第七章 钢结构 （课件）《建筑力学与结构》（中国劳动保障出版社）

第七章 钢结构 第一节 钢结构概述 一、钢结构的特点 钢结构是建筑结构中的主要结构类型之一。与其他结构相比，钢结构具有以下特点： 1．强度高、结构自重轻 2．塑性和韧性好 3．均质、各向同性 4．制作、安装的工业化程度高，施工工期短 5．密闭性好，不渗漏 6．耐腐蚀性差 7．耐热，但不耐火 8．低温冷脆增大 二、钢结构的应用范围 根据钢结构的特点，结合我国的国情，目前钢结构的主要应用范围如下： 1．大跨度结构 2．高层建筑 3．高耸结构 4．可移动可拆卸的结构 5．轻型结构 6．工业建筑 7．对密闭性要求高的结构 第二节 钢结构材料 一、建筑钢材的力学性能 建筑钢材的力学性能指标共有五项：屈服强度（屈服点）fy、极限抗拉强度fu、伸长率δ、冷弯性能、冲击韧性αk。通过三种标准试验（标准拉伸试验、冷弯试验、冲击韧性）试验测得。 1．屈服强度 从标准拉伸试验所绘制的低碳钢应力—应变图可知，建筑钢材的屈服强度（屈服点）fy—是指应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力值值，它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。 一、建筑钢材的力学性能 2．抗拉强度 极限抗拉强度 fu—应力应变图最高点对应的应力值，它是衡量钢材极限抗拉能力的指标。抗拉强度与屈服强度的比值称为强屈比，强屈比增加、钢材的安全储备增加、钢材的利用率降低。 3．伸长率 试件断裂时的绝对变形值与原标距长度的百分比称为伸长率，用δ表示。 一、建筑钢材的力学性能 4．冷弯性能 冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。冷弯试验的方法是，在材料试验机上，通过冷弯冲头加压，当试件弯成1800后，若试件外表面不出现裂纹和分层，即为试件冷弯性能合格。 5．冲击韧性 冲击韧性是衡量钢材在冲击荷载作用下，抵抗脆性破坏的能力，其指标用冲击值αk来表示。冲击韧性由冲击韧性试验确定。 二、建筑钢材的种类、规格及选用 1．建筑钢材的种类 钢结构中常用的建筑钢材基本上都是碳素结构钢和低合金高强度结构钢。 （1）碳素结构钢 钢号由四部分组成，依次是屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号（分为A、B、C、D四级，A级最差， D级最优）和脱氧方法符号（F代表沸腾钢，b代表半镇静钢，Z代表镇静钢，TZ代表特种镇静钢，其中Z和TZ在钢号中省略不写。）。如Q235-A·F—表示屈服强度为235N/mm2的A级沸腾钢。 二、建筑钢材的种类、规格及选用 （2）低合金高强度结构钢 低合金结构钢是在冶炼碳素结构钢时加入一种或几种适量的合金元素而成的钢。其钢材牌号的表示方法与碳素结构钢相似，但质量等级分为A、B、C、D、E五级（其中E级最优，为特殊镇静钢），且无脱氧方法符号。例如Q345-B，Q390-D，Q420-E。 二、建筑钢材的种类、规格及选用 2．建筑钢材的规格 钢结构所用钢材主要为：热轧成型的钢板和型钢，以及冷加工成型的冷轧薄钢板和冷弯薄壁型钢。 （1）热轧钢板 钢板用“—宽×厚×长”表示，单位为mm，如“—450×10×1200” 。 （2）热轧型钢 1）角钢。角钢分为等边和不等边角钢两种 。分别用“∟边宽×厚度” 和“ ∟长边宽×短边宽×厚度”表示，单位为mm ，如“∟100×8”和“∟100×80×8”。 二、建筑钢材的种类、规格及选用 2）槽钢。槽钢分为普通槽钢和轻型槽钢两种。槽钢型号用符号（普通和轻型槽钢分别为［和Q［ ）后面加截面高度的厘米数表示，20号以上的槽钢，又按腹板的厚度不同，分为a、b、c等类别。