1)拉彎構(gòu)件的計(jì)算
拉彎構(gòu)件的計(jì)算一般只需要考慮強(qiáng)度和剛度兩個(gè)方面。但對(duì)以承受彎矩為主的拉彎件，當(dāng)截面一側(cè)最外纖維發(fā)生較大的壓應(yīng)力時(shí)，則也應(yīng)考慮和計(jì)算構(gòu)件的整體穩(wěn)定以及壓板件的局部穩(wěn)定性。這里只講一般受力情況下拉彎構(gòu)件的計(jì)算。
　1)強(qiáng)度

　拉彎構(gòu)件的截面上，除有軸心拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力外，還有彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，構(gòu)件截面的應(yīng)力應(yīng)為兩者之和(圖11-98)。截面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按截面上最大正應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度：

　拉彎構(gòu)件的剛度計(jì)算與軸心受拉構(gòu)件相同。其容許長(zhǎng)細(xì)比也相同。
(2)壓彎構(gòu)件的計(jì)算
實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的計(jì)算包括強(qiáng)度、整體穩(wěn)定，局部穩(wěn)定和剛度四個(gè)方面的內(nèi)容。
1)強(qiáng)度
壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式同拉彎構(gòu)件一樣采用公式(11-176)計(jì)算，但式中N為軸心壓力的設(shè)計(jì)值。
2)整體穩(wěn)定
壓彎構(gòu)件的承載力通常是由穩(wěn)定性來(lái)決定的�，F(xiàn)以彎矩在一個(gè)主平面內(nèi)作用的壓彎構(gòu)件為例，說(shuō)明其喪失整體穩(wěn)定現(xiàn)象(圖1l-99)。在N和Mx共同作用下，—開(kāi)始構(gòu)件就在彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生變形，呈彎曲狀態(tài)，當(dāng)N和Mx同時(shí)增加到一定值時(shí)則達(dá)到極限，超過(guò)此極限，構(gòu)件的內(nèi)外力平衡被破壞，表現(xiàn)出構(gòu)件不再能夠抵抗外力作用而被壓潰，這種現(xiàn)象稱(chēng)為構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)喪失整體穩(wěn)定(圖11－99a)。

　(a) 彎矩作用平面內(nèi)(彎曲)屈曲 (b) 彎矩作用平面外(彎扭)屈曲
　圖11-99 壓彎構(gòu)件兩種整體屈曲(兩端鉸接)
對(duì)側(cè)向剛度較小的壓彎構(gòu)件，當(dāng)N和Mx增加到一定值時(shí)，構(gòu)件在彎矩作用平面外不能保持平直，突然發(fā)生平面外的彎曲變形，并伴隨截面繞縱軸的扭轉(zhuǎn)，從而喪失承載力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為構(gòu)件在彎矩作用平面外喪失穩(wěn)定(圖11-99b)。
壓彎構(gòu)件需要進(jìn)行彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算較復(fù)雜。有關(guān)整體穩(wěn)定計(jì)算，參照《規(guī)范》有關(guān)規(guī)定。
3)局部穩(wěn)定
實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，當(dāng)板件過(guò)薄時(shí)，腹板或受壓翼緣在尚未達(dá)到強(qiáng)度極限值或構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定之前，就可能發(fā)生波曲及屈曲(即局部失穩(wěn))。壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定采用限制板件寬(高)厚比的辦法來(lái)保證。
4)剛度
壓彎構(gòu)件的剛度計(jì)算與軸心受壓構(gòu)件相同，容許長(zhǎng)細(xì)比也相同�！� 四、鋼結(jié)構(gòu)的連接
(一)鋼結(jié)構(gòu)的連接方法
鋼結(jié)構(gòu)的連接方法有焊接連接、鉚釘連接和螺栓連接(圖11-100)。
1．焊接連接
焊接是鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廠—泛的一種連接方法。它的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，用鋼量省，加工簡(jiǎn)便，連接的密封性好，剛度大，易于采用自動(dòng)化操作。缺點(diǎn)是焊件會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形；焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋敏感，局部裂紋會(huì)迅速擴(kuò)展到整個(gè)截面；焊縫附近材質(zhì)變脆。
焊接連接的方法有很多，其中手工電弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧電弧焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊最為常見(jiàn)。

