基础钢结构施工（精选7篇）
1.技术准备
（1）参加图纸会审，与业主、设计、监理充分沟通，确定钢结构各节点、构件分节细节及工厂制作图已完毕。
（2）总平面规划。总平面规划主要包括结构平面纵横轴线尺寸、主要塔式起重机的布置及工作范围，机械开行路线，配电箱及电焊机布置，现场施工道路，消防道路，排水系统，构件堆放位置。如果现场堆放构件面积不满足时，可选择中转场地，即制造厂中转场安装现场。
（3）编制安装施工组织设计或安装方案，经审批后，认真向班组交底。
（4）各专项工种施工工艺确定，编制具体的吊装方案、测量监控方案、焊接及无损检测方案、高强度螺栓施工方案、塔吊装拆方案、临时用电用水方案、质量安全环保方案审核完成。
（5）根据现场施工安排，编制钢结构件进厂计划，安排制作、运输计划。
2、材料准备
（1）钢构件在出厂前，制造厂应根据制作标准的有关规范，以及设计图的要求进行产品检验，填写质量报告、实际偏差值。钢构件交付结构安装单位后，结构安装单位再在制造厂质量报告的基础上，根据构件性质分类，再进行复检或抽检。
（2）根据施工图，测算各主耗材料（如焊条、焊丝等）及连接件（如高强螺栓、普通螺栓）的数量，作好定货安排，确定进厂时间。
（3）各施工工序所需临时支撑、钢结构拼装平台、脚手架支撑、安全防护、环境保护器材数量确认后，安排进厂制作及搭设。
（4）按照安装流水顺序由中转堆场配套运入现场的钢构件，利用现场的装卸机械将其就位到安装机械的回转半径内。由运输造成的构件变形，在施工现场均要加以矫正。
（5）对于特殊构件的运输，如放射性、腐蚀性等的，要作好相应的措施，并到当地的公安、消防部门登记；如超重、超长、超宽的构件，还应规定好吊耳的设置，并标出重心位置。
3 、主要机具
在多层与高层钢结构施工中。常用主要机具有：塔式起重机、汽车式起重机、履带式起重机、交直流电焊机、CO2 气体保护焊机、空压机、碳弧气刨、砂轮机、超声波探伤仪、磁粉探伤、着色探伤、焊缝检查量规、大六角头和扭剪型高强度螺栓扳手、高强度螺栓初拧电动扳手、栓钉机、千斤顶、葫芦、卷扬机、滑车及滑车组、钢丝绳、索具、经纬仪、水准仪、全站仪等。
4、作业条件
（1）对现场周边交通状况进行调查，确定大型设备及钢构件进厂路线。
（2）施工临时用电用水铺设到位。
（3）劳动力进场，所有生产工人都要进行上岗前培训，取得相应资质的上岗证书，做到持证上岗。尤其是焊工、起重工、塔吊操作工、塔吊指挥工等特殊工种。
（4）施工机具安装调试验收合格。
（5）为达到正确的符合精度要求的测量成果，全站仪、经纬仪、水平仪、铅直仪、钢尺等施工测量前必须经计量部门检定。
（6）构件进场：按吊装进度计划配套进厂，运至现场指定地点，构件进厂验收检查。
（7）对周边的相关部门进行协调，如治安、交通、绿化、环保、文保、电力、气象等。并到当地的气象部门去了解以往年份每天的气象资料，做好防台风、防雨、防冻、防寒、防高温等措施。
二、施工工艺
1、钢结构吊装顺序多层与高层钢结构吊装一般需划分吊装作业区域，钢结构吊装按划分的区域，平行顺序同时进行。当一片区吊装完毕后，即进行测量、校正、高强度螺栓初拧等工序，待几个片区安装完毕后，对整体再进行测量、校正、高强度螺栓终拧、焊接。焊后复测完，接着进行下一节钢柱的吊装。并根据现场实际情况进行本层压型钢板吊放和部分铺设工作等。
2、螺栓预埋螺栓预埋很关键，柱位置的准确性取决于预埋螺栓位置的准确性。预埋螺栓标高偏差控制在+5mm以内，定位轴线的偏差控制在±2mm。
3、钢柱拼装为便于保证钢柱拼装质量，减少高空作业，可采用在地面将多节柱拼装在一起，一次吊装就位。起重机起重能力应能满足一次起吊。
1）根据钢柱断面不同，采取相应的钢平台及胎具。
2）每节钢柱都弹好中线，在断面处成互相垂直。多节柱拼装时，三面都要拉通线。
3）每个节点最容易出现问题是翼缘板错口。如发现翼缘板制作时发生变形，采用机械矫正或火焰矫正，达到允许误差继续拼装。拼装一般采用倒链，在两接口处焊耳板，进行校正对接。
4）节点必须采用连接板做约束，当焊接冷却后再拆除。
5）焊接冷却将柱翻身，焊另一面前进行找平，继续量测通线→找标高→点焊→焊好约束板→焊接→冷却→割掉约束板及耳板→复核尺寸
4、钢柱安装工艺
（1）吊点设置：吊点位置及吊点数，根据钢柱形状、端面、长度、起重机性能等具体情况确定。一般钢柱弹性和钢性都很好，吊点采用一点正吊，吊耳放在柱顶处，柱身垂直、易于对线校正。通过柱重心位置，受起重机臂杆长度限制，吊点也可放在柱长1/3处，吊点斜吊时由于钢柱倾斜，对线校正较难。对细长钢柱，为防止钢柱变形，采用二点或三点。如果不采用焊接吊耳，直接在钢柱本身用钢丝绳帮扎时要注意两点。其一：在钢柱（口、工）四角做包角（用半圆钢管内夹角钢）以防钢丝绳刻断；其二：在绑扎点处，为防止工字型钢柱，局部受挤压破坏，可加一加强肋板，吊装格构柱，绑扎点处加支撑杆。
（2）起吊方法
1）多层与高层钢结构工程中，钢柱一般采用单机起吊，对于特殊或超重的构件，也可采取双机抬吊，双机抬吊应注意的事项：
①尽量选用同类型起重机；
②根据起重机能力，对起吊点进行荷载分配；
③各起重机的荷载不宜超过其相应起重能力的80%；
④在操作过程中，要互相配合，动作协调，如采用铁扁担起吊，尽量使铁扁担保持平衡，倾斜角度小，以防一台起重机失重而使另一台起重机超载，造成安全事故；
⑤信号指挥，分指挥必须听从总指挥。
2）起吊时钢柱必须垂直，尽量做到回转扶直，根部不拖。起吊回转过程中应注意避免同其他已吊好的构件相碰撞，吊索应有一定的有效高度。3）第一节钢柱是安装在柱基上的，钢柱安装前应将登高爬梯和挂篮等挂设在钢柱预定位置并绑扎牢固，起吊就位后临时固定地脚螺栓，校正垂直度。钢柱两侧装有临时固定用的连接板，上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓固定连接板做临时固定。
4）钢柱安装到位，对准轴线，必须等地脚螺栓固定后才能松开吊索。
（3）钢柱校正钢柱校正要做三件工作：柱基标高调整，柱基轴线调整，柱身垂直度校正。测量是安装的关键工序，在整个施工过程中，以测量为主。
1）首层钢柱柱基标高调整首层钢柱放上后，利用柱底板下的螺母或标高调整块控制钢柱的标高（因为有些钢柱过重，螺栓和螺母无法承受其重量，故柱底板下需加设标高调整块――钢板调整标高），精度可达到±1mm以内。柱底板下预留的空隙，可以用高强度、微膨胀、无收缩沙浆以捻浆法填实。当使用螺母作为调整柱底板标高时，应对地脚螺栓的强度和刚度进行计算。现在有很多高层钢结构地下室部分钢柱是劲性钢柱，钢柱的周围都布满了钢筋，调整标高和轴线时，都要适当地将钢筋梳理开才能进行，施工起来较困难些。
2）首层钢柱柱底轴线调整对线方法：在起重机不松钩的情况下，将柱底板上的四个点与钢柱的控制轴线对齐缓慢降落至设计标高位置。如果这四个点与钢柱的控制轴线有微小偏差可借线。
3）首层钢柱柱身垂直度校正采用缆风绳校正方法。用两台呈90°的经纬仪找垂直。在校正过程中，不断微调柱底板下螺母，直至校正完毕，将柱底板上面的两个螺母拧上，缆风绳松开不受力，柱身呈自由状态，再用经纬仪复核，如有微小偏差，再重复上述过程，直至无误，将上螺母拧紧。地脚螺栓上螺母一般用双螺母，可在螺母拧紧后，将螺母与螺杆焊实。
4）柱顶标高调整和其他节框架钢柱高控制柱顶标高调整和其他节框架钢柱高控制可以用两种方法：一是按相对标高安装，另一种按设计标高安装，通常按相对标高安装。钢柱吊装就位后，用大六角高强度螺栓固定连接（经摩擦面处理）上下耳板，不加紧，通过起重机起吊，撬棍微调柱间间隙。量取上下柱顶预先标定标高值，符合要求后打入钢楔、点焊限制钢柱下落，考虑到焊缝收缩及压缩变形，标高偏差调整至5mm以内。柱子安装后在柱顶安置水平仪，测相对标高，取最合理值为零点，以零点为标准进行换算各柱顶线，安装中以线控制，将标高测量结果与下节柱顶预检长度对比进行综合处理。超过5mm对柱顶标高作调整，调整方法：是采用填塞一定厚度的低碳钢钢板，但须注意不宜一次调整过大，因为过大的调整会带来其他构件节点连结的复杂化和安装难度。
5）第二节柱纵横十字线校正。为上下柱不出现错口，尽量做到上下柱十字线重合，如有偏差，在柱柱的连接耳板的不同侧面夹入垫板（垫板厚度0.5～1.0mm），拧紧大六角螺栓，钢柱的十字线偏差每次调整3mm以内，若偏差过大分2～3次调整。注意：每一节柱子的定位轴线决不允许使用下一节柱子的定位轴线，应从地面控制轴线引到高空，以保证每节柱子安装正确无误，避免产生过大的积累偏差。
6）第二节钢柱垂直度校正钢柱垂直度校正的重点是对钢柱有关尺寸预检，即对影响钢柱垂直度因素的预先控制。经验值测定：梁与柱一般焊缝收缩值小于2mm；柱与柱焊缝收缩值一般在3.5mm。为确保钢结构整体安装质量精度，在每层都要选择一个标准框架结构体（或剪力筒），依次向外发展安装。安装标准化框架的原则：指建筑物核心部分，几根标准柱能组成不可变的框架结构，便于其它柱安装及流水段的划分。标准柱的垂直度校正：采用两台经纬仪对钢柱及钢梁安装跟踪观测。钢柱垂直度校正可分两步。第一步，采用无缆风绳校正。在钢柱偏斜方向的一侧打入钢楔或顶升千斤顶。注意：临时连接耳板的螺栓孔应比螺栓直径大4mm，利用螺栓孔扩大足够余量调节钢柱制作误差-1～+5mm。第二步：将标准框架体的梁安装上。先安装上层梁，再安装中、下层梁，安装过程会对柱垂直度有影响，可采用钢丝绳缆索（只适宜跨内柱）、千斤顶、钢楔和手拉葫芦进行，其它框架柱依标准框架体向四周发展，其做法与上同。
5、钢梁安装工艺
（1）钢梁安装钢梁安装一般采用工具式吊耳或捆绑法进行吊装。在进行安装以前应将钢梁的分中标记引至钢梁的端头，以利于吊装时按柱牛腿的定位轴线临时定位。工具式吊耳进行起吊见
（2）钢梁的校正校正包括标高调整、纵横轴线和垂直度的调整。注意钢框架梁的`校正必须在结构形成刚度单元以后才能进行。1）标高调整：用一台水准仪架在梁上或专门搭设的平台上，进行每梁两面端的高程测量，将所有数据进行加权平均，算出一个标准值。根据标准值计算各点标高调整值。
2）纵横轴线校正：用经纬仪将轴线引到柱子上，定出各梁中心线距轴线的距离，在梁顶面中心线拉一通长钢丝（或用经纬仪均可），用千斤顶和手拉葫芦将梁端部逐根调整到位。当钢梁纵横轴线误差符合要求后，复查框架梁跨度。
3）垂直度校正：从梁的上翼缘挂锤球下去，测量线绳到梁腹板上下两处的水平距离。根据梁的倾斜程度（a≠a＇）再次进行调整，使a=a＇。
6、钢屋架安装工艺
（1）钢屋架的吊装钢屋架侧向刚度较差，安装前需要进行强度验算，强度不足时应进行加固。钢屋架吊装时的注意事项如下：
1）绑扎时必须绑扎在屋架节点上，以防止钢屋架在吊点处发生变形。绑扎节点的选择应符合钢屋架标准图要求或经设计计算确定。
2）屋架吊装就位时应以屋架下弦两端的定位标记和柱顶的轴线标记严格定位，并点焊加以临时固定。
3）第一榀屋架吊装就位后，应在屋架上弦两侧对称设缆风固定，第二榀屋架就位后，每坡用一个屋架间调整器，进行屋架垂直度校正，再固定两端支座处并安装屋架间水平及垂直支撑。
（2）钢屋架垂直度的校正：钢屋架的垂直度的校正方法如下：在屋架下弦一侧拉一根通长钢丝（与屋架下弦轴线平行），同时在屋架上弦中心线反出一个同等距离的标尺，用线锤校正。也可用一台经纬仪，放在柱顶一侧，与轴线平移a距离，在对面柱子上同样有一距离为a的点，从屋架中线处挑出a距离，三点在一个垂面上即可使屋架垂直
7、框架梁安装工艺
（1）钢梁安装采用两点吊。
（2）钢梁吊装宜采用专用卡具，而且必须保证钢梁在起吊后为水平状态。
（3）一节柱一般有2层、3层或4层梁，原则上横向构件由上向下逐件安装，由于上部和周边都处于自由状态，易于安装且保证质量。一般在钢结构安装实际操作中，同一列柱的钢梁从中间跨开始对称地向两端扩展安装，同一跨钢梁，先安装上层梁再安装中下层梁。
（4）在安装柱与柱之间的主梁时，会把柱与柱之间的开档撑开或缩小。测量必须跟踪校正，预留偏差值，留出节点焊接收缩量，这时柱子产生的内力，焊接完毕焊缝收缩后也就消失。
（5）柱与柱节点和梁与柱节点的焊接，以互相协调为好。一般可以先焊一节柱的顶层梁，再从下向上焊接各层梁与柱的节点。柱与柱的节点可以先焊，也可以后焊。
（6）次梁根据实际施工情况一层一层安装完成。
（7）同一根梁两端的水平度，允许偏差（L/1000）；最大不超过10，如果钢梁水平度超标，主要原因是连接板位置或螺孔位置有误差，可采取换连接板或塞焊孔重新制孔处理。
8、柱底灌浆在第一节钢框架安装完成后即可开始紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必须对柱基进行清理，立模板，用水冲洗并除去水渍，螺孔处必须擦干，然后用自流砂浆连续浇灌，一次完成。流出的砂浆应清洗干净，加盖草包来养护。砂浆必须做试块，作为验收资料。
9、补漆
（1）高层建筑钢结构在一个流水段一节柱的所有构件安装完毕，并对结构验收合格后，结构的现场焊缝、高强度螺栓及其连接节点，以及在运输安装过程中构件涂层被磨损的部位，应补刷涂层。涂层应采用与构件制作时相同的涂料和相同的涂刷工艺。
（2）涂层外观应均匀，平整、丰满，不得有咬底、剥落、裂纹、针孔、漏涂和明显的皱皮流坠，且应保证涂层厚度。当涂层厚度不够时，应增加涂刷的遍数。
（3）经检查确认不合格的涂层，应铲除干净，重新涂刷。
（4）当涂层固化干燥后方可进行下一道工序。
三、高强度螺栓施工工艺
1.材料和技术质量要求
（一）材料要求
①施工中使用的高强度螺栓必须符合现行国家有关标准。
②高强度螺栓连接副必须经过以下试验，符合规范要求时方可出厂：
1）材料的炉号、制作批号、化学性能与机械性能证明或试验。
2）螺栓的负荷试验。
3）螺母的保证荷载试验。
4）螺母及垫圈的硬度试验。
5）连接件的扭矩系数试验（注明试验温度）。大六角头连接件的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪型连接件的紧固轴力平均值和变异系数。
6）紧固轴力系数试验。
7）产品规格，数量，出厂日期，装箱单。
（二）技术要求
（1）施工前复验高强度大六角头螺栓连接副的扭矩系数和扭剪型高强度螺栓的紧固轴力（预拉力），复验结果必须符合有关规范要求。
（2）钢结构构件摩擦面抗滑移系数经检验必须符合设计要求。
（3）初拧、复拧及终拧的次序，应从中间向两边或四周对称进行，初拧和终拧的螺栓都应做不同的标记，避免漏拧、超拧等不安全隐患。
（三）质量要求
（1）应定期校正电动扳手或手动扳手的扭矩值使其偏差不大于±5%，严格控制超拧。
（2）安装高强度螺栓前作好接头摩擦面上清理，不允许有毛刺、铁屑、油污、焊接飞溅物，用钢丝刷沿受力垂直方向除去浮锈。摩擦面应干燥，没有结露、积霜、积雪。并不得在雨天进行安装；当气温低于-10℃，停止作业。当天安装的高强度螺栓，当天终拧完。
（3）高强度螺栓应自由穿入螺栓孔内。扩孔时，铁屑不得掉入板层间。扩孔数量不得超过一个接头螺栓孔的1/3，扩孔直径不得大于原孔径再加2mm。严禁用气割进行高强度螺栓的扩孔工作
2. 施工工艺
（一）工艺流程作业准备→接头组装→安装临时螺栓→安装高强螺栓→高强螺栓紧固→检查验收
（二）操作工艺
（1）接头组装：
①对摩擦面进行清理，对板不平直的，应在平直达到要求以后才能组装。摩擦面不能有油漆、污泥，孔的周围不应有毛刺，应对待装摩擦面用钢丝刷清理，其刷子方向应与摩擦受力方向垂直。
②遇到安装孔有问题时，不得用氧-乙炔扩孔，应用扩孔钻扩孔，扩孔后应重新清理孔周围毛刺。
③高强度螺栓连接面板间应紧密贴实，对因板厚公差、制造偏差或安装偏差等产生的接触面间隙，应按规定处理。
1）当间隙不大于1.0mm时，不予处理。
2）当间隙在1.0～3.0mm时，将厚板一侧磨成1∶10的缓坡，或加垫板处理，使间隙小于1.0mm。
