安徽理工大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)第四章剖析

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 第一節(jié)第一節(jié) 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用 第二節(jié)第二節(jié) 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 第三節(jié)第三節(jié) 軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定 第五節(jié)第五節(jié) 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì) 第六節(jié)第六節(jié) 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第一節(jié)第一節(jié) 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用 軸心受力構(gòu)件承受通過(guò)構(gòu)件截面形心軸線的軸向力

2、作用的構(gòu)件。軸心受力構(gòu)件承受通過(guò)構(gòu)件截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。 軸向力為拉力時(shí)，稱為軸心受拉構(gòu)件，簡(jiǎn)稱軸心拉桿。軸向力為拉力時(shí)，稱為軸心受拉構(gòu)件，簡(jiǎn)稱軸心拉桿。 軸向力為壓力時(shí)，稱為軸心受壓構(gòu)件，簡(jiǎn)稱軸心壓桿軸向力為壓力時(shí)，稱為軸心受壓構(gòu)件，簡(jiǎn)稱軸心壓桿 。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 屋架、托架、塔架、網(wǎng)架和網(wǎng)殼等體系以及支撐系統(tǒng)中。屋架、托架、塔架、網(wǎng)架和網(wǎng)殼等體系以及支撐系統(tǒng)中。 支承屋蓋、樓蓋或工作平臺(tái)的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱，支承屋蓋、樓蓋或工作平

3、臺(tái)的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱， 包括軸心受壓柱。包括軸心受壓柱。 柱頭、柱身和柱腳三部分，柱頭、柱身和柱腳三部分， 柱頭支承上部結(jié)構(gòu)并將其荷載傳給柱身，柱頭支承上部結(jié)構(gòu)并將其荷載傳給柱身， 柱腳則把荷載由柱身傳給基礎(chǔ)。柱腳則把荷載由柱身傳給基礎(chǔ)。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件 (1) 一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成。一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成。 (2)通過(guò)分肢腹板的主軸叫做實(shí)軸，通過(guò)分肢綴件的主軸叫做通過(guò)分肢腹板的主軸叫做實(shí)軸，通過(guò)分肢綴件的主軸叫做 虛軸。分肢通常采用軋制槽鋼或工字鋼，承受荷載較大時(shí)虛軸。分肢通

4、常采用軋制槽鋼或工字鋼，承受荷載較大時(shí) 可采用焊接工字形或槽形組合截面可采用焊接工字形或槽形組合截面 (3) 綴件有綴條或綴板兩種。綴件有綴條或綴板兩種。 a)綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，綴條常采用單角鋼，綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，綴條常采用單角鋼， 與分肢翼緣組成桁架體系，使承受橫向剪力時(shí)有較大的剛度。與分肢翼緣組成桁架體系，使承受橫向剪力時(shí)有較大的剛度。 b)綴板常采用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。在構(gòu)件產(chǎn)生繞綴板常采用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。在構(gòu)件產(chǎn)生繞 虛軸彎曲而承受橫向剪力時(shí)，剛度比綴條格構(gòu)式構(gòu)件略低。虛軸彎曲而承受橫向剪力時(shí)，剛度比綴條格構(gòu)式構(gòu)件略低。 鋼結(jié)

5、構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第二節(jié)第二節(jié) 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：截面平均應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：截面平均應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服強(qiáng)度 1 1無(wú)孔洞構(gòu)件無(wú)孔洞構(gòu)件 強(qiáng)度極限狀態(tài)強(qiáng)度極限狀態(tài) 全截面平均應(yīng)力到屈服強(qiáng)度，毛截面強(qiáng)度計(jì)算：全截面平均應(yīng)力到屈服強(qiáng)度，毛截面強(qiáng)度計(jì)算： f A N 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 2有孔洞構(gòu)件有孔洞構(gòu)件 1）應(yīng)力集中現(xiàn)象，孔洞處截面上應(yīng)力分布

6、不均勻）應(yīng)力集中現(xiàn)象，孔洞處截面上應(yīng)力分布不均勻 2）在彈性階段，孔壁邊緣的最大應(yīng)力可能達(dá)到構(gòu)件毛截面）在彈性階段，孔壁邊緣的最大應(yīng)力可能達(dá)到構(gòu)件毛截面 平均應(yīng)力的平均應(yīng)力的3倍。倍。 3）極限狀態(tài)時(shí)，凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。凈截面）極限狀態(tài)時(shí)，凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。凈截面 強(qiáng)度計(jì)算：強(qiáng)度計(jì)算： n N f A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 (b)螺栓錯(cuò)列排列時(shí)鋼板的凈面積(a)螺栓并列排列時(shí)鋼板的凈面積 N N N N N NN N 普通螺栓連接：普通螺栓連接： 并列布置，按并列布置，按(II截面截面)計(jì)算；錯(cuò)列布置，沿正交截面

7、計(jì)算；錯(cuò)列布置，沿正交截面II破壞破壞 ，也可能沿齒狀截而，也可能沿齒狀截而或或-破壞，應(yīng)取破壞，應(yīng)取II、或或 -的較小面積計(jì)算。的較小面積計(jì)算。 凈截面面積的計(jì)算凈截面面積的計(jì)算 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 3 3高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接 驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度外，應(yīng)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度外，應(yīng)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度 f A N n )/5 . 01 ( 1 nnNN N NN NN 孔 N N 前 傳 力 n 0.5 n 0.5N n 0.5N 軸心力作用下的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接軸心力作用下的摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼

