鋼結(jié)構(gòu)上四章軸心受力構(gòu)件PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1鋼結(jié)構(gòu)上四章軸心受力構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)上四章軸心受力構(gòu)件大綱要求第1頁/共63頁第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件圖圖4-1 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件NN1.1.結(jié)構(gòu)及受力特結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)點(diǎn)（1 1）作用在構(gòu)件上的荷載是）作用在構(gòu)件上的荷載是 軸心壓力或軸心拉力；軸心壓力或軸心拉力；（2 2）構(gòu)件理想的直桿；）構(gòu)件理想的直桿；第2頁/共63頁 主要用于承重結(jié)構(gòu)，如：桁架、網(wǎng)架、塔架和支主要用于承重結(jié)構(gòu)，如：桁架、網(wǎng)架、塔架和支撐結(jié)構(gòu)等。撐結(jié)構(gòu)等。+b)第3頁/共63頁1.1.桁架桁架2.2.網(wǎng)架網(wǎng)架第4頁/共63頁圖圖4-2 4-2 軸心受力構(gòu)件截面形式軸心受力構(gòu)件截面形式a)b) 熱軋型

2、鋼、冷彎薄壁型鋼、實(shí)腹式組合熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、實(shí)腹式組合、格構(gòu)式組合。、格構(gòu)式組合。第5頁/共63頁截面可分為：截面可分為：實(shí)腹式實(shí)腹式和和格構(gòu)式格構(gòu)式兩大類。兩大類。實(shí)腹式截面實(shí)腹式截面第6頁/共63頁截面由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件通過綴材連接而成。截面由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件通過綴材連接而成。第7頁/共63頁柱 身柱 腳柱 頭l1（ 虛 軸 ）（ 實(shí) 軸 ）(b) 格 構(gòu) 式 柱 （ 綴 板 式 ）柱 身柱 腳(a) 實(shí) 腹 式 柱xyyxxyyx柱 頭綴板l01（ 虛 軸 ）（ 實(shí) 軸 ）(c) 格 構(gòu) 式 柱 （ 綴 條 式 ）yxyxl01=l1綴條第8頁/共63頁一、強(qiáng)度計(jì)算（承載能力

3、極限狀態(tài)）一、強(qiáng)度計(jì)算（承載能力極限狀態(tài)）N軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值； An n構(gòu)件的凈截面面積；構(gòu)件的凈截面面積； ff鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。)14(n fAN 軸心受壓軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件，當(dāng)截面無削截面無削弱時(shí)，強(qiáng)弱時(shí)，強(qiáng)度不必計(jì)度不必計(jì)算。算。軸心受力構(gòu)軸心受力構(gòu)件件軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度強(qiáng)度 （承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度強(qiáng)度剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)穩(wěn)定定（承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）第9頁/共63頁二、軸心受力構(gòu)件的剛度二、軸心

4、受力構(gòu)件的剛度（正常使用極限狀態(tài)）（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的軸心受力構(gòu)件的剛度剛度是以他的是以他的長細(xì)比長細(xì)比來衡量的來衡量的 il0式中式中 構(gòu)件最不利方向的長細(xì)比，一般為構(gòu)件最不利方向的長細(xì)比，一般為 兩主軸方向長細(xì)比的較大值兩主軸方向長細(xì)比的較大值. . x = lox/ ix， y = loy/ iy lo-相應(yīng)方向的構(gòu)件計(jì)算長度相應(yīng)方向的構(gòu)件計(jì)算長度 lo o= =l，為計(jì)算長度系數(shù)，取值如下表為計(jì)算長度系數(shù)，取值如下表 i -相應(yīng)方向的截面回轉(zhuǎn)半徑相應(yīng)方向的截面回轉(zhuǎn)半徑 -受拉或受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比。受拉或受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比。保證構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝、使用時(shí)不會產(chǎn)生過大變形。