3）当间隙大于3.0mm时加垫板，垫板厚度不小于3mm，最多不超过三层，垫板材质和摩擦面应与构件做同样级别处理。
（2）安装临时螺栓：
①钢构件组装时应先安装临时螺栓，临时安装螺栓不能用高强度螺栓代替，临时安装螺栓的数量一般应占连接板组孔群中的1/3，不能少于2个。
②少量孔位不正，位移量又较少时，可以用冲钉打入定位，然后再上安装螺栓。
③板上孔位不正，位移较大时应用绞刀扩孔。修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行，严禁气割扩孔。
④个别孔位位移较大时，应补焊后重新打孔。
⑤不得用冲子边校正孔位边穿入高强度螺栓。
⑥安装螺栓达到30%时，可以将安装螺栓拧紧定位。
（3）安装高强度螺栓
①高强度螺栓的穿入，应在结构中心位置调整后进行，高强度螺栓应自由穿入孔内，严禁用锤子将高强度螺栓强行打入孔内。
②高强度螺栓的穿入方向应该一致，局部受结构阻碍时可以除外。
③不得在下雨天安装高强度螺栓。
④高强度螺栓垫圈位置应该一致，安装时应注意垫圈正、反面方向。即：螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧；对于大六角头高强度螺栓连接副靠近螺头一侧垫圈，其有倒角的一侧朝向螺栓头。
⑤高强度螺栓在孔内不得受剪，应及时拧紧。
（4）大六角高强度螺栓的紧固
①大六角头高强度螺栓全部安装就位后，可以开始紧固。紧固方法一般分两步进行，即初拧和终拧。应将全部高强度螺栓进行初拧，初拧扭矩应为标准轴力的60%～80%，具体还要根据钢板厚度、螺栓间距等情况适当掌握。若钢板厚度较大，螺栓布置间距较大时，初拧轴力应大一些为好。
②初拧紧固顺序，根据大六角头高强度螺栓紧固顺序规定，一般应从接头刚度大的地方向不受拘束的自由端顺序进行；或者从栓群中心向四周扩散方向进行。这是因为连接钢板翘曲不牢时，如从两端向中间紧固，有可能使拼接板中间鼓起而不能密贴，从而失去了部分摩擦传力作用。
③大六角头高强度螺栓初拧应做好标记，防止漏拧。一般初拧后标记用一种颜色，终拧结束后用一种颜色，加以区别。为了防止高强度螺栓受外部环境的影响，使扭矩系数发生变化，故一般初拧、终拧应该在同一天内完成。
④凡是结构原因，使个别大六角头高强度螺栓穿入方向不能一致，当拧紧螺栓时，只准在螺母上施加扭矩，不准在螺杆上施加扭矩，防止扭矩系数发生变化。
（5）扭剪型高强螺栓的紧固
①扭剪型高强螺栓的紧固也必须分两次进行，第一次为初拧。初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的60%～80%，初拧的扭矩值不得小于终拧扭矩值的30%。第二次紧固为终拧，终拧时扭剪型高强螺栓应将梅花卡头拧掉。
②为使螺栓群中所有螺栓均匀受力，初拧、终拧都应按一定顺序进行。
1）一般接头：应从螺栓群中间顺序向外侧进行紧固。
2）从接头刚度大的地方向不受约束的自由端进行。
3）从螺栓群中心向四周扩散的方式进行。
③初拧扳手应是可以控制扭矩的，初拧完毕的螺栓，应做好标记以供确认。为防止漏拧，当天安装的高强螺栓，当天应终拧完毕。
④终拧应采用专用的电动扳手，如个别作业有困难的地方，也可以采用手动扭矩扳手进行，终拧扭矩须按设计要求进行。用电动扳手时，螺栓尾部卡头拧断后即表明终拧完毕，检查外露丝扣不得少于2扣，断下来的卡头应放入工具袋内收集在一起，防止从高空坠落造成安全事故。
四、金属压型钢板安装施工工艺
1.技术准备
（1）认真审读施工详图设计，排版图、节点构造及施工组织设计要求。
（2）组织施工人员学习以上内容，并由技术人员向工人讲解施工要求和规定。
（3）编制施工操作条例，下达开竣工时期和安全操作规定。
（4）准备下达的施工详图资料。
（5）检查安装前的结构安装是否满足围护结构安装条件。
2 .材料准备
（1）依据设计对压型钢板基材、镀层、涂层的要求合理的选配材料。
（2）对小型工程，材料需一次性准备完毕。对大型工程，材料准备需按施工组织计划分步进行，并向供应商提出分步供应清单，清单中需注明每批板材的规格、型号、数量、连接件、配件的规格数量等。并应规定好到货时间和指定堆放位置。
（3）材料到货后应立即清点数量、规格，并核对送货清单与实际数量是否相符。当发现问题时，应及时处理，更换、代用材料需经甲方、监理、总包、设计同意，并应将问题及时反映到供货厂家。
3 主要机具
（1）提升设备：汽车吊、卷扬机、滑轮、拔杆、吊盘等，按不同的工程面积、高度，选用不同的机具。
（2）施工工具：按安装队伍分组数量配套，栓钉焊机、电钻、自攻钉、拉铆钉、栓钉、瓷环、手提圆盘锯、钳子、螺丝刀、铁剪、手提工具袋等。
（3）电源连接器具：总用电的配电柜、按班组数量配线、分线插座、电线等、各种配电器具必须考虑防雨条件。
4. 作业条件
（1）压型板施工之前应及时办理有关楼层的钢结构安装、焊接、节点处高强度螺栓、油漆等工程的施工隐蔽验收；
（2）压型钢板的有关材质复验和有关试验鉴定已经完成；
（3）安装压型钢板的相邻梁间距大于压型板允许承载的最大跨度的两梁之间应根据施工组织设计的要求搭设支顶架。
（4）按施工组织设计要求，对堆放场地装卸条件、设备行走路线、提升位置、马道设置、施工道路，临时设备的位置等进行全面检查，以保证运输畅通，材料不受损坏和施工安全。
（5）堆放场地要求平整，不积水、不妨碍交通，材料不易受到损坏的地方。
（6）施工道路要雨季可使用，允许大型车辆通过和回转。
（7）工地应配套有上岗证的电工、焊工等专业人员。
5.施工工艺
（一）工艺流程压型金属板安装工程种类较多，各有安装工序特点，但其基本点是相同的，以屋面工程为例，其工艺流程如下：
（二）操作工艺
（1）安装放线
1）安装放线前应对安装面上的已有建筑成品进行测量，对达不到安装要求的部分提出修改。对施工偏差作出记录，并针对偏差提出相应的安装措施。
2）根据排版设计确定排版起始线的位置。屋面施工中，先在梁上标定出起点，即沿跨度方向在每个梁上标出排版起始点，各个点的连线应与建筑物的纵轴线相垂直，而后在板的宽度方向每隔几块板继续标注一次，以限制和检查板的宽度安装偏差积累，不按规定放线会出现的锯齿现象和超宽现象。
3）屋面板安装完毕后应对配件的安装作二次放线，以保证檐口线、屋脊线、转角线等的水平度和垂直度。忽视这种步骤，仅用目测和经验的方法，是达不到安装质量要求的。实测安装板材的实际需要长度，按实测长度核对对应板号的板材长度，需要时对该板材进行剪裁。
（2）板材吊装压型板和夹芯板的吊装方法较多，常用的有汽车吊吊升、塔吊吊升、卷扬机吊升和人工提升。
1） 塔吊、汽车吊的提升方法，使用吊装钢梁多点提升，可以一次提升多块板材，但不易送到安装点，人工二次搬运时易损坏已安装好的板材。2） 卷扬机吊升。设备可灵活移动到安装地点，二次搬运距离短，但每次提升数量少。
3） 人工提升可采用钢丝绳滑移法，钢丝绳上需加设套管，以免损环板材。
（3）板材安装
1）实测安装板材的实际长度，按实测长度核对对应板号的板材长度，需要时对该板材进行剪裁。
2）提升到屋面的板材按排板起始线放置，并使板材的宽度覆盖标志线对准起始线。并在板长方向两端排出设计的构造长度。
3）紧固件紧固两端后，再安装第二块板，其安装顺序为先自左（右）至右（左），后自下而上。
4）装到下一放线标志点处，复查板材安装的偏差，当满足设计要求后进行板材的全面紧固。不能满足要求时，应在下一标志段内调整，当在本标段内可调整时可调整本标志段后再全面紧固。依次全面展开安装。
5）装夹心板时，应挤密板间缝隙，当就位准确，仍有缝隙时，应用保温材料填充。
6）装现场复合的板材时，上下两层钢板均按前述方法。保温棉铺设应保持其连续性。
7）装完毕后的屋面应及时检查有无遗漏紧固点，对保温屋面，应将屋脊的空隙处用保温材料填满。
8）紧固自攻螺丝时应掌握紧固的程度，不可过度，过度会使密封垫圈上翻，甚至将板面压得下凹而积水。紧固不够会使密封不到位而出现漏洞，我国已生产出新一代自攻螺丝，在接近紧固完毕时可发出一响声，可以控制紧固的程度。
9）板的纵向搭接，应按设计铺设密封条和密封胶，并在搭接处用自攻螺丝或带密封垫的拉铆钉连接，紧固件应拉在密封条处。
（4）泛水件安装
1）泛水件安装前应在泛水件的安装处放出准线，如屋脊线、檐口线、窗上下口线。
2）安装前检查泛水件的端头尺寸，挑选的合适搭接头。
3）安装泛水件的搭接口时应在被搭接处涂上密封胶或设置双面胶条，搭接后立即紧固。
4）安装泛水件至拐角处时，应按交接处的泛水件断面形状加工拐折处接头，以保证拐折处有良好的防水和外观效果
6.质量标准
（1）压型金属板成型后，其基板不应有裂纹。检验方法：观察和用10倍放大镜检查。
（2）有涂层、镀层压型金属板成型后，涂、镀层不应有肉眼可见的裂纹、剥落和擦痕等缺陷。检验方法：观察检查。注：压型金属板主要用于建筑物的维护结构，兼结构功能与建筑功能于一体，尤其对于表面有涂层时，涂层的完整与否直接影响压型金属板的使用寿命。
（3）压型金属板、泛水板和包角板等应固定可靠、牢固，防腐涂料涂刷和密封材料敷设应完好，连接件数量、间距应符合设计要求和国家现行有关标准规定。检验方法：观察检查及尺量。注：压型金属板与支承构件与支承构件（主体结构或支架）之间，以及压型金属板相互之间的连接是通过不同类型连接件为实现的，固定可靠与否直接与连接件数量、间距、连接质量有关。需设置防水密封材料处，敷设良好才能保证板间不发生渗漏水现象。
平煤神马帘子布项目浸胶车间烘房上部为共6层的多层门式钢架结构。该部分地脚螺栓共58套(共计580条),轴线位置关系复杂,预埋柱脚螺栓的精度设计要求为不大于5 mm误差。
为了实行螺栓预埋高精度控制,本文研究了具体施工流程,提出了一种有效方法,为提高基础轴网的测量精度及安装精度奠定了基础。
1 钢架结构
烘房部分轴网及柱脚螺栓较为复杂,层次较多,涉及地脚螺栓数量多,具体结构如图1所示。柱脚螺栓详图如图2所示。
2 技术施工流程
技术施工流程有三个关键过程,具体如下:
(1)采用全站仪加反射棱镜,先在轴网外进行“十字线”控制,再利用精确测距[1]的方法测量和设定纵、横轴线,减少仪器转角进行轴线定位的次数,缩减转角误差;采用直线上全站仪精确测距的方法定位轴线焦点,减少了铟钢尺量距误差,提高了螺栓定位精度。
(2)在柱脚螺栓的固定上,用双层定位板固定螺栓的上部位置,用附加钢筋将预埋螺栓与柱钢筋点焊牢固;在地脚螺栓的中部及下部使用φ6~φ14钢筋作为定位箍筋与螺栓进行点焊,做成周圈封闭形式,并将定位箍筋与短柱连成一体,确保混凝土在振捣过程中不会偏移,保证地脚螺栓的截面尺寸。
(3)在混凝土初凝前,用柱脚螺栓定位板逐个进行预埋螺栓位置的检测,一旦超过精度要求,及时整改,避免混凝土凝固后处理困难。
3 关键技术施工方法
若采用常规的定位方法,即经纬仪测量转角加大钢尺量距以进行轴线定位,由于仪器转角误差、轴线距离较长等因素造成轴线定位的闭合差,会严重影响柱脚螺栓的安装精度。所以施工中要对精确测控技术和精确安装技术等进行把控。
3.1 精确测控技术
3.1.1 传统测量方法弊端
J2光学经纬仪测量转角+钢尺量距方法,运用转角加钢尺量距的方法制作轴线控制网时,需多次转角,进而造成误差累积情况。
3.1.2 全站仪直线精确测距方法
采用全站仪加反射棱镜,首先进行外围控制网的测设,再利用全站仪直线精确测距的方法定位轴网,大大减少转角测设轴线的次数,避免转角误差积累,从而提高了轴线测设精度,如图3所示。
首先,虚拟四条平行于建筑物轴网外且等距的直线作为外控制网,再根据建筑物定位坐标及其与外控制网的关系,计算出O1点、O2点的平面坐标,并实测放线,这样平行于C轴且距离C轴10米的一条控制线(O1O2)就建立起来了。
第二,全站仪架设于O1点,后视O2点,转角90°定出直线O1O4(后视O2点转角时,取盘左盘右的中点位置,用以消除或减少转角误差),同时利用全站仪的激光测距精度定出O4点。按照同样的方法,仪器架设于O2点,测出直线O2O3及O3点。
第三,将仪器分别架设于O3、O4点,检查∠O2O3O4和∠O1O4O3的垂直度,检查直线O3O4与理论距离及直线O1O2的距离偏差。若偏差超限,及时进行调整,直到角度偏差满足要求、边长的相对误差不超过1/30000为止。这样就完成了建筑物外控制网的控制。
第四,将全站仪架设在“十字线”的交叉点O1上,依据O1与建筑物各轴线的垂直距离,沿O1O2和O1O4方向,利用反光棱镜精确定出纵轴、横轴与其的交点。而后,将仪器移至O1点的对角点O3点上,沿控制线对等定出其纵横轴线的交点。
第五,全站仪分别架设在各个交点上,将架站点与其对等点直接相连,那么就可利用对等精确测距的方法,将厂房基础及地脚螺栓纵横轴线位置精确控制完毕。
第六,基础模板定位及标高控制。将“十字”控制线交点O1、O2、O3、O4与厂区标高控制点进行标高联测,并进行闭合平差,分别以此四点为基准点,利用水准仪将柱基顶面设计标高测设在模板内侧。
3.2 精确安装技术
烘房基础螺栓长度较长,均超过1 m,常规的控制方法仅固定了柱脚螺栓的上部位置,下部位置无可靠固定措施,易在混凝土浇筑过程中产生较大倾斜和位移,影响精度控制。经过分析,采用以下步骤:
(1)将基础轴线投射到模板上口并标记(用小钢钉钉住较为牢固、明显),以校准螺栓定位板位置;
(2)将模板口上的锚板的中心线纵横带上细线,把定位板[2]垫在模板口的木条上,用水平尺把定位模板调整水平,并使定位板中心线与模板上标记钢钉的轴线垂直重合;
(3)把地脚螺栓放入柱内,固定在定位板上,测量控制地脚螺栓的顶标高,使用双层定位板校核螺栓垂直度及方位;
(4)使用φ6~φ14的短钢筋作为定位箍筋。将地脚螺栓与柱钢筋点焊牢固,并支撑到模板上。初步固定后,在地脚螺栓的中间及根部使用钢筋进行点焊连接,并形成封闭箍圈,以保证地脚螺栓的截面。在地脚螺栓的顶部设置一道定位箍筋,使定位箍筋与短柱连成一体。如图4、图5所示。
(5)浇筑混凝土过程中的监控(微调)[3]:在混凝土浇筑初凝前,用柱脚螺栓定位板对螺栓逐个进行垂直度检测,若超过精度范围及时修整,避免混凝土凝固后处理困难。
4 施工注意事项
(1)轴线测量的控制必须遵循先整体后局部,先控制后碎步的原则。测量要遵循“三固定”原则——定人员、定仪器、定时间段,且尽量避开高温时段;
(2)基础垫层施工完毕后,要将轴线控制网及时投射到上面,防止后期放线困难。施工使用钢卷尺对投射的轴线位置关系进行校核时,应注意对钢卷尺进行尺长、温度、拉力、倾斜修正;
(3)柱脚螺栓校准固定后,将螺丝用黄油涂抹均匀,并采用塑料薄膜缠紧扎死,以免螺丝口污染和损伤[4]。
5 测控效果检查
混凝土浇筑完成后,对烘房部分预埋地脚螺栓进行交接复核。经过复核,每组螺栓中心轴线误差最大值5 mm,最小值0 mm,垂直度误差均控制在小于2 mm,标高0 mm~5 mm。如图6、图7所示。
6 结论
通过对等精确测距控制轴线,结合精确安装技术,可将地脚螺栓的安装精度控制在±5 mm误差之内,很大程度上降低了人工安装作业中操作原因造成的精度偏差,铸造了精品工程;同时也降低了工程管理成本,提高了经济效益。
摘要：本文结合复杂多层钢结构基础施工情况,介绍了通过轴网实现精确测距、控制轴线位置的工艺流程;结合精确安装技术,提出了将地脚螺栓的安装精度控制在±5 mm误差之内的方法。本文为复杂轴线钢结构的基础施工提供了可靠高效的解决方案。
关键词：复杂多层钢结构基础,地脚螺栓,轴网精确测距,精确安装
参考文献
[1]杨书君,姚镇华,项春雷.钢柱预埋螺栓位置偏差在施工中的控制[J].施工技术,2008(S1):312-315.
[2]蔡振杰.大型预埋螺栓的精准预埋方法与质量控制[J].福建建材,2012(3):67-68.
[3]杨华俊,夏宏智.大直径预埋螺栓群安装调校控制技术[J].施工技术,2012,41(20):96-98.