8、結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 當(dāng)剛度不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如下不利影響：當(dāng)剛度不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如下不利影響： a.在本身自重作用下容易產(chǎn)生過(guò)大的撓度；在本身自重作用下容易產(chǎn)生過(guò)大的撓度； b.在動(dòng)載作用下易產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)輸、安裝中易產(chǎn)生彎曲；在動(dòng)載作用下易產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)輸、安裝中易產(chǎn)生彎曲； 按正常使用極限狀態(tài)的要求，軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定按正常使用極限狀態(tài)的要求，軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定 的剛度。軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比來(lái)衡量，長(zhǎng)細(xì)比愈的剛度。軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比來(lái)衡量，長(zhǎng)細(xì)比愈 小，表示構(gòu)件剛度愈大，反之則剛度愈小。小，表示構(gòu)件剛度愈大，反之則剛度

9、愈小。 c.受壓構(gòu)件因剛度不足，一旦發(fā)生彎曲變形后，因變形而增受壓構(gòu)件因剛度不足，一旦發(fā)生彎曲變形后，因變形而增 加的附加彎矩影響遠(yuǎn)比受拉構(gòu)件嚴(yán)重，長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，會(huì)使穩(wěn)加的附加彎矩影響遠(yuǎn)比受拉構(gòu)件嚴(yán)重，長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，會(huì)使穩(wěn) 定承載力降低太多。定承載力降低太多。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 容許長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比，按構(gòu)件受，按構(gòu)件受 力性質(zhì)、構(gòu)件類別和荷載確定力性質(zhì)、構(gòu)件類別和荷載確定. 構(gòu)件對(duì)構(gòu)件對(duì)x軸、軸、y 軸的長(zhǎng)細(xì)比軸的長(zhǎng)細(xì)比 應(yīng)滿足下式：應(yīng)滿足下式： x 0 x x i l y 0y y i l 軸心受壓構(gòu)件受力后的破壞方式主要有兩類：短而

10、粗的受軸心受壓構(gòu)件受力后的破壞方式主要有兩類：短而粗的受 壓構(gòu)件主要是強(qiáng)度破壞。當(dāng)其某一截面上的平均應(yīng)力到達(dá)某控壓構(gòu)件主要是強(qiáng)度破壞。當(dāng)其某一截面上的平均應(yīng)力到達(dá)某控 制應(yīng)力如屈服點(diǎn)，就認(rèn)為構(gòu)件已到達(dá)承載能力極限狀態(tài)。計(jì)算制應(yīng)力如屈服點(diǎn)，就認(rèn)為構(gòu)件已到達(dá)承載能力極限狀態(tài)。計(jì)算 方法與軸心受拉構(gòu)件相同。長(zhǎng)而細(xì)的軸心受壓構(gòu)件主要是失去方法與軸心受拉構(gòu)件相同。長(zhǎng)而細(xì)的軸心受壓構(gòu)件主要是失去 整體穩(wěn)定性而破壞。整體穩(wěn)定性而破壞。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第三節(jié)第三節(jié) 軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定 彎曲屈曲彎曲屈曲 扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲

11、 彎扭屈曲彎扭屈曲 P 較小，直線平衡狀態(tài)。較小，直線平衡狀態(tài)。 P漸增，有干擾力使構(gòu)件微彎，當(dāng)干擾力漸增，有干擾力使構(gòu)件微彎，當(dāng)干擾力 移去后，構(gòu)件仍保持微彎狀態(tài)而不能恢復(fù)到原移去后，構(gòu)件仍保持微彎狀態(tài)而不能恢復(fù)到原 來(lái)直線平衡狀態(tài)來(lái)直線平衡狀態(tài) P再稍微增加，彎曲變形迅速增大構(gòu)件喪再稍微增加，彎曲變形迅速增大構(gòu)件喪 失承載能力，稱為構(gòu)件彎曲屈曲或彎曲失穩(wěn)。失承載能力，稱為構(gòu)件彎曲屈曲或彎曲失穩(wěn)。 v P 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 NNN NNN (a)彎曲屈曲彎曲屈曲 (b)扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲 (c)彎扭屈曲彎扭屈曲 兩端鉸接軸心受壓構(gòu)件

12、的屈曲狀態(tài)兩端鉸接軸心受壓構(gòu)件的屈曲狀態(tài) 當(dāng)軸心壓力達(dá)到一定值會(huì)發(fā)當(dāng)軸心壓力達(dá)到一定值會(huì)發(fā) 生扭轉(zhuǎn)變形而失去承裁能力，這生扭轉(zhuǎn)變形而失去承裁能力，這 種現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。種現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。 彎曲與扭轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生的彎扭彎曲與扭轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生的彎扭 失穩(wěn)。失穩(wěn)。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 v P 由穩(wěn)定直線平衡狀態(tài)過(guò)渡到不穩(wěn)定的由穩(wěn)定直線平衡狀態(tài)過(guò)渡到不穩(wěn)定的 彎曲平衡狀態(tài)，臨界狀態(tài)的軸心壓力為臨界彎曲平衡狀態(tài)，臨界狀態(tài)的軸心壓力為臨界 力力Ncr，軸心壓應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力，軸心壓應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力cr，其值低，其值低 于鋼材的屈服強(qiáng)度。臨界力的大小取

