第4章 轴心受拉构件

第1章 绪论

1. 钢结构具有哪些特点？（材料、结构形式、施工、工艺性、耐久性等）（P1）

2. 钢结构的典型结构形式？分别利用了钢结构的什么特点？（P2~P5）

3. 可靠度指标β的数学表达和物理意义分别是什么？（重点理解极限状态法的设计表达式）。为什么脆性破坏结构的可靠度指标要求比延性破坏结构更高？构的可靠度指标要求比延性破坏结构更高？（（PPT58）

4. 结构设计为什么要引入概率论与统计学理论。结构设计为什么要引入概率论与统计学理论。（（P7）

5. 结构功能函数和设计组合控制方程的关系是什么？结构功能函数和设计组合控制方程的关系是什么？（（P7~P8）

6. 正常使用极限状态、承载力极限状态两者的荷载组合存在什么差异？（P8）

7. 设计基准期和结构设计使用年限的区别和关系是什么？设计基准期和结构设计使用年限的区别和关系是什么？（（PPT65）

8. 荷载标准值、设计值、组合值、准永久值、频遇值的关系是什么？荷载标准值、设计值、组合值、准永久值、频遇值的关系是什么？（（PPT67~69）

9. 钢结构连接的极限状态属于哪一种？其可靠性指标与构件相比谁高谁低？（P8）

10. 正确区分工程结构遭遇的特定状态属于哪一种极限状态（P7、P9）

第2章 钢结构材料

1. 钢材拉伸试件的应力和强度这两个概念是否同一？ 2. 伸长率是如何定义的？ 3. 为什么对钢材有塑性的要求？（P13） 4. 钢材的“三脆”分别指什么？（P25\P26） 5. 钢材强度和塑性的评价指标主要有哪些？

6. 如何理解“钢材的塑性指标比钢材的强度指标更重要”？ （P13、P21）

7. 钢材的塑性和韧性有何差别？（P20~21）

8. 若某一批钢材牌号为Q235时，是否钢材的屈服点就是235MPa？（P36）

9. 检验钢材质量可以采取哪些手段？其中有哪些基本试验方法？检验钢材质量可以采取哪些手段？其中有哪些基本试验方法？（第三节）（第三节）

4.1 验算由2∟63×5组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为

270kN，只承受静力作用，计算长度为3m。杆端有一排直径为20mm的孔眼，用于螺栓承

压型连接。钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什麽角钢？计算时忽略连接偏心和杆

件自重的影响。

解：拉杆2L63×5，查附表7.4

单角钢毛面积为：6.14 cm2

故：

22

ncm28.10228.1210205214.62A

钢材

Q235,2

215mmNf

强度验算：

22

23

2156.262

1028.1010270

mmNfmmN

AN

n





该拉杆强度不满足。

试改用2∟70×6

单角钢毛面积为：8.16 cm2

故：

22

1392240163262021016.82mmA

n

强

度验算：

223

215194

139210270

mmNfmmN

AN

n



强度满足要求。

静力作用只需验算竖向平面内的长细比，按一般建筑结构系杆考虑，容许长细比为

400 (或按其他构件300、350)；

由附表7.4 cmi

x15.2

长细比验算：



4005.139

15.2300



xo

il

长细比满足要求。

点评：

1、实际设计应多方案，在满足要求的方案中选重量最轻的。如果选用的规格是所有角钢规

格中最轻的就是最优设计。

OK

4.3 验算图示高强螺栓摩擦型连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm，孔径22mm，钢材

为Q235-A.F，承受轴心拉力N=600kN (设计值)。

解：钢板厚度14mm，拼接板厚度2×10mm Q235—A.F 查表得

2

mmN215f

钢板最外列螺栓处：



2

24369243360142234080804014mmA

n



nn5.01NN

1

=

=600(1-0.5×3/9)=500kN

验算净截面强度：

223

2153.205

243610500

钢筋混凝土结构各章重点 绪 论

1、混凝土结构概念：以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝士结构。

◇2、混凝土结构分类：包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等三类。

◇3、钢筋和混凝土共同工作的主要原因

钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料，它们可以相互结合共同工作的主要原因是：

①混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，相互传递内力。粘结力是这两种性质不同的材料能够共同工作的基础；

②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5℃-1，混凝土的为1.0×10-5℃-1～1.5×10-5℃-1，二者数值相近。因此.当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。

③钢筋包裹在混凝土中，混凝土保护层可以保护钢筋，避免或延缓钢筋锈蚀。

◇4、钢筋混凝土结构的优点：

钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载力和较好的受力性能以外。与其他结构相比还具有下列优点：

①就地取材。钢筋混凝土结构中，砂和石料所占比例很大，水泥和钢筋所占比例较小。砂和石料一般可以由建筑工地附近供应。

②节约钢材。钢筋混凝土结构的承载力较高。大多数情况下可用来代替钢结构，因而节约钢材。 ③耐久、耐火。钢筋埋放在混凝土中，受混凝土保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。当火灾发生时。钢筋混凝土结构不会象木结构那样被燃烧，也不会象钢结构那样很快软化而破坏。

④可模性好。钢筋混凝土结构可以根据需要浇捣成任何形状。

⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好，刚度大。

◇5、钢筋混凝土结构的缺点：

①自重大。钢筋混凝土的重度约为25kN/m3，比砌体和木材的重度都大。尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸比钢结构的大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构。

②抗裂性差。如前所述，混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成不安全感。

1 轴心受力构件

设计轴心受拉构件时需进行强度和刚度的验算，设计轴心受压构件时需进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。

一、轴心受力构件的强度和刚度

1．轴心受力构件的强度计算

轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态

fANn (1)

式中 N——构件的轴心拉力或压力设计值；

nA——构件的净截面面积；

f——钢材的抗拉强度设计值。

采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，按下式计算：

fANn' (2)

'N=)5.01(1nnN (3)

式中 n——连接一侧的高强度螺栓总数；

1n——计算截面(最外列螺栓处)上的高强度螺栓数；

0.5——孔前传力系数。

采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式(2)验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度

fAN (4)

2．轴心受力构件的刚度计算

轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证

][ (5)

式中 ——构件的最大长细比； 2 []——构件的容许长细比。

二、 轴心受压构件的整体稳定

1．理想轴心受压构件的屈曲形式

理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：

①弯曲屈曲 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。

②扭转屈曲 长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。

③弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时发生弯扭屈曲。

2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力

若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为

NE=22lEI=22EA (6)

3．初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响

实际工程中的构件不可避免地存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。