一、生命的物质基础——组成生物体的化学元素和化合物
1. 组成生物体的化学元素
[矿质元素][大量元素][微量元素][最基本
元素][基本
元素][主要
元素][Ｃ Ｈ Ｏ Ｎ Ｐ Ｓ Ｋ Ｃａ Ｍｇ Ｆｅ Ｍｎ Ｚｎ Ｃｕ Ｂ Ｍｏ Ｃｌ Ｎｉ]
功能：组成多种多样的化合物；影响生物体的生命活动（注意有关元素的作用；有关元素作用探究的实验设计）。
2. 无机化合物——水和无机盐
[种类&形式&功能&应用&水&结合水&组成成分&①自由水 结合水
②细胞中含水量越高，代谢越旺盛
③细胞中自由水越多，代谢越旺盛
④细胞中结合水越多，抗逆性越强&自由水&①良好溶剂
②运输
③参与反应&无机盐&离子&①重要组成成分②维持生命活动③维持渗透平衡、酸碱平衡&]
3. 有机化合物——糖类和脂质
[ &糖类&脂质&组成元素&C、H、O&C、H、O（N、P）&种类&单糖、二糖、多糖&脂肪、类脂、固醇&合成部位&叶绿体、内质网、高尔基体&主要是内质网&鉴定实验&斐林试剂或班氏试剂鉴定还原性糖&苏丹Ⅲ或Ⅳ染液鉴定脂肪&功 能&主要的能源物质；构成细胞结构，如糖被；核酸的构成成分&脂肪是主要的储能物质；
磷脂构成生物膜的基本骨架；
性激素参与生命活动的调节&联 系&在高等动物体内：糖类和脂肪的相互转化 &]
4. 有机化合物——蛋白质和核酸
[ &蛋白质&核 酸&组成
元素&C、H、O、N&C、H、O、N、P&基本组
成单位&[（20种）][H2N—C—COOH][Ｒ][Ｈ] &[核苷酸][磷酸—五碳糖—含氮碱基] [（8种）]&分子
结构&氨基酸→多肽链→蛋白质（注意蛋白质中脱水等的计算）&DNA：双螺旋结构
RNA：一般是单链&形成
场所&核糖体&细胞核、线粒体、叶绿体等&多样性&氨基酸的种类、数量、排列及肽链的空间结构&核苷酸的种类、数量、排列&鉴定
实验&双缩脲试剂鉴定蛋白质&二苯胺试剂鉴定DNA&功 能&生命活动的主要承担者。
结构蛋白如肌球蛋白，功能蛋白如酶、胰岛素、载体、抗体等&一切生物的遗传物质。
DNA是主要的遗传物质；RNA也可以作遗传物质&联 系&DNA→mRNA→蛋白质（注意有关6：3：1的计算）&]
二、生命的结构基础——细胞的结构和功能
1. 细胞膜
成分：磷脂、蛋白质、糖类（少量）；
结构：磷脂双分子层骨架，蛋白质载体镶在、嵌插、贯穿外表面；
功能：基本支架、物质进出、分泌、排泄、免疫、识别等；
结构特点：具有一定的流动性；
功能特点：选择透过性。
2. 细胞质
包括细胞质基质和各种细胞器。
[名称&存在&形态&结构&成分&功能&线粒
体&动植物
细胞&大多呈椭球形&外膜、内膜、嵴、基粒、基质&有氧呼吸酶、少量DNA和RNA&有氧呼吸的主要场所——“动力工厂”&叶绿
体&植物
细胞&球形、椭球形&外膜、内膜、基粒、基质&光合作用酶、色素、少量DNA和RNA&光合作用的场所——“养料制造工厂”和“能量转换站”&内质
网&动植物
细胞&网状&单层膜
结构&蛋白质、磷脂等&增大了细胞内的膜面积；与蛋白质、脂类、糖类的合成有关&高尔
基体&动植物
细胞&囊状&单层膜
结构&蛋白质、磷脂等
&与动物细胞分泌物的形成有关；与植物细胞壁形成有关&溶酶
体&动物
细胞&泡状&单层膜
结构&蛋白质、磷脂等&含有丰富的水解酶&液泡&植物
细胞&泡状
&液泡膜
细胞液&有机酸、生物碱、无机盐、色素等&调节细胞的内环境，使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀状态&核糖
体&动植物
细胞&椭球形粒状&无膜
结构&蛋白质、rRNA&合成蛋白质的场所——蛋白质的“装配机器”&中心
体&动物、低等植物细胞&“T”形&无膜结构、两个中心粒&微管蛋白&动物细胞的中心体与有丝分裂有关&]
3. 细胞核
核膜：两层核膜，有核孔（大分子通过）。是否具有核膜这一结构，是真核与原核细胞的根本区别；
核仁：折光性强，可以周期性地消失和重建，与核糖体的形成有关；
染色质：细胞核内，易被碱性染料染成深色，主要由蛋白质和DNA组成；
功能：遗传物质储存和复制的主要场所；细胞遗传和细胞代谢的控制中心。
三、真核细胞与原核细胞的比较
[&原核细胞&真核细胞&生物&原核生物：细菌、蓝藻、
放线菌等&真核生物：真菌、植物、动物&大小&较小：1～10um，相对表面积大&较大：10～100um&
细胞壁&无细胞壁的支原体；
有细胞壁：主要由肽聚糖组成&真菌的细胞壁主要由几丁质组成；
植物细胞壁主要由纤维素和果胶组成&细胞膜&磷脂+蛋白质+糖类&磷脂+蛋白质+糖类&细胞质&只有细胞器核糖体；
细胞质基因位于质粒中；
内膜系统简单&有多种细胞器；
质基因：质粒（真菌）、线粒体、叶绿体中；
内膜系统复杂&基因&编码区的结构连续，mRNA无需剪切；
转录和翻译通常在同一时间、同一地点进行&编码区由外显子和内含子组成，mRNA需要剪切、拼接等加工；
转录和翻译具有时间和空间上的分隔&
体&无：DNA不与蛋白质结合,无染色体&
有：DNA与蛋白质结合成染色体&有：即指核区中的DNA &核物质DNA&一个双链环状DNA&有（多个，大型链状）&细胞核形态&只有核区（拟核）&有成形的细胞核&细胞
分裂&二分裂&无丝分裂、有丝分裂、减数分裂&]
病毒：不是真核生物，也不是原核生物
【考情分析】
根据近几年高考情况分析可知，本专题所涉及内容命题难度不大，基础性强，仍以选择题为主要考查形式，但也出现了以社会热点、新技术为背景而设计的多种材料题、实验题。命题主要围绕以下部分展开：
探究细胞中的水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸等化合物的元素组成及其在细胞中的存在形式及重要功能，特别是细胞中两种生物大分子——蛋白质、核酸的分子结构特点、功能、多样性形成原因及合成方式，分子间的因果关系、数字运算等，如：氨基酸的结构通式及运用；肽链中氨基酸的数目、肽键、肽链的数目与脱水分子数之间的关系；不同有机物的特有元素、共有元素及代谢产物间的关系；各种化合物的吸收、运输及应用。此外，由于该部分知识涉及较多的有机化学知识，极易命制跨学科综合题。命题既考查生化知识，又考查空间结构的抽象思维能力和部分数学运算能力。其中以材料、计算、结构式的书写与识别等考查方式多见，这是近几年高考试题比较明显的一个特征。
【考点例析】
例1 （10江苏）下列关于核酸的叙述中，正确的是（ ）
A. DNA和RNA中的五碳糖相同
B. 组成DNA与ATP的元素种类不同
C. T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D. 双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
解析 A项中，DNA和RNA中的五碳糖分别是脱氧核糖、核糖，B项中组成DNA和ATP的元素都是C、H、O、N、P，C项中T2噬菌体的遗传物质是DNA。
答案 D
例2 （10四川）与酵母相比，硝化细菌具有的特点是（ ）
A. 无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量
B. 无固氨酶，只能以含氨有机物伯为氨源
C. 无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代
D. 无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异
解析 酵母是真核生物，硝化细菌是原核生物，两者的根本区别在于是否有核膜包围的成形细胞核。A项中，硝化细菌无线粒体，因为有相关的酶等，所以主要还是以有氧呼吸获得能量。B项中，硝化细菌和酵母都没有固氮酶，硝化细菌是以NH3为氮源。C项中，酵母在营养条件较好时进行出芽生殖，硝化细菌则一般进行分裂生殖。
答案 D
例3 现在某生物体中发现一种“十五肽”，其化学式为CxHyNzOdSe（z>15，d>16）。已知其彻底水解后得到下列几种氨基酸，下列相关计算错误的是（ ）
[HOOCCH2CH（NH2）COOH
天门冬氨酸 （C4H7NO4）][—CH2CH（NH2）COOH
苯丙氨酸 （C9H11NO2）] [H2NCH（CH2SH）COOH
半胱氨酸 （C3H7NSO4）][H2N（CH2）4CH（NH2）COOH
赖氨酸 （C6H14N2O2）]
A. 水解可得e个半胱氨酸
B. 水解可得（d-30）/2个天门冬氨酸
C. 水解可得z-15个赖氨酸
D. 水解时消耗14个水分子
解析 根据硫元素计算出半胱氨酸有e个，根据氧元素计算出天门冬氨酸有（d-16）/2，根据氮元素计算出赖氨酸有z-15个，水解消耗的水分子应该为15-1个。
答案 B
点评：本题考查多肽结构中元素组成、氨基、羧基以及肽键的计算。一条肽链，一端是游离的氨基，一端是游离的羧基，R基中也可以有氨基和羧基。另外，氨基酸脱水缩合形成蛋白质时由氨基和羧基脱去的水分子，氨基和羧基参与了肽键的构成。而蛋白质水解时则是断裂的肽键会恢复成一个氨基和一个羧基。
例4 （10安徽）下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是（ ）
A. 肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体
B. 细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需结构
C. 线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶
D. 核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出
解析 B选项细胞间的信息交流可以通过相关信息分子和细胞膜上的受体结合而完成，也可以通过细胞膜的接触完成，还可以通过细胞间的特殊结构，如植物细胞的胞间连丝来完成。C选项中，线粒体内膜主要完成有氧呼吸的第三阶段反应，而这个阶段需要多种酶参与。D选项中，核膜上的核孔对物质的进出也具有选择透过性，主要让相关的蛋白质进入细胞核，让相关的RNA出细胞核，而且也不是自由的进出的。
答案 A
【实战演练】
配套练习一
一、选择题（5题，每题6分）
1. 下列有关人体细胞的描述正确的是（ ）
A. 所有细胞都是真核细胞，都含有细胞核
B. 细胞中的高尔基体都参与分泌蛋白的加工、运输和分泌的过程
C. 细胞干重时含量最多的元素是碳元素
D. 细胞所需能量都由细胞有氧呼吸提供[图1] [Ⅰ][Ⅱ][Ⅲ]
2. 图1是由3个圆所构成的关系图，其中Ⅰ为大圆，Ⅱ和Ⅲ分别为小圆，符合这种从属关系的是（ ）
A. Ⅰ核酸、ⅡDNA、ⅢRNA
B. Ⅰ能源物质、Ⅱ葡萄糖、Ⅲ脂肪
C. Ⅰ类脂、Ⅱ磷脂、Ⅲ脂肪
D. Ⅰ原核生物、Ⅱ金黄色葡萄球菌、Ⅲ青霉菌
3. 下列有关实验的描述中错误的有（ ）
①斐林试剂与葡萄糖溶液室温条件下反应出现砖红色沉淀
②脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成红色
③转换高倍物镜前往往需要升高镜筒
④麦芽糖酶用双缩脲试剂鉴定呈紫色
⑤换成高倍物镜后，一般需要将小光圈调成大光圈
A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 5个
4. 图2中甲是某蛋白质的肽链结构示意图（图中数字为氨基酸序号），乙是部分肽链放大图，下列叙述不正确的是（ ）
①图甲所示蛋白质分子中共含有50个肽键
②图乙所示肽链R基中共有氨基的数量为2个
③从图乙可推知图甲蛋白质分子中至少含有4个游离的羧基
④图甲的形成过程可能涉及到核糖体、内质网、高尔基体等细胞器
A. ①② B. ①②③ C. ②③ D. ②③④
5. 用纤维素酶处理某一生物细胞的最外面部分，发现降解的产物主要是葡萄糖，进一步分离该细胞的某种细胞器进行分析，发现其含有尿嘧啶。据此推测，这种细胞器不可能完成的生化反应是（反应都在相关酶的催化下进行）（ ）
A. （CH2O）6+6O2→6CO2+6H2O+能量
B. 氨基酸→多肽链
C. C3H4O3（丙酮酸）+H2O→CO2+[H]+能量
D. CO2+C5→C3 C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5
二、填空题（3题，共计42分）
6. 分析下列相关现象，并回答相关问题。
（1）猪、牛的肌肉组织有着明显的差异，造成这个差异的根本原因是 。
（2）人体生命活动的主要能源物质是 ，该类物质还可以在体内以 的形式储存。
（3）在制备细胞膜的实验中，最佳的实验材料是 ，其优点是 ，利用该实验材料获取细胞膜最简单的方法是 。
7. 图a是某种细胞结构的模式图，图b是图a的局部放大。请根据图回答下列问题：
（1）图a不可能是下列哪些细胞（ ）
A. 黑藻的叶肉细胞
B. 洋葱鳞片叶外表皮细胞
C. 芽尖分生区细胞
D. 玉米的维管束鞘细胞
（2）具有这样结构的生物的代谢类型是 。如果是人体的骨骼肌细胞，则不具有图上哪些标号所示的结构？[ ] 、[ ] （填标号和名称）
（3）图b中具有膜结构的是 （填标号）。这些膜结构的功能特点是 。
（4）图b中细胞在夜晚时间段，与能量转换密切相关的细胞器是[ ] ，其能量转换的过程是 。
（5）图a细胞中含有DNA的结构是 （填结构名称）
（6）图b细胞代谢产生的一分子氧气在本细胞中被利用，至少需要穿过 层磷脂分子层。
8. 观察小麦种子萌发过程的一些形态变化，据图分析回答：
[a b c] [重量][时间][M N O P Q][a][b][d][c] [Y][X]
（1）从a到b，种子膨胀，增重明显，此时种子内增加的物质主要是 ，此时细胞中该物质存在的主要形式是 。
（2）从b到c种子继续萌发生长，细胞分裂和分化活动加强，此时细胞内活动最旺盛的三种细胞器是 ，代谢结果使得有机物的种类和重量的变化情况是 。
（3）坐标图是小麦种子在萌发成幼苗的过程中，根据其干重和鲜重的变化而绘制的两条曲线（X和Y），请分析回答：
①表示其鲜重变化的曲线是 ，大豆幼苗进行光合作用开始于 时间点。
②分别取a点和c点的小麦种子，研磨成组织样液后，加入菲林试剂反应后 点砖红色沉淀颜色更深，写出相关的反应过程 。
③曲线c到d的变化主要是由于 。
配套练习二
一、选择题（5题，每题6分）
1. 下列有关物质实验的说法中，不正确的是（ ）
A. 淀粉和碘液会发生蓝色的显色反应
B. 马铃薯的块茎用于还原性糖的鉴定不合适
C. DNA可以被二苯胺试剂染成蓝色
D. 向大豆研磨液中先后加入双缩脲试剂A、B，摇匀后即可看到颜色反应
2. 图4为人体内两种重要化合物A、B的关系图，相关叙述中不正确的是（ ）
[染色体的主要成份][N][C、H、O][N、P][a（小分子）][b（小分子）][A][B]
图4
A. a种类约有20种，b种类有4种
B. b可以作为亲子鉴定的生物学依据
C. A、B都是大分子化合物
D. a是小分子物质，可以被人体肠道直接吸收
3. 图5所示序列为两种不同核酸形成的杂合双链的一部分，下列有关数目的分析不正确的是（ ）
[T G C G G G T G G A C C G C T
A C G C C C A C C U G G C G A][①][②]
图5
A. 五碳糖：2种B. 碱基：5种
C. 核苷酸：4种D. 磷酸基：30个
4. 下列关于人体细胞结构和功能的叙述，错误的是（ ）
A. 在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上
B. 唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多
C. 内质网可以与高尔基体膜、细胞膜、核膜等相互转化
D. 吸收和转运营养物质时，小[图6] [被转运分子的浓度][转运速率][a][b]肠绒毛上皮细胞内线粒体分布于细胞两端
5. 图6中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，列表述正确的是（ ）
A. 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
二、填空题（3题，共计42分）
6. 分析下面的图7，回答有关问题。
图7
（1）写出图中具有不同功能的三种蛋白质，并简要叙述它们的生物学功能：
（书写格式为“蛋白质——功能”）
（2）A图中胰岛素从合成到与受体结合至少需要穿过 层膜。
（3）细胞膜的结构特点是 ，列举B图中反应该特点的两个实例： 、 。
7. 如图8用一根玻璃针将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核则无法生存。如果在去核后三天，再植回一个细胞核，这个变形虫则生活正常。根据上述结果回答：
图8
（1）上述实验说明正常细胞中细胞核与细胞质的关系是 。
（2）去核后变形虫仍能生活一段时间，从中心法则的内容分析其可能的原是 但去核的细胞最终会死亡，因为细胞核的功能是 。
（3）单独的细胞核很快死亡的原因是
。
（4）该实验中有很多对照的设置，其中A与B中对照组是 组，E与F中对照组是 组。
（5）具有细胞核的变形虫一般通过 分裂进行繁殖。
8. 在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请据图回答：
（1）图一中两种结构的膜面积都很大，它们增大膜面积的方式分别是 、 。
（2） 叶绿体中镁元素主要存在于图一结构
（用图中阿拉伯数字表示），含有镁元素物质的作用是 。
（3）从细胞整体水平看，在图二乙丙阶段，可以发生图一中的哪些过程？
（4）在图二乙点所处的状态时， 产生ATP的场所有 （用图中阿拉伯数字表示）。
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钢结构基础
(土木工程专业)讲师：张云平
同济大学土木系
概率极限状态设计法和疲劳设计的容许应力法 1.1 结构的极限状态
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此 特定状态为该功能的极限状态。分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态 对应于结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形 正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值 结构的工作性能可用结构的功能函数Z来描述，设计结构时可取荷载效应S和结构抗力R两个基 本随机变量来表达结构的功能函数，即 Z=g（R，S）＝R－S 显然，Z是随机变量，有以下三种情况： Z＞0 结构处于可靠状态； Z＝0 结构达到极限状态； Z＜0 结构处于失效状态。可见，结构的极限状态是结构由可靠转变为失效的临界状态。由于R和S受到许多随机性因素影响而具有不确定性，Z≥0不是必然性的事件。因此科学的设计 方法是以概率为基础来度量结构的可靠性。（1-1）
1.2 可靠度
按照概率极限状态设计法，结构的可靠度定义为结构在规定的时间内，规定的条件下，完 结构的可靠度定义为结构在规定的时间内，规定的条件下，结构的可靠度定义为结构在规定的时间内 成预定功能的概率。“完成预定功能”指对某项规定功能而言结构不失效。结构在规定的设计 成预定功能的概率 使用年限内应满足的功能有：
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
(1)在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；(2)在正常使用时具有良好的工作性能；(3)在正常维护下具有足够的耐久性；(4)在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。规定的设计使用年限（设计基准期）是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定 目使用的年限。大陆规范规定建筑结构的设计基准期为 年。设计基准期为50年 设计基准期为 若以Pr表示结构的可靠度，则有 Pr=P（Z≥0）记Pf为结构的失效概率，则有 Pf=P（Z<0）显然 Pr= 1－Pf（1-2）（1-3）（1-4）
因此结构可靠度的计算可转换为失效概率的计算。可靠的结构设计指的是使失效概率小到可以 接受程度的设计，绝对可靠的结构（失效概率等于零）是不存在的。由于与Z有关的多种影响因素 都是不确定的，其概率分布很难求得，目前只能用近似概率设计方法，同时采用可靠指标表示失效 概率。
1.3 可靠指标
为了使结构达到安全可靠与经济上的最佳平衡，必须选择一个结构的最优失效概率或目标可靠 指标。可采用“校准法”求得。即通过对原有规范作反演分析，找出隐含在现有工程中相应的可靠 指标值，经过综合分析，确定设计规范采用的目标可靠指标值。《建筑结构设计统一标准》规定结 构构件可靠指标不应小于表1-1中的规定。钢结构连接的承载能力极限状态经常是强度破坏而不是屈 服，可靠指标应比构件为高，一般推荐用4.5。表1－1 表 1.4 极限状态设计表达式 除疲劳计算外，钢结构设计规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计 表达式进行计算(1)对于承载能力极限状态 承载能力极限状态，结构构件应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计 承载能力极限状态 基本组合 按下列极限状态设计表达式中最不利值确定 由可变荷载效应控制的组合： n（1-5）γ 0(γ G S G + γ Q S Q + ∑ γ Q ψ ci S Q)≤ R k 1 1k 1 概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法 i=2 i ik 由永久荷载效应控制的组合：
γ 0(γ G S G + ∑ γ Q ψ ci S Q)≤ R k n（1-6）i =1 i ik γ0——结构重要性系数 结构重要性系数，按下列规定采用：对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的
结构构件，不应小于1.1；对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于 1.0；对安全等级为三级或设计使用年限为5年的结构构件，不应小于0.9；