13、決于軸于鋼材的屈服強(qiáng)度。臨界力的大小取決于軸 壓構(gòu)件的截面剛度、長(zhǎng)度及兩端約束條件等。壓構(gòu)件的截面剛度、長(zhǎng)度及兩端約束條件等。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 2 2 cr cr NEI AlA 2 2 2 E i l 2 2 E 其中，其中， I i A 是回轉(zhuǎn)半徑；是回轉(zhuǎn)半徑； 是壓桿長(zhǎng)細(xì)比。是壓桿長(zhǎng)細(xì)比。 l i 歐拉公式歐拉公式 2 2 2 0 2 2 2 cr ) EA l EI l EI N （ 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 歐拉公式范圍歐拉公式范圍 當(dāng)截面應(yīng)力超過(guò)鋼材的比例極限后，歐

14、拉公式不適用，當(dāng)截面應(yīng)力超過(guò)鋼材的比例極限后，歐拉公式不適用， 處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計(jì)算其臨界力。處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計(jì)算其臨界力。 p 2 2 f E p p f E 提高穩(wěn)定承載力的措施提高穩(wěn)定承載力的措施 抗彎剛度抗彎剛度 構(gòu)件長(zhǎng)度構(gòu)件長(zhǎng)度 長(zhǎng)細(xì)比長(zhǎng)細(xì)比 材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 1殘余應(yīng)力對(duì)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定殘余應(yīng)力對(duì)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 （1）殘余應(yīng)力產(chǎn)生）殘余應(yīng)力產(chǎn)生 （2 2） （3）量測(cè)殘余應(yīng)力）量測(cè)殘余應(yīng)力 分割法、鉆孔法分割法、鉆孔法 熱軋熱軋H H型鋼型鋼 火焰切割邊鋼板火焰

15、切割邊鋼板 焊接焊接H H型鋼型鋼 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 熱軋的寬翼緣工字鋼熱軋的寬翼緣工字鋼(H型型 鋼鋼)，翼緣寬度較大，熱軋后冷，翼緣寬度較大，熱軋后冷 卻過(guò)程中，翼緣兩端由于其暴露卻過(guò)程中，翼緣兩端由于其暴露 于空氣中的面積較翼緣與腹板交于空氣中的面積較翼緣與腹板交 接部分為多而冷卻較快，接部分為多而冷卻較快， 腹板中間部位則因厚度較薄腹板中間部位則因厚度較薄 而冷卻較快，翼緣與腹板交接部而冷卻較快，翼緣與腹板交接部 位冷卻收縮變形受到先冷卻部分位冷卻收縮變形受到先冷卻部分 的約束而出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力，先冷的約束而出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力，先

16、冷 卻部分則出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力。卻部分則出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 上面圖表示一熱軋邊緣的鋼板，上面圖表示一熱軋邊緣的鋼板， 板兩端先冷卻，板中間部分后冷卻，板兩端先冷卻，板中間部分后冷卻， 其收縮受到先冷卻部分的約束而受其收縮受到先冷卻部分的約束而受 拉，鋼板兩端則受壓。拉，鋼板兩端則受壓。 下面一圖表示用這種鋼板為翼下面一圖表示用這種鋼板為翼 緣板制作的焊接工字形截面，焊縫緣板制作的焊接工字形截面，焊縫 處，由于熱量的高度集中，冷卻后處，由于熱量的高度集中，冷卻后 焊縫附近的腹板和翼緣板截面上均焊縫附近的腹板和翼緣板截面上均

17、 產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 測(cè)定這種殘余拉應(yīng)力可達(dá)焊縫測(cè)定這種殘余拉應(yīng)力可達(dá)焊縫 金屬的屈服點(diǎn)金屬的屈服點(diǎn)fy。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 邊緣經(jīng)火焰切割的鋼板，邊緣經(jīng)火焰切割的鋼板， 鋼板兩端有殘余拉應(yīng)力，而鋼板兩端有殘余拉應(yīng)力，而 中間部分為殘余壓應(yīng)力。中間部分為殘余壓應(yīng)力。 用這種鋼板制作翼緣板用這種鋼板制作翼緣板 的焊接工字形截面在焊縫冷的焊接工字形截面在焊縫冷 卻后，翼緣板中產(chǎn)生相反的卻后，翼緣板中產(chǎn)生相反的 殘余應(yīng)力，最后形成。殘余應(yīng)力，最后形成。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建

18、筑學(xué)院 殘余應(yīng)力的存在減小了截面的有效面積和有效慣性矩，降殘余應(yīng)力的存在減小了截面的有效面積和有效慣性矩，降 低了構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變曲線變成非線性關(guān)低了構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變曲線變成非線性關(guān) 系。系。 當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界應(yīng)力后，構(gòu)件開始彎曲，能夠產(chǎn)生抵抗力矩的當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界應(yīng)力后，構(gòu)件開始彎曲，能夠產(chǎn)生抵抗力矩的 只是截面的彈性區(qū)，截面的有效慣性矩將只是彈性區(qū)的截面慣只是截面的彈性區(qū)，截面的有效慣性矩將只是彈性區(qū)的截面慣 性矩性矩Ie，抗彎剛度將由，抗彎剛度將由EI降為降為EIe。此時(shí)臨界力為。此時(shí)臨界力為 2 2 0 e cr EI N l e E I N I 2 2 0 e I

