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课本建筑力学（几何体系的可变和不可变，超静定）杆件体系受到任意荷载作用后，在不考虑材料应变的情况下，其位置和几何形状若能保持不变，这样的体系称为几何不变体系；如果在不考虑材料应变的情况下，其位置或形状是可以改变的，这样的体系则称为几何可变体系。瞬变体系是一种特殊的几何可变体系，它可以沿某一方向产生瞬时的微小运动，但瞬时运动后即转化为几何不变体系。一般工程结构必须是几何不变体系，而不能采用几何可变（常变或瞬变）体系。超静定从几何构造分析的角度看，结构必须是几何不变体系。根据多余约束n，几何不变体系又分为：有多余约束(n0)的几何不变体系——超静定结构；无多余约束(n=0)的几何不变体系——静定结构。从求解内力和反力的方法也可以认为：静定结构：凡只需要利用静力平衡条件就能计算出结构的全部支座反力和杆件内力的结构。超静定结构：若结构的全部支座反力和杆件内力，不能只有静力平衡条件来确定的结构。超静定结构——几何特征为几何不变但存在多余约束的结构体系，是实际工程经常采用的结构体系。由于多余约束的存在，使得该类结构在部分约束或连接失效后仍可以承担外荷载，但需要注意的是，此时的超静定结构的受力状态与以前是大不一样的，如果需要的话，要重新核算。求解任何超静定问题，都必须综合考虑以下三个方面的条件：（1）平衡条件。即结构的整体及任何一部分的受力状态都应满足平衡方程。（2）几何条件。也称为变形条件或位移条件、协调条件、相容条件等，即结构的变形和位移条件必须符合支承约束条件和各部分之间的变形连续条件。（3）物理条件。即变形或位移与力之间的物理关系。钢结构（杆件连接）基本符号内外力M--弯矩N--轴心力P--集中荷载或高强螺栓的预拉力Q--剪力计算指标E--钢材的弹性模量G--钢材的剪切模量σ--正应力[σ]--钢材抗拉、抗压和抗弯的容许应力[σcd]--钢材端面承压的容许应力[σdl]--锚栓抗拉的容许应力[σhl]、[σha]--对接焊缝抗拉和抗压的容许应力[σll]、[σlc]--普通螺栓抗拉和承压的容许应力[σml]、[σmc]--铆钉抗拉和承压的容许应力σj--局部压应力σs--钢材的屈服点τ--剪应力[τ]--钢材抗剪的容许应力[τh]、[τl]、[τm]--对接焊缝、普通螺栓和铆钉抗剪的容许应力[τhl]--贴角焊缝抗拉、抗压和抗剪的容许应力几何特征A--毛截面面积Af--净截面面积D--直径H--柱的高度H0--柱的计算高度H1、H2--单阶柱下段和上段的高度H1、H2、H3--双阶柱下段、中段和上段的高度I--毛截面惯性矩Ij--净截面惯性矩S--毛截面面积矩Sj--净截面面积矩Si--对梁中和轴的翼缘毛截面面积矩W--毛截面抵抗矩Wj--净截面抵抗矩Ws--毛截面塑性抵抗矩Wsj--净截面塑性抵抗矩Z--集中荷载分布长度b、b1、b2--翼缘宽度d--直径e--偏心距h--截面高度ho--腹板计算高度hf--贴角焊缝的厚度(截面直角的较小边)l--长度或跨度l0--计算长度l1--桁架平面外支承点间的距离lf--焊缝的计算长度r--回转半径t--梁翼缘厚度δ--板的厚度E--偏心率O--夹角λ--长细比λh--换算长细比计算系数k--疲劳容许应力计算系数f--摩擦系数n--在连接处铆钉或螺栓的数目nm--每个高强螺栓传力摩擦面数目α--线胀系数η--增大或减小系数γ--容重μ--框架等截面柱的计算长度系数μ1、μ3--框架单阶柱下段和上段的计算长度系数μ1、μ2、μ3--框架双阶柱下段、中段和上段的计算长度系数ρ--疲劳应力比值ψ--轴心受压构件的稳定系数ψP--实腹式偏心受压构件在弯矩作用平面内的稳定系数ψ1--偏心受压构件在弯矩作用平面外的稳定系数ψPg--格构式偏心受压构件在弯矩作用平面内的稳定系数ψw、ψ'w--梁的整体稳定系数第一章总则第1条钢结构设计必须从实际情况出发，合理选用材料和结构方案，尽量节约钢材，做到技术先进，经济合理，安全适用，确保质量。第2条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。设计在地震区的钢结构或考虑防火要求钢结构和在特殊情况下的钢结构(如塔桅结构和受有高温、高压或强烈侵蚀作用的结构等)时，尚须符合现行的有关专门规范或规定的要求。