γG——永久荷载分项系数，应按下列规定采用：当永久荷载效应对结构构件的承载能力不利时，对
由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当永久荷载 效应对结构构件的承载能力有利时，一般情况下取1.0；
γQ1, γQi——第1个和第i个可变荷载分项系数，应按下列规定采用：当可变荷载效应对结构构件的承
载能力不利时，在一般情况下应取1.4，对标准值大于4.0kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载 取1.3；当可变荷载效应对结构构件的承载能力有利时，应取为0； S——永久荷载标准值的效应；
SQ1k——在基本组合中起控制作用的第1个可变荷载标准值的效应； SQik——第i个可变荷载标准值的效应；
ψci——第i个可变荷载的组合值系数，其值不应大于1；
R——结构构件的抗力设计值，R=Rk/γR，Rk为结构构件抗力标准值，γR为抗力分项系数，对于Q235 1 概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
钢，γR=1.087；对于Q345、Q390和Q420钢，γR=1.111。对于一般排架、框架结构，可以采用简化设计表达式： 由可变荷载效应控制的组合：
γ 0(γ G S G + ψ ∑ γ Q S Q)≤ R k n（1-7）i =1 i ik ψ——简化设计表达式中采用的荷载组合系数，一般情况下可取ψ=0.9，当只有一个可变
荷载时，取ψ=1.0。由永久荷载效应控制的组合仍按式（1-6）计算。偶然组合 对于偶然组合，极限状态设计表达式宜按下列原则确定：偶然作用的代表值不乘以分项系数；与 偶然作用同时出现的可变荷载，应根据观测资料和工作经验采用适当的代表值。(2)对于正常使用极限状态 正常使用极限状态，结构构件根据不同设计目的，分别选用荷载效应的标准组合、频遇组合 正常使用极限状态 和准永久组合进行设计，使变形、裂缝等荷载效应的设计值符合下式的要求： Sd≤C Sd——变形、裂缝等荷载效应的设计值； C——设计对变形、裂缝等规定的相应限值。（1-8）
钢结构的正常使用极限状态只涉及变形验算，仅需考虑荷载的标准组合： 1 概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法 S d = SGk + SQ1k + ∑ψ ci SQik i=2 n（1-9）
1.5 钢结构的疲劳计算
疲劳断裂的概念 钢结构的疲劳断裂是裂纹在连续重复荷载作 用下不断扩展以至断裂的脆性破坏。疲劳破坏经 历三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢扩展和最 后迅速断裂。与疲劳破坏有关的几个概念 应力集中 应力循环特征 连续重复荷载之下应力从最大到最 小重复一周叫做一个循环。应力循环特征常用应 力比来表示，拉应力取正值，压应力取负值。应力幅 应力幅表示应力变化的幅度，用 △σ =σmax-σmin表示，应力幅总是正值。
（b）图 1-1 疲劳应力谱 σ（a）σ
σmax σmin t σmax σmin t 疲劳寿命（致损循环次数）疲劳寿命指在连续反复荷载作用下应力的循环次数，一般用n表示。（1）疲劳曲线（?σ—n曲线）
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
σ log?σ
2σn n（a）图 1-2 ?σ-n 曲线 b（b）2σn logn 当采用双对数坐标时，疲劳曲线呈直线关系[图 1-2（b）]。其方程为 log n = b ? m log ?σ
考虑到试验点的离散性，需要有一定的概率保证，则方程改为
（1-10）（1-11）
log n = b ? m log ?σ ? 2σ n 式中 b ——n 轴上的截距；
m ——直线对纵坐标的斜率（绝对值）；
根 它 σ n — —标准差，据 试验 数据 由统计理论 公式得 出，表示 log n 的离散程度。
(1-11)若 log n 呈正态分布，公式（1-12）保证率 是 97.7%；若 呈 t 分布，则约 为 95%。
（2）疲劳计算及容许应力幅 一般钢结构都是按照概率极限状态进行设计的，但对疲劳部分规范规定按容
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
许应力原则进行验算。这是由于现阶段对疲劳裂缝的形成、扩展以至断裂这一过 程的极限状态定义，以及有关影响因素研究不足的缘故。应力幅值由重复作用的可变荷载产生，所以疲劳验算按可变荷载标准值进 行。由于验算方法以试验为依据，而疲劳试验中已包含了动力的影响，故计算荷 载时不再乘以吊车动力系数。常幅疲劳按下式进行验算
σ ≤ [?σ ] 式中 幅 ?σ = σ max ? 0.7σ min，应力以拉为正，压为负； 数由公式（1-14）计算。由式（1-11）可得
（1-12）
σ ——对焊接部位为应力幅 ?σ = σ max ? σ min ；对非焊接结构为折算应力
[?σ ] — — 常 幅 疲 劳 的 容 许 应 力 幅，按 构 件 和 连 接 的 类 别 以 及 预 期 的 循 环 次 10 ?σ = ? ? n ? b ? 2σ n ? C ?m ? =? ? ? ?n? ? 1 m 1（1-13）
取此 ?σ 作为容许应力幅,并将 m 调成整数,记为 β
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法 [?σ ] = ? C ? ? ? n? 式中 n——应力循环次数； 1 β
（1-14）
C、β ——系数，根据 构件和连接类别按表 1-3 采用。
系数 C、β 值 构件和连 接 类别 C 1 1940× 10 12 4 2 861× 10 12 4 3 3.26× 10 12 3 4 2.18× 10 12 3 5 1.47× 10 12 3 6 0.96× 10 12 3 7 0.65× 10 12 3 表 1-3 8 0.41× 10 12 3 β
应 力 循 环 次 数 n 确 定 容 许 应 力 幅 [?σ ]，或 根 据 设 计 应 力 幅 水平预 估 应 力 循 环 次 数 n。如为全压应力循环，不出现拉应力，则对这一部位不必进行疲劳计算。
由 式(1-14)可 知，只 要 确 定 了 系 数 C 和 β，就 可 根 据 设 计 基 准 期 内 可 能 出 现 的
（3）变幅疲劳 大部分结构实际所承受的循环应力都不是常幅的。以吊车梁为例，吊车运行
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
时并不总是满载，小车在吊车桥上所处的位置也在变化，吊车的运行速度及吊车 的维修情况也经常不同。因此吊车梁每次的荷载循环都不尽相同。吊车梁实际处 于欠载状态的变幅疲劳下。对于重级工作制吊车梁和重级、中级工作制的吊车桁 架，规范规定其疲劳可作为常幅疲劳按下式计算
α f ?σ ≤ [?σ ]2×10 式中 6（1-15）[?σ ]2×10 σ ——变幅疲劳的最大应力幅； 6 ——循环次数 n = 2 × 10 次的容许应力幅，由式（1-14）计算； 6 α f — — 中、重 级 吊 车 荷 载 折 算 成 n = 2 × 10 6 时 的 欠 载 效 应 等 效 系 数，根 据 对大 国
陆 吊 车 荷 载 谱 的 调 查 统 计 结 果，重 级 工 作 制 硬 勾 吊 车 为 1.0，重 级 工 作 制 软 勾 吊 内
车为 0.8，中级工作制吊车为 0.5。
钢结构材料
2.1 结构钢材的破坏形式 结构钢材的破坏形式: 塑性破坏 脆性破坏
2.2 钢结构对钢材性能的要求
(1)较高的强度: 屈服强度（屈服点）fy和抗拉强度fu 2 钢 结 构 材 料
(2)良好的塑性 : 伸长率 钢材拉伸图(3)韧性好 :冲击韧性值Cv 冲击韧性图(4)可焊性好(5)合格的冷弯性能 2.3 影响钢材性能的主要因素
(1)化学成分 钢材由各种化学成分组成的，其基本元素为铁（Fe），碳素结构钢中铁占99%。碳和其它元 素仅占1%，但对钢材的性能有着决定性的影响。普通低合金钢中还含有低于5%的合金元素。碳（C 碳（C）、硫（S）、磷（P）、氧（O）和氮（N）、锰（Mn）、硅（Si）硫（S 磷（P 氧（O）和氮（N 锰（Mn）硅（Si）(2)冶炼、轧制、热处理(3)钢材的硬化 时效硬化 冷作硬化(4)温度的影响(5)复杂应力状态(6)应力集中 2 钢 结 构 材 料
(7)反复荷载作用 2.4 结构钢材种类及其选择(1)钢材的种类和牌号 碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值（N/mm2）、质量等级符号和脱氧方 碳素结构钢 法符号等四个部分按顺序组成。如Q235－AF表示屈服强度为235N／mm2的A级沸腾钢； Q235-Bb表示屈服强度为235N／mm2的B级半镇静钢；Q235-C表示屈服强度为235N／mm2的C 级镇静钢。低合金高强度结构钢 低合金钢是在冶炼过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量低于5％的钢材。其牌号与碳 素结构钢牌号的表示方法相同，常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。
钢 结 构 材 料
低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。Q345-B表示屈服强度为345N／mm2的B级镇静钢；Q390－D表示屈服强度为390N／mm2的D 级特殊镇静钢。碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理)进一步提高其强度。例如用 于制造高强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼（40B）、20锰钛硼（20MnTiB）就是通过调质 处理提高强度的。(2)钢材的选用原则 钢材选用的原则是既要使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低 造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考虑下列 因素：结构的重要性、荷载的性质、连接方法、结构的工作环境、钢材厚度（3）钢材的规格 钢结构所用钢材主要为热轧成型的钢板、型钢，以及冷弯成型的薄壁型钢等。钢板 钢板有薄钢板（厚度0.35~4mm）、厚钢板（厚度4.5~60mm）、特厚板（板厚＞60mm）和扁钢(厚度4~60mm，宽度为12~200mm)等。钢板用“—宽×厚×长”或“—宽×厚”表示，单位为mm，如—450×8×3100，—450×8。型钢 钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。除H型钢和钢管有热轧和 焊接成型外，其余型钢均为热轧成型。冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧制成。其壁厚一般为1.5~12mm，但承重结构受力构件的壁厚不 宜小于2mm。薄壁型钢能充分利用钢材的强度以节约钢材，在轻钢结构中得到广泛应用。常 用冷弯薄壁型钢截面型式有等边角钢]、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢（C型钢）、钢管等。
钢结构的连接设计
3.1 钢结构的连接方法 在传力过程中，连接部位应有足够的强度。被连接件间应保持正确的位置，以满足传力和使 用要求。图 钢结构的连接通常有焊接，铆接和螺栓连接三种方式（图3-1）。3.2 焊接连接的特性 钢结构常用的焊接方法有电弧焊，电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。焊缝连接形式按构件的相对位置可分为平接、搭接、T形连接和角接四种。（图3-2）图 焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。其中对接焊缝按受力方向可分为对接正焊缝和对接斜焊 缝；角焊缝长度方向垂直于力作用方向的称正面角焊缝，平行于力作用方向的称侧面角焊缝。焊缝缺陷和焊缝等级 焊缝中可能存在裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等缺陷。（图3-3）图 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）规定，焊缝依其质量检查标准分为三级，其中 三级焊缝只要求通过外观检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹，咬 边等缺陷。对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须进行一级或二 级质量检验，即在外观检查的基础上再做无损检验。其中二级要求用超声波检验每条焊缝的20％ 长度，且不小于200mm；一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺陷。焊缝代号 焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。（表3-1a）（表3-1b）表 表
钢 结 构 的 连 接 设 计 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.3 对接焊缝的构造和计算 对接焊缝按坡口形式分为I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝（也叫Y形缝）、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等。（图3-4）（对基焊缝计算 对接焊缝的应力分布情况基本上与焊件相同。可用计算焊件的方法计算对接焊缝。对于重要 的构件，按一、二级标准检验焊缝质量，焊缝和构件等强，不必另行计算，只有对三级焊缝，才 需要计算。（1）轴心受力的对接焊缝 σ ＝N／（lwt）≤fwt或fwc(3-1)式中 N ——轴心拉力或压力的设计值； lw ——焊缝计算长度，当采用引弧板施焊时，取焊缝实际长度；当无法采用引弧板时，每条 焊缝取实际长度减去2t； t ——在对接接头中为连接件的较小厚度，不考虑焊缝的余高；在T形接头中为腹板厚度;ftw，fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。抗压焊缝和质量等级为一、二级的抗拉焊缝与母 材等强，三级抗拉焊缝强度为母材的85%。（2）受弯、受剪的对接焊缝计算 σ ＝M／Ww ≤ fwt(3-2)τ ＝VS／（Iwt）≤ fwV(3-3)(3-4)2 2 σ zs = σ B + 3τ B ≤ 1.1 f t w 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.4 角焊缝的构造和计算(1)角焊缝的截面 角焊缝两边夹角一般为900（直角角焊缝），夹角大于1350或小于600的斜角交焊缝，除钢管结 构外，一般不宜用作受力焊缝。（图3-5）角焊缝的有效截面为平分角焊缝夹角α的截面，破坏往往从这个截面发生。有效截面的高度（不考虑焊缝余高）称为角焊缝的有效厚度he，当α ≤90o 时，he ＝0.7 hf ；当α >90o 时，he ＝ hf cos(α /2)。(2)角焊缝的尺寸限制 焊脚尺寸 hf 应与焊件的厚度相适应，不宜过大或过小。对手工焊，hf应不小于1.5 t，t为较厚焊件的厚度（mm），对自动焊，可减小1mm； hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。对于板件边缘的焊缝，当t ≤6mm时，hf ≤t ；当t >6mm时，hf ＝t －(1~2)mm。（图3-6）焊缝长度 lw也不应太长或太短，其计算长度不宜小于8hf或40mm，且不宜大于60hf。(3)角焊缝计算的基本公式 1 β 2 f 2 2(σ x + σ y ? σ x ? σ y)+ τ z2 ≤ f fw(3-5)β 式中 βf ——正面角焊缝的强度设计值增大系数，f = 3 结构中的角焊缝，由于正面角焊缝的刚度大，韧性差，应取βf ＝1.0； 2 ≈ 1.22 ；但对直接承受动力荷载
σx、σy ——按角焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的正应力； τz ——按角焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力。
(4)常用连接方式的角焊缝计算 ① 受轴心力作用时（图3-7）（焊缝长度与受力方向垂直（正面角焊缝）：
σ f = N ≤ β he ? ∑ l w f f fw(3-6)焊缝长度与受力方向平行（侧面角焊缝）： 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
τ f = V ≤ f fw he ? ∑ l w(3-7)式中 Σlw为连接一侧所有焊缝的计算长度之和，每条焊缝按实际长度减去2hf。三面围焊时，先按式（3－6）计算计算正面角焊缝受力N1，再由N－ N1按式（3－7）计算。② 弯矩单独作用时（图3-8）（σf = M ≤ β f ? f fw Ww(3-8)式中 Ww——角焊缝有效截面的截面模量。（③ 扭矩单独作用时（图3-9）
τA = T ? rA J(3-9)式中 J ——角焊缝有效截面的极惯性矩，J=Ix＋Iy ； rA——A点至形心o点的距离。
将τ A分解到x和y方向，有
τ T Ax = T ? r Ay J σ T Ay = T ? r Ax J ④ 弯矩、扭矩、轴心力共同作用时，分别计算受力最不利点的正应力和剪应力，按下式计算：(3 钢 结 构 的 连 接 设 计
∑σ)β
f 2 +(∑ τ)2 ≤ f fw(3-10)3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.5 螺栓连接的排列和构造要求 螺栓在构件上的排列可以是并列或错列（图3-11），排列时应考虑下列要求: 1．受力要求：对于受拉构件，螺栓的栓距和线距不应过小，否则对钢板截面削弱太多，构件有 可能沿直线或折线发生净截面破坏。对于受压构件，沿作用力方向螺栓间距不应过大，否则 被连接的板件间容易发生凸曲现象。因此，从受力角度应规定螺栓的最大和最小容许间距。2．构造要求：若栓距和线距过大，则构件接触面不够紧密，潮气易于侵入缝隙而产生腐蚀，所 以，构造上要规定螺栓的最大容许间距。
钢 结 构 的 连 接 设 计
3．施工要求：为便于转动螺栓扳手，就要保证一定的作业空间。所以，施工上要规定螺栓的最 小容许间距。
图3-11 钢板上螺栓的排列(a)并列；(b)错列；(c)容许间距
根据以上要求，规范规定螺栓的最大和最小容许间距见表3-2。表3-2螺栓的最大和最小容许间距
名称 位置和方向 外 排(垂 直 内 力 或 顺 内 力 方 向)中 中心间距 间 排 垂直内力方向 顺内力方向 构件受压力 构件受拉力 沿对角线方向 顺内力方向 中心至构件 边缘距离 垂直 内力 方向 剪切或手工气割边 轧 制 边、自 动 气 割或锯割边 高强度螺栓 其它螺栓 4d 0 或 8 t 最大容许距离（取两者的较小值）8d 0 或 12 t 16d 0 或 24 t 12d 0 或 18 t 16d 0 或 24 t —— 2d 0 1.5d 0 1.5d 0 1.2d 0 3d 0 最小容许距离 3 钢 结 构 的 连 接 设 计 注: 1.d0 为螺栓孔径，t 为外层薄板件厚度。2.钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢)相连的螺栓最大间距，可按中间排数值采用。3.6 普通螺栓连接的性能和计算
1.普通螺栓连接的性能 普通螺栓连接按螺栓传力方式，可分为抗剪螺栓连接和抗拉螺栓连接。抗剪螺栓连接 有五种破坏形式，见图3-12。3 钢 结 构 的 连 接 设 计 1 1(a)e(b)(c)(d)1-1 剖面 图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式(e)（a）螺栓杆剪断；(b)孔壁压坏；(c)板被拉断；（d）板端被剪断；(e)螺栓杆弯曲
单个抗剪螺栓的承载力设计值为 ⑴ 抗剪承载力设计值 N = nv b v π ?d2 4 f vb（3-11）? ⑵ 承压承载力设计值 N cb = d ? Σ t ? f cb ⑶ 一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式算得的较小值 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
（3-12）（3-13）
[ N ]b = min{ N vb , N cb } v 式中
，单剪 n v =1，双 剪 n v =2，四 剪面 n v =4 等； n v ——螺栓 受 剪面数（图 3-13）∑t ——在 不同受 力 方 向中一 个受力方 向承压 板 件纵厚度的较 小值。3-13 图（b）中双剪面取∑t 为 min{(a＋c)或 b}；图 3-13（c）中四 剪面取 ∑t 为 min{(a＋c＋e)或(b＋d)}； d——螺栓杆直径；
f vb、f cb ——螺栓的抗剪、承压强度设计值。(a)图 3-13(b)抗剪螺栓连接的受剪面数
(c)(a)单 剪 ；(b)双 剪 ；(c)四 剪 面
抗拉螺栓连接
对 普 通 螺 栓 连 接，规 范 采 用 降 低 螺 栓 强 度 设 计 值 的 方 法 来 考 虑 撬 力 的 影 响，规 定 普 通 螺 栓 抗 拉 强 度 设 计 值 f t b 取 同 样 钢 号 钢 材 抗 拉 强 度 设 计 值 f 的 0.8 倍（即 f t b =0.8f）。3 钢 结 构 的 连 接 设 计 Q Pf Pf Q Pf Pf 加劲肋 2N（a）图 3-14 抗拉螺栓连接 2N（b）
单个螺栓抗拉承载力设计值为
式中