19、EI lI 臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力 e E I I 2 2 e cr IE I 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 構(gòu)件在末受力前存在初彎曲，在構(gòu)件在末受力前存在初彎曲，在c截面處為截面處為y0，在軸心壓力，在軸心壓力 作用下，撓度為作用下，撓度為y0y，則產(chǎn)生附加彎矩，則產(chǎn)生附加彎矩MN( y0y)。 1）假定初彎曲形狀為正弦半波曲線）假定初彎曲形狀為正弦半波曲線 2. 初彎曲的影響初彎曲的影響 c y0 (v0為構(gòu)件中點(diǎn)初始撓曲值為構(gòu)件中點(diǎn)初始撓曲值)， 在在c截面處的平衡微分方程為：截面處的平衡微分方程為： y0v0sin(z /l ) 0 ()0E

20、IyN yy 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 中點(diǎn)撓度中點(diǎn)撓度 01 vvv 0E E N v NN 0 0 E Nv v NN 0 1 E v N N 令令 E N N 1 0 mm Nv NYM 2）最大彎矩）最大彎矩 彎矩放大系數(shù)彎矩放大系數(shù) 2 2 E E N 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 無(wú)殘余應(yīng)力僅有初彎曲的軸壓桿，截面開始屈服的條件是：無(wú)殘余應(yīng)力僅有初彎曲的軸壓桿，截面開始屈服的條件是： 0 1 y NvN f AW y NM f AW 受壓最大纖維毛截面抵抗矩受壓最大纖維毛截面抵抗

21、矩 變?yōu)椋鹤優(yōu)椋?鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 由于初彎曲的存在，使構(gòu)件開始加載就存在附加彎矩，由于初彎曲的存在，使構(gòu)件開始加載就存在附加彎矩， 構(gòu)件臨界承載力低于理想直桿的軸壓臨界力。構(gòu)件臨界承載力低于理想直桿的軸壓臨界力。 O2468101 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 N / NE 0Y / vm a c d b 規(guī)范對(duì)壓桿初彎曲的取規(guī)范對(duì)壓桿初彎曲的取 值規(guī)定為：值規(guī)定為： 0 1000 l v 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 e0 N N 3. 初偏心的影響初偏心的影響 初偏心

22、對(duì)軸心受壓構(gòu)件初偏心對(duì)軸心受壓構(gòu)件 的影響與初彎曲影響類似，的影響與初彎曲影響類似， 且更加不利，因?yàn)闃?gòu)件任一且更加不利，因?yàn)闃?gòu)件任一 截面都存在附加彎矩截面都存在附加彎矩N e0，使，使 其最大承載力低于理想直桿其最大承載力低于理想直桿 彈性臨界力。彈性臨界力。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 1. 軸心受壓構(gòu)件的最大強(qiáng)度準(zhǔn)則軸心受壓構(gòu)件的最大強(qiáng)度準(zhǔn)則 N y 初始狀態(tài) ym 0 v z O Nu N p N a1 a c c1 b d d 1 初彎曲 初彎曲 初彎曲 Ym 0 vym+= v0 v0 v0 v0 彈性曲線 無(wú)殘余應(yīng)力 有殘余應(yīng)

23、力 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 2.軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線 按不同截面形狀和尺寸，按不同截面形狀和尺寸， 不同加工條件和殘余應(yīng)力分布，并不同加工條件和殘余應(yīng)力分布，并 考慮考慮1/1000柱長(zhǎng)的初彎曲，計(jì)柱長(zhǎng)的初彎曲，計(jì) 算得到近算得到近200條柱子曲線。條柱子曲線。 ycryuy /)/ffAfN u （ 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù) 規(guī)范GB500172003的柱子曲線 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 f f fA N R y y cr R cr

24、 f A N 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第四節(jié)第四節(jié) 軸心受力構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受力構(gòu)件的局部穩(wěn)定 實(shí)腹軸壓構(gòu)件由翼緣和腹板構(gòu)成，板的平面尺寸很大，且實(shí)腹軸壓構(gòu)件由翼緣和腹板構(gòu)成，板的平面尺寸很大，且 厚度較薄時(shí)，可能在構(gòu)件整體失穩(wěn)之前，腹板或翼緣出現(xiàn)出平厚度較薄時(shí)，可能在構(gòu)件整體失穩(wěn)之前，腹板或翼緣出現(xiàn)出平 面的波浪凸、凹變形或撓曲，叫做局部屈曲或局部失穩(wěn)。面的波浪凸、凹變形或撓曲，叫做局部屈曲或局部失穩(wěn)。 根據(jù)彈性理論，建立彈性失穩(wěn)時(shí)的平衡微分方根據(jù)彈性理論，建立彈性失穩(wěn)時(shí)的平衡微分方 程，并用二重三角正弦級(jí)數(shù)求解程，并用二重三角正弦級(jí)