例如［32a、Q［20a。 3）工字钢。工字钢分为普通工字钢和轻型工字钢两种。标注方法与槽钢相同，但槽钢符号“［” 应改为“Ⅰ”，例如Ⅰ32a、Q Ⅰ20a。 4）H型钢。H型钢分为三类：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）和窄翼缘H型钢（HN）。 H型钢的表示方法是先用符号HW、HM、HN表示H型钢的类别，后面 二、建筑钢材的种类、规格及选用 加高度×宽度的毫米数。例如HW300×300。 5）钢管。钢结构中常用热轧无缝钢管和焊接钢管，用“Ф外径×壁厚”表示，单位为mm，例如“Ф360×6”。 （2）冷弯薄壁型钢 薄壁型钢通常是用2～6mm厚的薄钢板冷加工而成，因其壁薄，截面几何形状开展，与相同截面积的热轧型钢相比，其截面抵抗矩大，钢材用量可显著减少，是一种高效经济的截面。其缺点是板壁较薄，对锈蚀影响较为敏感，故多用于跨度小、荷载轻的轻型钢结构中。 二、建筑钢材的种类、规格及选用 3．建筑钢材的选择 （1）钢材的选用原则 钢结构选材应遵循技术可靠、经济合理的原则，综合考虑结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度、价格和工作环境等因素，选用合适的钢材牌号和材性。 。 （2）钢材选择的基本要求 1）承重结构用钢宜采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460钢，其质量应分别符合现行国家标准的规定。 二、建筑钢材的种类、规格及选用 2）承重结构采用的钢材应具有屈服强度、伸长率、抗拉强度、冲击韧性和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量（或碳当量）的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。当选用Q235钢时，其脱氧方法应选用镇静钢。 第三节 钢结构连接 一、钢结构的连接方法和特点 钢结构连接通常有焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种方式，如下图所示。 焊接连接是钢结构最主要的连接方式。它的优点是：不削弱构件截面，构造简单，连接的密闭性好，结构刚度大。缺点是：焊接会使焊缝附近的材质变脆。 螺栓连接是钢结构最基本的连接方式。它的优点是：便于拆卸，安装方便，施工进度和质量容易保证。缺点是：需要在板上开孔使构件截面削弱，且浪费钢材。 铆钉连接是钢结构最可靠的连接方式。它的质量易于保证，但因连接费材费工，且噪音大，现已很少采用， 二、焊接连接 1．焊接方法 钢结构常用的焊接方法有手工电弧焊、自动或半自动电弧焊、气体保护焊等 。 （1）手工电弧焊 手工电弧焊的优点是：设备简单，操作灵活方便，适用性强，特别适用于现场高空焊接和曲折焊缝等。缺点是：生产效率低，劳动强度大，焊接质量取决于焊工的精神状态与技术水平，质量波动大。 二、焊接连接 （2）自动或半自动埋弧焊 优点是：工人的劳动强度低，焊缝质量稳定可靠，焊接速度快，生产效率高。缺点是：灵活性差，施焊位置受到限制，设备投资大。 （3）气体保护焊 优点是：电弧加热集中，焊接速度快，熔化深度大，焊缝强度高，塑性好，抗锈能力强。一般用于厚钢板或特厚钢板的焊接。 二、焊接连接 2．焊条 我国建筑钢结构常用的焊条有碳钢焊条和低合金钢焊条。碳钢焊条有E43xx和E50xx两个系列，低合金钢焊条有E50xx-xx和E55xx-xx等系列。 焊条应和焊件的强度和性能相适应，焊接Q235钢材时宜采用E43型焊条、焊接Q345钢材时宜采用E50型焊条、焊接Q390和Q420钢材时宜采用E55型焊条等。 