第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算
当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时［图7-1a）］，称为偏心受压构件。压力N的作用点离构件截面形心的距离0e称为偏心距。截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件［图7-1b）］，称为压弯构件。根据力的平移法则，截面承受偏心距为0e的偏心压力N相当于承受轴心压力N和弯矩M（=N0e）的共同作用，故压弯构件与偏心受压构件的基本受力特性是一致的。
图7-1 偏心受压构件与压弯构件
a)偏心受压构件 b)压弯构件
钢筋混凝土偏心受压（或压弯）构件是实际工程中应用较广泛的受力构件之一，例如，拱桥的钢筋混凝土拱肋，桁架的上弦杆、刚架的立柱、柱式墩（台）的墩（台）柱等均属偏心受压构件，在荷载作用下，构件截面上同时存在轴心压力和弯矩。
钢筋混凝土偏心受压构件的截面型式如图7-2所示。矩形截面为最常用的截面型式，截面高度h大于600mm的偏心受压构件多采用工字形或箱形截面。圆形截面主要用于柱式墩台、桩基础中。
图7-2 偏心受压构件截面型式
a)矩形截面 b)工字形截面 c)箱形截面 d)圆形截面
在钢筋混凝土偏心受压构件的截面上，布置有纵向受力钢筋和箍筋。纵向受力钢筋在截面中最常见的配置方式是将纵向钢筋集中放置在偏心方向的两对面［图7-3a）］，其数量通过正截面承载力计算确定。对于圆形截面，则采用沿截面周边均匀配筋的方式［图7-3b）］。箍筋的作用与轴心受压构件中普通箍筋的作用基本相同。此外，偏心受压构件中还存在着一定的剪力，可由箍筋负担。但因剪力的数值一般较小，故一般不予计算。箍筋数量及间距按普通箍筋柱的构造要求确定。
纵向钢筋箍筋纵向钢筋箍筋纵向钢筋纵向钢筋箍筋箍筋
图7-3 偏心受压构件截面钢筋布置形式
a)纵筋集中配筋布置 b)纵筋沿截面周边均匀布置
7.1 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态
第四章 轴心受力构件
一、轴心受力构件的特点和截面形式
轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢平台柱等等。
实际上，纯粹的轴心受力构件是很少的，大部分轴心受力构件在不同程度上也受偏心力的作用，如网架弦杆受自重作用、塔架杆件受局部风力作用等。但只要这些偏心力作用非常小（一般认为偏心力作用产生的应力仅占总体应力的3％以下。）就可以将其作为轴心受力构件。
轴心受力的构件可采用图中的各种形式。
其中
a）类为单个型钢实腹型截面，一般用于受力较小的杆件。其中圆钢回转半径最小，多用作拉杆，作压杆时用于格构式压杆的弦杆。钢管的回转半径较大、对称性好、材料利用率高，拉、压均可。大口径钢管一般用作压杆。型钢的回转半径存在各向异性，作压杆时有强轴和弱轴之分，材料利用率不高，但连接较为方便，单价低。
b) 类为多型钢实腹型截面，改善了单型钢截面的稳定各向异性特征，受力较好，连接也较方便。
c) 类为格构式截面，其回转半径大且各向均匀，用于较长、受力较大的轴心受力构件，特别是压杆。但其制作复杂，辅助材料用量多。
二、轴心受拉杆件
轴心受拉杆件应满足强度和刚度要求。并从经济出发，选择适当的截面形式，处理好构造与连接。
1、强度计算
轴心拉杆的强度计算公式为： （6－1）
式中：
N —— 轴心拉力；
An—— 拉杆的净截面面积；
f —— 钢材抗拉强度设计值。
当轴心拉杆与其它构件采用螺栓或高强螺栓连接时，连接处的净截面强度计算如连接这一章所述。
公式（6－1）适用于截面上应力均匀分布的拉杆。当拉杆的截面有局部削弱时，截面上的应力分布就不均匀，在孔边或削弱处边缘就会出现应力集中。但当应力集中部分进入塑性后，内部的应力重分布会使最终拉应力分布趋于均匀。因而须保证两点：（1）选用的钢材要达到规定的塑性（延伸率）。（2）截面开孔和消弱应有圆滑和缓的过渡，改变截面、厚度时坡度不得大于1:4。
附录1 轴心受压构件的稳定系数
普通钢构件轴心受压构件的截面类别（按GB50017-2003） 附表1-1
截 面 形 式 及 主 轴 截面类别
板厚t＜40mm 轧制工字钢，翼缘宽b与截面高h之比hb/≤0.8，对垂直于腹板的轴（x轴） a类 轧制钢管，对任意轴
不属于a类和b类的截面，以及格构式构件的分肢计算垂直于腹板轴的稳定 b类
翼缘为轧制或剪切边焊接工字形截面，对通过或平行于腹板的轴（y轴）
c类 焊接T形截面，翼缘为轧制或剪切边，对通过或平行于腹板的轴（y轴）
焊接十字形截面，板件边缘为轧制或剪切，对x轴、y轴
焊接矩形管截面，板件宽厚比≤20，对x轴、y轴
板厚t≥40mm 不属于c类和d类的截面 b类
轧制工字钢或H形截面，t＜80mm，对通过或平行于腹板的轴（y轴） c类 轧制工字钢或H形截面，t≥80mm，对垂直于腹板的轴（x轴）
轧制工字钢或H形截面，t≥80mm，对通过或平行于腹板的轴（y轴） d类
翼缘为轧制或剪切边焊接工字形截面，对垂直于腹板的轴（x轴） c类
翼缘为轧制或剪切边焊接工字形截面，对通过或平行于腹板的轴（y轴） d类
焊接箱形截面，板件宽厚比≤20，对x轴、y轴 c类
a类截面轴心受压构件的稳定系数（按GB50017-2003） 附表1-2
235yf 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
