洪萬鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理4軸心受力構(gòu)件

1、本章主要介紹柱身的性能與設(shè)計原理，柱頭和柱腳的性能與設(shè)計原理將在第6章介紹。采用彈性材料制成的、無初彎曲和殘余應(yīng)力及荷載無初偏心的軸心受壓構(gòu)件稱為理想軸心受壓構(gòu)件。雙軸對稱截面理想軸心受壓構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定通常為彎曲失穩(wěn)。 當(dāng) 時， 當(dāng)時， 軸心受壓構(gòu)件的j值與A不是完全獨立的未知量。對于常用的焊接工字形截面軸心受壓構(gòu)件，可建立軸心壓力N、計算長度l0y和長細(xì)比之間的近似關(guān)系，進行快捷設(shè)計。取力和長度的單位分別為N和mm，令 式中 k系數(shù)，Q235鋼取k1，低合金結(jié)構(gòu)鋼截面關(guān)于y軸分別屬于b或c類時分別取k等于0.85或0.9；b0系數(shù)，Q235鋼取b00，低合金結(jié)構(gòu)鋼截面關(guān)于y軸分別屬于b或c

2、類時分別取k等于0. 5或1.0。由下式計算ly值：當(dāng)x<13時， ly182x-0.25-16 當(dāng)13x141時， ly200x-0.25-25 當(dāng) x>141時， ly414(x+14.5)-0.5 當(dāng)計算所得30（或100）時，取30（或100）。考慮剛度條件，當(dāng)ly>l時，應(yīng)取lyl。把ly值代入下列公式計算b、 t、h0和tw值。bl0y/ (0.24y) h0= e b2t 式中 e為系數(shù)，當(dāng)l0x / l0y1.8時，e =1；當(dāng)l0x / l0y2時 ，e =1.12。 依求得的b、 t、h0和tw值來初選設(shè)計采用值，然后進行驗算。當(dāng)驗算不滿足要求時，只需稍作

3、調(diào)整就可滿足要求，且設(shè)計是經(jīng)濟的。 例題 46設(shè)計一焊接工字形截面軸心受壓柱，鋼材為Q235B·F，柱子承受軸心壓力永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值NGk=400kN,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值N Qk=600kN，柱上、下端均為鉸接，柱高l=6.00m,高度中央不設(shè)側(cè)向支撐。翼緣板為火焰切割邊。解 (一) 設(shè)計資料 (1) l0x = l0yl =6.00m (2) 柱子承受軸心壓力設(shè)計值N N = 1.2 NGk +1.4 N Qk = 1.2×400+1.4×600 = 1320 kN (3) f = 215 N/mm2；fy = 235 N/mm2；l=150(二)柱截面尺寸的確定 ly

4、200x-0.25-25200×17.1-0.25-25=73.4<l=150查表46，截面關(guān)于x軸y軸都屬于b類。 b=l0y/ (0.24ly)=6000/(0.24×73.4)=340.6 mm mm 因l0xl0y1, e =1； h0 = e b2t = 1×340.6 2×9.8 = 321 mm mm 設(shè)計采用t =10mm、tw =6mm，都稍大于計算值，其余兩個值可稍小些。板寬取為10mm的倍數(shù)，且截面高度寬度，取 b=330mm、h0 =320 mm。(三)所選截面的幾何特性A = 2bt+ h0 tw = 2×330

5、×10+320×6 = 8520 mm2 I y = 2b3t/12 = 3303×10/6 = 5.9859×107 mm4 mm lx = l0xi x = 6000/151.7=39.5 ly = l0yi y = 6000/83.8 =71.6<= 150 ly>l x 查附表7得0.741 (四)截面驗算(1). 整體穩(wěn)定驗算柱自重設(shè)計值W =1.2×6000×8520×9.8×7850×10-9×1.2 = 5663 N 式中的1.2一個為荷載分項系數(shù)，另一個為考慮柱頭和柱腳等構(gòu)造用鋼，柱自重的增大系數(shù)。 N/mm2< f = 215 N/mm2 (2). 局部穩(wěn)定驗算所選截面尺寸滿足