d e、A e ——分别为螺栓杆螺纹处的有效直径和有效面积； N = b t π ? d e2 f t b = Ae f t b（3-14）
f t b ——螺栓的抗拉强度设计值。
2.螺栓群计算 当螺栓连接处于弹性阶段时，螺栓群中各 螺栓受力并不相等，两端大而中间小(图3-15a)； 当螺栓群连接长度l1不太大时，随着外力增加 连接超过弹性变形而进入塑性阶段后，因内力 重分布使各螺栓受力趋于均匀(图3-15b)。但当 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
构件的节点处或拼接缝的一侧螺栓很多，且沿 受力方向的连接长度l1过大时，端部的螺栓会 因受力过大而首先发生破坏，随后依次向内逐 排破坏（即所谓解钮扣现象）。因此规范规定 当连接长度l1 大于15d0时，应将螺栓的承载力 乘以折减系数β =1.1－l1/150d0，当l1 大于60d0 时，折减系数β取0.7。因此，当外力通过螺栓 群中心时，可认为所有的螺栓受力相同。① 螺栓群在轴心力作用下的抗剪计算 n = N /N bmin 此时应验算板的净截面强度 σ= N /An≤f(3-16)(3-15)? ② 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
图3-18 螺栓群受扭矩作用
根据平衡条件得
T T T = N 1T r1 + N 2 r2 + ? ? ? + N n rn 根据螺栓受力大小与其至形心 o 的距离 r 成正比条件得： NT N 1T NT = 2 = ??? = n r1 r2 rn 则
N 1T = T ? r1 = ∑ ri 2 ∑
T ? r1 x i2 + ∑ y i2 N 1Tx = ∑
T ? y1 ； N 1Ty = 2 2 xi + ∑ yi ∑
T ? x1 x i2 + ∑ y i2（3-17）
受力最大的一个螺栓所承受的剪力 N 1 T 应满足 N 1T ≤ [ N ] b v ③ 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力共同作用下的抗剪计算 分别算出扭矩、剪力、轴心力作用下受力最大螺栓的受力，将其分解到x和y两个方向，按下式验算： N1 =(∑ N 1x)2 +(∑ N 1 y)2 ≤ [ N ]b v(3-18)④ 螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
n = N / N tb ⑤ 螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 螺栓群在弯矩作用下上部螺栓受拉，因而有 使连接上部分离的趋势，使螺栓群形心下移。通常假定中和轴在最下排螺栓处，则螺栓的最 大拉力为：(3-19)N 1M = M ? y1 m ∑ y i2（3-20）
m——螺栓排列的纵向列数，图 3-19 中 m=2； y i ——各螺栓到螺栓群中和轴的距离； y 1 ——受力最大的螺栓到中和轴的距离。
图3-19 弯矩作用下的抗拉螺栓计算
⑥ 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 此时连接传递的力有弯矩M = V?e 和剪力V，Nt按式(3-20)计算。
当不设置支托或支托仅起安装作用时 螺栓群受拉力和剪力共同作用，按下式计算：(3 钢 结 构 的 连 接 设 计
Nv 2 Nt)+(b)2 ≤ 1 N vb Nt（3-21）（3-22）
同时 Nv = V ≤ N cb n 若支托承受剪力，螺栓仅承受弯矩，按式(3-20)计算
图3-20 螺栓群同时承受剪力和拉力 3.7 高强螺栓连接的性能和计算
1.高强螺栓连接的性能 高强螺栓连接按受力特征分为高强螺栓摩擦型连接 高强螺栓承压型连接 承受拉力的 高强螺栓摩擦型连接、高强螺栓承压型连接 高强螺栓摩擦型连接 高强螺栓承压型连接和承受拉力的 高强螺栓连接。高强螺栓连接 高强螺栓连接的预拉力 高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定，取 值时考虑①螺栓材料抗力的变异性，引入折减系数0.9；②施加预应力时为补偿预拉力损失超 张拉5%~10%，引入折减系数0.9；③在扭紧螺栓时，扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
承载力，引入折减系数1/1.2；④钢材由于以抗拉强度为准，引入附加安全系数0.9。故高强度 螺栓预拉力为 P = 式中
0.9 × 0.9 × 0.9 f u ? A e = 0.608 f u Ae 1.2 f u — — 螺 栓 材 料 经 热 处 理 后 的 最 低 抗 拉 强 度，对 于 8.8 级 螺 栓，f u =830 N/mm2 ；对于 10.9 级螺栓，f u =1040 N/mm2 ； A e ——高强度螺栓螺纹处的有效截面积。规 范 规 定 的 高 强 度 螺 栓 预 拉 力 设 计 值 按 上 式 计 算，取 5kN 的 倍 数，表 3-3。并 见
一 个 高 强 度 螺 栓 的 预 拉 力 P(kN)表 3-3 M24 175 225 M27 230 290 M30 280 355 螺 栓 的 公 称 直 径(mm)M16 8.8 级 10.9 级 80 100 M20 125 155 M22 150 190 螺栓的性能等级
高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数
被 连 接 板件 之 间 的 摩 擦 力大 小，不仅 和 螺 栓 的 预 拉力 有 关，还 与 被 连 接 板 件 材料 及 其 接触 面 的 表 面 处 理有 关。规 范 规 定 的 高 强度 螺 栓 连接 的摩 擦 面 抗 滑移 系 数 μ 值见表 3-4。摩擦面的抗滑移系数 μ
连接处构件接触面的处 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
表 3-4 构 件 的 钢 号 Q345 钢、Q390 钢 0.50 0.40 0.50 0.35 Q420 钢 0.50 0.40 0.50 0.40 理方法 喷 砂(丸)喷 砂(丸)后 涂 无 机 富 锌 漆 喷 砂(丸)后 生 赤 锈 钢丝刷清除浮锈或未经 处理的干净轧制表面
Q235 钢 0.45 0.35 0.45 0.30 2.高强螺栓的抗剪承载力设计值 高强度螺栓摩擦型连接
（3-23）
N Vb = 0.9 n f μ P 式中 0.9——抗力分项系数 γ R 的倒数，即 1/ γ R =1/1.111=0.9； n f ——传力的摩擦面数；
μ ——高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 μ，按表 3-4 采用； P ——一个高强度螺栓的预拉力，按表 3-3 采用。
高强度螺栓承压型连接 极限承载力由螺栓杆身抗剪和孔壁承压决定，摩擦力只起延缓滑动 作用，计算方法与普通螺栓相同，见式(3-11)和(3-12)。(3-11)和(3-12)3.高强螺栓群的抗剪计算 ① 轴心力作用时(3-15)(3-23)螺栓数 按式(3-15)计算，其中N bmin对摩擦型为式(3-23)，对承压型用高强度螺栓的抗剪、承压承载力设计值。3 钢 结 构 的 连 接 设 计
构件净截面强度 对于承压型连接，与普通螺栓验算相同；对于摩擦型连接，要考虑摩擦 力的作用，一部分剪力由孔前接触面传递(图3-21)。按规范规定，孔前传力占螺栓传力的50%，则截面1－1处净截面传力为
N ′ = N ? 0.5 0.5 n 1 N × n 1 = N(1 ?)n n（3-24）
式中： n ——连接一侧的螺栓总数； n 1 ——计算截面上的螺栓数。
有了N′以后，净截面验算按式(3-16)进行。(3-16)② 扭矩作用时，及扭矩、剪力、轴心力 共同作用时的抗剪高强度螺栓所受剪力的 计算，其方法与普通螺栓相同，单个螺栓 所受剪力应不超过高强度螺栓的承载力设 计值。
图3-21 摩擦型高强螺栓孔前传力
4.高强螺栓群的抗拉计算 抗拉承载力设计值 高强度螺栓连接由于螺栓中的预拉力作用，构件间在承受外力作用前 已经有较大的挤压力，高强度螺栓受到外拉力作用时，首先要抵消这种挤压力。分析表明，当高强度螺栓达到规范规定的承载力0.8P时，螺栓杆的拉力仅增大7%左右，可以认为基本不 变。规范规定一个高强度螺栓抗拉承载力设计值为 N bt = 0.8 P ① 受轴心拉力作用时，螺栓数为
钢 结 构 的 连 接 设 计(3-25)(3-26)n = N / N bt = N /(0.8 P)心轴线上(图3－22)，则受力最大的螺栓应满足 N1M = M y1 / m ∑yi2 内力分布计算。
② 受弯矩作用，当板没有被拉开时，接触面保持紧密贴合，中和轴可以认为在螺栓群的形
(3-27)对于承受静力荷载的结构，板被拉开并不等于达到承载能力的极限，此时可按图(3-19)所示的(3-19)图3-22 高强螺栓受弯连接
5.同时承受剪力和拉力的高强螺栓群连接计算 对于高强度螺栓摩擦型连接，按下式计算 对于高强度螺栓摩擦型连接 Nv Nt + ≤1 N vb N tb 式中
钢 结 构 的 连 接 设 计
（3-28）
N v、N t ——受力最大的螺栓承所受的剪力和拉力的设计值； N vb、N tb — — 一 个 高 强 度 螺 栓 抗 剪、抗 拉 承 载 力 设 计 值，分 别 按 式（3-23）
和（3-25）计算。
对于高强度螺栓承压型连接，按下式计算 对于高强度螺栓承压型连接(Nv 2 Nt)+(b)2 ≤ 1 N vb Nt（3-29）（3-30）Nv = 式中
V ≤ N cb ／ 1.2 n N v b、N t b、N c b 与普通螺栓的计算相同，只是用高强螺栓的相应值。3 钢 结 构 的 连 接 设 计 3 钢 结 构 的 连 接 设 计 4 轴心受力构件设计
4.1 轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的截面形式有三种：第一种是热轧型钢截面，如图4-1(a)中的工字钢、H型钢、槽钢、角钢、T型钢、圆钢、圆管、方管等；第二种是冷弯薄壁型钢截面，如图4-1(b)中冷弯角钢、槽钢和冷 弯方管等；第三种是用型钢和钢板或钢板和钢板连接而成的组合截面，如图4-1(c)所示的实腹式组合 截面和图4-1(d)所示的格构式组合截面等。4 轴 心 受 力 构 件 设 计(a)(b)(c)(d)图 4-1 轴心 受 力 构 件 的 截 面 形 式(a)热 轧 型 钢 截 面;(b)冷 弯 薄 壁 型 钢 截 面;(c)实 腹 式 组 合 截 面;(d)格 构 式 组 合 截 面
4.2 轴心受力构件的强度和刚度 强度 轴心受力构件的强度应以净截面的平均应力不超过钢材的屈服强度为准则：
应力－应变关系图
σ= 式中
轴 心 受 力 构 件 设 计 N ≤ f An（4-1）
N ——轴心力设计值； A n ——构件的净截面面积； f ——钢材的抗拉、抗压强度设计值。N N N N σ0(a)σ m a x =3 σ 0 fy(b)图 4-2 孔 洞 处 截 面 应 力 分 布(a)弹 性 状 态 应 力 ；(b)极 限 状 态 应 力
对于高强螺栓的摩擦型连接，计算板件强度时要考虑孔前传力的影响（式3-24）。（式3 24）
刚度 刚度通过限制构件的长细比λ来实现。长细比
λ= l0 ≤ [λ ] i（4-2）
式 中 λ — — 构 件 长 细比，对 于 仅 承 受静 力 荷 载 的 桁 架 为自 重 产 生 弯 曲 的竖 向平面 内的长细比，其它情况为构件最大长细比；
轴 心 受 力 构 件 设 计 l 0 ——构件的计算长度； i——截面的回转半径； [ λ ]——构件的容许长细比，见表 4-1 和 4-2。
受拉构件的容许长细比
项次 构件名称 有重级工作制吊车的厂房 1 2 3 桁架的杆件 吊车梁或吊车桁架 以下的柱间支撑 其它拉杆、支撑、系杆等（张紧的圆钢除外）250 200 350 一般结构 350 300 400 表 4-1 直接承受动力 荷载的结构 250 —— ——
承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构
受压构件的容许长细比
项次 构件名称 柱、桁架和天窗架构件 1 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑 支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）
表 4-2 容许长细比
4 轴 心 受 力 构 件 设 计
用以减小受压构件长细比的杆件 200 4.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定计算 实际的压杆不可避免地存在着初弯曲、荷载作用点的初偏心和截面的残余应力，它们对压杆 的承载力有不利的影响。同时，构件两端可能存在着不同程度的约束，使得构件的承载力有所提 高。对于杆端约束，可以用计算长度l0代替构件的几何长度l，将其等效为两端简支的构件，即 l0=μl，μ 称计算长度系数。典型约束μ的理论值和建议值见表4－3。对于初弯曲、初偏心和残余 应力的影响，考虑到材料的弹塑性性能，用数值积分法求得构件的极限强度Nu，相应的稳定系数
=Nu/(Afy)。按照概率统计理论，影响柱承载力的几个不利因素，其最大值同时出现的可能性是极
小的。理论分析表明，考虑初弯曲和残余应力两个最主要的不利因素比较合理，初偏心不必另行 考虑。初弯曲的矢高取构件长度的千分之一，残余应力根据截面的加工条件确定。轴心受压构件 应按下式计算整体稳定： p76 4 轴 心 受 力 构 件 设 计 N ≤ f ?A A ——构件的毛截面面积；
（4-3）
式中 N——轴心受压构件的压力设计值；
——轴心受压构件的稳定系数； f——钢材的抗压强度设计值。
轴心受压构件的整体稳定系数
各类钢构件截面的残余应力分布情况和大小有很大差异，其影响又随构件屈 曲方向不同而不同，初弯曲的影响也与截面形式和屈曲方向有关，因此当构件的 长细比λ=l0/i=μl/i(i 为截面回转半径 i = I / A)相同时，其承载力往往有很大差别。可以根据设计中常用的不同截面形式和不同的加工条件，按极限强度理论得到考
轴 心 受 力 构 件 设 计
235 虑初弯曲和残余应力影响的一系列曲线，即无量刚化的? ? λ（λ = λ / π f y /E）
曲线。图 4-3 的两条虚线表示这一系列柱曲线变动范围的上限和下限。为了便于 在设计中使用，必须适当归并为代表曲线。如果用一条曲线，则变异系数太大，必然降低轴心受压构件的可靠度。因此，大多数国家和地区都以多条柱曲线来代 表不同的构件分类。GB50017 根据重庆建筑大学和西安建筑科技大学等单位的研究成果，认为取。其中 a、c、d 曲线所包含的截面及对应 a、b、c、d 四条曲线较为合理（图 4-3）轴已示于图中，除此之外的截面和对应轴均属曲线 b。曲线 a 包括两种截面情况，因残余应力影响最小，其稳定承载力最高；曲线 c 较低，是由于残余应力影响较 大；曲线 d 最低，主要是由于厚板或特厚板残余应力较大，且处于最不利屈曲方 向的缘故。4 轴 心 受 力 构 件 设 计
图4-3 GB50017的柱曲线
为便于计算，规范根据构件的长细比、钢材屈服强度和截面分类编制了计算表格。另外，稳定系数?值可以用Perry公式： = 2 1 1 1 +(1 + ε 0)/ λ 2 ? 1 +(1 + ε 0)/ λ 2 ? 1 / λ 2 2 4 [ ] [ ] 按 柱 极 限 强 度 理 论 确 定 压 杆 的 极 限 承 载 力 后 反 算 出 的 ε0 值 实 质 是 考 虑 了 初 弯 曲、残余应力等综合因素的等效缺陷。对于规范采用的四条柱曲线，ε 0 的取值为
轴 心 受 力 构 件 设 计
当 λ > 0.215 时（λ > 20 235 / f y）a 类截面： ε 0 = 0.152λ ? 0.014 b 类截面： ε 0 = 0.300λ ? 0.035 c 类截面： ε 0 = 0.595λ ? 0.094（λ ≤ 1.05 时）
ε 0 = 0.302λ + 0.216（λ > 1.05 时）d 类截面： ε 0 = 0.915λ ? 0.132（λ ≤ 1.05 时）ε 0 = 0.432λ + 0.375（λ > 1.05 时）
当 λ ≤ 0.215 时（λ > 20 235 / f y），Perry 公 式 不 再 适 用，可 以 直 接 由 下 式 求得 稳定系数 ? 的值
= 1 ? α1λ 2 系 数 α 1 对 a 类 截 面 为 0.41，对 b 类 截 面 为 0.65，对 c 类 截 面 为 0.73，对 d 类 截 面 为 1.35。式中 λ = λ π
fy E ——正则化长细比。
构件长细比根据构件可能发生的失稳形式采用绕主轴弯曲的长细比或构件发 生弯扭失稳时的换算长细比，取其较 大值：（1）截面为双轴对称或极对称的构件 λ x = l0 x / i x λ y = l0 y / i y（4-4）
式中 l 0x、l 0y ——分别为构件对主轴 x 和 y 轴的计算长度； i x、i y ——分别为构件截面对 x 和 y 轴的回转半径。
轴 心 受 力 构 件 设 计
对 双 轴 对 称 十 字 形 截 面 构 件，规 范 规 定 λx 和 λ y 不 得 小 于 5.07b/t（b/t 为 悬 伸 板 件 宽厚比）。此时，构件不会发生扭转屈曲。（2）截面为单轴对称的构件 单轴对称截面轴心受压构件由于剪心和形心不重合，在绕对称轴 y 弯曲时伴 随 着 扭 转 产 生，发 生 弯 扭 失 稳。因 此 对 于 这 类 构 件，绕 非 对 称 轴 弯 曲 失 稳 时 的 长 细 比 λ x 仍 用 式（4-4）计 算，绕 对 称 轴 失 稳 时 要 用 计 及 扭 转 效 应 的 换 算 长 细 比 λ yz 代替 λ y。1 λ yz = 2 λ2 + λ2 + z ? y ?()(λ 2 y +λ 2 2 z)2 2 ? 4λ2 λ2 1 ? e0 i0 ? y z ? ?()1 2（4-5）（4-6）
λ2 = i02 A(I t / 25.7 + I ω / lω)z 2 2 2 2 i0 = e0 + ix + i y 式中 e 0 ——截面形心至剪心距离； i 0 ——截面对剪心的极回转半径；
λ y ——构件对对称轴的长细比； λ z ——扭转屈曲的换算长细比；
I t ——毛截面抗扭惯性矩； I ω ——毛截面扇性惯性矩，对 T 形截面、十字形截面和角形截面 I ω ≈0；
轴 心 受 力 构 件 设 计 A——毛截面面积； l ω ——扭转屈曲的计算长度，l ω = μ ω l。（3）无 任 何 对 称 轴 且 不 是 极 对 称 的 截 面（单 面 连 接 的 不 等 肢 角 钢 除 外）不 宜 用 作 轴心压杆。对单面连接的单角钢轴心受压构件，考虑折减系数后，不再考虑弯扭 效应；当槽形截面用于格构式构件的分肢，计算分肢绕对称轴 y 轴的稳定时，不 必考虑扭转效应，直接用 λ y 查稳定系数 ? y。
4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 对于局部屈曲问题，通常有两种考虑方法：一是不允许板件屈曲先于构件整体屈曲，目前一 般钢结构的规定就是不允许局部屈曲先于整体屈曲来限制板件宽厚比。另一种做法是允许板件先 于整体屈曲，采用有效截面的概念来考虑局部屈曲对构件承载力的不利影响，冷弯薄壁型钢结构，轻型门式刚架结构的腹板就是这样考虑的。这里板件宽厚比的规定是基于局部屈曲不先于整体屈 4 轴 心 受 力 构 件 设 计
曲考虑的，根据板件的临界应力和构件的临界应力相等的原则即可确定板件的宽厚比。经分析并 简化可得到工形截面和H形截面的板件的宽厚比：
（1）翼缘宽厚比
b / t ≤(10 + 0.1λ)235 / f y（4-7）
式 中 λ 取 构 件 两 方 向 长 细 比 的 较 大 值。当 λ ＜30 时，取 λ ＝ 30；当 λ ＞ 100 时，取
λ ＝100。
（2）腹板高厚比
h0 / t w ≤(25 + 0.5λ)235 / f y（4-8a）
式 中 h 0 和 t w 分 别 为 腹 板 的 高 度 和 厚 度，λ 取 构 件 两 方 向 长 细 比 的 较 大 值。当 λ ＜ 30 时，取 λ ＝30；当 λ ＞100 时，取 λ ＝100。
（3）对 热 轧 剖 分 T 型 钢 截 面 和 焊 接 T 型 钢 截 面，翼 缘 的 宽 厚 比 限 值 同 工 字 钢 或 H 型钢，为式（4-7），腹板的高厚比限值分别为式（4-8b）和（4-8c）： 热轧剖分 T 型钢截面： 焊接 T 型钢截面： 式中 λ 的取值同式（4-8a）。4 轴 心 受 力 构 件 设 计
h0 / t w ≤(15 + 0.2λ)235 / f y h0 / t w ≤(13 + 0.7λ)235 / f y（4-8b）（4-8c）
（4）对 箱 形 截 面 中 的 板 件(包 括 双 层 翼 缘 板 的 外 层 板)其 宽 厚 比 限 值 偏 于 安 全 地 取
235 / f y，不与构件长细比发生关系。
（5）对 圆 管 截 面 是 根 据 管 壁 的 局 部 屈 曲 不 先 于 构 件 的 整 体 屈 曲 确 定，考 虑 材 料 的 弹塑性和管壁缺陷的影响，根据理论分析和试验研究，得出其径厚比限值为 D / t ≤ 100 × 235 / f y（4-9）
【例题4-1 】某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图4-4所示。柱的上、下端均为铰接，柱高4.2m，承受的轴心压力设计值为1000kN，钢材为Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为 E43系列，手工焊。试验算该柱是否安全。
解：已知 l x = l y =4.2m，f=215N/mm2。计算截面特性： A=2×25×1＋22×0.6=63.2cm2，I x =2×25×1×11.5 2 ＋0.6×22 3 /12=7144.9cm4，N 4200 I y =2×1×25 /12=2604.2cm，4 轴 心 受 力 构 件 设 计 3 4 10 x 250 6 10 y i x = I x / A = 10.63cm，i y = I y / A = 6.42cm。