　手工電弧焊由焊條，夾焊條的焊把，電焊機(jī)，焊件和導(dǎo)線組成。常用的焊條為E43XX、E50X X和E55X X型。字母E表示焊條，后面的兩位數(shù)表示熔敷金屬(焊縫金屬)抗拉強(qiáng)度的最小值，如43表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度為fu=43kg/mm2；第三位數(shù)字表示適用的焊接位置(平焊，橫焊、立焊和仰焊)；第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示藥皮類(lèi)型和適用的焊接電源種類(lèi)。按焊條選用應(yīng)和焊件鋼材的強(qiáng)度相適應(yīng)的原則，Q235鋼應(yīng)選擇E43XX型焊條(E4300－E4316)；16Mn鋼應(yīng)選擇E50X X型鋼焊(E5000—E5018)；15MnV鋼應(yīng)選擇E55X X型焊條(E5500—E5518)。手工電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，適用性強(qiáng)，是鋼結(jié)構(gòu)中最常用的焊接方法。后兩種焊接方法的生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量好，在金屬結(jié)構(gòu)制造廠中常用。
2．鉚釘連接
鉚釘連接是將一端帶有預(yù)制釘頭的鉚釘，插入被連接構(gòu)件的釘孔中，利用鉚釘將另一端壓成封閉釘頭而成：鉚釘連接因費(fèi)鋼費(fèi)工，勞動(dòng)條件差，成本高，現(xiàn)已很少用。但因鉚釘連接的塑性和韌性好，傳力可靠，質(zhì)量易于檢查，所以在某些重型和經(jīng)受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)，有時(shí)仍采用鉚釘連接：
3．螺栓連接
螺栓連接可分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。
(1)普通螺栓連接，主要用在安裝連接和可拆裝的結(jié)構(gòu)中，普通螺栓有兩種類(lèi)型：一種是粗制螺栓(稱(chēng)為C級(jí))，它的制作精度較差，孔徑比栓桿直徑大1.0～1.5mm，便于制作和安裝。粗制螺栓連接，適用于承受拉力，而受剪性能較差。因此，它常用于承受拉力的安裝螺栓連接(同時(shí)有較大剪力時(shí)常另加承托承受)，次要結(jié)構(gòu)和可拆卸結(jié)構(gòu)的抗剪連接，以及安裝時(shí)的臨時(shí)固定。另一種是精制螺栓(A級(jí)或B級(jí))，它的制作精度較高，孔徑比栓桿直徑只大0.3-0.5mm，連接的受力性能較粗制螺栓連接好，但其制作和安裝都較費(fèi)工，價(jià)格昂貴，故鋼結(jié)構(gòu)中較少采用。
(2)高強(qiáng)度螺栓(包括螺帽和墊圈均采用高強(qiáng)度材料制作)連接，安裝時(shí)，用特制的扳手?jǐn)Q緊螺母給栓桿施加很大的預(yù)拉力，從而在被連接板件的接觸面上產(chǎn)生很大的壓力(如圖11-101)。

　當(dāng)受剪力時(shí)，按設(shè)計(jì)和受力要求的不同，可分為摩擦型和承壓型兩種。
摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接：這種連接僅僅靠板件接觸面間的摩擦力傳遞剪力，即保證連接在整個(gè)使用期間剪力不超過(guò)最大摩擦力。這種連接，板件間不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑移，其工作性能可靠，耐疲勞，在我國(guó)已取代鉚釘連接并得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
承壓型高強(qiáng)度螺栓連接：這種連接是依靠板件間的摩擦力與栓桿承壓和抗剪共同承受剪力。連接的承載力較摩擦型的高，可節(jié)約螺栓。但這種連接受剪時(shí)的變形比摩擦型大，所以只適用于承受靜荷載和對(duì)結(jié)構(gòu)變形不敏感的連接中。
高強(qiáng)度螺栓的強(qiáng)度等級(jí)分8.8級(jí)和10.9級(jí)兩種。小數(shù)點(diǎn)前“8”和“10”表示螺栓經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度；“.8”和“.9”表示螺栓經(jīng)熱處理后的屈服點(diǎn)與抗拉強(qiáng)度之比。如8.8級(jí)表示螺栓經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度≥800N／mm2，屈服點(diǎn)與抗拉強(qiáng)度之比為0.8。按摩擦型設(shè)計(jì)時(shí)，孔徑比栓桿直徑大1.5-2.0mm；按承壓型設(shè)計(jì)時(shí)，孔徑比栓桿直徑大1.0-1.5mm�！　∪�、拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件
　　1 ．類(lèi)型
　　壓彎構(gòu)件常采用單軸對(duì)稱(chēng)或雙軸對(duì)稱(chēng)的截面。當(dāng)彎矩只作用在構(gòu)件的最大剛度平面內(nèi)時(shí)稱(chēng)為單向壓彎構(gòu)件，在兩個(gè)主平面內(nèi)都有彎矩作用的構(gòu)件稱(chēng)為雙向壓彎構(gòu)件。工程結(jié)構(gòu)中大多數(shù)壓彎構(gòu)件可按單向壓彎構(gòu)件考慮。
圖 6-39 示常見(jiàn)的四種單向壓彎構(gòu)件。（ a ）圖所示為偏心受壓構(gòu)件； （ b ）圖所示為同時(shí)作用有軸心壓力和端彎矩的構(gòu)件，端彎矩來(lái)自相鄰構(gòu)件給予的轉(zhuǎn)動(dòng)約束，若端彎矩和軸心壓力為按比例增加，則它也可看作是偏心受壓構(gòu)件，此時(shí)偏心距e=M/N，是一個(gè)常量； （c）圖所示為同時(shí)承受橫向荷載和軸心壓力的構(gòu)件。上述（ a ）、（ b ）和（e）圖所示三種構(gòu)件的端部都有支承，因而兩端無(wú)垂直于桿軸的相對(duì)位移，桿端的剪力僅由彎矩所引起。無(wú)側(cè)移框架的柱子屬于這一類(lèi)。（ d ）圖所示的構(gòu)件兩端有垂直與桿軸的相對(duì)位移，桿端剪力由彎矩和軸心壓力兩者共同產(chǎn)生，有側(cè)移框架的柱子就屬于這一類(lèi)。

　　圖 6 -4 。所示為單向壓彎構(gòu)件截面的常用形式（ a 圖示焊接和熱軋 H 型鋼），當(dāng)其所受彎矩有正、負(fù)兩種可能且其大小又較接近時(shí)，宜采用雙軸對(duì)稱(chēng)截面，否則宜用單軸對(duì)稱(chēng)截面，兩者均應(yīng)使彎矩作用于截面的最大剛度平面內(nèi)。在實(shí)腹式構(gòu)件中，彎矩作用平面內(nèi)宜有較大的截面高度，使有較大的剛度而能抵抗更大的彎矩。在格構(gòu)式構(gòu)件中，應(yīng)使截面的實(shí)軸與彎矩作用平面一致，調(diào)整其兩分肢的間距可使具有抵抗更大的彎矩的能力。

　　對(duì)單向壓彎構(gòu)件，根據(jù)其到達(dá)承載能力極限狀態(tài)時(shí)的破壞形式，應(yīng)計(jì)算其強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定、彎矩作用平面外的穩(wěn)定和組成板件的局部穩(wěn)定。當(dāng)為格構(gòu)式構(gòu)件時(shí)還應(yīng)計(jì)算分肢的穩(wěn)定。為了保證其正常使用，則應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比。對(duì)兩端支承的壓彎構(gòu)件，當(dāng)跨中有橫向荷載時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算其撓度。對(duì)拉彎構(gòu)件，一般只需計(jì)算其強(qiáng)度和長(zhǎng)細(xì)比，不需計(jì)算其穩(wěn)定。但在拉彎構(gòu)件所受彎矩較大而拉力較小時(shí)，由于作用已接近受彎構(gòu)件，就需要驗(yàn)算其整體穩(wěn)定；在拉力和彎矩作用下出現(xiàn)翼緣板受壓時(shí)，也需驗(yàn)算翼緣板的局部穩(wěn)定。這些當(dāng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體情況加以判定。　　3 ．計(jì)算方法
　　以下簡(jiǎn)要介紹實(shí)際工程應(yīng)用中最為常見(jiàn)的焊接工字形和 H 型鋼截面單向壓彎構(gòu)件的計(jì)算方法，其他壓彎構(gòu)件的計(jì)算見(jiàn)規(guī)范相關(guān)規(guī)定。
　　設(shè)彎矩作用在腹板平面內(nèi)繞 x-x軸如圖 6-40 （ a ）所示。
　（ 1 ）強(qiáng)度


式中N和 Mx ― 所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸心壓力設(shè)計(jì)值和最大彎矩設(shè)計(jì)值；
An和 Wnx ― 凈截面面積和對(duì) x 軸的凈截面模量；
截面塑性發(fā)展系數(shù)γx 的取值與前述受彎構(gòu)件中規(guī)定的相同。
（ 2 ）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定

