鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱模板PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱模板鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱模板肢件：受力件。肢件：受力件。 由由2肢（工字鋼或槽鋼）、肢（工字鋼或槽鋼）、4肢（角鋼）、肢（角鋼）、3肢肢（園管）組成。（園管）組成。 圖圖47 格構(gòu)式柱的截面型格構(gòu)式柱的截面型式式a)xyb)xyc)xyd)xy第1頁/共37頁綴材：把肢件連成整體，并能承擔(dān)剪力。綴材：把肢件連成整體，并能承擔(dān)剪力。 綴板：用鋼板組成。綴板：用鋼板組成。 綴條：由角鋼組成橫、斜桿。綴條：由角鋼組成橫、斜桿。l1l0 xy11b)肢肢件件綴綴板板l1xy11a)綴條綴條 肢件肢件第2頁/共37頁截面的虛實(shí)軸：與肢件腹板相交的主軸為實(shí)軸，否則截面的虛實(shí)軸：與肢件腹板相交的

2、主軸為實(shí)軸，否則是虛軸，圖是虛軸，圖4-20a、b、c、d。圖圖47 格構(gòu)式柱的截面型格構(gòu)式柱的截面型式式a)xyb)xyc)xyd)xy第3頁/共37頁 4.4.2整體穩(wěn)定臨界力整體穩(wěn)定臨界力 公式（公式（49）仍然是適用的。）仍然是適用的。 1、繞實(shí)軸屈曲、繞實(shí)軸屈曲 繞實(shí)軸屈曲時，與實(shí)腹截面一樣，可忽略剪切變繞實(shí)軸屈曲時，與實(shí)腹截面一樣，可忽略剪切變形的影響，并寫成彈性與非彈性通式，得形的影響，并寫成彈性與非彈性通式，得12222,11lEIlEINcrb（49）22,22,ycryyycryElEIN（410） （412）第4頁/共37頁 2、繞虛軸屈曲、繞虛軸屈曲 繞虛軸屈曲時，不能

3、忽略剪切變形影響，這時，繞虛軸屈曲時，不能忽略剪切變形影響，這時，2222,222,)()(xxcrxxxxxcrxEElEIlEIN（413）式中式中 考慮剪力影響后，繞虛軸的換算長細(xì)比考慮剪力影響后，繞虛軸的換算長細(xì)比。x12222,11lEIlEINcrb1221xxlEI（414）第5頁/共37頁（1 1）綴條式柱）綴條式柱1221xxlEI 計算計算 1 是考慮剪力影響后，格構(gòu)式壓桿計算長度的放是考慮剪力影響后，格構(gòu)式壓桿計算長度的放大系數(shù)，它決定于體系的單位剪切角大系數(shù)，它決定于體系的單位剪切角 1，因而和采用，因而和采用的綴材體系有關(guān)。下面按綴條式和綴板式分別討論：的綴材體系有關(guān)

4、。下面按綴條式和綴板式分別討論：問題歸結(jié)為計算問題歸結(jié)為計算 。第6頁/共37頁111cos/lld 橫截面上有剪力橫截面上有剪力V=1時，分配給有關(guān)綴條面上的時，分配給有關(guān)綴條面上的剪力剪力V=1/2。斜桿內(nèi)力為。斜桿內(nèi)力為cos2/1dS斜桿伸長：斜桿伸長：cossin21dddddEAlEAlSxy圖圖48示出三角式綴條示出三角式綴條體系，在柱截面單位剪力體系，在柱截面單位剪力（ V=1）作用下，體系的單）作用下，體系的單位剪切角為：位剪切角為： V=1/2V=1/2l1ld11d圖圖48 剪切變剪切變形形21cosdS一根斜桿一根斜桿毛截面面積毛截面面積第7頁/共37頁代入式（代入式（

5、441）所以所以21cossin21dEA222222cossin21cossin21dxdxxAAAlI若取若取 =2050，則，則，sin cos2 =0.3621271xAA式中，式中，A兩個柱肢的毛截面面積；兩個柱肢的毛截面面積； A1兩根斜桿的毛截面面積（兩根斜桿的毛截面面積（ A1=2Ad）。）。1221xxlEIxxxxxIAlil2222 計算計算 第8頁/共37頁122127271AAAAxxxx（415） 計算計算x 計算計算xlxxxlAAl21271設(shè)計時，應(yīng)先假設(shè)（斜）綴條面積，然后，用式（設(shè)計時，應(yīng)先假設(shè)（斜）綴條面積，然后，用式（4 41515）算）算 ，再根據(jù)，