25、數(shù)求解(失穩(wěn)時(shí)的半波失穩(wěn)時(shí)的半波 因此稱為正弦半波因此稱為正弦半波)，得板件彈性失穩(wěn)時(shí)的臨界，得板件彈性失穩(wěn)時(shí)的臨界 應(yīng)力應(yīng)力(由彈性穩(wěn)定理論得到由彈性穩(wěn)定理論得到) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 對(duì)于中等長(zhǎng)細(xì)比的構(gòu)件系彈塑性階段屈曲，當(dāng)板件在對(duì)于中等長(zhǎng)細(xì)比的構(gòu)件系彈塑性階段屈曲，當(dāng)板件在 彈塑性階段屈曲時(shí)，板件在受力方向的變形是非線性的，彈塑性階段屈曲時(shí)，板件在受力方向的變形是非線性的， 可用切線模量可用切線模量 表示其應(yīng)力一應(yīng)變間的變化規(guī)律。表示其應(yīng)力一應(yīng)變間的變化規(guī)律。 但在垂直于受力的方向則仍為線彈性。于是，這時(shí)的板為但在垂直于受力的方

26、向則仍為線彈性。于是，這時(shí)的板為 正交異性板，其屈曲應(yīng)力可由下式確定正交異性板，其屈曲應(yīng)力可由下式確定 工字型腹板嵌固系數(shù)工字型腹板嵌固系數(shù)X=1.3,翼緣板翼緣板X=1.0 EEt 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 確定板件寬厚比限制值的原則是：（確定板件寬厚比限制值的原則是：（i）板件局部失穩(wěn)的臨）板件局部失穩(wěn)的臨 界應(yīng)力不低于構(gòu)件整體失穩(wěn)的臨界應(yīng)力界應(yīng)力不低于構(gòu)件整體失穩(wěn)的臨界應(yīng)力 上述不等式右邊即為板件的寬厚比限制值。上述不等式右邊即為板件的寬厚比限制值。C1為常量。由為常量。由 原則（原則（i）得出的寬厚比限制值與構(gòu)件兩主軸方向的較大長(zhǎng)細(xì)

27、比）得出的寬厚比限制值與構(gòu)件兩主軸方向的較大長(zhǎng)細(xì)比 （因?yàn)闅W拉臨界應(yīng)力由兩主軸方向較大長(zhǎng)細(xì)比控制）有關(guān)。（因?yàn)闅W拉臨界應(yīng)力由兩主軸方向較大長(zhǎng)細(xì)比控制）有關(guān)。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 （）板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力足夠大（接近鋼材的屈服強(qiáng)）板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力足夠大（接近鋼材的屈服強(qiáng) 度）。原則（度）。原則（）對(duì)）對(duì)“粗短構(gòu)件粗短構(gòu)件”而言，因?yàn)榇侄潭蝗荻?，因?yàn)榇侄潭蝗?易失穩(wěn)，失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)力高，臨界應(yīng)力接近鋼材的屈服易失穩(wěn)，失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)力高，臨界應(yīng)力接近鋼材的屈服 強(qiáng)度。規(guī)范取強(qiáng)度。規(guī)范取 上述不等式右邊即為板件的寬厚比限制值。由

28、原則上述不等式右邊即為板件的寬厚比限制值。由原則 ()得出的寬厚比限制位為常量得出的寬厚比限制位為常量C2。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 工字形、工字形、H形截面軸心受壓構(gòu)件寬厚比限制值形截面軸心受壓構(gòu)件寬厚比限制值 為構(gòu)件兩主軸方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值：當(dāng)為構(gòu)件兩主軸方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值：當(dāng) 30時(shí)，時(shí)， 取取 =30；當(dāng)；當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 取取 =100。 100 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 箱形截面軸心受壓構(gòu)件箱形截面軸心受壓構(gòu)件 自由外伸翼緣自由外伸翼緣 腹板腹板(腹板間無(wú)支撐翼緣腹板間無(wú)支撐翼

29、緣) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 T形截面軸心受壓構(gòu)件形截面軸心受壓構(gòu)件 熱軋剖分熱軋剖分T形鋼形鋼 焊接焊接T形鋼形鋼 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第五節(jié)第五節(jié) 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì) 從軸心受壓構(gòu)件組合截面的設(shè)計(jì)步驟可知，當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比從軸心受壓構(gòu)件組合截面的設(shè)計(jì)步驟可知，當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比 的的 值假定過(guò)大時(shí)，計(jì)算所需截面面積過(guò)大，另一方面，外輪廓尺值假定過(guò)大時(shí)，計(jì)算所需截面面積過(guò)大，另一方面，外輪廓尺 寸過(guò)小，寬厚比驗(yàn)算時(shí)實(shí)際寬厚比遠(yuǎn)小于寬厚比限制值。反過(guò)寸過(guò)小，寬厚比驗(yàn)算