第3条设计钢结构时，应考虑材料供应情况和施工条件，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度，稳定性和刚度的要求，减少制作、安装工作量，注意结构的抗腐蚀性能。在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明采用的钢号(包括钢类、炉种、浇注方法--镇静钢或沸腾钢)和连接材料的型号(或钢号)，以及对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。第二章材料第一节结构材料第4条承重结构的钢材一般采用3号钢、16锰钢或16锰桥钢，其质量标准应分别符合现行《普通碳素钢钢号和一般技术条件》、《普通低合金钢号一般技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》规定的要求注：①冶金工厂的夹钳或刚性料耙吊车的焊接吊车梁，当计算温度等于或低于-20℃时，宜采用16锰桥钢。②当有可靠根据时，可采用其它钢号。对于证明书的钢材，经试验证明其化学成分和机械性能符合相应标准所列钢号的要求时，可酌情使用。③低温地区的露天(或类似露天)焊接结构采用混腾钢时，板厚不宜过大。④计算温度应按现行《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》中的各冬季空气调节室外计算温度确定。⑤目前顶吹氧气转炉钢是按现行《普通碳素钢钢号和一般技术条件》中的平炉钢标准进行生产与验收的。第5条承重结构的钢材应保证抗拉强度，伸长率、屈服点和硫、磷的极限含量，对焊接结构尚应保证碳的极限含量。承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验合格的保证。对于重组工作制和吊车起重量等于或大于50吨的中级工作制焊吊车梁或类似结钢材，应具有常温冲击韧性的保证。当计算温度等于或低于-20℃时:对于3号钢尚应具有-20℃冲击韧性的保证；对于16锰桥钢尚应具有-40℃冲击韧性的保证。注：重级工作制的非焊接吊车梁，必要时其钢材亦应具有冲击韧性的保证。第6条钢铸件应采用现行《碳素钢铸件分类及技术条件》中规定的ZG15、ZG25、和ZG35号铸钢。第二节连接材料第7条手工焊接用的焊条，应符合现行《低碳钢及低合金高强度钢焊条》规定的要求。选择的焊条型号应与主体金属强度相适应，如：一、焊接3号钢时：对重级工作制吊车梁或类似结构，宜采用T426、T427型焊条；对其它结构，则宜采用T420～T425型焊条；二、焊接16锰钢或16锰桥钢时，宜采用T500～T505型焊条；对重级或中级工作制吊车梁或类似结构，宜采用T506、T507型焊条。第8条自动焊或半自动焊应采用与主体金属强度相适应的焊丝和焊剂。焊丝应符合现行《焊条用钢丝》规定的要求。第9条铆钉应采用现行《普通碳素钢铆螺用热轧圆钢技术条件》中规定的ML2、ML3号钢制成。第10条普通螺栓和锚栓可采用现行《普通碳素钢钢号和一般技术条件》中规定的3号钢制成。第11条高强螺栓宜采用现行《合金结构钢技术条件》中规定的40硼钢或现行《优质碳素结构钢钢号和一般技术条件》中规定的45号钢制成，并予以热处理。热处理后按螺纺内径计逄的抗拉强度：对40硼钢应不低于120公斤/毫米2；对45号钢应不低于90/公斤毫米2。高强螺栓的螺母和垫圈，宜采用现行《优质碳素结构钢钢号和一般条件中规定的45号钢制成，并予在热处理。第三章计算的基本规定第一节一般规定第12条本规东采用标准荷载和容许应力进行计算。第13条各种承重结构均应计算强度和稳定性，使用时需控制变形的结构，尚应计算变形；对于重级工作制吊车梁或类似结构，向应计算疲劳强度。第14条计算承重结构时，荷载的取值与组合应按现行《工业与民用建筑结构荷载规范》的规定并根据下列情况予以确定：一、计算直接承受动力荷载的结构的强度和稳定性时，动力荷载应乘以动力的系数，但计算变形时，不乘以动力系数；二、计算吊车梁及制动结构的疲劳度时，荷载按作用在跨间内的起重量最大的一台吊车确定，并应考虑吊车垂直荷载的动力系数，但不考虑吊车横向水平荷载的动力系数；三、计算平炉、转炉车间或其它类似车间的工作平台结构时，由修理材料所产生的荷载，可按下列系数予以折减；主梁0.85；柱(包括基础)0.75。