钢结构设计原理

同时承受轴心力与弯矩的构件称为拉弯构件或压弯构件：轴心拉力与弯矩共同作用时为拉弯构件；轴心压力与弯矩共同作用时为压弯构件。弯矩可由横向荷载、端弯矩或轴力偏心产生。

拉弯构件截面以拉应力为主，一般不存在整体失稳问题，设计重点是强度与刚度；压弯构件既可能强度破坏，又可能整体失稳或局部失稳，设计须同时满足强度、整体稳定与局部稳定。

压弯构件又称梁柱（beam-column）：既像柱一样承受轴压，又像梁一样承受弯矩。框架柱、有侧向荷载的支柱、偏心受压柱等均属压弯构件。

拉弯构件常见于桁架下弦（有节间荷载）、偏心受拉杆、承受风吸力的柱等；压弯构件广泛应用于工业与民用建筑的框架柱、厂房阶形柱、塔架与平台支柱等。

压弯构件的弯矩作用平面内存在$P\text{-}\delta$效应：轴压力使挠曲增大，弯矩进一步放大，因此平面内稳定验算必须计入轴力引起的二阶效应。拉弯构件轴力为拉力，对挠曲有减小趋势，一般可不计此类放大。

依据《钢结构设计规范》$\text{GB}\,50017\text{-}2003$，拉弯、压弯构件应分别进行强度计算；压弯构件尚应进行弯矩作用平面内、平面外的整体稳定验算，以及翼缘与腹板的局部稳定（或宽厚比）验算。

拉弯、压弯构件强度按净截面验算。单向弯矩时：$\dfrac{N}{A_n}\pm\dfrac{M_x}{\gamma_x W_{nx}}\le f$；双向弯矩时叠加$M_y/(\gamma_y W_{ny})$项。式中$A_n$、$W_{nx}$、$W_{ny}$为净截面几何量，$f$为钢材强度设计值。

$\gamma_x$、$\gamma_y$为截面塑性发展系数，反映部分截面进入塑性后的承载力提高。对工字形截面对$x$轴（强轴）常取$\gamma_x=1.05$，对$y$轴常取$\gamma_y=1.20$；直接承受动力荷载时宜取$\gamma=1.0$。

公式中轴力项与弯矩项同号或异号取决于验算纤维位置：拉弯时最大拉应力纤维取“+”；压弯时最大压应力纤维亦按不利组合取绝对值最大的一侧。强度验算本质是边缘正应力不超过$f$。

当弯矩很小、接近轴心受力时，强度公式退化为$N/A_n\le f$；当轴力很小、接近受弯时，退化为$M/(\gamma W_n)\le f$。中间状态用相关公式线性（或按规范）组合。