5、保證構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝、使用時(shí)不會產(chǎn)生過大變形。第10頁/共63頁第11頁/共63頁一、關(guān)于穩(wěn)定問題的概述一、關(guān)于穩(wěn)定問題的概述(a)穩(wěn)定：擾動變形可以恢復(fù)；穩(wěn)定：擾動變形可以恢復(fù)；(b)臨界臨界( (中性平衡中性平衡) )：維持?jǐn)_動狀態(tài)；：維持?jǐn)_動狀態(tài)；(c)不穩(wěn)定：擾動變形持續(xù)增加；不穩(wěn)定：擾動變形持續(xù)增加；第12頁/共63頁第13頁/共63頁二、理想軸心受壓構(gòu)件的受力性能二、理想軸心受壓構(gòu)件的受力性能1 1、理想軸心受壓構(gòu)件、理想軸心受壓構(gòu)件桿件本身是絕對直桿，材料均勻，完全彈性；桿件本身是絕對直桿，材料均勻，完全彈性；無荷載偏心，無初始應(yīng)力，壓力作用線與形心縱軸重合；無荷載偏心，無初始應(yīng)

6、力，壓力作用線與形心縱軸重合；2 2、整體失穩(wěn)（屈曲）現(xiàn)象、整體失穩(wěn)（屈曲）現(xiàn)象 軸心壓桿在截面上的平均應(yīng)力低于屈服點(diǎn)的情況下，由于變形（可能是軸心壓桿在截面上的平均應(yīng)力低于屈服點(diǎn)的情況下，由于變形（可能是彎曲彎曲，也可能是，也可能是扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)或或彎扭彎扭）過大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)而喪失承載能力。這種現(xiàn)象稱為）過大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)而喪失承載能力。這種現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)。整體失穩(wěn)。第14頁/共63頁3 3、整體失穩(wěn)（屈曲）形式、整體失穩(wěn)（屈曲）形式彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)-，截面只繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對稱截面常見的失穩(wěn)形式；，截面只繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對稱截面常見

7、的失穩(wěn)形式；扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)-失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)；失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)；彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)動畫動畫第15頁/共63頁4 4、兩類穩(wěn)定問題、兩類穩(wěn)定問題（1）第一類穩(wěn)定問題）第一類穩(wěn)定問題a.存在兩種平衡狀態(tài)存在兩種平衡狀態(tài)直線平衡直線平衡直線平衡直線平衡彎曲平衡彎曲平衡N Ncr。Ncr。Ncr。N Ncr。彎曲破壞彎曲破壞失去直線失去直線平衡平衡直線平衡直線平衡曲線平衡曲線平衡 b.失穩(wěn)前后變形狀態(tài)不同失穩(wěn)前后變形狀態(tài)不同特點(diǎn)：特點(diǎn)：第16頁/共63頁（2）第二類穩(wěn)定問題）第二類穩(wěn)定問題只存在曲線平衡狀態(tài)，失穩(wěn)前后變形狀態(tài)一樣只存在曲線平衡狀態(tài)，失

8、穩(wěn)前后變形狀態(tài)一樣5 5、歐拉臨界力和臨界應(yīng)力、歐拉臨界力和臨界應(yīng)力022 NydxydEIAElEINcr2220222EANcrcrE材料的彈性模量材料的彈性模量 構(gòu)件的計(jì)算長度構(gòu)件的計(jì)算長度 I構(gòu)件截面繞屈曲方向中和軸的慣性矩構(gòu)件截面繞屈曲方向中和軸的慣性矩EI構(gòu)件的抗彎剛度構(gòu)件的抗彎剛度 截面繞屈曲方向的回轉(zhuǎn)半徑截面繞屈曲方向的回轉(zhuǎn)半徑 構(gòu)件長細(xì)比構(gòu)件長細(xì)比ll0il0i第17頁/共63頁三、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的受力性能三、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的受力性能1、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件與理想構(gòu)件的區(qū)別、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件與理想構(gòu)件的區(qū)別存在殘余應(yīng)力存在殘余應(yīng)力存在初彎曲存在初彎曲存在初偏心存在初偏心N。y