6、再根據(jù) 查查 x x。穩(wěn)定驗(yàn)算公式同實(shí)腹。穩(wěn)定驗(yàn)算公式同實(shí)腹式構(gòu)件。式構(gòu)件。xx第9頁/共37頁a)c)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/21b)圖圖49 綴板式體系的剪切變綴板式體系的剪切變形形4.7.2綴板式柱綴板式柱一般各綴板等距離布置一般各綴板等距離布置，剛度相等。綴板內(nèi)力，剛度相等。綴板內(nèi)力按綴板與肢件組成的多按綴板與肢件組成的多層框架分析。屈曲時，層框架分析。屈曲時，除發(fā)生格構(gòu)柱整體彎曲除發(fā)生格構(gòu)柱整體彎曲外，所有肢件也都發(fā)生外，所有肢件也都發(fā)生S形彎曲變形，如圖形彎曲變形，如圖49所示。所示。第10頁/共37頁 通常，綴板剛度比肢件大得通常，綴板剛度比肢件

7、大得多，可忽略綴板本身變形，并假多，可忽略綴板本身變形，并假定剪力平均分配給兩個柱肢（定剪力平均分配給兩個柱肢（b圖）。圖）。 V=1時，柱肢時，柱肢 的單位剪切角的單位剪切角 1為：為：c)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/21b)第11頁/共37頁12111111111242232422112/EIlllllEIltg1/2l1/2l1/4M1l1/2M式中式中 I1單肢對自身截單肢對自身截面面-軸的慣性矩，可表軸的慣性矩，可表示為：示為：211iAI第12頁/共37頁引入單肢節(jié)間段長細(xì)比引入單肢節(jié)間段長細(xì)比 1，且，且 1= l1 /i1代入式：代入式：EAlEI

8、xx1212122因?yàn)橐驗(yàn)?Ix=Aix2， x= lx /ix ，代入得：，代入得：22122121121xx 計算計算 第13頁/共37頁xxxxlll2211 設(shè)計時應(yīng)先假設(shè)單肢節(jié)段長細(xì)比設(shè)計時應(yīng)先假設(shè)單肢節(jié)段長細(xì)比 1才能計算換算才能計算換算長細(xì)比。用換算長細(xì)比查長細(xì)比。用換算長細(xì)比查 x x ，再按實(shí)腹式構(gòu)件相同的，再按實(shí)腹式構(gòu)件相同的公式驗(yàn)算穩(wěn)定性：公式驗(yàn)算穩(wěn)定性：fANx212xxx最后得二肢綴板柱繞虛軸的換算長細(xì)比最后得二肢綴板柱繞虛軸的換算長細(xì)比 計算計算x 計算計算xl第14頁/共37頁fANx（416）第15頁/共37頁 第16頁/共37頁 為了保證單肢不先于柱子整體屈曲

9、破壞，為了保證單肢不先于柱子整體屈曲破壞，規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定： 25 140且且 1構(gòu)件最大長細(xì)比的構(gòu)件最大長細(xì)比的0.5倍倍 規(guī)定單肢節(jié)段長細(xì)比的意義：在于確定綴板間規(guī)定單肢節(jié)段長細(xì)比的意義：在于確定綴板間的距離。的距離。第17頁/共37頁綴材計算綴材計算NcrNcrzymyzLyoxh=2.27ixyylzyymsinlzyNyNMmcrcrsinlzlyNdzdMVmcrcosmcryNMmaxmcryNlVmax（1）V的取值的取值設(shè)：屈曲模態(tài)為一個正弦半設(shè)：屈曲模態(tài)為一個正弦半波。波。1、軸心受壓構(gòu)件的剪力、軸心受壓構(gòu)件的剪力V第18頁/共37頁yxmcrcrfhIyNAN2max第