二、焊接连接 3．焊缝 焊缝有对接焊缝和角焊缝两种形式。 （1）对接焊缝 对接焊缝按所受力的方向分为对接直焊缝和对接斜焊缝 见图7-6 二、焊接连接 对接焊缝的焊件常需加工成坡口，故又叫坡口焊缝，见图7-7。图中c为焊缝间隙，p为钝边高度（其作用是托住熔敷金属） a） b） c） d） e） f） 图7-7 对接焊缝的坡口形式 二、焊接连接 坡口形式与焊件厚度t有关。 当t≤6mm（手工焊）或t≤10mm（自动焊）时，可不做坡口，采用直边缝； 当t＝7～20mm时，宜采用单边V形或V形坡口； 当t＞20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度在一侧相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于 1:2.5的斜角，如图所示 二、焊接连接 在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，故焊接时可设置引弧板和引出板，如图所示，焊后将它们割除 二、焊接连接 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，所以在垂直于焊缝的轴向力作用下，可按轴向拉压杆的强度计算公式计算焊缝应力。验算公式为： 式中： N—轴向拉力或轴向压力； lw—焊缝长度，为实际焊缝长度减去10mm； t—在对接接头中为连接件的较小厚度； f —对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值； σ=N／lw. t≤ f 二、焊接连接 （2）角焊缝 在相互搭接或T形连接构件的边缘所焊截面为三角形的焊缝，称为角焊缝。 角焊缝按外力作用方向可分为垂直于力作用方向的正面焊缝或称端焊缝;平行于力作用方向的側焊缝， a）正面焊缝 b）侧焊缝 二、焊接连接 角焊缝按截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。钢结构中最常用的是等腰式直角焊缝，如图a)所示。斜角焊缝常用于钢管结构中，对于夹角大于1350或小于600的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。 a)直角角焊缝 b)斜角角焊缝 直角角焊缝的直角边的边长hf称为焊脚尺寸，与hf 成450 的高he称为焊缝的有效厚度，he=cos450× hf =0.7 hf 二、焊接连接 对于角焊缝的尺寸，钢结构规范有如下规定： 1）角焊缝的焊脚尺寸hf ≥1.5 ，t为较厚焊件厚度。 角焊缝的焊脚尺寸hf ≤1.2 t1， t1为较薄焊件厚度。 对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求： 当t≤6mm时， hf ≤t； 当t＞6mm时， hf ≤t-（1~2）mm； 3）角焊缝的计算长度小于8 hf 或40mm时不应用作受力焊缝。 4）侧面角焊缝的计算长度不宜大于60 hf。 二、焊接连接 5）角焊缝连接，应符合下列规定：a) 板件的端部仅有侧焊缝连接时，侧焊缝的长度lw不宜小于侧焊缝之间的距离b；同时b≤16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）, t为较薄焊件的厚度。b)当角焊缝的端部在构件的转角做长度为2 hf的绕角焊时，转角处必须连续施焊 。见下图 二、焊接连接 c)在搭接连接中，见下图，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。 