9、02、失穩(wěn)過程、失穩(wěn)過程第二類穩(wěn)定問題第二類穩(wěn)定問題第18頁/共63頁3、初始缺陷對構(gòu)件屈曲臨界力的影響、初始缺陷對構(gòu)件屈曲臨界力的影響初始缺陷的存在，降低了構(gòu)件屈曲臨界臨界力，初始缺陷的存在，降低了構(gòu)件屈曲臨界臨界力，。殘余應(yīng)力對弱軸的影響要大于對強(qiáng)軸的影響。殘余應(yīng)力對弱軸的影響要大于對強(qiáng)軸的影響。第19頁/共63頁 初始彎曲與初始偏心的影響規(guī)律相同，按概率理論兩者同時(shí)取最大值的幾率很小，工程中把初彎曲考慮為最大（桿長的千分之一）以兼并考慮初彎曲的影響；按彎曲失穩(wěn)理論計(jì)算，考慮彎扭失穩(wěn)的影響，同時(shí)考慮殘余應(yīng)力的影響，根據(jù)各類影響因素的不同將構(gòu)件截面類型分為初始彎曲與初始偏心的影響規(guī)律相同，按

10、概率理論兩者同時(shí)取最大值的幾率很小，工程中把初彎曲考慮為最大（桿長的千分之一）以兼并考慮初彎曲的影響；按彎曲失穩(wěn)理論計(jì)算，考慮彎扭失穩(wěn)的影響，同時(shí)考慮殘余應(yīng)力的影響，根據(jù)各類影響因素的不同將構(gòu)件截面類型分為a、b、c及及d四類（詳見四類（詳見p81，圖及，圖及p82，表）。，表）。 a類為殘余應(yīng)力影響較小，類為殘余應(yīng)力影響較小，c類為殘余應(yīng)力影響較大，并有彎扭失穩(wěn)影響，類為殘余應(yīng)力影響較大，并有彎扭失穩(wěn)影響，a、c類之間為類之間為b類，類，d類厚板工字鋼繞弱軸。類厚板工字鋼繞弱軸。 規(guī)范規(guī)范計(jì)算公式計(jì)算公式 按按計(jì)算計(jì)算frAffNArNANRyycrRcrycrycrfAfN)()0(0)(

11、yxyxyxilAIiyxyx)()(四、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算方法四、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算方法第20頁/共63頁1 1、軸壓柱整體穩(wěn)定規(guī)范計(jì)算公式、軸壓柱整體穩(wěn)定規(guī)范計(jì)算公式 fAN NN軸心受壓柱的計(jì)算壓力軸心受壓柱的計(jì)算壓力 AA毛截面面積毛截面面積 穩(wěn)定系數(shù)。和穩(wěn)定系數(shù)。和截面類型、截面類型、構(gòu)件長細(xì)比構(gòu)件長細(xì)比 、所用鋼種、所用鋼種 有關(guān)，從附錄有關(guān)，從附錄4 4查得。查得。 材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度第21頁/共63頁ycrf臨界應(yīng)力和屈服應(yīng)力之比值2 2、 值的意義值的意義穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，截

12、面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力截面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力，并考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)，并考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)R后，即為：后，即為：fANfffANRyycrRcr即：第22頁/共63頁 3、 值的確定步驟值的確定步驟il0AIi 2 計(jì)算長細(xì)比計(jì)算長細(xì)比 確定截面類別確定截面類別依據(jù)依據(jù)P82表表3使用規(guī)范圖表查穩(wěn)定系數(shù)使用規(guī)范圖表查穩(wěn)定系數(shù) 。 按鋼種、截面類別和按鋼種、截面類別和 查查P314P314附錄附錄4 4表得表得 第23頁/共63頁xxyyyoyyxoxxilil 對于雙軸對稱十字形截面，為了防對于雙軸對稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：懸懸伸伸板板件件寬寬厚厚比比。或或 t

