鋼結構施工技術鋼結構施工我國建築鋼結構回顧2.十五期間建築鋼結構發展重點3.工程實例1.我國建築鋼結構回顧1956年國家頒發

《1956年設計技術組織措施計畫綱要》強調最大限度採用標準設計，儘量節約鋼材

*1.我國建築鋼結構回顧1987年國家頒發

《在建築結構設計中合理使用鋼材的若干規定》規定“通過合理選擇結構類型以節約鋼材，降低造價”*1.我國建築鋼結構回顧1985年~1995年間我國鋼產量達到

5，000~8，000萬噸/年已具備逐步發展建築鋼結構的條件，但技術政策尚未調整。*1.我國建築鋼結構回顧1996年我國預期鋼產量將達到或超過

1億噸/年建設部編制了

《1996~2020年建築技術發展政策》

提出了“合理使用鋼材，發展鋼結構、開發鋼結構製造與安裝施工新技術”*1.我國建築鋼結構回顧1998年建設部編頒發的

《建築業推廣應用10項新技術》其中第八項為“鋼結構技術”

*1.我國建築鋼結構回顧1999年成立了“建築用鋼技術協調組”，並成立了相應的“鋼結構專家組”與“鋼筋混凝土專家組”*1.我國建築鋼結構回顧1999年後

“建築用鋼技術協調組”制定了有關鋼結構工程技術政策：《鋼結構住宅建築產業化技術導則》及《國家建築鋼結構產業“十五”計畫和2015年發展規劃綱要》明確了今後建築鋼結構的發展重點*2.十五期間建築鋼結構發展重點*3.工程實例

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（滑移法）*3.工程實例

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（滑移法）*3.工程實例

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（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結構安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場二期航站樓鋼結構安裝

（滑移法）*3.工程實例

——深圳機場

二期航站樓

鋼結構安裝

（滑移法）*3.工程實例

——地王大廈

鋼結構安裝*3.工程實例

——地王大廈鋼

結構安裝技術*3.工程實例

——金茂大廈

鋼結構安裝

的校正*3.工程實例

——金茂大廈鋼結構安裝的校正*3.工程實例

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*3.工程實例

——香港國際機場屋頂吊裝施工

*3.工程實例

——香港國際機場屋頂吊裝施工

*3.工程實例

——香港國際機場屋頂吊裝施工

*3.工程實例

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*鋼屋蓋結構鋼屋蓋的類別包括：概述平面鋼屋架空間桁架：網架§7.1

鋼屋蓋的組成鋼屋蓋由屋面、屋架和支撐組成。

7.1.1屋蓋結構體系屋面板屋架檁條其他：托架、天窗、檁條等。

房屋橫向剛度大，整體性、耐久性好；屋面板自重大，屋蓋及下部結構用料多，對抗震不利。屋架間距靈活，構件重量輕、施工、安裝方便；屋蓋構件數量多，整體剛度差。無檁體系：有檁體系：一般用於預應力混凝土大型屋面板等重型屋面，將屋面板直接放在屋架上。常用於輕型屋面材料的情況。3.滿足製造、安裝和運輸要求·構造簡單，桿件夾角30°～60°；·桿件與節點數量少；·分段製造，便於運輸與安裝；確定屋架形式的原則：1.滿足使用要求屋架外形應與屋面材料的排水要求相適應。7.1.2屋架的形式2.滿足經濟要求·

屋架外形應儘量和彎矩圖接近，使上下弦桿內力沿跨度方向分佈較均勻，腹桿受力較小；·腹桿的佈置宜使短桿受壓，長桿受拉；·荷載佈置在節點上，減少弦桿局部受彎。①按腹桿佈置方式不同有：

·芬克式特點：長腹桿受拉，短腹桿受壓，受力合理，應用廣泛。1．三角形屋架桿件數量少，節點數量少，受壓桿較長，但抗震性能優於芬克式屋架，適用於跨度小於18m的屋架。·單斜式腹桿和節點數量較多，長腹桿受拉，但夾角小，適用於下弦設置天棚的屋架。·人字式③適用範圍：跨度小，坡度大、採用輕型屋面材料的有檁體系。②特點：·外形和彎矩圖不相適應，弦桿內力分佈不均勻，近支座處內力大，近跨中處小，橫向剛度小。·上下弦交角小，端節點構造複雜。可將上弦或下弦改變為折線形或陡坡梯形，以改善受力和節點構造。①按腹桿佈置方式不同有：·人字式2．梯形屋架特點：腹桿總長度短，節點少。按支座斜桿與弦桿組成的支承點在下弦或在上弦又可分為下承式和上承式兩種。上承式下承式·再分式特點：可避免節間直接受荷（非節點荷載）。·單斜桿式