30、時(shí)實(shí)際寬厚比遠(yuǎn)小于寬厚比限制值。反過(guò) 來(lái)說(shuō)，寬厚比驗(yàn)算時(shí)實(shí)際寬厚比遠(yuǎn)小于寬厚比限制值，說(shuō)明長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，寬厚比驗(yàn)算時(shí)實(shí)際寬厚比遠(yuǎn)小于寬厚比限制值，說(shuō)明長(zhǎng) 細(xì)比細(xì)比 假定過(guò)大，應(yīng)改小后重新設(shè)計(jì)，否則，不經(jīng)濟(jì)；當(dāng)長(zhǎng)假定過(guò)大，應(yīng)改小后重新設(shè)計(jì)，否則，不經(jīng)濟(jì)；當(dāng)長(zhǎng) 細(xì)比細(xì)比 的值假定過(guò)小時(shí)，計(jì)算所需截面面積過(guò)小。另一方面的值假定過(guò)小時(shí)，計(jì)算所需截面面積過(guò)小。另一方面 ，外輪廓尺寸過(guò)大。寬厚比驗(yàn)算時(shí)通不過(guò)（當(dāng)然，強(qiáng)度和穩(wěn)定，外輪廓尺寸過(guò)大。寬厚比驗(yàn)算時(shí)通不過(guò)（當(dāng)然，強(qiáng)度和穩(wěn)定 也可能通不過(guò)也可能通不過(guò))，不安全。反過(guò)來(lái)說(shuō)，寬厚比（或強(qiáng)度、穩(wěn)定，不安全。反過(guò)來(lái)說(shuō)，寬厚比（或強(qiáng)度、穩(wěn)定 ）驗(yàn)算通不過(guò)，應(yīng)改大長(zhǎng)細(xì)比

31、）驗(yàn)算通不過(guò)，應(yīng)改大長(zhǎng)細(xì)比 重新設(shè)計(jì)。直至既安全又經(jīng)重新設(shè)計(jì)。直至既安全又經(jīng) 濟(jì)合理為止。濟(jì)合理為止。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 柱的頂部與梁連接部分稱為柱頭，其作用是將梁上部結(jié)構(gòu)柱的頂部與梁連接部分稱為柱頭，其作用是將梁上部結(jié)構(gòu) 的荷載傳到柱身，梁與柱為鉸接連接。分為柱頂和柱側(cè)連接。的荷載傳到柱身，梁與柱為鉸接連接。分為柱頂和柱側(cè)連接。 1、柱頂支承、柱頂支承 梁置于柱項(xiàng)板上，梁置于柱項(xiàng)板上， 按梁的支承方按梁的支承方 式有下列兩種式有下列兩種 突緣支座突緣支座 平板支座平板支座 一柱頭一柱頭 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土

32、木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 梁直接在柱頂板上，荷載通過(guò)頂板傳到柱上。梁端板加勁肋梁直接在柱頂板上，荷載通過(guò)頂板傳到柱上。梁端板加勁肋 對(duì)準(zhǔn)柱翼緣放置，使梁上荷裁大部分通過(guò)加勁肋傳到柱翼緣上。對(duì)準(zhǔn)柱翼緣放置，使梁上荷裁大部分通過(guò)加勁肋傳到柱翼緣上。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，適于兩側(cè)粱支座反力相等或差值較小情況。否則構(gòu)造簡(jiǎn)單，適于兩側(cè)粱支座反力相等或差值較小情況。否則 產(chǎn)生偏心彎矩。產(chǎn)生偏心彎矩。 (1)(1)平板支座平板支座 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 其底部刨平與柱頂板頂緊，其底部刨平與柱頂板頂緊， 使兩側(cè)梁形成一個(gè)集中力基本作使兩側(cè)梁形成一個(gè)集中

33、力基本作 用于柱中心用于柱中心 頂板厚度一般頂板厚度一般16 20 mm。 粱支座反力較大時(shí)，在突緣粱支座反力較大時(shí)，在突緣 加勁肋作用處的頂扳下面，腹板加勁肋作用處的頂扳下面，腹板 焊加勁肋。焊加勁肋。 (2) (2) 突緣支座突緣支座 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 柱下端與基礎(chǔ)相連的部分稱為柱腳。柱腳的作用將柱身柱下端與基礎(chǔ)相連的部分稱為柱腳。柱腳的作用將柱身 的力傳到基礎(chǔ)，將柱固定于基礎(chǔ)。的力傳到基礎(chǔ)，將柱固定于基礎(chǔ)。 柱腳應(yīng)有一定的剛度，使柱身壓力均勻地傳到基礎(chǔ)。基柱腳應(yīng)有一定的剛度，使柱身壓力均勻地傳到基礎(chǔ)?；?底應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土強(qiáng)

34、度設(shè)計(jì)值。底應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 設(shè)計(jì)柱腳時(shí)應(yīng)做到傳力明確、可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)約用設(shè)計(jì)柱腳時(shí)應(yīng)做到傳力明確、可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)約用 材，施工方便，并符合計(jì)算簡(jiǎn)圖。材，施工方便，并符合計(jì)算簡(jiǎn)圖。 軸心受壓栓腳按鉸接設(shè)計(jì)。實(shí)際上就是由底板，靴梁和軸心受壓栓腳按鉸接設(shè)計(jì)。實(shí)際上就是由底板，靴梁和 錨栓構(gòu)成的。容許有微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。錨栓構(gòu)成的。容許有微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。 軸心受壓構(gòu)件柱腳型式與構(gòu)造軸心受壓構(gòu)件柱腳型式與構(gòu)造 二柱腳二柱腳 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 b1b0 L a1 c c t t B b0/2 (a)(b)(c)(d) 鉸接柱腳鉸接

