钢结构构件受力分析分解

l =l
1 y x (虚轴) y
(实轴)
传力方式： 上部结构－柱头－柱身－柱脚－基础
实腹式构件和格构式构件
柱身
l l
柱身
缀
条
实腹式构件具有整体连通的截面。 格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件联系组成。采用较多的是两 分肢格构式构件。
图3.2 柱的形式
柱脚
柱脚
x y x y y
1
x (虚轴) y
(实轴)
σ N f A
N σ f An
轴心受力构件采用螺栓连接时最危险净截面的计算 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）
l0 max ( ) max [ ] i
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三章 强 度 第三章 构件截面强度 截面特性计算
第三章 第三章 构件截面强度 强 度
3.1.2 轴心受力构件的强度计算
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。 1. 截面无削弱 构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：
N —— 轴心力设计值； A—— 构件的毛截面面积； f —— 钢材抗拉或抗压强度设计值。
轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，越大，表示构 件刚度越小；长细比过大，构件在使用过程中容易由于自重产生挠 曲，在动力荷载作用下容易产生振动，在运输和安装过程中容易产 生弯曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比。
Байду номын сангаас
l0 max ( ) max [ ] i
max——构件最不利方向的最大长细比；
i——回转半径； [] ——容许长细比 ，查P185表6.1，表6.2。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
(x , y )max
i I A
l0——计算长度，取决于其两端支承情况；
第三章 第三章 构件截面强度 强 度
轴心受力构件的强度计算 1. 截面无削弱 2. 有孔洞等削弱
1
x (虚轴) y
(实轴)
1
x
l l
柱身 柱脚
1 x 钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第三章 强 度 第三章 构件截面强度
格构式构件的常用截面形式
格构式构件常用截面形式
钢结构设计原理
缀板柱
Design Principles of Steel Structure
l =l
1 y x (虚轴) y
(实轴)
缀板
缀
条
缀条和缀板
一般设置在分肢翼缘两侧平面内，其作 用是将各分肢连成整体，使其共同受力， 并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。
缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成， 它们与分肢翼缘组成桁架体系；缀板常 用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。 图3.4 柱的形式
柱身
柱脚
x y x y y
－100×20
惯性矩：各板块自身惯性矩再加上各板块面积乘 以板块中心至中和轴距离的平方。
y
图3.6 截面特性计算
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三章 第三章 构件截面强度 强 度
2. 有孔洞等削弱
◎
弹性阶段－应力分布不均匀；
◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力。
N
N
N
N
0
N / An f
max =3 0
fy （5.2.2 ） (b)极限状态应力
实腹式构件比格 构式构件构造简 单，制造方便， 整体受力和抗剪 性能好，但截面 尺寸较大时钢材 用量较多；而格 构式构件容易实 现两主轴方向的 等稳定性，刚度 较大，抗扭性能 较好，用料较省。
第三章 第三章 构件截面强度 强 度
柱头 柱头
格构式构件 实轴和虚轴
格构式构件截面中，通过分肢腹板的 主轴叫实轴，通过分肢缀件的主轴叫 虚轴。
第三章
强
度
第三章
构件的截面承载力 —强度
1、轴心受力构件的截面形式强度和刚度 2、梁的类型和强度 3、梁的局部压应力和组合应力 4、按强度条件选择梁截面 5、拉弯、压弯构件的应用和强度计算
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第三章 强 度 第三章 构件截面强度
(a)弹性状态应力
图3.5 截面削弱处的应力分布
构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时应满足
N σ f An
（3-1）
An—— 构件的净截面面积
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三章 第三章 构件截面强度 强 度
3.1.3 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）P185
a)
+ + + +
b)
+ +
+ +
+ +
+ +
图3.1 轴心受压构件的应用
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第三章 强 度 第三章 构件截面强度
柱头 柱头
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向 受压构件通常称为柱。柱由柱头、 柱身和柱脚三部分组成。
缀板
§3.1 轴心受力构件的截面形式及强度和刚度
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心 受压构件（轴心压杆）。 在钢结构中应用广泛，如桁架、网 架中的杆件，工业厂房及高层钢结 构的支撑，操作平台和其它结构的 支柱等。
截面积：上、下翼缘及腹板截面积之和
y
－200×20 80
A 20 2 10 2 361 96cm
2
b
y1
400
中和轴（形心）位置：按全截面对某轴的面积 矩等于各块板分别对该轴的面积矩之和求得。
x
10
x
y1
20 2 1 36 1 20 10 2 39 16.04cm 96
1
x
1 x 钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第三章 第三章 构件截面强度 强 度
a）型钢截面； b)实腹式组合截面；c)格构式组合截面 实 腹 式 截 面 格 构 式 截 面 图3.3 轴心受力构件的截面形式
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure