4.0 概述
钢结构的破坏形式
➢整体失稳破坏 ➢局部失稳破坏 ➢强度破坏 ➢疲劳破坏,断裂破坏等
钢结构的破坏形式
图：整体失稳破坏1
钢结构的破坏形式
图：整体失稳破坏2
钢结构的破坏形式
图：局部失稳破坏
概述 轴心受力构件 受弯构件 拉弯和压弯构件 钢结构连接构造与设计
4.1 轴心受力构件
y 2-10×220
解：（1）计算截面几何特征
毛截面面积 A 2 221 200.6 56 c m2
1-6×200
x
x
截面惯性矩
Ix
0.6 203 12
2 2210.52
5251
c m4
Iy
2 1 1 223 12
1175
c m4

y
截面回转半径 ix
Ix A
5251 9.68 c m2 56
[]—受拉构件的容许长细比。
受拉构件的容许长细比
项次
构件名称
承受静力荷载或间接承受动力荷载结构 直接承受动力 一般建筑结构 有重级工作制吊车的厂房 荷载的结构
1
桁架杆件
350
250
250
2 吊车梁或吊车桁架以下
300
的柱间支撑
3 其他拉杆、支撑系杆等
400
（张紧的圆钢除外）
200
—
350
—
4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算
（3）整体稳定性验算
N 1000103 208.6 N/mm2 f 215 N/mm2
iy
Iy A
1775 5.63 c m2 56
算例
（2）压杆的长细比及稳定系数
x
lx ix
420 9.68
43.4 150
y
ly iy
210 37.3 150
5.63
根据柱截面的组成条件，由表4-2（P84）可知，该截面对强轴属于b类，由附
表3-2查得，x=0.885；对弱轴属于c类，由附表3-3查得y=0.856.
由于 lⅡ0 l0 因此Ⅱ-Ⅱ截面为危险截面。于是
因此，轴心拉杆满足 强度要求。
N 650000 211N/mm2 f 215 N/mm2
An 215410
4.1.2 轴心受拉构件的强度计算和刚度验算
刚度验算
lo
i
（4-2） i
I A
式中， λ— 长细比
l0 ---- 计算长度，拉杆一般取l0=l，l为节点中心间距。 i — 截面的回转半径，
上海环球金融中心
由日本森大厦株式会社的全额子 公司森海外株式会社及日本具有 代表性的银行、保险公司、商社 等36家企业，偕同政府系统机构 日本海外经济协力基金(OECF)联 合投资的上海环球金融中心，总 投资逾750亿日元。位于陆家嘴 金融贸易区，建筑总面积335,420 平方米，地下3层，地上94层。 建成后的高度达460米 。总用钢 量26000t，钢筋混凝土核心筒， 外框钢骨混凝土及钢柱。
概述 轴心受力构件 受弯构件 拉弯和压弯构件(自学) 钢结构连接构造与设计
国家大剧院
位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷，总 建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，目前已进行过网壳部分设计与 施工验收审查会议。
该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m， 南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017 席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外 环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口均设在水下 。设计为法国巴黎机 场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研究院参与主体设计 ，整体结构用 钢量达6750t，195kg/m。
强度计算
N f
An
（4-3）
式中，N—轴压力设计值 An—截面的静面积 f —抗压强度设计值，p336，附录一
4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算
整体稳定性
N
A
f
（4-6）
式中
A---截面的毛面积
---稳定系数，与（λ，截面分类，钢材屈服强度）有关，
按附录三取用。
λ ---构件长细比，（对格构柱换算长细比，复杂） 截面分类—abcd四类，按截面的形状和尺寸，加工条件， 强弱轴不同而区分。主要考虑残余应力和初弯矩影响。p83
格构式组合截面
4.1.2 轴心受拉构件的强度计算和刚度验算
强度计算
N f
An
（4-1）
式中，N—轴拉力设计值(基本组合值） An—截面的净面积 f—抗拉强度设计值，p336，附录一，对圆钢需乘以 折减系数0.95。
算例
40 50 10 40 40 40 40 40 40
验算图所示双角钢截面的轴心拉杆强度。轴心拉力设计值N=650kN。钢材为 Q235钢，角钢截面为L100×100mm，角钢两肢上各有一排交错排列的螺栓孔，
算例
验算下图（P85）所示结构中两端铰接的轴心受压柱AB的整体稳定。该柱所承受
的压力设计值N=1000kN，柱计算长度lx=4.2m，ly=2.1m，柱截面为焊接工字形，
具有轧制边翼缘，其截面尺寸：翼缘2-10×220，腹板为1-6×200，由Q235A钢制 作。
已知， N=1000kN，抗压强度设计值f=215N/mm2.
4.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式 应用 桁架、塔架、网架、支柱等
截面型式 型钢截面
热轧型钢，冷弯薄壁型钢
组合截面
实腹式，格构式
4.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式
截面型式
热轧型钢截面
冷弯薄壁型钢截面
4.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式
截面型式
型钢和钢板连接而成实腹式组合截面
孔径d=21.5mm。
40 60
60
40
40 60+50=110 40
解：先将其中的一个角
钢截面展开，并比较截
面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ哪个危 险截面，两截面厚度均
Ⅰ
Ⅰ
为10mm。
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ-Ⅰ 净截面宽度
；
l0 40 110 40 21.5 168.5 mm
Ⅱ-Ⅱ 净截面宽度 lⅡ 0 40 1102 402 40 2 21.5 154 mm
轻型钢结构
容器和其他构筑物
大连西太平洋石化有限公司 1500立方米CF-62钢球罐
陕西铜川天然气公司 1000立方米天然气球罐
4.0 概述
钢结构的特点
优点 强度高，重量轻，塑性好，可焊性好， 工业 化高，面积利用系数，基础费用，抗震，工期 等综合效益较好；
缺点 耐火性差，耐腐蚀性差；高层中，用钢量大， 造价较高，设计施工技术较复杂，防火差