式中φx― 彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；為考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)γR=1.1 后的歐拉臨界力；
W1x、 ― 彎矩作用平面內(nèi)對(duì)受壓較大翼緣的彈性毛截面模量；
βmx― 等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：
1 ）懸臂構(gòu)件和分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無(wú)支撐框架和弱支撐框架柱，取βmx =1.01
2 ）兩端支承的構(gòu)件（包括不屬于第 1 種情況所指的框架柱，下均同）當(dāng)構(gòu)件上無(wú)橫向荷載時(shí)，�。�

式中的端彎矩|M1|≥|M2|，M1和M2使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)取同號(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)取異號(hào)，如圖 6-41 所示
　　3 ）兩端支承的構(gòu)件在端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)：
使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率βmx =1.0
使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率βmx =0.85
　　4 ）兩端支承的構(gòu)件無(wú)端彎矩而只有橫向荷載作用時(shí)βmax=1.0
　�。� 3 ）彎矩作用平面外的穩(wěn)定。

式中φy ― 彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，要注意當(dāng)為單軸對(duì)稱(chēng)截面時(shí)，φy值應(yīng)按計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比λyz代替λy查��；
φb― 均勻彎曲時(shí)的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)：對(duì)工字形截面和 T 形截面可采用求φb的近似公式，見(jiàn)規(guī)范附錄 B 第 B . 5 節(jié)的規(guī)定；對(duì)閉口截面φb=1.0
η― 截面影響系數(shù)，閉口截面，η=0.7，其他截面，η=1.0。
等效彎矩系數(shù)盡二的取值，對(duì)在彎矩作用平面外有側(cè)向支承的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)兩相鄰側(cè)向支承點(diǎn)間構(gòu)件段內(nèi)的荷載和內(nèi)力情況確定，具體規(guī)定與隊(duì)的取法相同，此處不贅述。
　�。� 4 ）局部穩(wěn)定通過(guò)限制截面各板件的寬（高）厚比來(lái)保證構(gòu)件不會(huì)發(fā)生局部失穩(wěn)，即對(duì)焊接工字形和 H 型鋼截面單向壓彎構(gòu)件應(yīng)滿(mǎn)足下列要求： 1 ）受壓翼緣板自由外伸寬度 b ；與其厚度 t 之比應(yīng)符合

當(dāng)強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算中取截面塑性發(fā)展系數(shù)γx=1.0時(shí)，式（ 6-42 ）中的限值 13 可改為 15. 2 ）腹板的計(jì)算高度 h0與其厚度 tw 之比應(yīng)符合

σmax― 腹板計(jì)算高度邊緣的最大壓應(yīng)力；
σmin― 腹板計(jì)算高度另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力，壓應(yīng)力取正值，拉應(yīng)力取負(fù)值；
λ― 構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，即人：；當(dāng)λ＜ 30 時(shí)，取λ=30 ；當(dāng)λ＞ 100 時(shí)，取λ=100 。
當(dāng) H 形和工字形截面壓彎構(gòu)件的腹板高厚比不能滿(mǎn)足上述要求時(shí)，可采取下述方法之一來(lái)加強(qiáng)： （ a ）加大采用的腹板厚度；但此法在腹板計(jì)算高度 h 。較大的構(gòu)件中，常可能導(dǎo)致多費(fèi)鋼材。（ b ）在腹板兩側(cè)成對(duì)設(shè)置縱向加勁肋，縱向加勁肋每側(cè)的外伸寬度不應(yīng)小于 10tw ，厚度不應(yīng)小于 0 . 75 tw；這時(shí)只需限制縱向加勁肋與受壓較大翼緣間腹板高厚比滿(mǎn)足上述式（ 6 一 44 ）或式（ 6 一 45 ）的要求即可，但設(shè)置縱向加勁肋將導(dǎo)致制造工作量的增加。（。）在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，利用腹板屈曲后強(qiáng)度的概念，對(duì)腹板僅考慮其計(jì)算高度兩側(cè)邊緣各為的寬度范圍為有效截面，把中間部分的腹板略去不計(jì)（在計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，由于穩(wěn)定臨界應(yīng)力取決于構(gòu)件的剛度，故仍采用腹板的全部截面） ; 在構(gòu)件腹板高度 hw 較大時(shí)，采用此法�？色@得經(jīng)濟(jì)。
　�。� 5 ）剛度
　　與軸心受壓構(gòu)件相同，應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比。對(duì)兩端支承的壓彎構(gòu)件，當(dāng)跨中有橫向荷載作用時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算其撓度。