特點：多數腹桿受壓，桿件數量多，總長大，應用少。②特點外形和彎矩圖比較接近，弦桿內力沿跨度分佈較均勻，用料經濟，應用廣泛。③適用範圍適用於屋面坡度平緩且跨度較大時的無檁屋蓋結構。④屋架高度梯形屋架的中部高度一般為（1/10～1/8）L，與柱剛接的梯形屋架，端部高度一般為（1/16～1/12）L，通常取為2.0～2.5m。與柱鉸接的梯形屋架，端部高度可按跨中經濟高度和上弦坡度決定。3.人字形桁架上、下弦可為平行，坡度為1/20～1/10，節點構造較為統一；上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水準段，以改善屋架受力情況。跨中高度一般為2.0～2.5m，跨度大於36m時可取較大高度但不宜超過3m；端部高度一般為跨度的1/18～1/12。4.平行弦屋架

上、下弦桿水準，桿件和節點規格化、便於製造。屋架的外形和彎矩圖分佈不接近，弦件內力分佈不均勻。一般用於托架和支撐體系。平面屋架在屋架平面外的剛度和穩定性很差，不能承受水準荷載。因此，為使屋架結構有足夠的空間剛度和穩定性，必須在屋架間設置支撐系統。§7.2屋蓋支撐

上弦橫向水準支撐下弦橫向水準支撐下弦縱向水準支撐垂直支撐系桿

組成檁條屋面板①保證屋蓋的整體性，提高空間剛度

僅由平面桁架、檁條及屋面材料組成的屋蓋結構，是一個不穩定的體系，如果將某些屋架在適當部位用支撐連系起來，成為穩定的空間體系，其餘屋架再由檁條或其他構件連接在這個空間穩定體系上，就保證了整個屋蓋結構的穩定。②避免壓桿側向失穩，防止拉桿產生過大的振動支撐可作為屋架弦桿的側向支撐點，減小弦桿出平面外的計算長度。③承擔和傳遞水準荷載（如縱向和橫向風荷載、懸掛吊車水準荷載和地震作用等）。④保證結構安裝時的穩定與方便屋蓋的安裝首先用支撐將兩相鄰屋架連系起來組成一個基本空間穩定體，在此基礎上即可順序進行其他構件的安裝。7.2.1支撐的作用7.2.2支撐的佈置上弦橫向水準支撐一般應設置在房屋兩端或縱向溫度區段兩端的第一柱間或第二柱間，其最大間距為60m，否則在中間應增設一道或幾道支撐。有時可將其佈置在第二個柱間，但在第一個柱間要設置剛性系桿以支持端屋架和傳遞端牆風力。1．上弦橫向水準支撐2．下弦橫向水準支撐當屋架間距<12m時，尚應在屋架下弦設置橫向水準支撐，一般和上弦橫向水準支撐佈置在同一柱間以形成空間穩定體系的基本組成部分。但當屋架跨度比較小（<18m）又無吊車或其他振動設備時，可不設下弦橫向水準支撐。3．縱向水準支撐當房屋較高、跨度較大、空間剛度要求較高時，設有支承中間屋架的托架，或設有重級或大噸位的中級工作制橋式吊車等較大振動設備時，均應在屋架端節間平面內設置縱向水準支撐。

一般情況可以省掉。屋架間距<12m時，通常佈置在屋架下弦平面。屋架間距≥12m時，宜佈置在屋架的上弦平面內。下弦縱向水準支撐垂直支撐聯繫屋架上、下弦水準支撐，並和屋架水準支撐一起形成幾何不變的屋蓋空間結構，是上弦橫向水準支撐的支承點，在屋蓋安裝過程中保證屋蓋穩定。屋架的垂直支撐應與上、下弦橫向水準支撐設置在同一柱間。4．垂直支撐5．系桿