二、焊接连接 4．焊缝缺陷及焊缝质量检验 （1）焊缝缺陷 常见的焊缝缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透及焊缝尺寸偏差等，见图示 。以上缺陷均会对焊缝的 质量产生不利影响，尤其 是裂纹缺陷对焊缝的受力 危害最大，因此，若发现 焊缝有裂纹，应彻底铲除 后补焊。 二、焊接连接 （2）焊缝质量检验 焊缝质量检验一般可用外观检查及内部无损检验，前者检查外观缺陷和几何尺寸，后者检验内部缺陷。内部无损检验目前广泛采用超声波检验、X射线或γ射线透照或拍片，其中X射线应用较广。 焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查外，还应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验。 二、焊接连接 超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤检验，并应符合国家相应质量标准的要求。一级焊缝超声波探伤和射线探伤的比例均为100%，二级焊缝超声波探伤和射线探伤的比例均为20%且均不小于200mm。当焊缝长度小于200mm时，应对整条焊缝探伤。 焊缝质量等级须在施工图中标注，但三级焊缝不需标注。 二、焊接连接 5．焊缝符号及标注方法 （1）焊缝符号 焊缝符号由引出线、图形符号和辅助符号三部分组成。引出线由横线和带箭头的斜线组成，横线上下用来标注各种符号和焊缝尺寸，箭头指向焊缝处；图形符号表示焊缝剖面的基本形式，如V表示V形坡口对接焊缝，◣表示单面角焊缝；辅助符号表示焊缝的辅助要求，如【表示三面围焊，〇表示周边围焊， 二、焊接连接 （2）标注方法 1）单面焊缝的标注方法应符合下列规定： ①当箭头指向焊缝所在的一面时，应将图形符号和尺寸标注在横线的上方；当箭头指向焊缝所在另一面（相对应的那面）时，应将图形符号和尺寸标注在横线的下方，见下图所示。 二、焊接连接 ②表示环绕工作件周围的焊缝时，其围焊焊缝符号为圆圈，绘在引出线的转折处，并标注焊角尺寸K,见下图所示。 2）双面焊缝的标注，应在横线的上、下都标注符号和尺寸。上方表示箭头一面的符号和尺寸，下方表示另一面的符号和尺寸。当两面的焊缝尺寸相同时，只需在横线上方标注焊缝的符号和尺寸。 二、焊接连接 如下图所示: 二、焊接连接 3）相互焊接的2个焊件中，当只有1个焊件带坡口时（如单面V形），引出线箭头必须指向带坡口的焊件，如下图所示。 二、焊接连接 4） 相互焊接的2个焊件，当为单面带双边不对称坡口焊缝时，引出线箭头必须指向较大坡口的焊件，如a图所示。 5）3个和3个以上的焊件相互焊接的焊缝，不得作为双面焊缝标注。其焊缝符号和尺寸应分别标注，如b图所示。 a)图 b)图 二、焊接连接 6）当焊缝分布不规则时，在标注焊缝符号的同时，宜在焊缝处加中实线（表示可见焊缝），或加细栅线（表示不可见焊缝），如下图所示。 7）相同焊缝符号应按下列方法表示： ①在同一图形上，当焊缝型式、断面尺寸和辅助要求均相同时，可只选择一处标注焊缝的符号和尺寸，并加注 二、焊接连接 相同焊缝符号“ 3/4圆弧”，绘在引出线的转折处， ②在同一图形上，当有数种相同的焊缝时，可将焊缝分类编号标注。在同一类焊缝中可选择一处标注焊缝符号和尺寸。分类编号采用大写字母A、B、C…如a)图所示 8）需要在施工现场进行焊接的焊件焊缝，应标注“现场焊缝”符号。现场焊缝符号为涂黑的三角形旗号，绘在引出线的转折处，如b)图所示。 a)相同焊缝标注 b)现场安装焊缝 二、焊接连接 9）图中较长的角焊缝（如焊接实腹钢梁的翼缘焊缝）,可不用引出线标注，而直接在角焊缝旁标注焊缝尺寸值K，如图a)所示。 