13、btbyx07. 5 、截面為單軸對稱構(gòu)件：、截面為單軸對稱構(gòu)件：xxyyxoxxilx 軸軸：繞繞非非對對稱稱軸軸繞對稱軸繞對稱軸y y軸屈曲時(shí)，一般為軸屈曲時(shí)，一般為彎彎扭屈曲扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長細(xì)曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長細(xì)比比yzyz代替代替y y ，計(jì)算公式如下，計(jì)算公式如下：xxyyb bt t第24頁/共63頁 )254(14212122202022222 zyzyzyyzie 2220202202)264(7 .25yxtziieilIIAi。構(gòu)構(gòu)件件，取取或或兩兩端端嵌嵌固固完完全全約約束束的的翹翹曲曲對對兩兩端端鉸鉸接接端端部

14、部可可自自由由扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的計(jì)計(jì)算算長長度度，；面面近近似似取取、十十字字形形截截面面和和角角形形截截雙雙角角鋼鋼組組合合軋軋制制、雙雙板板焊焊接接、形形截截面面毛毛截截面面扇扇性性慣慣性性矩矩；對對毛毛截截面面抗抗扭扭慣慣性性矩矩；扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的換換算算長長細(xì)細(xì)比比徑徑；截截面面對對剪剪心心的的極極回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半毛毛截截面面面面積積；距距離離；截截面面形形心心至至剪剪切切中中心心的的式式中中：ytzlllIIIiAe0000)(T 第25頁/共63頁一、概述一、概述寬肢薄壁構(gòu)件寬肢薄壁構(gòu)件回轉(zhuǎn)半徑大，提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力，節(jié)省鋼材?；剞D(zhuǎn)半徑大，提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力，節(jié)省鋼材

15、。板件過薄，在構(gòu)件達(dá)到臨界應(yīng)力前，板件可能先發(fā)生屈曲而失去穩(wěn)定板件過薄，在構(gòu)件達(dá)到臨界應(yīng)力前，板件可能先發(fā)生屈曲而失去穩(wěn)定局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)。四邊簡支單向均勻受壓薄板的屈曲四邊簡支單向均勻受壓薄板的屈曲板件的失穩(wěn)（屈曲）板件的失穩(wěn)（屈曲）第26頁/共63頁局部失穩(wěn)局部失穩(wěn)受壓構(gòu)件中板件的寬厚比較大，當(dāng)壓力達(dá)到某一數(shù)值（小于構(gòu)件的臨界力）時(shí)，板件不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為板件的局部失穩(wěn)現(xiàn)象。受壓構(gòu)件中板件的寬厚比較大，當(dāng)壓力達(dá)到某一數(shù)值（小于構(gòu)件的臨界力）時(shí)，板件不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為板件的局部失穩(wěn)現(xiàn)象。危害性危害性雖無整體失穩(wěn)危險(xiǎn)，但由于

16、截面某個(gè)板件失穩(wěn)而退出工作后，將使截面有效承載部分減小，同時(shí)還使截面不對稱，將促進(jìn)構(gòu)件整體發(fā)生破壞。雖無整體失穩(wěn)危險(xiǎn)，但由于截面某個(gè)板件失穩(wěn)而退出工作后，將使截面有效承載部分減小，同時(shí)還使截面不對稱，將促進(jìn)構(gòu)件整體發(fā)生破壞。因此，組成實(shí)腹式截面的板件局部穩(wěn)定也必須保證，它也屬于承載力的一部分。因此，組成實(shí)腹式截面的板件局部穩(wěn)定也必須保證，它也屬于承載力的一部分。如何保證？如何保證？限制板件的寬厚比。限制板件的寬厚比。第27頁/共63頁二、板件寬厚比限值二、板件寬厚比限值1 1、翼緣寬厚比限值、翼緣寬厚比限值yftb/235)1 . 010(/12 2、腹板高厚比限值、腹板高厚比限值ywfth2