作用：系桿能保證無橫向水準支撐的所有屋架在上弦桿平面外的穩定和安裝時屋架的穩定，第一柱間的剛性系桿能將山牆的風荷載傳到橫向水準支撐。

設置：在橫向支撐或垂直支撐節點處應沿房屋通長設置系桿。在屋架上弦平面內，對無檁體系屋蓋應在屋脊處和屋架端部處設置系桿；對有檁體系只在有縱向天窗下的屋脊處設置系桿。系桿分剛性系桿（既能受拉也能受壓）和柔性系桿（只能承受拉力）兩種。屋架主要支承節點處的系桿，屋架上弦脊節點處的系桿均宜用剛性系桿。屋架支撐為平行弦桁架，其弦桿可兼作支撐桁架的弦桿，斜腹桿一般採用十字交叉式，與弦桿的交角在30o～60o之間。通常橫向水準支撐節點間的距離為屋架上弦節間距離的2～4倍，縱向水準支撐的寬度取屋架端節間的長度，一般為6m左右。

支撐中的交叉斜桿以及柔性系桿按拉桿設計，通常用單角鋼做成；非交叉斜桿、弦桿、橫桿以及剛性系桿按壓桿設計，宜採用雙角鋼做成的T形截面或十字形截面，其中橫桿和剛性系桿常用十字形截面使在兩個方向具有等穩定性。屋蓋支撐受力較小，截面尺寸一般由桿件容許長細比和構造要求決定。7.2.3支撐的計算和構造§7.3

簡支屋架設計7.3.1

屋架的內力分析

屋架上的荷載包括恒載、活荷載、雪荷載、風荷載、積灰荷載及懸掛荷載等。

（1）基本假定

通常將荷載集中到節點上，並假定屋架各桿均為理想直桿，各桿軸線在同一平面內且匯交於節點中心，各節點均為理想鉸接，忽略實際節點產生的次應力。

（2）節間荷載引起的局部彎矩節間荷載作用的屋架，除把節間荷載分配到相鄰節點外，還應計算節間荷載引起的局部彎矩。0.8M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M00.6M0（3）內力計算與荷載組合①全跨恒載+全跨活載：即全跨永久荷載+全跨屋面活載或雪荷載（取較大值）+全跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。②全跨恒載+半跨活載：即全跨永久荷載+半跨屋面活載（或半跨雪荷載）+半跨積灰荷載+懸掛吊車荷載。③採用大型混凝土屋面板的屋架，尚應考慮安裝時可能的半跨荷載：即屋架、支撐和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。

屋架上、下弦桿和靠近支座的腹桿由①作用時會引起桿件的最不利內力；跨中附近的腹桿可能由②③兩種荷載組合控制。B.中間腹桿：兩端或一端嵌固程度較大，視為彈性嵌固。lox=0.8l(1)在桁架平面內A.弦桿、支座斜桿、支座豎桿：本身線剛度大，但兩端節點嵌固程度較低，視為兩端鉸接桿件。

lox=l7.3.2桿件的計算長度和容許長細比1.桿件的計算長度下弦桿：取縱向水準支撐節點與系桿或系桿與系桿之間的距離。腹桿：由於節點在平面外剛度很小，對桿件嵌固作用較小，故腹桿兩端視為鉸接，則lOy=l(2)在桁架平面外取決於弦桿側向支承點間距離。上弦桿無檁方案:有檁方案:能保證大型屋面板三點與上弦桿焊接時:lOy=l11（l11≤3m）l11—

兩塊屋面板寬度。檁條與支撐點交叉不連接時：lOy=l1檁條與支撐點交叉連接時：lOy=l1/2

單面連接的單角鋼和雙角鋼組成的十字形桿件，受力後有可能斜向失穩，由於兩端節點有一定的嵌固作用，故斜平面計算長度略作折減(支座斜桿和支座豎桿除外），l0=0.9l(4)其他如桁架受壓弦桿側向支承點間的距離為兩倍節間長度，且兩節間弦桿內力不等時，該弦桿在桁架平面外的計算長度按下式計算：

，

式中：Nl——較大的壓力，計算時取正值；N2——較小的壓力或拉力，計算時壓力取正值，拉力取負值但不小於0.5ll(3)腹桿在斜平面內的計算長度確定桁架弦桿和單系腹桿的長細比時，其計算長度應按下表規定採用。項次彎曲方向弦桿腹桿支座斜桿和支座豎桿其他腹桿1在桁架平面內ll0.8l2在桁架平面外l1ll3斜平面－l0.9ll—