10）熔透角焊缝的符号为涂黑的圆圈，绘在引出线的转折处，如图b)所示。 a)较长的角焊缝 b)熔透角焊缝 二、焊接连接 6．焊接应力与焊接变形 钢结构在焊接过程中，由于钢材局部受到剧烈的温度作用，构件中会产生焊接应力与焊接变形。焊接应力会使结构的刚度、整体稳定性和耐疲劳性降低；焊接变形影响构件的尺寸和外形美观，使构件装配困难。 减小和限制焊接应力和焊接变形，可以采取以下措施： （1）在保证安全的前提下，尽量减小焊缝的厚度、长度和数量，避免焊缝过于集中和交叉，焊缝在构件上尽量对称布置。 二、焊接连接 （2）采用合理的施焊顺序。可采用分段退焊、分层焊、跳焊、分块拼接等，如图所示。 （3）采用反变形处理。施焊前对构件实施反变形以抵消焊后的焊接变形，如图所示。 （4）小尺寸焊件，应采用焊前预热或焊后回火、锤击等处理。 三、螺栓连接 1．螺栓连接的种类和特性 螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。 （1）普通螺栓连接 普通螺栓由Q235钢制成，强度性能等级为4.6、4.8、5.6、8.8级。性能等级的含义：如4.6级中，4表示螺栓材料的抗拉强度≥400N/mm2，0.6表示屈强比为0.6。 普通螺栓的外形为大六角头型，代号用字母M与公称直径的毫米数表示，如M16、M18、M20、M22、M24、M27、M30。 三、螺栓连接 普通螺栓连接分为A、B、C三级。A级与B级为精制螺栓，经车削加工精制而成，表面光滑，尺寸准确，要求Ⅰ类孔，其螺栓孔径do比螺栓直径d仅大0.2～0.5mm，受力性能较C级螺栓好，但制作和安装复杂，成本高，在钢结构中已很少采用；C级为粗制螺栓，用圆钢制成，杆身粗糙，尺寸不够准确，只要求Ⅱ类孔，其螺栓孔径do比螺栓直径d大1.0～1.5mm，便于制作和安装，成本低，但连接变形大，工作性能较差，一般用于沿其杆轴方向受拉的连接及次要的抗剪连接和安装的临时固定。 三、螺栓连接 （2）高强度螺栓连接 高强螺栓连接是现代钢结构最主要的连接方法之一。它具有施工简单、连接紧密，耐疲劳，在动载作用下不松动等优点。是很有发展前景的连接方式。 高强度螺栓连接分为摩擦型高强螺栓连接和承压型高强螺栓连接。前者通过板件间摩擦力传递内力，破坏准则为摩擦力被克服；后者依靠螺栓杆与孔壁承压传力，以螺栓杆被剪坏或孔壁被压坏作为承载能力的极限状态。承压型的承载力比摩擦型高得多，但变形大，不适用于承受动荷载作用的结构。我国在钢结构中常用摩擦型连接。 三、螺栓连接 高强螺栓由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经过热处理。其强度性能等级为：8.8级、10.9级。螺栓的直径规格同普通螺栓。 高强螺栓分大六角头型和扭剪型两种，如图所示，二者预拉力控制方法各不相同。 a）大六角头螺栓 b）扭剪型螺栓 三、螺栓连接 高强螺栓的预拉力P直接影响到连接的承载力，为了保证能通过摩擦力传递剪力，高强螺栓的预拉力P的准确控制非常重要，其控制方法如下： 1）大六角头螺栓的预拉力控制方法 ①转角法。先用普通扳手初拧至不动，使板件紧贴，再以初拧位置为起点，改用长扳手再拧过一定的角度，一般为120°～180°完成终拧。此法无需专用扳手，简单、适用、费用少，但不够精确。 ②力矩法。先用普通扳手初拧至终拧力矩的30%～50% 三、螺栓连接 使板件紧贴，然后按100%拧紧力矩用电动扳手终拧。拧紧力矩可由试验确定，务必使施工时控制的预拉力为设计预拉力的1.1倍。此法简单、有效，但要注意防止欠拧、漏拧和超拧。 2）扭断螺栓杆尾部法（扭剪型高强度螺栓）。利用特制电动扳手的内外套，分别套住螺杆尾部的卡头和螺母，通过内外套的相对旋转，对螺母施加扭矩，最后螺杆尾部的梅花卡头被剪断扭掉，即达到规定的预拉力。