17、35)5 . 025(0工字形工字形yftb/23540/0ywfth/23540/0箱形截箱形截面面T形截面形截面ywfth/235)2 . 015(0ywfth/235)17. 013(0式中式中 構(gòu)件最大長細(xì)比。構(gòu)件最大長細(xì)比。 當(dāng)當(dāng) 3030時(shí)，取時(shí)，取 =30=30 當(dāng)當(dāng) 100100時(shí)，取時(shí)，取 =100=100。 f fy y構(gòu)件鋼材的屈服點(diǎn)。構(gòu)件鋼材的屈服點(diǎn)。 不同鋼材時(shí)的換算系數(shù)不同鋼材時(shí)的換算系數(shù)。 yf/235軸壓構(gòu)件寬厚比限制：軸壓構(gòu)件寬厚比限制：第28頁/共63頁1.1.截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)主要內(nèi)容主要內(nèi)容1）. 截面選擇截面選擇2）. 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算 ： 強(qiáng)度驗(yàn)算；強(qiáng)

18、度驗(yàn)算； 剛度驗(yàn)算；剛度驗(yàn)算； 整體穩(wěn)定驗(yàn)算；整體穩(wěn)定驗(yàn)算； 局部穩(wěn)定驗(yàn)算；局部穩(wěn)定驗(yàn)算；3）. 依據(jù)構(gòu)造要求調(diào)整細(xì)部尺寸依據(jù)構(gòu)造要求調(diào)整細(xì)部尺寸第29頁/共63頁2、軸心受壓構(gòu)件的截面選擇原則、軸心受壓構(gòu)件的截面選擇原則寬肢薄壁寬肢薄壁截面積的分布盡量展開，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，從而提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；截面積的分布盡量展開，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，從而提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；等穩(wěn)定性等穩(wěn)定性盡量滿足兩主軸方向的等穩(wěn)定要求，即：盡量滿足兩主軸方向的等穩(wěn)定要求，即： 以達(dá)到經(jīng)濟(jì)要求；以達(dá)到經(jīng)濟(jì)要求；制造加工方便，易取材。制造加工方便，易取材。 yx 便于其他構(gòu)件的連接；便于

19、其他構(gòu)件的連接；第30頁/共63頁實(shí)腹式軸壓桿常用截面形式及其優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)腹式軸壓桿常用截面形式及其優(yōu)缺點(diǎn)第31頁/共63頁第32頁/共63頁3、截面的初步選擇、截面的初步選擇 設(shè)計(jì)截面時(shí)，首先要根據(jù)使用要求和選擇原則選擇設(shè)計(jì)截面時(shí)，首先要根據(jù)使用要求和選擇原則選擇截面形式截面形式，確定，確定鋼號鋼號，然后根據(jù)軸力設(shè)計(jì)值，然后根據(jù)軸力設(shè)計(jì)值 N N 和兩個(gè)主軸方向的計(jì)算長度（和兩個(gè)主軸方向的計(jì)算長度（ l l0 x0 x和和l l0y0y）初步選定截面尺寸初步選定截面尺寸。具體步驟如下：。具體步驟如下：1）截面面積截面面積A的確定：的確定： 假定柱的長細(xì)比假定柱的長細(xì)比（一般在（一般在60100范

20、圍內(nèi)，當(dāng)軸力大而計(jì)算長度小時(shí)，范圍內(nèi)，當(dāng)軸力大而計(jì)算長度小時(shí)， 取較小值，反之取較大值。如軸力很小，可取容許長細(xì)比）；取較小值，反之取較大值。如軸力很小，可取容許長細(xì)比）；初步確定鋼材種類初步確定鋼材種類和和截面分類截面分類，查得穩(wěn)定系數(shù)，按下式計(jì)算所需的截面面積查得穩(wěn)定系數(shù)，按下式計(jì)算所需的截面面積AfNA第33頁/共63頁2 2）求兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑：求兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑：xxli0yyli01xih 2yib 1、2分別為系數(shù)，表示分別為系數(shù)，表示 h、b和和回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑 ix、iy間的近似數(shù)值間的近似數(shù)值關(guān)系。見附表關(guān)系。見附表43）由截面面積）由截面面積A和兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半