验算整体稳定、刚度和局部稳定性 240 λ x = l x /i x =420/10.63=39.5<[ λ ]=150，λ y = l y /i y =420/6.42=65.4<[ λ ]=150，则
N 图 4-4 例 题 4-1 取 截面 对 x 轴和 y 轴为 b 类，稳定 系数表可得，x =0.901，y =0.778，? = ? y =0.778，查 ? ? σ= N 1000 = × 10 = 203.4 N/mm 2 < f = 215N/mm 2 ?A 0.778 × 63.2 翼缘宽厚比为 b 1 /t=(12.5－0.3)/1=12.2<10＋0.1×65.4=16.5 腹板高厚比为 h 0 /t w =(24－2)/0.6=36.7<25+0.5×65.4=57.7 构件的整体稳定、刚度和局部稳定都满足要求。4.5 格构式轴心受压构件计算(1)格构式轴心受压构件的截面形式 格构式轴心受压构件通过缀材连成整体，一般使用型钢做肢件，如槽钢、工 字 钢、角 钢 等，如 图 4-5 所 示。对 于 十 分 强 大 的 柱，肢 件 可 采 用 焊 接 工 字 形 截 面。缀 材 由 缀 条 和 缀 板 两 种。缀 条 用 斜 杆 组 成，如 图 4-6(a)，也 可 由 斜 杆 和 横 杆 4 轴 心 受 力 构 件 设 计
共同组成，如图 4-6(b)，一般用单角钢做缀条。缀板由钢板组成，如图 4-6(c)。构 件 的 截 面 上 与 肢 件 腹 板 相 交 的 轴 线 称 为 实 轴，如 图 4-5(a)、(b)、(c)的 y 轴，与 缀 材平面 相 垂 直 的 轴 称 为 虚 轴，如 图 4-5(a)、(b)、(c)的 x 轴 和 4-5(d)的 x、y 轴。x y y y x y y x y y x y x(a)x(b)x(c)x(d)图 4-5 格 构 式 轴心 压 杆 截 面 形 式 l1 l1(b)图 4-6 格 构 式 轴 心 压 杆 组 成 l1(c)4 轴 心 受 力 构 件 设 计(a)(2)格构式轴心受压构件绕虚轴失稳的换算长细比 格构式轴心受压构件绕实轴的计算与实腹式构件相同，但绕虚轴的计算不同，绕虚轴屈曲时 的稳定承载力比相同长细比的实腹式构件低。实腹式轴心受压构件在发生整体弯曲后，构件中产生的剪力很小，而其抗剪刚度很大，因 此横向剪力产生的附加变形很微小，对构件临界荷载的降低不到1%，可以忽略不计。对于格 构式轴心受压构件，绕虚轴失稳时的剪力要由较弱的缀材承担，剪切变形较大，产生较大的 附加变形，对构件临界荷载的降低不能忽略。经理论分析，可以用换算长细比λ0x代替对x轴的 长细比λx来考虑剪切变形对临界荷载的影响。对于双肢格构式构件，换算长细比为 l 缀条构件
λ0 x = λ2 + 27 A / A1x x 缀板构件
λ0 x = λ2 + λ1 x（4-10）（4-11）
式中 λ x ——整个构件对虚轴（x 轴）的长细比； A ——整个构件的毛截面面积； 4 轴 心 受 力 构 件 设 计
A 1x ——构件截面中垂直于 x 轴各斜缀条的毛截面面积之和；
λ 1 ——单肢 对于平行 于 虚轴 的形 心轴 的 长 细比，计 算长 度焊 接时 取缀 板净 距（图
，当用螺栓或铆钉连接时取缀板边缘螺栓中心线之间距离。4-6 中之 l 1）
受弯构件设计
5.1 梁的类型和应用 钢 梁 主 要 用 以 承 受 横 向 荷 载，在 建 筑 结 构 中 应 用 非 常 广 泛，常 见 的 有 楼 盖 梁、吊车梁、工作平台梁、墙架梁、檩条、桥梁等。钢梁分为型钢梁和组合梁两大类。如图 5-1 所示。5 受 弯 构 件 设 计(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)图 5-1 梁 的 截 面 形 式
(j)(k)为 了 更 好 发 挥 材 料 的 性 能，可 以 作 成 截 面 沿 梁 长 度 方 向 变 化 的 变 截 面 梁。常 用 的 有 楔 形 梁，如 图 5-2。对 于 简 支 梁，可 以 在 支 座 附近降 低 截 面 高 度，除 节 约 材 料 外，还 可 节 省 净 空，已 广 泛 地 应 用 于 大 跨 度 吊 车 梁 中（图 5-3）。另 外，还 可 以 做 成改变翼缘板的宽度或厚度的变截面梁。
≥ h/2 1 1? ? ~ ?l ?6 5? l 图 5-2 楔 形 梁 图 5-3 变 截面 高 度 吊车 梁
根 据 梁 的 支 承 情 况，可 把 梁 分 为 简 支 梁、悬 臂 梁 和 连 续 梁。按 受 力 情 况 的 不 同，5 受 弯 构 件 设 计
可以分为单向受弯梁和双向受弯梁。如吊车梁、檩条等。
5.2 梁的强度和刚度 为了确保安全适用、经济合理，梁在设计时既要考虑承载能力的极限状态，又要考虑正常使用的极限状态。前者包括强度、整体稳定和局部稳定三个方面，用的是荷载设计值；后者指梁应有一定的抗弯刚度，即在荷载标准值的作用下，梁的最大挠度不超过规范容许值。h 梁的 强度(1)梁的正应力 梁在 纯弯 曲 时的 弯 矩 — 挠 度 曲 线 与 材料 拉 伸 试 验 的 应 力 — 应变 曲 线 类 似，屈 服点 也相差 不多，分 析 时 可采用 理想 弹 塑 性模 型，在 荷载作 用 下 大致 可以 分为四 个工作阶段。以工字形截面为例说明如下： fy y σ ≤f y fy fy 5 受 弯 构 件 设 计 x x y(a)(b)图 5-4 梁的 正 应力 分布(c)(d)弹性工作阶段，梁的最大弯矩为 M e =Wn f y 塑性工作阶段，梁的塑性铰弯矩为 M p =Wpn f y Wpn =S 1n +S 2n（5-2）（5-3）（5-1）
由 式（5-1）和（5-2）可 知，梁 的 塑 性 铰 弯 矩 M p 与 弹 性 阶 段 最 大 弯 矩 M e 的 比 值 与 材 料 的 强 度 无 关，而 只 与 截 面 的 几 何 性 质 有 关。令 F=W pn /W n 称 为 截 面 的 形 状 系 数。当 截 面 无 削 弱 时，对 矩 形 截 面，F=1.5；圆 形 截 面，F=1.7；圆 管 截 面，F=1.27；工字形截面（对强轴），F=1.10~1.17。为避免梁有过大的非弹性变形，承受静力荷载或间接承受动力荷载的梁，允 许 考 虑 截 面 有 一 定 程 度 的 塑 性 发 展，用 截 面 的 塑 性 发 展 系 数 γx 和 γy 代 替 截 面 的 形
受 弯 构 件 设 计
状系数 F。对于常用的工字形截面，绕强轴γ x＝1.05，绕弱轴γ y ＝1.2 规范规定梁的正应力设计公式为 单向受弯时 σ= 双向受弯时
Mx ≤ f γ xWnx（5-4）
σ= 式中
My Mx + ≤ f γ xWnx γ yWny（5-5）Mx、My — — 同 一 截 面 梁 在 最 大 刚 度平面 内（x 轴）和 最 小 刚 度平面 内（y 轴）的弯矩； W nx、W ny ——对 x 轴和 y 轴的净截面模量； f——钢材的抗弯强度设计值。
若梁直接承受动力荷载，则以上两式中不考虑截面塑性发展系数，即γ x=γ y =1.0。
（2）梁的剪应力 在横向荷载作用下，梁在受弯的同时又承受剪力。对于工字形截面和槽形截 面，其最大剪应力在腹板上，其计算公式为
τ=（3）局部压应力 a VS ≤ fv Itw（5-6）
受 弯 构 件 设 计 hy hR hy lz h0 tw lz lz tw hy a1 a lz(a)图 5-5 局 部 压 应 力(b)σc 当 梁 的 翼 缘 承 受 较 大 的 固 定 集 中 荷 载 包 括 支 座）又 未 设 支 承 加 劲 肋 [图 5-5（而（a）]或 受 有 移 动 的 集 中 荷 载（如 吊 车 轮 压）[图 5-5（b）]时，应 计 算 腹 板 高 度 边 缘 的 局 部 承 压 强 度。假 定 集 中 荷 载 从 作 用 处 在 h y 高 度 范 围 内 以 1:2.5 扩 散，在 h R 高 度 范 围 内 以 1:1 扩 散，均 匀 分 布 于 腹 板 高 度 计 算 边 缘。这 样 得 到 的 σc 与理论 的局部压力的最大值十分接近。局部承压强度可按下式计算
σc = ψF t wl z ≤ f（5-7）式中
F——集中荷载，对动力荷载应乘以动力系数；
ψ — — 集 中 荷 载 增 大 系 数，对 重 级 工 作 制 吊 车 轮 压，ψ =1.35； 对 其 它 荷 载，ψ =1.0；
lz — — 集 中 荷 载 在 腹 板 计 算 高 度 处 的 假 定 分 布 长 度，对 跨 中 集 中 荷 载，l z =a+5h y +2h R ；梁端支反力，l z =a+2.5h y +a 1 ； a— — 集 中 荷 载 沿 跨 度 方 向 的 支 承 长 度，对 吊 车 轮 压，无 资 料 时 可 取 50mm； h y ——自梁顶至腹板计算高度处的距离； 5 受 弯 构 件 设 计
h R ——轨道高度，梁顶无轨道时取 h R =0； a 1 ——梁端至支座板外边缘的距离，取值不得大于 2.5 h y。当 计 算 不 能 满 足 时，对 承 受 固 定 集 中 荷 载 处 或 支 座 处，可 通 过 设 置 横 向 加 劲 肋 予 以 加 强，也 可 修 改 截 面 尺 寸 ；当 承 受 移 动 集 中 荷 载 时，则 只 能 修 改 截 面 尺 寸。
（4）复杂应力作用下的强度计算 当腹板计算高度处同时承受较大的正应力、剪应力或局部压应力时，需计算 该处的折算应力
σ 2 + σ c2 ? σσ c + 3τ 2 ≤ β1 f 式中
（5-8）
σ、τ、σ c — — 腹 板 计 算 高 度 处 同 一 点 的 弯 曲 正 应 力、剪 应 力 和 局 部 压 应 力，σ=（M x /W nx）×（h 0 /h），以拉应力为正，压应力为负； β 1 — — 局 部 承 压 强 度 设 计 值 增 大 系 数，当 σ与 σ c 同 号 或 σ c =0 时，β 1 =1.1，当 σ与 σ c 异号时取 β 1 =1.2。
梁的刚 度 梁的 刚度 指 梁 在 使 用荷 载下 的挠 度，属 正 常 使 用 极 限 状 态。在 荷 载 标 准 值的 作用下，梁的挠度不应超过规范容许值 v ≤ [v] 式中 v——由荷载标准值（不考虑动力系数）求得的梁的最大挠度； [v]——规范容许挠度，见表 5-2。
梁 的容 许 挠度 项次 构 件类 别 吊 车 梁 和 吊 车 桁 架（按 自 重 和 起 重 量 最 大 的 一 台 吊 车 计 算 挠 度）（1）手动 吊车 和单 梁吊 车（含 悬挂 吊车）1（2）轻级 工作 制桥 式吊 车（3）中级 工作 制桥 式吊 车（4）重级 工作 制桥 式吊 车 2 3 手 动或 电动 葫芦 的 轨道 梁 有 重轨（重 量等 于 或大 于 38kg/m）轨 道的 工 作平台梁 有 轻轨（重 量等 于 或小 于 24kg/m）轨 道的 工 作平台梁 屋（楼）盖 或桁 架，工 作平台梁（第 3 项除 外）和平台 板（1）主梁 或桁 架（包括 设 有悬 挂起 重设 备 的梁 和桁 架）（2）抹灰 顶棚 的次 梁（3）除（1）（2）款外 的 其它 梁（包括 楼 梯梁）、4（4）屋盖 檩条 支承 无 积灰 的瓦 楞铁 和 石棉 瓦屋 面者 支承 压 型金 属板、有 积 灰的 瓦楞 铁和 石棉 瓦 屋面 者 支承 其 它屋 面材 料者（5）平台 板 l/150 l/200 l/200 l/150 l/400 l/250 l/250 l/500 l/350 l/300 l/500 l/800 l/1000 l/1200 l/400 l/600 l/400 [v T ] 表 5-2 挠度 容许 值 [v Q ]（5-9）
受 弯 构 件 设 计
5.3 梁的整体稳定（1）梁的整体稳定系数 在 一 个 主 轴平面 内 弯 曲 的 梁，为 了 更 有 效 地 发 挥 材 料 的 作 用，经 常 设 计 得 窄 而 高。如 果 没 有 足 够 的 侧 向 支 承，在 弯 矩 达 到 临 界 值 M cr 时，梁 就 会 发 生 整 体 的 弯扭失稳破坏而非强度破坏。双轴对称工字形截面简支梁在纯弯曲作用下的临界 弯矩为 5 受 弯 构 件 设 计
M cr = π 2 EI y l2 Iω GI t l 2 + I y π 2 EI y（5-10）
在 修 订 规 范 时，为 了 简 化 计 算，引 入 I t =At 1 2 /3 及 I ω =I y h 2 /4，并 以 E=206000N/mm 2 和 E/G=2.6 代入式（5-10），可得临界弯矩为 M cr = 10.17 × 105 λ2 y λ y t1 ? Ah 1 + ? ? 4.4h ? ? ? ? 2(N ? mm)（5-11）
临界应力 σ cr =M cr /Wx，W x 为按受压翼缘确定的毛截面模量。在上述情况下，若保证梁不丧失整体稳定，应使受压翼缘的最大应力小于临 界应力 σ cr 除以抗力分项系数 γ R，即 M x σ cr ≤ Wx γR 令梁的整体稳定系数 ? b 为
（5-12）b = σ cr fy（5-13）
梁的整体稳定计算公式为 Mx ≤ f ?bWx 由式（5-13）可得整体稳定系数的近似值为
（5-14）
λ yt1 ? 235 4320 Ah 1+ ? ?b = 2 ? ? 4.4h ? ? f ? λ y Wx ? ? y 2（5-15）
受 弯 构 件 设 计
当 梁 上 承 受 其 它 形 式 荷 载 时，先 求 出 梁 的 临 界 弯 矩，并 可 由 式（5-13）算 得 稳 定 系 数 ? b，但 这 样 很 烦 琐。通 过 选 取 较 多 的 常 用 截 面 尺 寸，进 行 电 算 和 数 理 统 计 分 析，得 出 了 不 同 荷 载 作 用 下 的 稳 定 系 数 与 纯 弯 时 的 稳 定 系 数 的 比 值 为 βb。同 时为了适用于单轴对称工字形截面简支梁的情况，梁 整体稳定系数的计算公式为
? ? ? λ y t1 ? 4320 Ah ? 235 ? + ηb ? ?b = β b 2 ? 1+ ? ? 4.4 h ? ? fy λ y Wx ? ? ? ? ? βb ——梁整体稳定的等效弯矩系数； ηb ——截面不对称影响系数；
（5-16）
式中
加强受压翼缘工字形截面，ηb = 0.8(2α b ? 1)； 加强受拉翼缘工字形截面，ηb = 2α b ? 1。
双轴对称截面，ηb = 0 ；
αb = I1 —— I1 和 I 2 分别为受压翼缘和受拉翼缘对 y 轴的惯性矩。I1 + I 2 上述的稳定系数计算公式是按弹性分析导出的。考虑残余应力影响及弹塑性 ′ 性能，当算得的稳定系数 ? b ＞0.6 时，需按下式进行修正，以 ? b 代替 ? b ：
′ ?b = 1.07 ? 0.282 / ?b ≤ 1.0（2）整体稳定系数 ? b 的近似计算
（5-17）
对 于 均 匀 受 弯（纯 弯 曲）构 件，当 λ y ≤ 120 235 f y 时，? b 可 按 下 列近似 公 式
受 弯 构 件 设 计
计算： 工字形截面（含 H 型钢）双轴对称时 b = 1.07 ? 单轴对称时
λ2 y 44000 235 fy（5-18）
λ2 f W1x y ? ? y ? b = 1.07 ?(2α b + 0.1)Ah 14000 235 式中 W 1x 为截面最大受压纤维的毛截面截面模量。
（5-19）
式（5-18）~（5-19）中 的 ? b 值 已 经 考 虑 了 非 弹 性 屈 曲 问 题，因 此，当 算 得 的 ′ ? b ＞0.6 时不能再换算成 ? b。当 ? b ＞1.0 时取 ? b =1.0。
（3）梁整体稳定性的保证 实际工程中的梁与其它构件相互连接，有利于阻止其侧向失稳。符合下列情 况之一时，不用计算梁的整体稳定性： ① 有刚性铺板密铺在梁受压翼缘并有可靠连接能阻止受压翼缘侧向位移时； ② 等 截 面 H 型 钢 或 工 字 形 截 面 简 支 梁 的 受 压 翼 缘 自 由 长 度 l 1 与其宽 度 b 1 之 比不超过表 5-3 所规定的限值时； 5 受 弯 构 件 设 计
等 截 面 H 型 钢 或 工 字形 截 面 简 支 梁 不 需 要 计 算 整体 稳 定 的 l 1 /b 1 限 值 跨 中 无 侧 向 支 承，荷 载 作 用 在 上翼缘 下 翼缘 跨 中 受 压 翼缘 有 侧 向 支 承，不 论 荷 载 作用 在 何 处 表 5-3 13 235 / f y 20 235 / f y 16 235 / f y 注 ： l1 为 梁 受 压 翼 缘 自 由 长 度 ： 对 跨 中 无 侧 向 支 承 点 的 梁 为 其 跨 度 ； 对 跨 中 有 侧 向 支 承 点 的 梁，为 受 压 翼 缘 侧 向 支 承 点 间 的 距 离 梁 支 座 处 视 为 有 侧 向 支 承 点）b 1 为 受 压 翼 缘 宽 度。（。
需要指出的是，上述条件是建立在梁支座不产生扭转的前提下的，因此在构造上 要保证支座处梁上翼缘有可靠的侧向支点，对于高度不大的梁，也可以在靠近支 座处设置支撑加劲肋来阻止梁端扭转。5.4 梁的局部稳定和腹板加劲肋计算 如果 设计 不 适 当，组成 梁的 板件 在 压 应 力 或剪 应力 作用 下，可 能 会发 生 局部
屈 曲问题。轧制 型钢 梁 因 板件宽 厚比较 小，都 能 满足局 部稳定 要求，不 必计算。冷 弯薄壁 型钢梁 允许 板 件 屈曲，采用有 效截 面 计 算，以 考虑板 件局 部 截 面因屈 曲 退 出工作 对梁承 载能 力 的 影响，可按《 冷弯 薄 壁 型钢结 构技术 规范 》 进 行计算。这里只分析一般钢结构的组合梁的局部稳定问题。（1）受压翼缘的局部稳定 梁的 翼缘 板 远 离 截 面形 心，强度 一 般 能 得 到充 分利 用。若 翼缘 板 发生 局部屈 曲，梁很 快就会 丧失 继 续 承载的 能力。因此，规 范采用 限制板 件宽 厚 比 的方法，5 受 弯 构 件 设 计
防止翼缘板的屈曲： b 235 ≤ 13 t fy 式中
（5-23）
b——梁 受压翼 缘 自由外 伸宽度 ：对 焊接 构件，取腹板 边 至 翼缘 板（肢）边 缘的距离；对轧制构件，取内圆弧起点至翼缘板（肢）边缘距离。式（5-23）可 以考虑 截 面 发展 部分塑 性。若 为 弹性 设计[即式（5-4）和（5-5）
中取 γ x =1.0]，则 b/t 可以放宽为 P75 b 235 ≤ 15 t fy 对于箱形截面梁两腹板中间的部分（图 5-6），其宽厚比为
（5-24）
b0 235 ≤ 40 t fy（5-25）
（2）腹板的局部稳定 对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件和其它不考虑屈曲后强度的组合 梁，腹板的局部稳定可以通过配置加劲肋来保证；对承受静力荷载或间接承受动 力荷载的组合梁，宜考虑腹板的屈曲后强度，按规范规定计算其抗弯和抗剪承载 力。这里只介绍不考虑屈曲后强度的梁腹板的局部稳定问题。组 合 梁 腹 板 的 加 劲 肋 主 要 分 为 横 向、纵 向、短 加 劲 肋 和 支 承 加 劲 肋 几 种 情 况，如图 5-7 所示。5 受 弯 构 件 设 计 2 h1 Ⅰ Ⅱ 1 1 tw a h2 h0 h h tw h0 1 a(a)a1 Ⅰ h0 h(b)a1 Ⅰ 3 1 Ⅱ a1 Ⅰ 2 h2 h1 h0 h Ⅱ 1 2 h2 a h1 Ⅰ a(c)图 5-7 加 劲 肋 配 置(d)组合梁腹板在配置加劲肋之后，腹板被分成了不同的区段，各区段的受力不 同。对简支梁而言，靠近梁端部的区段主要受剪力作用，跨中区段主要受正应力 作 用，其 它 区 段 则 受 正 应 力 和 剪 应 力 的 联 合 作 用。对 于 受 有 集 中 荷 载 的 区 段，还 承受局部压应力作用。组合梁腹板配置加劲肋的规定 ① 当 h0 / t w ≤ 80 235 / f y 时，对 有 局 部 压 应 力（σ c ≠0）的 梁，应 按 构 造 配 置 横 5 受 弯 构 件 设 计
向加劲肋。对无局部压应力（σc =0）的梁，可不配置加劲肋。② 当 h0 / t w > 80 235 / f y 时，应配置横向加劲肋并满足局部稳定计算要求。③ 当 h0 / t w > 170 235 / f y（受 压 翼 缘 扭 转 受 到 约 束，如 连 有 刚 性 铺 板、制 动 板 或 焊 有 钢 轨 时）或 h0 / t w > 150 235 / f y（受 压 翼 缘 扭 转 未 受 到 约 束 时）或 按 计，算需要，应在弯曲压应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。当局部压应力 很大时，必要时尚应在受压区配置短加劲肋。任何情况下，h 0 /t w 均不应超过 250 235 / f y。此 处 h 0 为 腹 板 计 算 高 度 [对 单 轴 对 称 梁，第 ③ 条 中 的 h 0 应 取 为 腹 板 受 压 区 高 度 h c 的 2 倍]，t w 为腹板的厚度。④ 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋
【 例 题 5-2】 图 5-8 a）示 工 作平台 的 普 通 工 字 钢 简 支 次 梁，面 为 工 32a，（所 截 抹 灰 顶 棚，度 为 7.5m，受 的 静 力 荷 载 标 准 值 为 ： 载 2kN/m 2，载 4.2kN/m 2。跨 承 恒 活 钢 材 为 Q235，台 上 有 刚 性 铺 板，保 证 次 梁 整 体 稳 定。算 次 梁 是 否 满 足 要 求。平可 验 解 ： 梁 的 计 算 简 图 如 图 5-8 b）示。据 建 筑 结 构 荷 载 规 范 》 GB50009）次（所 根 《（的 规 定，其 最 不 利 组 合 为 活 载 起 控 制 作 用，取 恒 载 分 项 系 数 γ G =1.2，活 载 分 项 系 数 γ Q =1.3。2.5m 5 受 弯 构 件 设 计 q 7.5m A B 7.5m 7.5m 7.5m 4×2.5=10m 4×2.5=10m(b)(a)图 5-8 例 题 5-2 图
(a)某 工 作平台 主 次 梁 布 置 ；(b)次 梁 计 算 简 图