此法施工简单、技术要求低、易实施、质量易保证等。 三、螺栓连接 2．螺栓的排列 （1）排列形式分类 螺栓排列的方式有并列和错列两种基本形式，如图7-31所示。并列式简单整齐，但螺栓孔对构件截面的削弱大；错列式较紧凑，可以减小螺栓孔对截面的削弱，但排列较繁杂。 a）并列 b）错列 三、螺栓连接 （2）螺栓排列的要求 螺栓的排列应简单、统一而又紧凑，满足受力要求，构造合理又便于安装。 1）受力要求 在平行于受力方向：螺栓的端距不能过小，否则板端有剪断或撕裂的可能；构件受压时，螺栓的中距不能过大，否则被连接板件间易发生鼓曲和张口现象。 在垂直于受力方向：各排螺栓的中距及边距不能过小，否则会使钢板的截面削弱过多，构件有沿直线或折线破坏的可能。 三、螺栓连接 2）构造要求。螺栓的边距和中距不宜过大，中距过大，连接板件间不密实，潮气容易侵入，造成板件锈蚀。 3）施工要求。要保证有一定的空间，以便转动扳手，拧紧螺母。 螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求： 1）B级普通螺栓的孔径do比螺栓公称直径d大0.2～0.5mm，C级普通螺栓的孔径do比螺栓公称直径d大1.0～1.5mm。 第四节 轴心受力构件 一、轴心受力构件的截面形式及特点 在钢结构中，轴心受力构件的应用十分广泛，例如桁架、网架、塔架、网壳等结构中的杆件，因两端均假设为饺接，且荷载作用在节点上，故这些构件均为轴心受压或轴心受拉构件。 轴心受力构件的截面形式可分为型钢截面和组合截面，型钢截面又分热轧型钢截面和冷弯薄壁型钢截面，型钢截面制造简单，省工省时，适用于受力较小的构件。组合截面又分实腹式组合截面和格构式组合截面，组合截面的形状和尺寸不受限制，截面开展，可以节约钢材，但费工费时，适用于受力较大的构件。 一、轴心受力构件的截面形式及特点 a）热轧型号钢截面 b）冷弯薄壁型钢截面 c）实腹式组合截面 d）格构式组合截面 二、轴心受力构件的强度、刚度和稳定性 轴心受力构件在荷载作用下必须满足强度、刚度和稳定性的要求。轴心受拉构件的承载力应由截面强度决定；轴心受压构件的承载力应由截面强度和构件稳定性的较低值决定。 1．轴心受力构件的强度计算 轴心受力构件，当端部连接（及中部拼接）处组成截面的各板件都有连接件直接传力时，除采用摩擦型高强度螺栓连接者外，其截面强度计算应符合下列规定： 毛截面屈服： σ＝N/A≤ f 净截面断裂： σ＝N/An≤0.7 fu 式中 N —轴心拉力或轴心压力设计值（N） An(A)—构件的净(毛)截面面积（mm2） f —钢材抗拉或抗压强度设计值（N/mm2） f u —钢材极限抗拉强度最小值（N/mm2） 二、轴心受力构件的强度、刚度和稳定性 用摩擦型高强度螺栓连接的构件，其截面强度计算应符合下列规定： （1）当构件为沿全长都有排列较密螺栓的组合构件时，其截面强度应按下式计算： σ＝N/An≤ f （2）除第1款的情形外，其截面强度应按下式计算： 毛截面强度： σ＝N/A≤ f 净截面强度： 式中 n—在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目； n1—所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓数目。 二、轴心受力构件的强度、刚度和稳定性 2．轴心受力构件的刚度计算 构件的刚度随长细比的增加而降低。当构件的长细比过大时，会使构件在运输和安装过程中产生过大的弯曲变形；在使用过程中因自重而发生挠曲变形；在动力荷载作用下发生较大的振动。因此，为了保证构件具有足够的刚度，必须限制构件的长细比 。