構件的幾何長度（節點中心間距離）；l1—

桁架弦桿側向支承點間的距離；2.桿件的容許長細比規範中對拉桿和壓桿都規定了容許長細比。7.3.3桿件的截面形式對軸心受壓桿件，宜使桿件對兩個主軸有相近的穩定性，即可使兩方向的長細比接近相等。基本上採用由兩個角鋼組成的T形截面或十字形截面形式的桿件，也可用H型鋼剖開而成的T形鋼代替雙角鋼組成的T形截面。受力較小的次要桿件可採用單角鋼。當=時，可採用兩個等邊角鋼截面或TM截面；通常採用不等邊角鋼短肢相連的截面，或TW型截面以滿足長細比要求。上弦桿：有節間荷載時，可採用不等邊角鋼長肢相連或TN型截面。無節間荷載時，宜採用不等邊角鋼短肢相連的截面；下弦桿：受力很小的腹桿（如再分桿等次要桿件），可採用單角鋼截面。支座斜桿：其他一般腹桿：宜採用等邊角鋼相並的截面；連接垂直支撐的豎腹桿宜採用兩個等邊角鋼組成的十字形截面；=時，宜採用不等邊角鋼長肢相連或等邊角鋼的截面。由雙角鋼組成的T形或十字形截面桿件按實腹式桿件進行計算，必須每隔一定距離在兩個角鋼間加設填板。雙角鋼桿件的填板：填板的間距對壓桿l1≤40i1，拉桿l1≤80i1；在T形截面中，i1為一個角鋼對平行於填板自身形心軸的回轉半徑；在十字形截面中，填板應沿兩個方向交錯放置，i1為一個角鋼的最小回轉半徑，在壓桿的桁架平面外計算長度範圍內，至少應設置兩塊填板。填板的寬度一般取50～80mm；填板的長度：對T形截面應比角鋼肢伸出10～20mm，對十字形截面則從角鋼肢尖縮進10～15mm。填板的厚度與桁架節點板相同。7.3.4桿件的截面選擇1.一般原則①應優先選用肢寬而薄的板件或肢件組成的截面，一般板件或肢件的最小厚度為5mm。②角鋼桿件或T型鋼的懸伸肢寬不得小於45mm。直接與支撐或系桿相連的最小肢寬，應根據連接螺栓的直徑d而定。③屋架節點板（或T型鋼弦桿的腹板）的厚度，對單壁式屋架，可根據腹桿的最大內力（對梯形和人字形屋架）或弦桿端節間內力（對三角形屋架），按教材表7-3選用。④跨度較大的桁架（≥24m）與柱鉸接時，弦桿宜根據內力變化改變截面，半跨內一般只改變一次。⑤同一屋架的型鋼規格不宜太多，以便訂貨。⑥當連接支撐等的螺栓孔在節點板範圍內且距節點板邊緣距離≥100mm時，計算桿件強度可不考慮截面的削弱。軸心受拉桿件應驗算強度和長細比要求。軸心受壓桿件和壓彎構件要計算強度、整體穩定、局部穩定和長細比。⑦單面連接的單角鋼桿件，在按軸心構件計算其強度或穩定以及連接時，鋼材和連接的強度設計值應乘以相應的折減係數。2.桿件的截面選擇7.3.5鋼桁架的節點設計1.節點設計的一般要求①以桁架桿件的形心線為軸線並在節點處相交於一點，肢背至軸線的距離為5mm的倍數。②節點處，腹桿與弦桿或腹桿與腹桿之間焊縫的淨距，不宜小於10mm，或者桿件之間的空隙不小於15～20mm。③角鋼端部的切割一般垂直於其軸線。有時允許切去一肢的部分，但不允許將一個肢完全切去而另一肢伸出的斜切。④節點板的外形應簡單而規則，至少宜有兩邊平行，如矩形、平行四邊形和直角梯形等。節點板邊緣與桿件軸線的夾角不應小於15°。2.角鋼桁架的節點設計①一般節點一般節點是指無集中荷載和無弦桿拼接的節點

節點板的平面尺寸，一般應根據桿件截面尺寸和腹桿端部焊縫長度畫出大樣圖來確定。肢背焊縫：≥腹桿與節點板的連接焊縫按角鋼角焊縫承受軸心力方法計算。節點板應伸出弦桿10～15mm以便焊接。弦桿與節點板的連接焊縫，應考慮承受弦桿相鄰節間內力之差，按下式計算:通常因ΔN很小，實際所需的焊腳尺寸可由構造要求確定，並沿節點板全長滿焊。肢尖焊縫：≥為便於大型屋面板或檁條的放置，常將節點板縮進上弦角鋼背，縮進距離不宜小於(0.5t+2)mm，也不宜大於節點板厚度t。②角鋼桁架有集中荷載的節點角鋼背凹槽的塞焊縫可假定只承受屋面集中荷載，按下式計算其強度：式中：Q—節點集中荷載垂直於屋面的分量；