35、柱腳 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 柱底焊上一塊厚鋼板，使柱底焊上一塊厚鋼板，使 柱軸力通過(guò)焊縫傳給底板，再柱軸力通過(guò)焊縫傳給底板，再 傳給混凝土基礎(chǔ)。底板厚度一傳給混凝土基礎(chǔ)。底板厚度一 般為般為2040mm。用設(shè)在中和。用設(shè)在中和 軸上的兩個(gè)錨拴固定在基礎(chǔ)上。軸上的兩個(gè)錨拴固定在基礎(chǔ)上。 錨栓直徑為錨栓直徑為2030mm，埋于，埋于 混凝土內(nèi)。這樣柱腳構(gòu)造簡(jiǎn)單，混凝土內(nèi)。這樣柱腳構(gòu)造簡(jiǎn)單， 只適合于軸力比較小的柱。只適合于軸力比較小的柱。 墊板墊板 錨拴錨拴 (1)(1)平板式柱腳平板式柱腳 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建

36、筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 (2)帶靴梁式柱腳圖帶靴梁式柱腳圖 由底板、靴梁，有時(shí)還有用隔由底板、靴梁，有時(shí)還有用隔 板構(gòu)成。靴梁可用鋼板或板構(gòu)成。靴梁可用鋼板或 槽鋼，柱槽鋼，柱 身軸力通過(guò)與靴梁連接的豎焊縫傳身軸力通過(guò)與靴梁連接的豎焊縫傳 給靴梁，再通過(guò)靴梁與底板的水平給靴梁，再通過(guò)靴梁與底板的水平 焊縫傳給底板，再傳給混凝土基礎(chǔ)。焊縫傳給底板，再傳給混凝土基礎(chǔ)。 靴梁類似一承受均勻荷載的單跨雙靴梁類似一承受均勻荷載的單跨雙 伸臂梁，在伸臀梁對(duì)稱軸位置上設(shè)伸臂梁，在伸臀梁對(duì)稱軸位置上設(shè) 兩錨栓固定于基礎(chǔ)。兩錨栓固定于基礎(chǔ)。 靴梁靴梁 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)

37、院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 1.底板計(jì)算底板計(jì)算 (1)底板平面尺寸底板平面尺寸 軸心受壓柱柱腳底板一般采用矩軸心受壓柱柱腳底板一般采用矩 形。底面形心與柱截面形心重合。且形。底面形心與柱截面形心重合。且 假定地板與基礎(chǔ)接觸面的壓應(yīng)力均勻假定地板與基礎(chǔ)接觸面的壓應(yīng)力均勻 分布，底板所需尺寸如下：分布，底板所需尺寸如下： 0 cc N ABLA f L B 當(dāng)外伸靴梁較大時(shí)，可設(shè)隔板，使底板區(qū)格變小，當(dāng)外伸靴梁較大時(shí)，可設(shè)隔板，使底板區(qū)格變小， 增大底板剛度，減小底板彎矩。增大底板剛度，減小底板彎矩。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 0 cc N

38、ABLA f 式中；式中； N為軸心壓力設(shè)計(jì)值；為軸心壓力設(shè)計(jì)值； fcc為基礎(chǔ)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為基礎(chǔ)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； A。 。為錨栓孔面積。 為錨栓孔面積。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 （2）底板厚度）底板厚度 底板承受均勻向上的基礎(chǔ)反力作用，柱身、靴梁、隔板為底板承受均勻向上的基礎(chǔ)反力作用，柱身、靴梁、隔板為 底板的支承，把底板分成不同支承條件的區(qū)格，底板的支承，把底板分成不同支承條件的區(qū)格， 按彈性理論計(jì)按彈性理論計(jì) 算每一區(qū)格的最大彎矩，依此彎矩來(lái)確定底板厚度。算每一區(qū)格的最大彎矩，依此彎矩來(lái)確定底板厚度。 鋼

39、結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 （a） 四邊支承板（四邊支承板（a為短邊長(zhǎng)度，為短邊長(zhǎng)度，b為長(zhǎng)邊長(zhǎng)度）：由為長(zhǎng)邊長(zhǎng)度）：由b/a查表查表 得得值，得板中最大彎矩為：值，得板中最大彎矩為： 2 Mqa b a 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 三邊支承板中，三邊支承板中，a1為自由邊長(zhǎng)為自由邊長(zhǎng) 度，度，b1為垂直自由邊長(zhǎng)度，由為垂直自由邊長(zhǎng)度，由b1/a1 查下表得查下表得值，值，再再得板中最大彎矩得板中最大彎矩 為：為： 2 1 Mqa a1 b1 （b） 三邊支承板三邊支承板 靴梁靴梁 肋板肋板

40、值查表值查表 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 懸臀板懸臀板(c為懸臂長(zhǎng)度為懸臂長(zhǎng)度)，最大彎矩為：，最大彎矩為： 2 1 2 Mqc 取所有區(qū)格彎矩中的最取所有區(qū)格彎矩中的最 大彎矩大彎矩Mmax確定所需板厚。確定所需板厚。 max 6M t f 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 第六節(jié)第六節(jié) 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì) 一、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的組成一、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的組成 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件是將分肢用綴材連成一體格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件是將分肢用綴材連成一體 的一種構(gòu)件。按分肢數(shù)

