轴心受拉构件

涉及符号

符号	含义	说明
$f_y$	屈服强度
$f_d$	设计强度
$f_u$	极限强度
$A$	毛截面面积
$A_n$	净截面面积	例如开孔处面积
$\eta$	净截面效率
$A_e$	有效净截面面积

从材料力学出发

由材料力学公式知道 $N = Af_y$，在设计中取一定的安全系数，则改 $f_y$ 为设计值 $f_d$ 即可。得

$$N = Af_d$$

合理考虑截面削弱

众所周知，钢筋强度达到 $f_y$ 时还不会破坏，只是屈服。我们在上述公式中使用 $f_y$ 作为控制强度，是因为屈服后长度明显变化，构件实际上不能继续使用。

当截面由削弱时，该截面由于面积更小，更容易达到屈服强度；但是其伸长量占比较小，屈服后构件仍可继续使用；故应该使用承载力极限，而非屈服极限。

$$N_u = \min(Af_y, A_nf_u)$$

考虑到 $f_y=f_d\gamma_R$，$f_u=f_{ud}\gamma_{uR}$，且各国规范中通常 $\gamma_R \approx 0.8\gamma_{uR}$，则得

$$N = A_n f_d \times \left(0.8\frac{f_{u}}{f_{y}}\right)$$

大多数情况下 $f_u \le 1.25 f_y$，则

$$N\le A_nf_d$$

除非给定 $f_u/f_y \le 1.25$，否则可以按该式计算。

合理考虑应力集中

考虑以下情形：两块工字钢需要进行连接。有两种方案：

• 腹板与翼缘均进行连接
• 仅在翼缘处进行连接

前者整体性比较好，而后者则大为不同：靠近翼缘的部分应力比较集中，而腹板应力比较小。由此将造成承载力的减弱，即

$$N = \eta A_n f_d \triangleq A_ef_d$$

实验表明，$\eta$ 的取值与构件连接长度 $l$、连接板至构件形心距离 $a$ 有关，计算公式可以按照下式：

$$\eta = 1 - \frac{a}{l}$$

TIP

$\eta$ 也可以按《钢结构设计标准》取值：

连接方式	取值
角钢单边连接	0.85
工字钢仅翼缘连接	0.9
工字钢仅腹板连接	0.7

合理考虑构件其它要求

避免构件在制作、运输、安装过程出现刚度不足现象，要求构件长细比 $\lambda$ 不大于一定值（查规范）。