21、徑，和兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑，優(yōu)先選用軋制型鋼優(yōu)先選用軋制型鋼，如工字鋼、，如工字鋼、H型鋼等。型鋼等。型鋼截面不滿足時(shí)，選用組合截面型鋼截面不滿足時(shí)，選用組合截面，組合截面的尺寸可由回轉(zhuǎn)半徑確定，組合截面的尺寸可由回轉(zhuǎn)半徑確定:第34頁/共63頁4 4）由）由 A A 和和 h h、b b ，根據(jù)構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定和鋼材規(guī)格等條件，確定截面所有其余尺寸。，根據(jù)構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定和鋼材規(guī)格等條件，確定截面所有其余尺寸。 如：焊接工字形截面，可取如：焊接工字形截面，可取 ，腹板厚度，腹板厚度腹板高度和翼緣寬度宜取腹板高度和翼緣寬度宜取10mm的倍數(shù)，的倍數(shù)，t和和tw宜取宜取2mm的倍數(shù)的倍數(shù)hb

22、 ttw)7 . 04 . 0(第35頁/共63頁(1) 強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算截面有削弱時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算截面有削弱時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算公式為強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 式中：式中： N 軸心壓力設(shè)計(jì)值；軸心壓力設(shè)計(jì)值； An 壓桿的凈截面面積；壓桿的凈截面面積； f 鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 4、截面驗(yàn)算、截面驗(yàn)算 (2) 剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算公式為剛度驗(yàn)算公式為 第36頁/共63頁(2) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算整體穩(wěn)定驗(yàn)算 整體驗(yàn)算公式為：整體驗(yàn)算公式為：fAN驗(yàn)算整體穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)對截面的兩個(gè)主軸方向進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算整體穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)對截面的兩個(gè)主軸方向進(jìn)行驗(yàn)算。(3) 局部穩(wěn)定驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算

23、 局部穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)截面形式進(jìn)行，對于局部穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)截面形式進(jìn)行，對于熱軋型鋼熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，截面，因板件的寬厚比較大，可不進(jìn)行局部穩(wěn)定的驗(yàn)算可不進(jìn)行局部穩(wěn)定的驗(yàn)算。第37頁/共63頁5 5、構(gòu)造規(guī)定、構(gòu)造規(guī)定 1、當(dāng)實(shí)腹柱的腹板計(jì)算高度當(dāng)實(shí)腹柱的腹板計(jì)算高度 h0 與與 tw 厚度之比大于厚度之比大于80時(shí)，應(yīng)設(shè)置成對的橫向加勁肋（右圖）橫向加勁肋的作用是防止腹板在施工和運(yùn)輸過程中發(fā)生變形，并可提高柱的抗扭剛度。時(shí)，應(yīng)設(shè)置成對的橫向加勁肋（右圖）橫向加勁肋的作用是防止腹板在施工和運(yùn)輸過程中發(fā)生變形，并可提高柱的抗扭剛度。橫向加勁肋的間距不得大于橫向加勁肋的間距不得大于

24、3h0 ，外伸寬度，外伸寬度 bs不小于不小于 h0/30+40cm ，厚度，厚度tw 應(yīng)不小于應(yīng)不小于bs/15 。mmhbs4030015swbt 03ha 第38頁/共63頁2、除工字形截面外，其余截面的實(shí)腹柱應(yīng)在受有較大水平力處、在運(yùn)輸單元的端部以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得大于柱截面較大寬度的、除工字形截面外，其余截面的實(shí)腹柱應(yīng)在受有較大水平力處、在運(yùn)輸單元的端部以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得大于柱截面較大寬度的9倍，也不得大于倍，也不得大于8m。對于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小，可不于計(jì)算，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可。對于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小