41、不同，有雙肢、三肢和四肢的一種構(gòu)件。按分肢數(shù)不同，有雙肢、三肢和四肢 之分，常用雙肢柱；按綴材之分，常用雙肢柱；按綴材(綴材分為綴條和綴板綴材分為綴條和綴板 兩種兩種)不同分為綴條柱和綴板柱兩種。不同分為綴條柱和綴板柱兩種。 在格構(gòu)式構(gòu)件的截面上，與分肢腹板垂直的軸線在格構(gòu)式構(gòu)件的截面上，與分肢腹板垂直的軸線 稱為實(shí)軸；與綴材平面垂直的軸線稱為實(shí)軸；與綴材平面垂直的軸線(稱為虛軸）。稱為虛軸）。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 雙肢格構(gòu)式構(gòu)件的截面雙肢格構(gòu)式構(gòu)件的截面 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院

42、 二、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性二、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性 對(duì)既有實(shí)軸又有虛軸的格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)對(duì)既有實(shí)軸又有虛軸的格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn) 定需對(duì)實(shí)軸和虛軸分別考慮。定需對(duì)實(shí)軸和虛軸分別考慮。 1繞實(shí)物繞實(shí)物(y-y)的整體穩(wěn)定的整體穩(wěn)定 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞實(shí)軸格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞實(shí)軸(y-y軸軸)的整體穩(wěn)定承載力的整體穩(wěn)定承載力 計(jì)算和實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件完全相同。即直接由繞實(shí)軸的計(jì)算和實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件完全相同。即直接由繞實(shí)軸的 長(zhǎng)細(xì)比查附表長(zhǎng)細(xì)比查附表4得整體穩(wěn)定系數(shù)值，再計(jì)算繞實(shí)軸得整體穩(wěn)定系數(shù)值，再計(jì)算繞實(shí)軸(y-y軸軸) 的整體穩(wěn)定承載力。的整體穩(wěn)定承載力

43、。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 2繞虛軸繞虛軸(x-x軸軸)的整體穩(wěn)定的整體穩(wěn)定 軸心受壓構(gòu)件整體彎曲后，構(gòu)件截面將產(chǎn)生彎矩和剪力，軸心受壓構(gòu)件整體彎曲后，構(gòu)件截面將產(chǎn)生彎矩和剪力， 對(duì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件對(duì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件(或格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的實(shí)軸或格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的實(shí)軸)出于抗出于抗 剪剛度大，剪力產(chǎn)生的剪切變形很小，對(duì)整體穩(wěn)定承載力的影剪剛度大，剪力產(chǎn)生的剪切變形很小，對(duì)整體穩(wěn)定承載力的影 響小從而忽略不計(jì)。但對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸發(fā)生彎響小從而忽略不計(jì)。但對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸發(fā)生彎 曲失穩(wěn)時(shí)，所產(chǎn)生的剪力由綴材承擔(dān)，

44、綴材抵抗剪變形的能力曲失穩(wěn)時(shí)，所產(chǎn)生的剪力由綴材承擔(dān)，綴材抵抗剪變形的能力 小，剪力產(chǎn)生的剪切變形大，對(duì)整體穩(wěn)定承載力的不利影響必小，剪力產(chǎn)生的剪切變形大，對(duì)整體穩(wěn)定承載力的不利影響必 須予以考慮。須予以考慮。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 現(xiàn)以歐拉公式來(lái)說(shuō)明格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸穩(wěn)定現(xiàn)以歐拉公式來(lái)說(shuō)明格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸穩(wěn)定 承載力的計(jì)算方法。前已述及，考慮剪切變形不利影響的承載力的計(jì)算方法。前已述及，考慮剪切變形不利影響的 歐拉公式為歐拉公式為 令令 2 0 2 1 2 22 2 1 2 0 22 0 2 1 1 1 1 x x x

45、x xx x crx EA EA EA l EIl EI N 1 2 0 EA xx 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 （1）雙肢綴條柱的換算）雙肢綴條柱的換算 長(zhǎng)細(xì)比。右圖所示為雙肢綴長(zhǎng)細(xì)比。右圖所示為雙肢綴 條柱處于臨界狀態(tài)微微彎曲條柱處于臨界狀態(tài)微微彎曲 的情況。上面表達(dá)式中的為的情況。上面表達(dá)式中的為 單位剪力單位剪力V=1作用下產(chǎn)生的作用下產(chǎn)生的 剪切角，若取一個(gè)節(jié)間的一剪切角，若取一個(gè)節(jié)間的一 個(gè)綴條平面來(lái)考慮，由于有個(gè)綴條平面來(lái)考慮，由于有 兩個(gè)綴條平面，每個(gè)綴條平兩個(gè)綴條平面，每個(gè)綴條平 面承受剪力面承受剪力V1=1/2。從結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu) 上來(lái)看，它是一個(gè)平面桁架上來(lái)看，它是一個(gè)平面桁架 。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院 最后得雙肢綴條柱對(duì)虛抽最后得雙肢綴條柱對(duì)虛抽(x-x軸軸)的換算長(zhǎng)細(xì)比的換算長(zhǎng)細(xì)比 （2）雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比。）雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比。 2 1 2 0 xx 2 27 1 A oyy A 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定驗(yàn)算先由換算長(zhǎng)細(xì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定驗(yàn)算先由換算長(zhǎng)細(xì) 比入查附表比入查附表4得穩(wěn)定系數(shù)，然后用和實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件整體得穩(wěn)定系數(shù)，然后用和實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件整體 穩(wěn)定驗(yàn)算一樣的公式進(jìn)行驗(yàn)算。穩(wěn)定驗(yàn)算一