——焊腳尺寸，取＝0.5t；

——正面角焊縫強度增大係數。一般因Q不大，按構造滿焊計算時應考慮偏心彎矩M＝ΔN·e（e為角鋼肢尖至弦桿軸線距離），按下列公式計算：式中——肢尖焊縫的焊腳尺寸。弦桿角鋼肢尖與節點板的連接焊縫承受弦桿相鄰節間的內力差當節點板向上伸出不妨礙屋面構件的放置，或因相鄰弦桿節間內力差ΔN較大，肢尖焊縫不滿足強度要求時，可將節點板部分向上伸出或全部向上伸出。此時弦桿與節點板的連接焊縫應按下列公式計算：肢背焊縫：肢尖焊縫：式中：、——伸出肢背的焊縫焊腳尺寸和計算長度；

普通螺栓的連接一、普通螺栓的連接構造螺栓的規格與表示鋼結構一般選用C級（粗制）六角螺母螺栓，標識用M和工程直徑（mm）表示，例如M16、M20等螺栓的排列螺栓的各距應滿足規定的要求（P71~72，表3.5~8）二、受力性能與計算1、受力分類螺栓根據作用不同，按螺栓受力可以分為：受剪、受拉及剪拉共同作用2、受剪連接受力性能與破壞形式五種破壞形式螺栓受剪破壞孔壁擠壓破壞連接板淨截面破壞螺栓受彎破壞連接板沖剪破壞單個受剪螺栓的承載力計算螺栓抗剪：孔壁承壓：最大承載力：軸力作用受剪螺栓群的連接計算受力特性：沿受力方向，受力分配不均，兩端大中間小，在一定範圍內，靠塑變可以均布內力，過大時，設計計算時仍按均布，但強度需乘折減係數β，當l1≥15d0時：

當l1≥60d0時β＝0.7連接所需螺栓數量：連接板淨截面強度扭矩、軸力及剪力共同作用受剪螺栓群計算扭矩作用：軸力及剪力作用軸力扭矩共同作用下最大受力螺栓受拉螺栓連接受力性能與承載力受彎矩作用螺栓連接計算M、N共同作用（偏心受拉）螺栓計算小偏心：大偏心:拉剪共同作用螺栓連接計算注：此類連接因無支托板，一般應考慮精製螺栓連接，以減少連接變形。第七節高強度螺栓連接一、概述按受力特性分：摩擦型與承壓型抗剪連接時摩擦型以板件間最大摩擦力為承載力極限狀態；承壓型允許克服最大摩擦力後，以螺桿抗剪與孔壁承壓破壞為承載力極限狀態（同普通螺栓）。受拉時兩者無區別。高強螺栓採用Ⅱ級孔，便於施工。受傳力機理的要求，構造上除連接板的邊、端距≥1.5d0外其他同普通螺栓。高強螺栓的材料與強度等級由高強材料經熱處理製成，按強度等級分10.9與8.8級。10.9級一般為20MnTiB、40Cr等材料，fu≥1000N/mm2，fu/fy≥0.9；8.8級一般為45＃鋼製成，fu≥800N/mm2，fu/fy≥0.8。高強螺栓的預拉力（P85表3.9）二、摩擦型高強螺栓連接計算受剪連接計算一個螺栓抗剪承載力連接所需螺栓數淨截面強度：考慮50％孔前傳力受拉連接高強螺栓計算由於高強螺栓的基本承載力為摩擦力，而摩擦力預正壓力有關，為保證板件間保留一定的壓緊力《規範》規定:受彎連接結算（形心軸在中排）拉、剪共同作用連接計算三、承壓型高強螺栓連接受力性能同普通螺栓，拉剪作用時以栓桿抗剪及孔壁承壓承力；受拉同摩擦型，計算公式總結如表3.11。本章重點1、角焊縫的構造與計算；2、焊接殘餘應力與變形的產生機理與影響；2、普通螺栓受剪連接的破壞形式與機理；3、高強螺栓連接的構造與計算。第四章軸心受力構件第一節概述第二節軸心受力構件的強度與剛度第三節實腹式軸心受壓構件的整體穩定第四節實腹式軸心受壓構件的局部穩定第五節實腹式軸心受壓構件的截面設計第六節格構式軸心受壓構件第一節概述軸心受力構件分軸心受拉及受壓兩類構件，作為一種受力構件，就應滿足承載能力與正常使用兩種極限狀態的要求。正常使用極限狀態的要求用構件的長細比來控制；承載能力極限狀態包括強度、整體穩定、局部穩定三方面的要求。穩定問題是鋼構件的重點問題，所有鋼構件都涉及到穩定問題，是鋼構件設計的重點與難點。本章將簡單講述鋼結構的鋼結構穩定理論的一般概念，為下序章節打基礎。軸心受力構件的截面分：實腹式與格構式兩類（P97圖4.2）實腹式又分型鋼截面（包括普通型鋼與薄壁型鋼），組合截面（鋼板組合與型鋼組合截面）格構式截面又分綴條式截面與綴板式截面第二節軸心受力構件的強度與剛度一、軸心受力構件的強度以淨截面的平均應力強度為準則：即二、軸心受力構件的剛度以構件的長細比來控制，即第三節實腹式軸心受壓構件的整體穩定一、穩定問題的概述所謂的穩定是指結構或構件受載變形後，所處平衡狀態的屬性。如圖4.4，穩定分穩定平衡、隨遇平衡、不穩定平衡。結構或構件失穩實際上為從穩定平衡狀態經過臨界平衡狀態，進入不穩定狀態，臨界狀態的荷載即為結構或構件的穩定極限荷載，構件必須工作在臨界荷載之前。