第二节容许应力第15条钢材的容许应力应根据表2的尺寸分组，按表3采用。钢铸件的容许应力应按表4采用。连接材料的容许应力应按表5或6采用。注：采用本条表中未列入的其它钢号时，其容许应力应酌情确定。第16条计算下列情况的结构或连接时，第15条所规定的容许应力值，应乘以相应的折减系数：一、重级工作制吊车梁及其连接0.95；二、恒载(包括自重)小于总荷载40%的屋盖檩条、屋架和托架的杆件和连接0.95；三、施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接0.90；四、埋头和半埋头铆钉杆件：0.85；五、单面连接的单角钢杆件：1.轴心受力庄算强度和连接0.85；2.按轴心受压计算稳定性：当λ≤1000.70；当λ≥2001.00；当100＜λ＜200按直线插入取值。λ--对中间无联系的单角钢压杆，按最小回转半径计算的长细比。注：当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。第17条钢材和钢铸件的物理性能第18条计算钢结构的疲劳强度时，主体金属和边接的疲劳容许应务应按下列公式确定：绝对值最大的应力为拉力时，绝对值最大的应力为压力时，式中[σpo]--ρ=0时主体金属和连接的疲劳容许拉应力，按表8采用；K--系数，按表8采用；ρ--构件的疲劳应力比值，等于绝对值最小和最大的应力之比(拉应力取正号，压应力取负号)。注：①按公式(1)、(2)算得的[σρ]若等于或大于材料和连接相应的容许应力，以及公式(2)中ρ≥K时，可不计算结构的疲劳强度。②铆钉(抗剪和承压)和贴角焊缝的疲劳容许应力，不论最大应力为拉应力或压应力均应按公式(1)确定。注：①第2项，对受拉构件应保证两侧边缘平直无缺口。②“焊缝经机械加工”系指对焊缝用砂轮或其它专门方法顺应力方方向加工齐平，焊缝表面不得留下刻痕、凹口或其它损伤缺陷。③第9、11、12项应力应以净截面面积计算。④第10项应以毛截面面积计算。对高强螺栓本身可不计算疲劳强度。⑤对于夹钳或刚性料耙吊车的吊车梁[σpo]应降低10%。第四节结构变形的规定第19条计算钢结构的变形时，可不考虑铆钉(或螺栓)孔引起的截面削弱。第20条受弯构件的挠度不应超过表9所列的数值。注：l-受弯构件的跨度(对悬臂梁为悬伸长度的2倍)。第21条在有重级工作制吊车的厂房中，吊车梁的制动结构由一台最大吊车横向水平荷载(不考虑动力系数)所产生的挠度不应超过跨度的1/2000。厂房每一跨间一般保证两侧满足此项要求。第22条有重级工作制吊车的厂房柱和有中、重级工作制吊车的露天栈桥柱，在吊车梁上翼缘顶面标高处由一台最大吊车横向水平荷载(不考虑动力系数)所产生的计算变形值，不应超过表10中的规定(计算变形时，假定横向水平荷载作用于厂房或露天栈桥一侧的柱上，纵向水平荷载分配在温度区段内所有柱间支撑或纵向框架上)。注：①H为柱脚底面到吊车梁上翼缘顶面的高度。②当排架不对抗称时，其横向变形应按最不利的一侧考虑。③在设有夹钳或刚性料把吊车的厂房中，厂房柱的容许计算变形值应降低10%。第四章受变构件的计算第一节强度第23条仅在一个主平面内受弯的构件，应按公式(3)和(4)分别计算正应力和剪应力，在梁的腹板未用加劲肋加强处，当梁的上翼缘有集中荷载时，还应按公式(5)地算腹板的局部压应力。一、正应力式中M--计算截面的弯矩；Wj--净截面抵抗矩；[σ]--钢材的抗弯容许应力。二、剪应力式中Q--计算截面的剪力；I--毛截面惯性矩；S--计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；σ--腹板的厚度；[τ]--钢材的抗剪容许应力。三、局部压应力式中P--集中荷载，不考虑动力系数；M1--系数，应按下列规定采用：重级工作制吊车梁轻、中级工作制吊车梁其它梁Z--集中荷载压力分布长度，可按下式计算：a--对吊车梁取5厘米，其它梁为集中荷载处的支承长度；hy--自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板计算高度