25、，可不于計(jì)算，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可。第39頁/共63頁格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件肢件肢件綴材綴材綴板、綴條綴板、綴條l1l0 xy11b)肢件肢件綴板綴板l1xy11a)綴條綴條肢件肢件格構(gòu)柱的優(yōu)點(diǎn)格構(gòu)柱的優(yōu)點(diǎn)是肢件間的距離可以調(diào)整，能使構(gòu)件對兩個(gè)主軸的穩(wěn)定性相等。是肢件間的距離可以調(diào)整，能使構(gòu)件對兩個(gè)主軸的穩(wěn)定性相等。多用于軸力很大的廠房柱，門架柱多用于軸力很大的廠房柱，門架柱第40頁/共63頁第41頁/共63頁肢件：受力件。肢件：受力件。 由由2 2肢（工字鋼或槽鋼）、肢（工字鋼或槽鋼）、4 4肢（角鋼）、肢（角鋼）、3 3肢（園管）肢（園管）組成組成。 工字鋼（槽鋼）作為肢件

26、的截面一般用于受力較大的構(gòu)件。用四個(gè)角鋼作肢件的截面形式往往用于受力較小而長細(xì)比較大的構(gòu)件工字鋼（槽鋼）作為肢件的截面一般用于受力較大的構(gòu)件。用四個(gè)角鋼作肢件的截面形式往往用于受力較小而長細(xì)比較大的構(gòu)件。圖圖 格構(gòu)式柱的截面型式格構(gòu)式柱的截面型式a)xyb)xyc)xyd)xy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。第42頁/共63頁截面的實(shí)軸和虛軸截面的實(shí)軸和虛軸 與肢件腹板垂直的軸線為與肢件腹板垂直的軸線為實(shí)軸實(shí)軸(y-y)(y-y); ; 與綴材平面垂直的軸為與綴材

27、平面垂直的軸為虛軸虛軸(x-x)(x-x)。a)xyb)xyc)xyd)xy第43頁/共63頁分別對實(shí)軸和虛軸驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。對實(shí)軸作整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)與實(shí)腹柱相同。對虛軸作整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)分別對實(shí)軸和虛軸驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。對實(shí)軸作整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)與實(shí)腹柱相同。對虛軸作整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù) 應(yīng)按換算長細(xì)比應(yīng)按換算長細(xì)比 查出。查出。x01、對、對實(shí)軸（實(shí)軸（y yy y軸）的整體穩(wěn)定軸）的整體穩(wěn)定用與實(shí)腹柱相同的方法和步驟選出肢件的截面規(guī)格。用與實(shí)腹柱相同的方法和步驟選出肢件的截面規(guī)格。計(jì)算長細(xì)比計(jì)算長細(xì)比 確定截面類別確定截面類別按鋼種、截面類別和按鋼種、截面類別

28、和 查表得查表得 fAN第44頁/共63頁2、對、對虛軸（虛軸（x xx x軸）的整體穩(wěn)定軸）的整體穩(wěn)定計(jì)算對虛軸的整體穩(wěn)定以確定兩肢間的距離。計(jì)算對虛軸的整體穩(wěn)定以確定兩肢間的距離。換算長細(xì)比換算長細(xì)比x0 xxxAA120272120 xx綴條式格構(gòu)柱綴條式格構(gòu)柱綴板式格構(gòu)柱綴板式格構(gòu)柱1011/il整個(gè)構(gòu)件對虛軸的長細(xì)比整個(gè)構(gòu)件對虛軸的長細(xì)比整個(gè)構(gòu)件橫截面的毛面積整個(gè)構(gòu)件橫截面的毛面積構(gòu)件截面中垂直于構(gòu)件截面中垂直于x軸各斜綴條的軸各斜綴條的毛截面面積之和毛截面面積之和單個(gè)分肢對最小剛度軸單個(gè)分肢對最小剛度軸1-1的長細(xì)比的長細(xì)比單肢的計(jì)算長度。單肢的計(jì)算長度。單肢最小回轉(zhuǎn)半徑單肢最小回