穩定問題為鋼結構的重點問題，所有鋼結構構件均件均存在穩定問題，穩定問題分構件的整體穩定和局部穩定。二、理想軸心受壓構件的整體失穩

1、理想條件：絕對直桿、材料均質、無荷載偏心、無初始應力、完全彈性。

2、典型失穩形式（p101，圖4.5）彎曲失穩－只有彎曲變形；扭轉失穩－只有扭轉變形。彎扭失穩－彎曲變形的同時伴隨有扭轉變形。單對稱截面繞對稱軸（或不對稱截面）彎曲失穩時，由於截面的形心（內力作用點）與剪心（截面的扭轉中心）不重合，截面內的內力分量相對於剪心產生偏心產生扭矩，從而產生扭轉變形。失穩承載力低於彎曲失穩承載力。只有類似于十字型截面扭轉失穩承載力小于彎曲失穩承載力，其他截面一般來說彎曲穩定承載力均大于扭轉失穩承載力。3、理想構件的彈性彎曲失穩根據右圖列平衡方程解平衡方程：得4、理想構件的彈塑性彎曲失穩構件失穩時如果截面應力超出彈性極限，則構件進入彈塑性工作階段，這時應按切線模量理論進行分析3、實際構件的整體穩定實際構件與理想構件間存在著初始缺陷，缺陷主要有：初始彎曲、殘餘應力、初始偏心。⑴、初始彎曲的影響⑵、初始偏心的影響⑶、殘餘應力的影響前面已講：鋼構件在軋製、焊接、剪切等過程中，會在鋼構件中產生內部自相平衡的殘餘應力，殘餘應力對構件的強度無影響，但會對構件的穩定承載力產生不利影響。注：殘餘應力對弱軸的影響大於對強軸的影響4、實際軸壓構件的工程計算方法初始彎曲與初始偏心的影響規律相同，按概率理論兩者同時取最大值的幾率很小，工程中把初彎曲考慮為最大（桿長的千分之一）以兼併考慮初彎曲的影響；按彎曲失穩理論計算，考慮彎扭失穩的影響，同時考慮殘餘應力的影響，根據各類影響因素的不同將構件截面類型分為a、b、c及d四類（詳見p112，圖4.16及p113，表4.4a）。

