋或温度区段两端的第一柱间的两屋架上弦，沿跨度全长布置,其净距不宜大于60m,否则应在房屋中间增设。当第一柱间距离小于标准柱距时，宜在第二柱间设置，以和中部上弦横向水平支撑尺寸相同，减少构件

第130页：图5-69 屋架上弦策向失稳情况（续）

种类。屋架有天窗时，也宜设置在第二柱间，以和天窗支撑系统配合。但第一开间须在支撑结点处用刚性系杆(即能承受拉力，也能承受压力的杆)与端部屋架连接，如

图5-70：图5-69 屋架上弦策向失稳情况（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

2. 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑应在屋架下弦平面沿跨度全长布置,并与上弦横向水平支撑在同一柱间,以形成空间稳定体系，如

图5-70：图5-69 屋架上弦策向失稳情况（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(b)所示。当屋架跨度较小(L≤18m)且没有悬挂吊车，厂房内也没有较大振动设备时，可不设下弦横向水平支撑

3. 纵向水平支撑当房屋内设有托架,或有较大吨位的重级、中级工作制吊车,或有大型振动设备,以及房屋较高、130

第131页：图5-70 屋盖支撑布置

图5-70 屋盖支撑布置：图5-70 屋盖支撑布置相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

（a)屋架上弦平面(b)屋架下弦平面（c)天窗上弦平面1-横向水平支撑；2-纵向水平支撑；3-垂直支撑；4-柔性系杆；5-刚性系杆

第132页：跨度较大

跨度较大，空间刚度要求较高时设置纵向水平支撑。纵向水平支撑应设置在屋架下弦(三角形屋架也可设在上弦)端节间，如

图5-70：跨度较大相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

4. 垂直支撑垂直支撑是屋盖形成稳定的几何不变空间体系的不可缺少的部分,屋盖系统中均应设置垂直支撑。凡有横向支撑的柱间,都要沿房屋的纵向设置垂直支撑。梯形屋架在跨度L≤30m，三角形屋架在跨度≤24m时，仅在跨度中间位置设置一道，如

图5-71：跨度较大相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(a)、(b)虚线所示。当跨度大于上述数值时，宜在跨度1/3附近或天窗架侧柱处设置两道，如

图5-71：跨度较大相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(c)、(d)所示。梯形屋架不分跨度大小,其两端还应各设置一道

第133页：跨度较大（续）

5. 系杆系杆分柔性系杆（常用单角钢组成，只能承受拉力]）和刚性系杆（常用双角钢组成,既能承受拉力又能承受压力）。一般应设置在屋架和天窗架两端，以及横向水平支撑的结点处，沿房屋纵向通长布置，见

图5-70：跨度较大（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-71 屋架的垂直支撑：跨度较大（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第134页：跨度较大（续）

3普通钢屋架普通钢屋架所有杆件都采用普通角钢制成，可用于18~36m跨度。按外形分为梯形[

图5-72：跨度较大（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-72：跨度较大（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图5-72：跨度较大（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

]。钢屋架具有耗钢量小、自重轻、平面内刚度大和容易按需要制成各种不同外形的特点

1. 屋架的选形原则屋架选形时主要考虑以下几条原则：
2. 使用要求根据屋面材料的排水需要来考虑上弦的坡度。当采用短尺压形钢板、波形石棉瓦等屋面材料

图5-72 屋架形式：跨度较大（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第135页：跨度较大（续）

时，其排水坡度要求较陡，应采用三角形屋架。当采用大型屋面板油毡防水材料或长尺压型钢板时，其排水坡度可较平缓，应采用梯形屋架。另外，还应考虑建筑上净空要求，以及有无天窗、天棚和悬挂吊车等方面的要求。

2. 受力合理屋架的外形应尽量与弯矩图相同，使弦杆内力均匀，充分利用各部分材料。腹杆布置应使长腹杆受拉，短腹杆受压。同时应尽可能使荷载作用在结点上。
3. 便于施工杆件、结点数量和品种宜少，尺寸力求统一，构造应简单，以便制造。结点夹角宜在300~600。之间,结点过小，将使结点构造困难。

第136页：跨度较大（续）

2. 各型屋架的特性和适用范围
3. 三角形屋架适用于坡度较陡的有檩屋盖结构。根据屋面材料的排水要求，屋面坡度一般为1/2~1/3。三角形屋架端部只能与柱、墙铰接，故房屋横向刚度较低。且其外形与弯矩图的差别较大，因而弦杆的内力很不均匀。三角形屋架的上、下弦交角一般较小，使支座结点构造复杂。三角形屋架一般只宜用于中小跨度(L=18~24m)的轻屋面结构。
4. 梯形屋架梯形屋架适用于屋面坡度平缓的无檩梯形屋盖和采用长尺压型钢板的有擦体系屋盖。由于梯形屋架的外形与均布荷载引起的弯矩图比较接近，因而弦杆内力比较均匀。梯形屋架与柱连接可做成刚接,136

第137页：平行弦屋架

也可做成铰接。

3. 平行弦屋架平行弦屋架的上、下弦杆平行，且可做成不同坡度。与柱连接可做成刚接或铰接。平行弦屋架多用于单坡屋盖和双坡屋盖，或用作托架支撑体系。屋架设计包括受力分析，杆件截面选取，结点设计等，最后应画出施工详图。思考题
4. 影响钢材性能的因素有哪些?
5. 钢材如何编号？
6. 直角角焊缝中假定的受力面在什么部位?

第138页：平行弦屋架（续）

4. 普通螺栓抗剪连接可能破坏形式有哪几种？
5. 梁的整体稳定系数与哪些因素有关？
6. 工字形截面钢梁腹板的加劲肋通常有哪几种?
7. 屋盖支撑系统包括哪几种?
8. 屋盖支撑的作用是什么？
9. 何谓刚性系杆和柔性系杆？计算题
10. 工字形截面钢梁局部稳定验算。
11. 角钢与节点板搭接的角焊缝计算。