210 220 230 240 250 1.000 0.995 0.981 0.963 0.941 0.916 0.883 0.839 0.783 0.714 0.638 0.563 0.494 0.434 0.383 0.339 0.302 0.270 0.243 0.220 0.199 0.182 0.166 0.153 0.141 0.130 1.000 0.994 0.979 0.961 0.939 0.913 0.879 0.834 0.776 0.706 0.630 0.555 0.488 0.429 0.378 0.335 0.298 0.267 0.241 0.218 0.198 0.180 0.165 0.152 0.140 1.000 0.993 0.977 0.959 0.937 0.910 0.875 0.829 0.770 0.699 0.622 0.448 0.481 0.423 0.373 0.331 0.295 0.264 0.238 0.215 0.196 0.179 0.164 0.150 0.139 1.000 0.992 0.976 0.957 0.934 0.907 0.871 0.824 0.763 0.691 0.615 0.541 0.475 0.418 0.369 0.327 0.292 0.262 0.236 0.213 0.194 0.177 0.162 0.149 0.138 0.999 0.991 0.974 0.955 0.932 0.904 0.867 0.818 0.757 0.684 0.607 0.534 0.469 0.412 0.3640.323 0.289 0.259 0.233 0.211 0.192 0.175 0.161 0.148 0.136 0.999 0.989 0.972 0.952 0.929 0.900 0.863 0.813 0.750 0.676 0.600 0.527 0.463 0.407 0.360 0.320 0.285 0.256 0.231 0.209 0.190 0.174 0.159 0.147 0.135 0.998 0.988 0.970 0.950 0.927 0.897 0.858 0.807 0.743 0.668 0.592 0.520 0.457 0.402 0.356 0.316 0.282 0.253 0.229 0.207 0.189 0.172 0.158 0.146 0.134 0.998 0.986 0.968 0.948 0.924 0.894 0.854 0.801 0.736 0.661 0.585 0.514 0.451 0.397 0.351 0.312 0.279 0.251 0.226 0.205 0.187 0.171 0.157 0.144 0.133 0.997 0.985 0.966 0.946 0.921 0.890 0.849 0.795 0.728 0.653 0.577 0.507 0.445 0.392 0.347 0.309 0.276 0.248 0.224 0.203 0.185 0.169 0.155 0.143 0.132 0.996 0.983 0.964 0.944 0.919 0.886 0.844 0.789 0.721 0.645 0.570 0.500 0.440 0.387 0.343 0.305 0.273 0.246 0.222 0.201 0.183 0.168 0.154 0.142 0.131
钢结构基本原理
第一章 概述
1、钢结构设计是怎样确保结构安全、可靠、经济的？
钢结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用，能够在设计使用年限内满足各项功能要求并且经济合理。我国《建筑结构设计统一标准》规定，建筑结构必须满足安全性、适用性和耐久性的要求。为使建筑物设计符合技术先进、经济合理、安全适用，确保质量的要求，建筑结构方案设计，包括结构选型设计占有重要的地位。建筑结构方案设计和选型的构思是一项很细致的工作，其有充分考虑各种影响因素并进行全面综合分析，才能做出优化的方案选择。结构选型应综合考虑建筑对使用空间的要求、结构的合理几何体型、建筑结构材料的种类、结构设计理论的差异、经挤因素等多种影响因素。
4、钢材脆性破坏和塑性破坏的原因、现象及后果是什么?
原因：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到钢材的抗拉强度后才发生，破坏前构件产生较大的塑性变形；脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢材的屈服点，断裂从应力集中处开始。
现象：塑性破坏加载后有较大变形，因此破坏前有预兆，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。脆性破坏加载后，无明显变形，因此破坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。
后果：脆性破坏危险性大。 塑性破坏可以及时采取措施予以补救，危险性相对于脆性破坏稍小。
7、钢材为什么会发生疲劳破坏？如何验算疲劳强度？
钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续重复荷载循环下不断扩展至断裂的脆性破坏。
第二章 钢结构的连接
1、钢结构有哪些连接方法？各有什么特点？
答：钢结构常用的连接方法有：焊缝连接、螺栓连接、铆接；
焊缝连接：属刚接（可以承受弯矩），除了直接承受动力荷载的结构中、超低温状态下，均可采用焊缝连接。
螺栓连接：属铰接（弯矩为零）一般情况下均可使用；特点是现场作业快，容易拆除，维修方便；
铆接：当结构受力较小的情况下使用；