a類為殘餘應力影響較小，c類為殘餘應力影響較大，並有彎扭失穩影響，a、c類之間為b類，d類厚板工字鋼繞弱軸。

《規範》計算公式

ψ按λ計算

梁（受彎構件）第一節概述梁主要是用作承受橫向荷載的實腹式構件（格構式為桁架），主要內力為彎矩與剪力；梁的正常使用極限狀態為控制梁的撓曲變形；梁的承載能力極限狀態包括：強度、整體穩定性及局部穩定性；梁的截面主要分型鋼與鋼板組合截面梁格形式主要有：簡式梁格（單一梁）、普通梁格（分主、次梁）及複式梁格（分主梁及橫、縱次梁），具體詳見P141圖5.2第二節梁的強度與剛度一、梁的強度梁在荷載作用下將產生彎應力、剪應力，在集中荷載作用處還有局部承壓應力，故梁的強度應包括：抗彎強度、抗剪強度、局部成壓強度，在彎應力、剪應力及局部壓應力共同作用處還應驗算折算應力。1、抗彎強度彈性階段：以邊緣屈服為最大承載力彈塑性階段：以塑性鉸彎矩為最大承載力彈性最大彎矩塑性鉸彎矩截面形狀係數梁的《規範》計算方法以部分截面發展塑性（1/4截面）為極限承載力狀態單向彎曲雙向彎曲式中：γ為塑性發展係數，按P143，表5.1b1/t≥13及直接承受動力荷載時γ=1.0二、抗剪強度三、腹板局部壓應力四、折算應力兩σ同號取1.1，異號取1.2五、梁的剛度控制梁的撓跨比小於規定的限制（為變形量的限制）第三節梁的整體穩定一、梁的失穩機理梁受彎變形後，上翼緣受壓，由於梁側向剛度不夠，就會發生梁的側向彎曲失穩變形，梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭轉變形，同時還有彎矩作用平面那的彎曲變形，故梁的失穩為彎扭失穩形式，完整的說應為：側向彎曲扭轉失穩。從以上失穩機理來看，提高梁的整穩承載力的有效措施應為提高梁上翼緣的側移剛度，減小梁上翼緣的側向計算長度二、影響梁整體穩定的因素主要因素有：截面形式，荷載類型，荷載作用方式，受壓翼緣的側向支撐。三、整體穩定計算運算式三、梁的整體穩定保證措施提高梁的整體穩定承載力的關鍵是，增強梁受壓翼緣的抗側移及扭轉剛度，當滿足一定條件時，就可以保證在梁強度破壞之前不會發生梁的整體失穩，可以不必驗算梁的整體穩定，具體條件詳見P153四、梁的側向支撐側向支撐作用是為梁提供側向支點，減小側向計算長度，故要求側向支撐應可靠，能有效地承受梁側彎產生的側向力（實際為彎曲剪力），由於側彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第四章，側向力可以寫為：如果為支桿應按軸心受壓構件計算，同時應注意如書P154圖5.11

所示的有效支撐。夾支座：梁為側向彎曲扭轉失穩，所以支座處應採取措施限制梁的扭轉。第四節梁的局部穩定與加勁肋設計一、概述同軸壓構件一樣，為提高梁的剛度與強度及整體穩定承載力，應遵循“肢寬壁薄”的設計原則，從而引發板件的局部穩定承載力問題。翼緣板受力較為簡單，仍按限制板件寬厚比的方法來保證局部穩定性。腹板受力複雜，而且為滿足強度要求，截面高度較大，如仍採用限制梁的腹板高厚比的方法，會使腹板取值很大，不經濟，一般採用加勁肋的方法來減小板件尺寸，從而提高局部穩定承載力。圖中：1－橫向加勁肋