29、轉(zhuǎn)半徑xAxA1101l1i第45頁/共63頁3、單肢的、單肢的穩(wěn)定性穩(wěn)定性規(guī)范規(guī)范規(guī)定單肢的穩(wěn)定性不應(yīng)低于構(gòu)件的整體穩(wěn)定性規(guī)定單肢的穩(wěn)定性不應(yīng)低于構(gòu)件的整體穩(wěn)定性綴條式格構(gòu)柱綴條式格構(gòu)柱綴板式格構(gòu)柱綴板式格構(gòu)柱max17 . 0),max(0maxxy）時(shí)，取（當(dāng)且50505 . 040maxmax1第46頁/共63頁45 柱頭和柱腳第47頁/共63頁45 柱頭和柱腳（一）連接構(gòu)造（一）連接構(gòu)造 為了使柱子實(shí)現(xiàn)軸心受壓，并安全將荷載傳至基為了使柱子實(shí)現(xiàn)軸心受壓，并安全將荷載傳至基礎(chǔ)，必須合理構(gòu)造柱頭、柱腳。礎(chǔ)，必須合理構(gòu)造柱頭、柱腳。 設(shè)計(jì)原則是：傳力明確、過程簡潔、經(jīng)濟(jì)合理、設(shè)計(jì)原則是：傳

30、力明確、過程簡潔、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，并具有足夠的剛度且構(gòu)造又不復(fù)雜。安全可靠，并具有足夠的剛度且構(gòu)造又不復(fù)雜。第48頁/共63頁1 1、實(shí)腹式柱頭頂部連接、實(shí)腹式柱頭頂部連接A A、頂部插入式連接、頂部插入式連接第49頁/共63頁B B、梁柱頂部連接、梁柱頂部連接第50頁/共63頁第51頁/共63頁3 3、梁柱側(cè)向連接、梁柱側(cè)向連接第52頁/共63頁傳力路線：傳力路線：梁梁 突緣突緣 柱頂板柱頂板 加勁肋加勁肋 柱身柱身焊縫焊縫墊板墊板焊縫焊縫焊縫焊縫柱頂板柱頂板加勁肋加勁肋柱柱梁梁梁梁突突緣緣墊墊板板填填板板填填板板構(gòu)造螺栓構(gòu)造螺栓第53頁/共63頁(1)(1)梁端局部承壓計(jì)算梁端局部承壓

31、計(jì)算梁設(shè)計(jì)中講授梁設(shè)計(jì)中講授(2)(2)柱頂板柱頂板平面尺寸超出柱輪平面尺寸超出柱輪廓尺寸廓尺寸15-20mm15-20mm，厚度不，厚度不小于小于14mm14mm。（3 3）加勁肋）加勁肋 加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力V=N/ /2和彎矩和彎矩M=Nl l/ /4計(jì)算。計(jì)算。N/2l l/2l l15-20mm15-20mm15-20mm15-20mmt14mmt14mm第54頁/共63頁第55頁/共63頁(1)(1)底板的面積底板的面積 假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的壓應(yīng)力均勻分布。壓應(yīng)力均勻分布。式中：式中：f fc c-混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)

32、度；混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；l l-基礎(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)?；A(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)。 f fc c 、l l均按均按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范取值。取值。A An n底版凈面積，底版凈面積，A An n =B =BL-AL-A0 0。A Ao o-錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑為錨栓直徑的錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑為錨栓直徑的 1 1倍。倍。)634( clnfNA c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1靴梁靴梁隔板隔板底板底板L L第56頁/共63頁a a1 1 構(gòu)件截面高度；構(gòu)件截面高度；t t1 1 靴梁厚度一般為靴梁厚度一般為101014mm14mm；c c 懸臂寬度，懸臂寬度，c=3c=34 4倍螺栓直倍螺栓直 徑徑d d，d=2024mm，則則 L L 可求。可求。(2)(2)底板的厚度底板的厚度 底板的厚度，取決于受力大小，可將其分為不同底板的厚度，取決于受力大小，可將其分為不同受力區(qū)域：一邊受力區(qū)域：一邊( (懸臂板懸臂板) )、兩邊、三邊和四邊支承板。、兩邊、三邊和四邊支承板。 一邊支承部分（懸臂板）一邊支承部分（懸臂板）)644(221 cqMnANq ctaB22