即：  = l0 / i ≤［］ 式中 l0 —构件的截面回转半径； i —构件的计算长度， ［ ］ —构件的容许长细比； 二、轴心受力构件的强度、刚度和稳定性 3．轴心受压构件的整体稳定 细长的轴心受压构件，通常在截面还未达到强度破坏之前，便发生侧向的屈曲破坏，此破坏称为整体失稳。 多数情况下，轴心受压构件的承载力都会受到稳定的控制。其整体稳定按下式计算： N ≤ φA f 式中 N  —轴心压力设计值； A —构件的毛截面面积（mm2）； f —钢材抗压强度设计值（N/mm2）； φ—轴心受力构件的整体稳定系数。 二、轴心受力构件的强度、刚度和稳定性 4．实腹式轴压构件的局部稳定 为了增加实腹式轴压构件的整体稳定性，通常选用宽而薄的钢板组成比较开展的截面（如H形截面）。因钢板过宽、过薄，可能在构件丧失整体稳定之前，钢板便会产生局部凹凸鼓曲现象，这种现象便称为局部失稳。为了保证构件局部失稳不先于整体失稳，必须限制板件的宽厚比。 轴压构件的腹板局部稳定不满足时的解决措施：增加腹板厚度，此法不一定经济；设纵向加劲肋，纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧的外伸宽度不应小于10tw ，厚度不应小于0.75tw 。 第五节 受弯构件 一、受弯构件的类型和应用 承受横向荷载作用的构件 称为受弯构件，钢结构中的梁 是典型的受弯构件。钢梁按制 作方法可分为型钢梁和组合梁 两大类，如图所示。 型钢梁构造简单、成本低，应优先采用。但由于受轧制的限制，当型钢梁的尺寸和规格不能满足承载力和刚度的要求时，就必须采用组合梁。 组合梁是用钢板或型钢焊接而成，其截面开展，承载力和刚度均较型钢梁大，但制作麻烦，费时费工，适用于荷载或跨度较大时。如大跨度的楼盖主梁、重型吊车梁等常采用由钢板焊接而成的组合工字钢梁或箱形截面梁。 二、梁的拼接和连接 1．梁的拼接 梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接。 （1）工厂拼接 受钢板尺寸的限制，在工厂制作组合截面梁的过程中，通常需要将钢板接宽接长，此拼接称为工厂拼接。为避免焊缝过于密集带来的不利影响，翼缘和腹板的拼接位置应错开，并且不得与加劲肋和次梁重合。腹板拼接焊缝与加劲肋的距离至少为10tw ，如下图所示。 二、梁的拼接和连接 （2）工地拼接 大型梁受运输条件的限制，一般都在工厂分段制作、运至工地后再拼接成整体，此拼接称为工地拼接。工地拼接的方法有焊缝连接和高强螺栓连接。 采用焊接连接时，运输单元端部常做成如下图所示的形式。左图的优点是便于运输，但焊缝过于集中，易产生较大的应力集中。施焊时可采用跳焊施焊的顺序以缓解应力集中。 右图的优点是翼缘与腹板不在同一截面上，受力较好，但运输时端头突出部位易破坏。两种拼接的上下翼缘对接焊缝应开坡口。端部翼缘与腹板间的焊缝留出约500mm，待对接焊缝完成以后再焊。 二、梁的拼接和连接 焊缝连接受施焊条件的限制，质量不易保证。因此，对较重要的或直接承受动荷载的梁宜采用高强螺栓连接，如下图所示。 2．次梁与主梁的连接 次梁与主梁的连接必须遵循安全可靠、传力明确、制造简单、安装方便的原则。从受力角度区分，次梁与主梁的连接分为饺接和钢接。按梁的相对位置可分为叠接和平接。 二、梁的拼接和连接 （1）次梁与主梁叠接 次梁与主梁叠接，是将次梁直接安放在主梁上，通过螺栓或者焊缝相连，有铰接和钢接两种连接方法，如下图所示。这种连接构造简单，施工方便，但结构所占的空间较大。 a）铰接 b）刚接 二、梁的拼接和连接 （2）次梁与主梁平接 次梁与主梁平接，是将次梁从侧面连接于主梁的加劲肋上，如下图所示。这种连接所占的空间较小，广泛用于主次梁的连接。 a）铰接 b）刚接 $$