次梁上的线荷载标准值为 q k =2.5×(2+4.2)=15.5kN/m 线荷载设计值为 q d =2.5×(1.2×2+1.3×4.2)=19.65kN/m 跨中最大弯矩为 M max =1/8×q d ×l 2 =1/8×19.65×7.5 2 =138.16kN · m 支座处的最大剪力为 V=1/2×q d ×l=1/2×19.65×7.5=73.69kN 工 32a 单 位 长 度 的 质 量 为 52.7kg/m，的 自 重 为 52.7×9.8=517 N/m，x =11080cm 4，梁 I W x =692cm 3，I x /S k =27.5cm，t w=9.5mm。
次梁自重产生的弯矩为 M g =1.2×517×7.5 2 /8×10-3 =4.36kN · m 次梁自重产生的剪力为 V g =1.2×517×7.5/2×10-3 =2.33kN 则弯曲正应力为
σ= 5 受 弯 构 件 设 计
Mx 138.16 + 4.36 = × 103 = 196.1 ≤ f = 215 N/mm 2 γ xWnx 1.05 × 692 VS 73.69 + 2.33 = × 10 = 29.1 ≤ f v = 125N/mm 2 It w 27.5 × 0.95 支座处最大剪应力为
τ= 跨中最大挠度为： 全部荷载作用下
qT l 4 5(15.5 + 0.52)× 75004 l vT = ? = ? = 28.9 < [vT ] = = 30mm 384 EI 384 2.06 × 105 × 11080 × 104 250 可变荷载作用下
ql 4 5 4.2 × 2.5 × 7500 4 l vQ = ? = ? = 19.0 < [vQ ] = = 21.4mm 384 EI 384 2.06 × 105 × 11080 × 10 4 350 热轧型钢截面的局部稳定无须验算，因此该梁满足要求。
【例题 5-3】 按照例题 5-2 的条件和 结果，验 算 图 5-9（b）所示主 梁 截面 是 否满足要求。主梁为两端简支梁，钢材为 Q235，焊条为 E43 系列，手工焊。解：
1、主梁承受的荷载 主梁的计算简图如图 5-9（a）所示。两侧的次梁对主梁产生的压力为 2×73.69+2×2.33=152.04kN，梁端的次梁压力取中间次梁的一半。
y 76.02 152.04 152.04 152.04 76.02 － 800×8 － 240×14 5 受 弯 构 件 设 计
x x 4×2500=10000(a)图 5-9 主 梁计 算 简 图 y 240 14 －240×14(b)主梁的支座反力为 R=2×152.04=304.08kN 梁的最大弯矩为 M=(304.08－76.02)×5－152.04×2.5=760.2kN · m
2、计算截面特性。A=131.2cm 2，I x =145449cm 4，W x =3513.3cm 3。2-6 主 梁 的 自 重 为 131.2×10 ×7850×10 ×1.2=123.6kg/m=1.211kN/m。式 中 的
1.2 为考虑主梁加劲肋的增大系数。考虑主梁自重后的弯矩设计值为 M=760.2+1.2×1.211×10 2 /8=760.2+18.2=778.4 kN · m 考虑主梁自重后的支座反力设计值为 R=304.08+1.2×1.211×10/2=304.08+7.27=311.3 kN
3、强度校核
M 778.4 × 106 = = 211.0 < f = 215 N/mm 2 σ= 3 γ xWnx 1.05 × 3513.3 × 10 τ = 1.2 ×
R 311.3 × 103 = 1.2 × = 58.4 < f v = 125 N/mm 2 t w hw 8 × 800 在 次梁 连接 处设 支承 加 劲 肋，无 局部 压 应 力。同时 由于 剪应 力 较 小，其它 截
受 弯 构 件 设 计
面折算应力无须验算。
4、次梁 上有 刚性铺 板，次 梁稳 定得到 了 保证，可以 作为 主梁 的 侧 向支 承点。此时由于 l 1 /b 1 =2500/240=10.4<16，整体稳定可以得到保证，无须计算。5
5、刚度验算 次梁传来的全部荷载标准值 F T =(15.5+0.52)×7.5=120.2 kN，故
× 1.211 × 10000 4 19 × 3 × 120.2 × 10 3 × 10000 3 vT = + 384 × 206000 × 145449 × 10 4 1152 × 206000 × 145449 × 10 4 = 0.53 + 19.85 = 20.4 < [vT ] = l / 400 = 25mm 次梁传来的可变荷载标准值 F Q =2.5×4.2×7.5=78.75 kN，故 vQ =
6、局部稳定
× 3 × 78.75 × 10 3 × 100003 = 13.0 < [vQ ] = l / 500 = 20mm 1152 × 206000 × 145449 × 10 4 翼 缘： b/t=（120－4）/14=8.3＜13，满 足 局 部稳 定要 求，且 γ x 可 取 1.05； 腹板：h 0 /t w=800/8=100，需配置横向加劲肋，从略。6 拉弯和压弯构件设计
6.1 拉弯和压弯构件的应用和破坏形式(1)拉弯构件 同 时 承 受 轴 线 拉 力 和 弯 矩 作 用 的 构 件 称 为 拉 弯 构 件。如 图 6-1（a）所 示 的 偏 心 受 拉 的 构 件 和 图 6-1（b）的 有 横 向 荷 载 作 用 的 拉 杆。如 桁 架 下 弦 为 轴 心 拉 杆，但若存在非节点横向力，则为拉弯构件。在钢结构中拉弯构件的应用较少。6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
在轴线拉力和弯矩的共同作用下，拉弯构件的承载能力极限状态是截面出现 塑 性 铰。但 对 于 格 构 式 拉 弯 构 件 或 冷 弯 薄 壁 型 钢 拉 弯 构 件，截 面 边 缘 受 力 最 大 纤 维开始屈服就基本上达到了强度的极限。(2)压弯构件 同 时 承 受 轴 线 压 力 和 弯 矩 作 用 的 构 件 称 为 压 弯 构 件。如 图 6-2（a）所 示 的 偏 心 受 压 的 构 件 和 图 6-2（b）的 有 横 向 荷 载 作 用 的 压 杆。在 钢 结 构 中 压 弯 构 件 的 应 用 十 分 广 泛，如 厂 房 的 框 架 柱，高 层 建 筑 的 框 架 柱 [图 6-2（c）]，海 洋平台 的 支 柱 和 受有节间荷载的桁架上弦等。N e e P P H MA N N N N N P q N N N MB H N(a)(b)(a)(b)图6-2 压弯构件(c)图6-1 拉弯构件
对于压弯构件，如果承受的弯矩不大，而轴心压力很大，其截面形式和一般 轴 心 压 杆 相 同。如 果 弯 矩 相 对 较 大，除 采 用 截 面 高 度 较 大 的 双 轴 对 称 截 面 外，还 经 常 采 用 图 6-3 所 示 的 单 轴 对 称 截 面。单 轴 对 称 截 面 有 实 腹 式 和 格 构 式 两 种，如 图 6-3（a）（b）、，在受压较大的一侧分布着更多的材料。
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
(a)(b)图 6-3 压弯 构 件 的 单 轴 对 称 截 面 形 式
(a)实 腹 式 截 面 ；(b)格 构 式 截 面
压弯构件的整体破坏有三种形式：一是当杆端弯矩很大或截面局部有严重削 弱时的强度破坏；二是弯矩作用平面内的弯曲失稳破坏，属极值点失稳问题；三 是弯矩作用平面外的弯曲扭转破坏，属分岔失稳问题。另外，由于组成构件的板 件有一部分受压，还存在着局部稳定问题。
6.2 拉弯、压弯构件的 强度 承受 静 力 荷 载 的 实 腹 式 拉弯 和 压 弯 构 件，在轴 力 和 弯 矩 的 共 同 作 用下，受 力 最不利截面出现塑性铰即达到构件的强度极限状态。在轴 力 N 和 弯矩 M 的作 用 下，矩 形 截面 的 应 力 发展 过 程 如 图 6-4 所 示。当 构 件截面出现塑性铰时[图 6-4（e）]，根据力的平衡条件有 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计 h x N = ∫A σdA = μbhf y h ? μh ? bh 2 ? h ? μh ?? M = ∫A σydA = b? μh + fy = 1? μ2 fy ?? ? 2 ? 4 ? 2 ??()y N/A M·y/I x σ m ax fy fy fy fy h－ μ h 2 y b σmin（a）（b）（c）（d）fy（e）
图 6-4 压 弯构 件截 面应 力 的发 展过 程 h－ μ h 2 μh x 在上面两 式中，注 意到 A=bh，W P =bh 2 /4，消去 μ，得到 N 和 M 的相 关 关 系为
N ? ? Af ? y ? + M =1 ? W f p y ? 2（6-1）
1.0 0.8 0.6 0.4 x 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 M MP 工字形截面绕强轴弯曲
对于工 字形截面，也可 以 用同样方法 求 得 它们的 N 和 M 的 相 关 关系。由于工字形 截 面 翼缘和腹板 的相对尺 寸不同，相关 曲线 会
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
在 一定范围内变 化。图 6-5 中 的阴影区给 出 了 常用的工字 形截面绕 强轴和弱 轴弯 曲相 关 曲 线的变化范 围。在制 定规范时，采 用了图 中 的直线作为 强度计算 的依据，这样 做计算 简便且偏于安全： y 工字形截面 绕弱轴弯曲 矩形截面 N M + =1 Af y W p f y（6-2）
图 6-5 压 弯 构 件 强 度 计 算 相 关 曲 线
设计时以 A n 代替式（6-2）中的 A。考 虑到破坏 时仅允许截 面出 现部 分 塑性，以 γ x W nx 和γ y W ny 代 替式（6-2）中的 W p，引入 抗力 分项系数后，实腹 式 拉弯和压 弯构件的强度计算公式为 单向受弯 双向受弯 N Mx + ≤ f An γ xWnx（6-3）（6-4）
My N Mx + + ≤ f An γ xWnx γ yWny 当 压 弯 构 件 受 压 翼 缘 自 由 外 伸 宽 度 与 厚 度 之 比 大 于 13 235 / f y 而 小 于
235 / f y 时，γ x =1.0。
对直接承受动力荷载的构件，不宜考虑截面的塑性发展，取γ x =γ y =1.0。6.3 压弯构件的整体稳定计算 压弯构件的承载力通常由整体稳定控制，包括平面内弯曲失稳和平面外的弯
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
扭失稳，计算时要考虑这两方面的稳定性。（1）弯矩作用平面内的稳定计算 ① 以边缘纤维屈服为准则的平面内稳定承载力 对于绕虚轴弯曲的格构式压弯构件和冷弯薄壁型钢构件，截面边缘纤维屈服 就基本上达到了承载能力的极限状态。对于这类构件，平面内的稳定可由下式计 算，考虑到抗力分项系数后，设计公式为 N β mx M x + ≤ f ′ ? x A W1x(1 ? ? x N / N Ex)式中 N——轴线压力设计值； M x ——计算构件段内的最大弯矩设计值；
（6-5）
x — — 轴 心 受 压 构 件 弯 矩 作 用平面 内 的 整 体 稳 定 系 数，由 换 算 长 细 比 求 得 ； 2 2 ′ ′ N Ex ——参数，N Ex = π EA /(1.1λ0 x)，1.1 为材料抗力分项系数的近似值。
对 于 冷 弯 薄 壁 型 钢 构 件，式 中 的 A 和 W x 用 有 效 截 面 面 积 A eff 和 有 效 截 面 截 面 模 上 量 W effx 代替。
② 实腹式压弯构件弯矩作用平面内稳定的实用计算公式 对 于 实 腹 式 压 弯 构 件，当 边 缘 最 大 受 压 纤 维 屈 服 时 尚 有 较 大 的 承 载 力，可 以 用数值方法进行计算。但由于要考虑残余应力和初弯曲等缺陷，加上不同的截面 形 式 和 尺 寸 以 及 边 界 条 件 的 影 响，数 值 方 法 不 能 直 接 用 于 构 件 设 计。研 究 发 现 可 以 借 用 以 边 缘 屈 服 为 承 载 能 力 准 则 的 公 式（6-5）略 加 修 改 作 为 实 用 计 算 公 式。修 改 时 考 虑 到 实 腹 式 压 弯 构 件平面 内 失 稳 时 截 面 存 在 的 塑 性 区，在 式（6-5）右 侧 第 二 项 的 分 母 中 引 进 截 面 塑 性 发 展 系 数 γ x，同 时 将 第 二 项 中 的 稳 定 系 数 ? x 用 0.8 代 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
替。这样实用计算公式为
β mx M x N + ≤ f ′ ? x A γ xW1x(1 ? 0.8 N / N Ex)式中 W 1x ——弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；
（6-6）
β mx ——弯矩作用平面内的等效弯矩系数。规范按下列情况取值：
（a）框架柱和两端支承构件 无 横 向 荷 载 作 用 时，β mx =0.65+0.35M 2 /M 1，M 1 和 M 2 为 端 弯 矩，使 构 件 产 生 同 向 曲 率 无 反 弯 点）取 同 号，生 反 向 曲 率 有 反 弯 点）取 异 号，|M 1 |≥ |M 2 |；（时 产（时 且 构 件 兼 受 横 向 荷 载 和 端 弯 矩 作 用 时：使 构 件 产 生 同 向 曲 率，β mx =1.0，产 生 反 向曲率时取 β mx =0.85； 无端弯矩但有横向荷载作用时： β mx =1.0。（b）悬 臂 构 件 和 分 析 内 力 未 考 虑 二 阶 效 应 的 无 支 撑 纯 框 架 和 弱 支 撑 框 架 柱 ：
β mx =1.0。
对于 单轴 对 称截 面 压弯 构件，当 弯 矩作 用 于对 称 轴平面 内 且使 较 大的 翼 缘受 压时，构件破坏 时 截面 的塑性区可 能仅 出现在 受拉翼缘，由于 受拉塑 性区的发展 而导 致构件失稳。对 于 这类构件，除 按公式（6-6）进行平面 内的稳 定 计算外，还 应按下式计算
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
N β mx M x ? ≤ f ′ A γ xW2 x(1 ? 1.25 N / N Ex)式中 W 2x ——对无翼缘端的毛截面模量； γ x ——与 W 2x 相应的截面塑性发展系数。
（2）弯矩作用平面外的稳定计算 压弯构件弯矩作用平面外的弯扭屈曲承载力的相关公式为
（6-7）
N M + x =1 N Ey M cr（6-8）
将 N Ey = ? y Af y 和 M cr = ? bW1 x f y 代入上式并考虑材料的分项系数后可得 N Mx + ≤ f ? y A ?bW1x（6-9）
对 于 非 均 匀 弯 曲 的 情 况，引 进 压 弯 构 件 的平面 外 等 效 弯 矩 系 数 β tx，同 时 引 进 截面形状调整系数 η，弯矩作用平面外的稳定性计算公式为
β M N + η tx x ≤ f ?bW1x ?y A 式中
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
（6-10）
η ——截面影响系数，闭口截面 η =0.7，其它截面 η =1.0； ? y ——弯矩作用平面外的轴心受压构件的稳定系数； ? b ——均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数，对闭口截面 ? b =1.0；
M x ——所计算构件段范围内的最大弯矩。
对 于 等 效 弯 矩 系 数 β tx，经 过 计 算 比 较 可 知，此 系 数 与 非 均 匀 受 弯 的 受 弯 构 件 的等效弯矩系数 β b 的倒数 1/ β b 非常接近。通过分析规范取值为： ① 在弯矩作用平面外有支承的构件，根据两相邻支承点间构件段内的荷载 应 和内力情况确定（a）所 考 虑 构 件 段 无 横 向 荷 载 作 用 时，β tx =0.65+0.35M 2 /M 1，M 2 和 M 1 是 在 弯 矩 作 用平面 内 的 端 弯 矩，使 构 件 产 生 同 向 曲 率 时 取 同 号，产 生 反 向 曲 率时 取异号，且|M 1 |≥|M 2 |；（b）所 考 虑 构 件 段 有 端 弯 矩 和 横 向 荷 载 同 时 作 用 时，使 构 件 产 生 同 向 曲 率 时，β tx =1.0；使构件产生反向曲率时，β tx =0.85；（c）所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时，β tx =1.0； ② 弯矩作用平面外为悬臂的构件，β tx =1.0。6.4 压弯构件的局部稳定计算（1）腹板的稳定 ① 工形截面和 H 形截面压弯构件腹板的稳定 工 形 截 面 和 H 形 截 面 压 弯 构 件 的 腹 板 在 剪 应 力 和 非 均 匀 压 应 力 的 作 用 下，其 弹性屈曲条件为 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
? α 0 ?5 ? σ 1 ? α 0 ?5 ? σ 1 ? ? τ ? ? + ? ? ≤1 +? ? ? ?1 ? ? ? ? 2 ? ? σ cr1 ? 2 ? ? σ cr1 ? ? τ cr ? ? ? ? ? ? ? ? ? 板的弹性屈曲应力 σ cre。2 2（6-11）
以 不 同 的 τ 代 入 式（6-11）可 以 得 到 剪 应 力 和 非 均 匀 压 应 力 联 合 作 用 下 的 腹，对于弯矩作用平面内失稳的压弯构件，失稳时截面一般都发展了部分塑性，计 算 时 假 定 腹 板 塑 性 区 的 深 度 为 其 高 度 的 1/4，可 以 求 得 弹 塑 性 状 态 腹 板 的 屈 曲 应 力 σ crp，令 σ cr p =f y，就 可 以 得 到 腹 板 高 厚 比 h 0 /t w 与 应 力 梯 度 α 0 之 间 的 关 系，简 化后可得 当 0≤ α 0 ≤1.6 时，h 0 /t w=16 α 0 +50 当 1.6< α 0 ≤2.0 时，h 0 /t w =48 α 0 －1 实 际上，对于长 细比较 小的压弯构件，在弯曲平面内失 稳时，截 面的 塑性 深度超 过 了 h 0 /4，而 对于长细 比较大的压弯 构 件，塑 性深度则不到 h 0 /4，甚 至可 能会处 于弹性状态。因此，h 0 /t w 应与长细比联系起来，规范规定
当 0≤ α 0 ≤1.6 时，h0 当 1.6< α 0 ≤2.0 时，tw ≤(16α 0 + 0.5λ + 25)235 fy（6-12）
h0 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计 tw ≤(48α 0 + 0.5λ ? 26.2)235 fy（6-13）
式中
α 0 ——应力梯度，α 0 =（σmax－ σ min）/ σ max ； σ ma x — — 腹 板 计 算 高 度 边 缘 的 最 大 压 应 力，计 算 时 不 考 虑 构 件 的 稳 定 系 数 和
截面塑性发展系数；
σ min — — 腹 板 计 算 高 度 另 一 边 缘 相 应 的 应 力，应 力 为 正 值，应 力 为 负 值 ； 压 拉 λ —— 构 件 在 弯 矩 作 用平面 内 的 长 细 比 ： 当 λ <30 时，取 λ =30； 当 λ >100 时，取 λ =100。② 箱形截面压弯构件腹板的稳定 对于箱形截面压弯构件，因翼缘和腹板的连接焊缝只能是单侧角焊缝，且两腹板 受 力 可 能 不 一 样，规 范 规 定，腹 板 高 厚 比 限 值 取 工 形 截 面 腹 板 高 厚 比 限 值 的 0.8 倍，当此值小于 40 235 / f y，应采用 40 235 / f y。
（2）翼缘宽厚比 压弯构件的受压翼缘板与梁的受压翼缘板受力情况基本相同，因此，其翼缘宽厚比限值 与梁也相同，见式（5-23）、（5-24）和（5-25）。（23）、（5 24）和（5 25）
6.5 压弯构件的计算长度 压弯构件的计算长度和轴心受压构件一样是根据构件端部的约束条件按弹性
稳 定 理 论 得 到。对 于 端 部 约 束 条 件 比 较 简 单 的 情 况，可 根 据 第 四 章 表 4-3 直 接 查 得。对于框架柱，情况比较复杂。下面分别从框架平面内和平面外两方面介绍其 计算长度的取用方法。（1）等截面柱在框架平面内计算长度
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
在 框 架平面 内 框 架 的 失 稳 分 为 有 侧 移 和 无 侧 移 两 种（图 6-6），在 相 同 的 截 面 尺 寸 和连接条件下，有侧移框架的承载力比无侧移的要小得多。因此，确定框架柱的 计 算 长 度 时 首 先 要 区 分 框 架 失 稳 时 有 无 侧 移。柱 的 计 算 长 度 可 表 示 为 H 0 = μ H c，计 算长 度 系数μ与柱 端 梁 的约 束 有关，以梁 柱 线 刚度 比 值 K = 为参数，根据弹性理论求得。N N N N ∑(I b / lb)/ ∑(I c / H c)θ θ Ic Ib θ θ Hc Ic θ θ Ic Ib θ θ Ic Hc lb 图 6-6 单层 单 跨框 架的平面内 失 稳形 式(a)有 侧 移 框 架 ；(b)无 侧 移 框 架 lb 规 范 在 确 定 等 截 面 框 架 柱 的 计 算 长 度 系 数 μ时，框 架 分 为 无 支 撑 纯 框 架 和 有 将 支撑框架，中有支撑框架根据抗侧移刚度大小又分为强支撑框架和弱支撑框架。其 ① 无支撑纯框架(a)当 采 用 一 阶 弹 性 分 析 方 法 计 算 内 力 时，框 架 柱 的 计 算 长 度 系 数 μ 根 据 框 架 柱上、下端的梁柱线刚度比值 K 1、和 K 2 由规范附表查得；(b)当 采 用 二 阶 弹 性 分 析 且 在 每 层 柱 顶 附 加 假 想 水平荷 载 时，框 架 柱 的 计 算 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