10、19頁/共37頁規(guī)范?。阂?guī)范取：23585maxyfAfV（482） （2）V的分布的分布NcrNcrzymyzLyoVmaxVmax實(shí)際實(shí)際VV近似近似 計算綴材時，近似計算綴材時，近似地以剪力地以剪力V均勻分布計均勻分布計。并且，由承受該剪力的并且，由承受該剪力的兩個綴材面分擔(dān)，每個兩個綴材面分擔(dān)，每個綴材平面內(nèi)的剪力綴材平面內(nèi)的剪力V1為為 V1=V/2第20頁/共37頁 2、綴材計算、綴材計算V1V1VV1V1（485）（1）綴條）綴條綴條布置尤如桁架腹桿。按桁綴條布置尤如桁架腹桿。按桁架腹桿設(shè)計。剪力由斜桿承受。架腹桿設(shè)計。剪力由斜桿承受。設(shè)斜桿（綴條）內(nèi)力為設(shè)斜桿（綴條）內(nèi)力為Nt

11、，有，有 Nt=V1/cos （483）綴條可能受拉、可能受壓，一律按受綴條可能受拉、可能受壓，一律按受壓設(shè)計，設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)于折減（考慮綴壓設(shè)計，設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)于折減（考慮綴條自身穩(wěn)定性）折減系數(shù)條自身穩(wěn)定性）折減系數(shù) R為：為： 等邊角鋼等邊角鋼 R=0.6+0.0015 短邊相連的不等邊角鋼短邊相連的不等邊角鋼 R=0.5+0.0025 長邊相連的不等邊角鋼長邊相連的不等邊角鋼 R=0.7 中間無聯(lián)系時，按最小回轉(zhuǎn)半徑計算的長細(xì)比。中間無聯(lián)系時，按最小回轉(zhuǎn)半徑計算的長細(xì)比。第21頁/共37頁且當(dāng)且當(dāng) 20時，取時，取 =20 ）。）。 綴條設(shè)計公式為：綴條設(shè)計公式為：fANRttfANtRt或或

12、（484）At單個綴條截面面積單個綴條截面面積 此外，也可根據(jù)綴條此外，也可根據(jù)綴條 查查 ，用公式，用公式fANtt進(jìn)行設(shè)計。其概念是按軸心受壓桿件設(shè)計。進(jìn)行設(shè)計。其概念是按軸心受壓桿件設(shè)計。 橫桿一般不受力，采用和斜桿相同的截面。橫桿一般不受力，采用和斜桿相同的截面。 不論斜桿還是橫桿，都應(yīng)長細(xì)比要求，不論斜桿還是橫桿，都應(yīng)長細(xì)比要求， =150第22頁/共37頁 4.7.2綴板綴板 綴板內(nèi)力按綴板和肢件組成的框架體系進(jìn)行分析綴板內(nèi)力按綴板和肢件組成的框架體系進(jìn)行分析。l1l0 xy11綴板式綴板式柱柱綴板式柱變形圖綴板式柱變形圖綴板式柱計算簡綴板式柱計算簡圖圖l1al1l1彎矩彎矩圖圖第

13、23頁/共37頁V1/2V1/2V1/2V1/2aV1/2V1/2Ta/2l1分離體分離體分離體分離體由分離體由分離體力矩平衡條件，得力矩平衡條件，得02211aTlV11ValT （489）式中式中a是兩柱肢軸線間的距離。是兩柱肢軸線間的距離。第24頁/共37頁V1/2V1/2Ta/2l1分離體分離體A 綴板在柱肢連接處綴板在柱肢連接處A的彎矩：的彎矩：211lVM （490）可見，綴板一般按受彎構(gòu)件設(shè)計可見，綴板一般按受彎構(gòu)件設(shè)計。但因剪力、彎矩較小，可按構(gòu)造但因剪力、彎矩較小，可按構(gòu)造設(shè)計。設(shè)計。第25頁/共37頁 構(gòu)造設(shè)計要點(diǎn)：構(gòu)造設(shè)計要點(diǎn)： 同一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度同

14、一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度之和不得小于柱肢線剛度的之和不得小于柱肢線剛度的6倍。如果柱截面接近正方倍。如果柱截面接近正方形，且形，且x和和y方向的長細(xì)比又接近相等時，可取方向的長細(xì)比又接近相等時，可取x11yab1ab321，at401mm6且且b1 綴板寬度綴板寬度a 肢件間距離（形心軸至形心軸肢件間距離（形心軸至形心軸）t 綴板厚度綴板厚度第26頁/共37頁第27頁/共37頁 綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長度綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長度2030cm。 應(yīng)設(shè)置橫隔（聯(lián)），間距不大于應(yīng)設(shè)置橫隔（聯(lián)），間距不大于8m且不大于且不大于桿件較大寬度的桿件較大寬度的9倍，每個發(fā)送單元不

15、少于倍，每個發(fā)送單元不少于2個。個。 作用：保證柱子變形過程中截面幾何形狀的穩(wěn)定作用：保證柱子變形過程中截面幾何形狀的穩(wěn)定性；公式性；公式 =M/W才能使用。截面抗彎模量才能使用。截面抗彎模量W才能用材才能用材料力學(xué)公式計算。料力學(xué)公式計算。第28頁/共37頁綴條綴條隔板隔板隔材隔材肋肋綴條綴條圖圖4-26 綴材布綴材布置置 關(guān)于橫向支撐：關(guān)于橫向支撐： 有時，為了減少軸心構(gòu)件自由長度需要設(shè)置橫向有時，為了減少軸心構(gòu)件自由長度需要設(shè)置橫向支撐，此支撐應(yīng)根據(jù)所受剪力按軸心受壓支撐，此支撐應(yīng)根據(jù)所受剪力按軸心受壓第29頁/共37頁構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計。構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計。 例例 例例42 試設(shè)計一軸心受壓綴條柱

16、，已知試設(shè)計一軸心受壓綴條柱，已知 N=1300kN， lx=ly=6m，采用，采用3號鋼。號鋼。 采用二槽鋼組成的綴條柱。采用二槽鋼組成的綴條柱。第30頁/共37頁1、按實(shí)軸選截面和回轉(zhuǎn)半徑（圖、按實(shí)軸選截面和回轉(zhuǎn)半徑（圖42）。）。xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)板250圖例題圖例題42解解設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計內(nèi)容： 1 1、按繞實(shí)軸屈曲設(shè)計槽鋼截面；、按繞實(shí)軸屈曲設(shè)計槽鋼截面； 2 2、以對實(shí)軸、虛軸的長細(xì)比性相同設(shè)計槽鋼間距；、以對實(shí)軸、虛軸的長細(xì)比性相同設(shè)計槽鋼間距； 3 3、驗(yàn)算槽鋼對虛軸的穩(wěn)定性；、驗(yàn)算槽鋼對虛軸的穩(wěn)定性； 4 4、驗(yàn)算綴材強(qiáng)度和焊縫。、驗(yàn)算綴材強(qiáng)度和焊縫。第

17、31頁/共37頁xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)板250圖例題圖例題42 設(shè)設(shè) y=80，屬，屬b類，查得類，查得 y=0.688；需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為：需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為：223888800215688. 0101300cmmmfNAytcmliyyty5 . 780600查附錄查附錄3槽鋼規(guī)格表，沒有同時滿足上述要求的截面，槽鋼規(guī)格表，沒有同時滿足上述要求的截面，說明所設(shè)的長細(xì)比不合適。可從表中另選一截面，說明所設(shè)的長細(xì)比不合適?？蓮谋碇辛磉x一截面，第32頁/共37頁其截面面積稍大于要求值，回轉(zhuǎn)半徑稍小于要求值，其截面面積稍大于要求值，回轉(zhuǎn)半徑稍小于要求值，或者相反

18、。試選或者相反。試選228a，查得：，查得： p.366 A=240=80cm2；iy=10.9cm。 2、確定兩個槽鋼間的距離、確定兩個槽鋼間的距離 方法：使繞虛軸和繞實(shí)軸的穩(wěn)定性相等。方法：使繞虛軸和繞實(shí)軸的穩(wěn)定性相等。 使繞虛軸的長細(xì)比和繞實(shí)軸的長細(xì)比相等。為此使繞虛軸的長細(xì)比和繞實(shí)軸的長細(xì)比相等。為此，則則 y=600/10.9=55，查得，查得 y=0.833 p.399驗(yàn)算驗(yàn)算 =1300103/8000=162.5N/mm2 yf=179N/mm2選此截面。選此截面。驗(yàn)算截面：驗(yàn)算截面：第33頁/共37頁先假定綴條截面先假定綴條截面454，A=23.94=7.0cm2。得得520 . 7/802755/27212AAyx相應(yīng)的回轉(zhuǎn)半徑：相應(yīng)的回轉(zhuǎn)