2－縱向加勁肋

3－短加勁肋二、翼緣板的局部穩定設計原則－－等強原則按彈性設計（不考慮塑性發展γ=1.0），因有殘餘應力影響，實際截面已進入彈塑性階段，《規範》取Et=0.7E。若考慮塑性發展(γ＞1.0），塑性發展會更大Et=0.5E。當時，γ=1.0三、腹板的屈曲屈曲應力統一運算式（k值相見p167，表5.9）剪切應力屈曲如不設加勁肋，a＞＞b，b/a→0，k≈5.34,χ=1.23彎曲應力彈性屈曲如不設加勁肋，k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭轉不約束）局部壓應力彈性屈曲按a/h0=2設置橫向加勁肋，k≈18.4,η=1.0複合應力作用板件屈曲僅配置橫向加勁肋配有縱向加勁肋的上區格（偏心受壓）配有縱向加勁肋的下區格（偏心受壓，σc2≈σc）四、加勁肋的配置與構造1、配置規定（P169，表5.10）2、加勁肋的構造橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開；橫向加勁肋的間距a應滿足，當且時，允許縱向加勁肋距受壓翼緣的距離應在範圍內；上述各式中，h0為梁腹板的計算高度，hc為梁腹板受壓區高度，對於單對稱截面，前述表5.10中4、5項中有關縱向加勁肋規定中的h0應取2hc。加勁肋可以成對佈置於腹板兩側，也可以單側佈置，支承加勁肋及重級工作制吊車梁必須兩側對稱佈置。加勁肋必須具備一定剛度，截面尺寸及慣性矩應滿足：橫向加勁肋的截面尺寸雙側佈置時單側佈置時：bs不應小於上式的1.2倍。截面慣性矩的要求（同時配置橫、縱肋時）橫向肋：縱向肋：當時當時橫向加勁肋應按右圖示切角，避免多向焊縫相交，產生複雜應力場。支承加勁肋構造與計算在梁支座處及較大集中荷載作用處，應佈置支承加勁肋，支承加勁肋實際上就是加大的橫向加勁肋，支承加勁肋分梁腹板兩側成對佈置的平板式，及凸緣式兩種。其作用除保證腹板的局部穩定外，還應承受集中力作用，故除滿足橫向加勁肋的有關尺寸及構造要求外，尚滿足如下所述幾方面承載力的要求。穩定性計算注：平板式按b類；凸緣式按c類端面刨平抵緊示應驗算端面承壓端面焊接時以及支承肋與腹板的焊縫應按第三章方法驗算焊縫強度第四節鋼樑的設計一、型鋼梁的設計1、根據實際情況計算梁的最大彎距設計值Mmax；2、根據抗彎強度，計算所需的淨截面抵抗矩：3、查型鋼表確定型鋼截面4、截面驗算強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓（一般不需驗算折算應力強度）；剛度驗算：驗算梁的撓跨比整體穩定驗算（型鋼截面局部穩定一般不需驗算）。根據驗算結果調整截面，再進行驗算，直至滿足。二、組合梁的截面設計1、根據受力情況確定所需的截面抵抗矩2、截面高度的確定最小高度：hmin由梁剛度確定；最大高度：hmax由建築設計要求確定；經濟高度：he由最小耗鋼量確定；選定高度：hmin≤h≤hmax；h≈he，並認為h0≈he3、確定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），則有：或按經驗公式：3、確定翼緣寬度確定了腹板厚度後，可按抗彎要求確定翼緣板面積Af，已工字型截面為例：有了Af

，只要選定b、t中的其一，就可以確定另一值。4、截面驗算強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓以及折算應力強度）；剛度驗算：驗算梁的撓跨比；整體穩定驗算；局部穩定驗算（翼緣板）根據驗算結果調整截面，再進行驗算，直至滿足。根據實際情況進行加勁肋結算與佈置4、腹板與翼緣焊縫的計算連接焊縫主要用於承受彎曲剪力，單位長度上剪力為：當梁上承受固定的集中荷載且未設支承了時，上翼緣焊縫同時承受剪力T1及集中力F的共同作用，由F產生的單位長度上的力V1為：第六章拉彎與壓彎構建第一節概述第二節拉彎與壓彎構件的強度與剛度第三節實腹式壓彎構件的整體穩定第四節實腹式壓彎構件的局部穩定第五節實腹式壓彎構件的截面設計第六節格構式壓彎構件第一節概述拉彎與壓彎構件實際上就是軸力與彎矩共同作用的構件，也就是為軸心受力構件與受彎構件的組合，典型的三種拉、壓彎構件如下圖所示。同其他構件一樣，拉、壓彎構件也需同時滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態的要求。正常使用極限狀態：滿足剛度要求。承載能力極限狀態：需滿足強度、整體穩定、局部穩定三方面要求。截面形式：同軸心受力構件，分實腹式截面與格構式截面實腹式：型鋼截面與組合截面格構式：綴條式與綴板式第二節拉、壓彎構件的強度與剛度一、強度兩個工作階段，兩個特徵點彈性工作階段：以邊緣屈服為特徵點（彈性承載力）彈塑性工作階段：以塑性鉸彎距為特徵點（極限承載力）極限承載力聯立以上兩式，消去η，則有如下相關方程

－－軸力單獨作用時最大承載力－－彎距單獨作用時最大承載力如右圖所示，為計算方便，改用線性相關方程（偏安全）《規範》公式關於±號的說明－－如右圖所示對於單對稱截面，彎距繞非對稱軸作用時，會出現兩種控制應力狀況。不考慮塑性發展（γ=1.0）的情況直接承受動力荷載時；格構式構件，彎距繞虛軸作用時；當時。二、剛度一般情況，剛度由構件的長細比控制，即：第三節實腹式壓彎構件的整體穩定一、概述實腹式壓彎構件在軸力及彎距作用下，即可能發生彎矩作用平面內的彎曲失穩，也可能發生彎矩作用平面外的彎曲扭轉失穩（類似梁）。兩方面在設計中均應保證。二、彎矩作用平面內的整體穩定以右圖示理想的壓彎構件為例考慮初彎曲的影響以受壓邊緣纖維屈服為破壞準則，則有如果M=0，則構件變為軸心壓桿，