长度系数 μ =1.0。假想水平荷载参考规范有关条文。② 有支撑框架(a)当 支 撑 结 构 的 侧 移 刚 度（产 生 单 位 侧 倾 角 的 水平力）S b 满 足 下 式 要 求 时，为 强 支 撑 框 架，框 架 柱 的 计 算 长 度 系 数 μ根 据 框 架 柱 上、下 端 的 梁 柱 线 刚 度 比 值 K 1、和 K 2 由规范附表确定 式中 Sb ≥ 3(1.2∑ N bi ? ∑ N 0i)（6-14）
∑N bi、∑ N 0i — — 第 i 层 层 间 所 有 框 架 柱 用 无 侧 移 框 架 和 有 侧 移 框 架 计 算 长
度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。(b)当 支 撑 结 构 的 侧 移 刚 度 S b 不 满 足 式（6-14）要 求 时，为 弱 支 撑 框 架，框 架柱的轴压杆稳定系数 ? 按下式确定
= ?0 +(?1 ? ? 0)式中
Sb 3(1.2∑ N bi ? ∑ N 0i)（6-15）
1、?0 — — 分 别 为 框 架 柱 用 附 录 八 无 侧 移 框 架 柱 计 算 长 度 系 数 和 有 侧 移 框
架柱计算长度系数算得的轴心压杆稳定系数。
厂 房变截 面阶形 柱的 计 算 长度系 数，可 参考规 范的 有关规 定，这里 不 再 赘述。（2）柱在框架平面外计算长度 柱 在框架平面外 的计 算 长 度取决 于支撑 构件 的 布 置。支 撑结构 给柱 在 框 架平面 外 提 供了支 承点。当 框架 柱在平面外 失稳 时，支 承点可 以看作 是 变 形曲 线的反 弯点，因此柱在框架平面外的计算长度等于相邻侧向支承点之间的距离。
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
例 题 6-1 图 6-7 所 示 Q235 钢 焊 接工 形 截 面压 弯 构 件，翼 缘 为火 焰切 割 边，承 受 的 轴线 压 力设 计 值 为 N=900kN，构 件一 端 承 受 M=490kN · m 的 弯矩，另 一 端弯 矩 为 零。构 件 两 端铰 接，并 在 三分 点 处 各有 一 侧 向支 承 点。算此 构 件 是否 满 足要 求。验 解：
1、截面几何特性： A=151.2cm2，I x =133295.2cm4，W x =3400.4cm3，i x =29.69cm，I y =3125.0cm4，i y =4.55cm。
2、强度验算 490 326.7 弯矩图(kN·m)163.3 M N 10000 N x －760×12 －250×12 y －250×12 3333 3333 3333 Mx N 900 490 + = × 10 + × 10 3 An γ xWnx 151.2 1.05 × 3400.4 = 59.5 + 137.2 = 196.7 < f = 215N/mm 2 图 6-7 例题 6-1 图
3、弯矩作用平面内稳定验算
λ x =l x /i x =1000/29.69=33.7，按 b 类截面查规范附表，得 ? x =0.924 ′ N Ex = 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
π 2 EA π 2 × 206000 × 15120 = × 10 ?3 = 24607.4 kN，β mx =0.65 2 2 1.1λ x 1.1 × 33.7 β mx M x N 900 0.65 × 490 × 10 3 + = × 10 + ′ 1.05 × 3400.4 ×(1 ? 0.8 × 900 / 24607.4)? x A γ xW1 x(1 ? 0.8 N / N Ex)0.924 × 151.2 = 64.4 + 92.0 = 156.4 < f = 215 N/mm 2
4、弯矩作用平面外稳定验算
λ y =l y /i y =333.3/4.55=73.3＜[ λ ]=150，按 b 类截面查规范附表，得 ? y =0.730 因最大弯矩在左端，而左边第一段 β tx 又最大，故只需验算该段。
β tx =0.65+0.35×326.7/490=0.883 因 λ y =73.3＜120 235 f y =120，故
b = 1.07 ? λ2 / 44000 = 1.07 ? 73.32 / 44000 = 0.948 y β M N 900 0.883 × 490 + η tx x = × 10 + 1.0 × × 10 3 = 215.8 ≈ f = 215 N/mm 2 0.948 × 3400.4 ?yA ? bW1x 0.730 × 151.2
5、局部稳定验算 翼缘板局部稳定： b/t=（250/2－6）/12=9.9<13，满足要求，且 γ x 可取 1.05。腹板局部稳定：
σ max = 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计 N Mx 900 490 + = × 10 + × 1000 = 59.5 + 144.1 = 203.6 A W1x 151.2 3400.4 σ min = α0 = N Mx 900 490 ? = × 10 ? × 1000 = 59.5 ? 144.1 = ?84.6 A W1 x 151.2 3400.4 故
弥补详细设计机制的不足，将一组模块组合起来形成整个系统，进行整体结构设计，同时关注系统的质量属性。隐藏详细设计中的导入导出关系和单词匹配，设计带有质量属性的部件component，以及部件之间的关系连接件connector，
同时，体系结构也是一系列对系统设计所做的设计决策
2) 主要关注因素：
质量属性，比如可用性、可修改性、效率、安全性、可测试性；
项目环境，包括开发环境、业务环境、技术环境；业务目标。
为了达成以上目标，要求体系结构满足简洁性、一致性、坚固性。
3) 主要方法与技术：
1. 方法：4+1 view、场景驱动、体系结构风格
2. 技术：模块的表示方法可以是box-line、formal language（ADL，架构描述 语言） UML（4+1 view模式使用UML技术实现）
4) 最终制品：
随着国家大力发展通信产业, 为了达到无线通信覆盖的需求, 各地需要建设越来越多的通信基站。为了节约用地, 钢结构单管通信塔 (见图1) 凭借其占地面积少的优势, 成了建设落地通信基站的首选方案。对于单管通信塔的设计, 主要的控制荷载是风荷载, 反应到基础设计时, 其控制作用为风荷载下的塔脚弯矩、剪力、轴力。为了节约建设场地及投资成本, 单管通信塔最广泛采用的基础形式是单桩基础。本文根据单管通信塔单桩基础的设计的常见问题进行了分析和讨论, 对相关设计施工具有一定的参考意义。
2 设计依据和计算方法
单管塔单桩基础设计可以遵循的行业规范《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》[1] (YD/T5131—2005) 中规定“单桩基础的设计, 可根据桩顶水平位移允许值及桩身强度按下列规定计算: (1) 桩顶水平位移允许值应小于10mm, 桩身配筋率不宜少于0.65%, 必要时还应验算桩身裂缝; (2) 根据桩顶的水平力和力矩的大小, 按m值法计算桩顶的变位及桩身内力, 验算桩身的截面承载力时, 可考虑作用于该截面上的轴压力, 按压弯构件计算。”但此规范未给出具体计算公式。按m值法计算桩顶的变位及桩身内力的具体公式可以参见《建筑桩基技术规范》[2] (JGJ94—2008) 的附录C。
笔者对比分析了道桥专业和港口专业的行业规范, 两本规范均提到了按m值法计算桩基。其中《公路桥涵地基与基础设计规范》[3] (JTGD63—2007) 附录P的计算思路和《建筑桩基技术规范》附录C一致, 而《港口工程桩基规范》[4] (JTS167-4-2012) 的附录D“水平力作用下桩的计算”中涉及到了3种理论计算方法:NL法、P-y法及m值法。
目前, 计算承受水平力的基桩桩身内力和桩顶位移的主要方法有m值法、NL法及P-Y曲线法。m值法是弹性地基反力法中应用较为广泛的一种, 该方法推广时间较早, 使用较为方便, 但m值法的取值范围较大, 在没有试桩的情况下, 很难给出准确的m值法, 且在桩身位移较大情况下, 桩侧土体进入了非线性状态, 会在很大程度上影响计算精度;NL法是我国某科研所通过多年现场试验的研究成果[5], 其使用不受水平位移大小的限制, 但不适用于循环往复荷载作用, 可操作性相对较差;P-Y曲线法起源于美国, 该方法考虑了土体的弹塑性变化, 其使用不受水平位移大小的限制, 也可用于循环往复荷载的作用, 但该方法计算较为繁琐, 在缺乏现场试桩资料时, 使用范围有一定的局限性。
由于m值法应用较为成熟, 故本文遵循《建筑桩基技术规范》采用m值法进行讨论分析。
3 单管塔单桩基础水平承载力的影响因素
影响单管塔单桩基础水平承载能力的主要因素包括:桩的截面刚度、桩顶的约束形式、桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值、桩长等。结合单管塔单桩基础的特性针对上面几个因素逐点分析。
1) 桩的截面刚度
由于风荷载属于重复荷载, 故单管塔单桩基础选用的混凝土强度等级一般为C30或以上, 这样影响截面刚度的主要因素是桩径。由于单管塔所受的控制荷载是风荷载, 而风荷载属于循环往复荷载, 故地脚螺栓轴线距离基础边缘不应小于4d。D为桩径, D≥d0+8d, d0为螺栓圆直径, d为地脚螺栓直径。
如果地基条件较好, 单管塔塔脚参数不大时, 桩径可以无需按D≥d0+8d取值, 可以按图2设置柱头放置地脚螺栓。为避免桩基与柱头的连接出现在最大弯矩处, 柱头长度应不小于3m, 并严格控制桩的主筋在柱头内的锚固长度, 桩的主筋与柱头中的主筋对应焊接连接。
2) 桩顶的约束形式
桩顶的约束形式是影响桩基水平承载能力的主要因素。按照JGJ94—2008中的m值法进行设计时, 必须满足如下假定:“桩顶与承台刚性连接 (固接) , 承台的刚度视为无穷大”。m值法在受水平荷载作用下桩基计算分析过程中, 将土体视作弹性变形介质, 假定其具有沿深度成正比增长的地基系数, 不考虑桩与土之间的黏着力和摩阻力, 其内力与变形的计算原理是以弹性地基梁理论为基础, 依据桩与地基土共同工作时的受力状态, 用材料力学知识, 建立弹性构件的挠曲线微分方程, 并按微分方程解析理论, 利用幂级数法, 引入边界条件, 推导出在桩顶弯矩和水平力作用下桩身内力与位移的一系列计算公式, 进而得出内力和挠度的计算结果[6] (见图3) , 具体计算公式可参见JGJ94—2008附录C。
因此, 只有满足上述假定, 才能按照桩基规范中的方法进行设计。结合桩基规范, 笔者认为单桩承台的构造尺寸不应小于2D, 厚度不应小于400mm, 此时承台与桩基刚度之比约为27, 可近似满足JGJD63—2007中的假设。
3) 桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值
m值对计算单管塔单桩基础的桩顶水平位移影响很大, 由于一处建设场地内只建设一座单管塔, 故不具备做单桩水平静载试验的条件, 故需按照桩基规范查表选用m值。一方面, 由于单管塔所受风荷载是长期且经常出现的荷载, 故需要考虑桩基规范上的折减规定。另一方面, 由于单管塔单桩基础主要控制荷载是弯矩, 而承台的刚度无法达到无穷大, 即因弯矩引起的转角无法满足为零, 考虑安全储备, 建议m值取规范所推荐的上下限的中间值。
4) 桩长
单管塔单桩基础属于低承台桩基, 其桩长几乎等于桩的入土深度。桩底刚接于承台的桩, 其桩身所产生的弯矩和剪力的有效深度为
式中, α为桩的水平变形系数, (式中, b0为桩身的计算宽度) 。
单管塔单桩基础的桩径一般大于1m, 那么桩身的计算宽度b0=0.9 (d+1) 。由于单管塔单桩基础所受竖向荷载较小, 竖向荷载并非桩长的控制因素。在此情况下, 桩顶的水平位移是控制桩长的关键因素。
4 单管塔单桩基础桩顶的控制位移
YD/T 5131—2005要求“桩顶水平位移允许值应小于10mm”, 笔者认为有待商榷。JGJ 94—2008中提出对于水平位移敏感的建筑物取控制位移为6mm。并且规范表5.7.5中灌注桩m值对应的单桩在地面处的水平位移基本上在6mm左右。其条文解释中提到“m值对于同一根桩并非定值, 与荷载成非线性关系, 低荷载水平下, m值较高;随荷载增加, 桩侧土的塑性区逐渐扩展而降低。”低荷载水平意味着桩顶位移较小时, 表中推荐的m值可信度较高。笔者建议单桩基础桩顶水平控制位移取6mm, 这与TIJD63—2007和JTS167-4—2013相一致。
5 结论与建议
本文对单管塔单桩基础设计的影响因素和计算方法进行了分析, 结论与建议如下:
1) 设计单管塔单桩基础时, 为了能更好的满足JGJ94—2008中承台刚度无穷大的假定, 建议将承台埋置于地面以下, 这样不仅只露出柱头, 占地面积小, 而且可以更好的控制桩顶水平位移。
2) 桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值按JGJ94—2008表5.7.5中的数值折中取用。
3) 由于桩顶水平位移是控制桩长的关键因素, 因此建议桩顶水平位移的控制值取6mm。
摘要：由于占地面积少, 单桩基础单管通信塔得到了广泛使用。钢结构单管通信塔采用单桩基础时, 计算桩身内力和桩顶位移的方法较多。论文结合规范推荐的m法, 分析了单桩基础水平承载力的影响因素, 包括截面刚度、桩顶约束形式、桩侧地基土水平抗力系数的比例系数取值和桩长等, 并参照分析结果和其他行业规范, 对各影响因素在设计时的合理取值提出建议。
关键词：单管通信塔,单桩基础,影响因素,设计
参考文献
[1]YD/T5131—2005移动通信工程钢塔桅结构设计规范[S].
[2]JGJ 94—2008建筑桩基技术规范[S].
[3]JTGD63—2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[4]JTS167-4—2012港口工程桩基规范[S].
[5]胡立万, 周建国.单桩水平承载力计算方法的比较分析[J].辽宁交通科技, 2003, 8 (4) :19-22.
A. 分离的叶绿体，置于黑暗中
B. 分离的叶绿体基粒，置于光下
C. 叶绿体提取液，置于黑暗中
D. 叶绿体基质提取液，置于光下
2. 某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。实验2～4天时，引起实验组光合速率下降的主要原因是干旱导致（ ）
3. 让一只小白鼠吸入有放射性的18O2，该白鼠体内最先出现含18O的化合物是（ ）
A. CO2 B. 水
C. 丙酮酸 D. 乳酸
4. 某株植物在黑暗处每小时释放0.02mol CO2，而光照强度为a的光照下（其它条件不变），每小时吸收0.06mol CO2，若在光照强度为a/2的光照下，光合速率减半，则每小时吸收CO2的量为（ ）
A. 0mol B. 0.02mol
C. 0.03mol D. 0.04mol
5. 光照下正常生长的某绿色植物，若光照突然停止，其它条件不变，则叶绿体中C3合成速率的变化趋势是（横坐标为时间，纵坐标为合成速率）（ ）
A. 二氧化碳→五碳化合物→糖类
B. 二氧化碳→五碳化合物→三碳化合物→糖类
C. 二氧化碳→乙醇→糖类
D. 二氧化碳→三碳化合物→糖类
7. 关于叶绿体中色素的提取和分离实验的叙述，不正确的是（ ）
A. 可以用酒精提取叶绿体中色素
B. 胡萝卜素在层析液中扩散的速度最快
C. 叶绿体中含量最多的色素是叶绿素a
D. 滤液细线要求画得细而直，可以避免色素带之间的部分重叠
8. 蛇体内有S种蛋白质，M种氨基酸。鼠体内有T种蛋白质，N种氨基酸。蛇捕食鼠之后，蛇体内一个细胞内含有的蛋白质种类、核酸种类及氨基酸种类最可能是（ ）
A. S、1、M B. S+T、1、N
C. S+T、2、M+N D. 少于S、2、N
9. 下列说法中，正确的是（ ）
A. 大肠杆菌和蓝藻合成蛋白质的场所都是核糖体
B. 蓝藻、大肠杆菌、酵母菌都没有成形的细胞核
C. 蓝藻的叶绿体含有藻蓝素和叶绿素，是自养生物
D. 只有在高倍显微镜下才可以看到病毒
10. 由1分子磷酸、1分子碱基和1分子a构成了化合物b，如下图所示，则叙述正确的是（ ）
A. 若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B. 在禽流感病原体、幽门螺杆菌体内b均为4种
C. 若由b构成的核酸能被甲基绿染成绿色，则b为脱氧核苷酸
D. 若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8种
11. 在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中，加入8%盐酸的目的不包括（ ）
A. 改变细胞膜透性，加速染色剂进入细胞
B. 使染色体中的DNA与蛋白质分离
C. 杀死细胞，有利于DNA与染色剂结合
D. 使细胞中的DNA彻底水解
12. 用水洗涤菜叶类蔬菜时，水的颜色无明显变化。若进行加热，随着水温的升高，水的颜色逐渐变绿，其原因是（ ）
A. 加热使细胞壁失去选择透过性
B. 加热使原生质层失去选择透过性
C. 加热使细胞膜和叶绿体膜失去选择透过性
D. 加热使细胞膜和液泡膜失去选择透过性
13. 运动员处于平静状态和剧烈运动状态下的骨骼肌，分解葡萄糖过程中产生的CO2摩尔数与消耗的O2摩尔数的比值分别为（ ）
A. 相等、小于1 B. 相等、大于1
C. 相等、相等 D. 小于1、小于1
14. 2002年华中师范大学赵以军教授等人从武汉东湖分离得到我国第一株噬藻体，噬藻体是以蓝藻为宿主的病毒。下列有关噬藻体与蓝藻说法正确的是（ ）
A. 噬藻体可以利用蓝藻光合作用所产生的有机物进行呼吸作用来满足自身能量的需求
B. 蓝藻是单细胞生物，只能水生
C. 对于蓝藻来说，噬藻体是抗原
D. 对噬藻体的研究，可能是用来解决水华问题
15. 核苷酸分子进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞的共同点是（ ）
A. 需要载体，消耗能量
B. 需要载体，不消耗能量
C. 不需要载体，消耗能量
D. 不需要载体，不消耗能量
16. 下列关于ATP的叙述合理的是（ ）
A. ATP是生物体生命活动过程中唯一的直接供能物质
B. ATP的水解产物不存在高能磷酸键
C. 若细胞内Na+浓度略偏高，为维持Na+浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
D. 将荧火虫的尾部发光器割下研成粉磨，放入试管中，然后加入ATP溶液，置于暗处，可观察到有荧光出现，这说明ATP是发光器发光的直接能源物质
17. 用含有15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养根尖分生区细胞，一段时间后分离获得具有放射性的细胞器。可在这类细胞器内完全进行的生理过程是（ ）
A. CO2+H2O→（CH2O）+O2
nlc202309030807
B. C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
C. C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量
D. [H]+O2→H2O+能量
18. 以洋葱为实验材料，可以完成的实验是（ ）
A. 鳞片叶表皮细胞呈紫色，可用于光合色素的提取和分离实验
B. 根尖细胞分裂旺盛，前期细胞可观察到四分体
C. 内表皮颜色浅，可用于观察RNA、DNA分布状况
D. 根毛区细胞具有大液泡，可用于观察水分子进出细胞的方式
19. 如下图所示，一悬挂的小铁球浸在用鲜南瓜制成的“容器”所盛的30%的蔗糖溶液中，开始时线所受的拉力大于零，则最能正确反映线所受拉力F在实验开始一段时间内变化情况的曲线是（ ）
20. 下列关于细胞和细胞器的说法正确的是（ ）
A. 所有细胞都具有DNA，可说明细胞具有统一性
B. 念珠藻细胞经有丝分裂，细胞内的DNA数目不变
C. 细胞学说阐明了一切动物、植物、微生物是以细胞为基本单位
D. 进行有氧呼吸的细胞一定含线粒体
21. 下图是细胞的亚显微结构模式图，请据图回答：
22. 为探究高温对酶活性的影响，某同学设计了如下实验。
（1）实验过程与结果：
①取两个洁净试管编号1和2；
②在1号管中加入2 mL 3%新鲜过氧化氢溶液，2号管中加入1 mL 20%新鲜肝脏研磨液。分别置于100℃恒温水浴5 min；
③将2号试管中的肝脏研磨液加入1号试管，振荡摇匀，再置于100℃恒温水浴5 min，结果未观察到气泡产生。
（2）结果分析：推断观察不到气泡产生的可能原因是 。
（3）有人在原实验的基础上设计了以下实验验证上面的推断：
①将试管温度慢慢降至37℃，无气泡产生。继续向试管中加入2 mL 3%新鲜过氧化氢溶液，观察，若无气泡产生说明 。
②将试管温度慢慢降至37℃，无气泡产生。继续向试管中加入1 mL新鲜的20%新鲜肝脏研磨液，观察，若无气泡产生说明 。
③如果上述两条同时成立，则证明原因是 。
23. 成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。下图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示甲图中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态（此时细胞有活性）。请回答下列问题：
24. 光下密闭的玻璃罩中生活有绿色植物，只给植物浇灌含18O的水，一段时间后玻璃罩空气中出现了H218O、18O2、C18O2三种气体，请回答：
（3）已经进入叶肉细胞液泡中的H218O，再被细胞利用，最终产生了C6H1218O6，则18O至少穿过 层的膜结构。
25. 在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请回答：
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