第4章 軸心受力構(gòu)件

1、1北京大學(xué)出版社北京大學(xué)出版社研制單位：中南林業(yè)課件大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 (電子教案)研制單位：中南林業(yè)科技大學(xué) 研研 制制 人：胡習(xí)兵人：胡習(xí)兵 袁智深袁智深2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 第第1 1章章 緒論緒論 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)材料 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 第第4 4章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 第第5 5章章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 第第6 6章章 拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 4 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章第第 4 章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章

2、下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 4 章主要目標(biāo)：主要目標(biāo)：n1、掌握軸心受力構(gòu)件的截面類型和選擇、軸心受力構(gòu)件強度和、掌握軸心受力構(gòu)件的截面類型和選擇、軸心受力構(gòu)件強度和剛度計算；剛度計算；n2、掌握軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算方法和局部穩(wěn)定計算方法；、掌握軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算方法和局部穩(wěn)定計算方法；n3、掌握實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計方法；、掌握實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計方法；n4、掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計計算方法。、掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計計算方法。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 4.1 軸心受力構(gòu)件的特點和截面形式軸心受力構(gòu)件的特點和截面形式 4.2 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件的

3、強度和剛度 4.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 4.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 4.5 實腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計實腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計 4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計 4.7 柱頭和柱腳的構(gòu)造設(shè)計柱頭和柱腳的構(gòu)造設(shè)計 53.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 4 章4.1 軸心受力構(gòu)件的特點和截面形式軸心受力構(gòu)件的特點和截面形式3.3.塔架塔架1.1.桁架桁架2.2.網(wǎng)架網(wǎng)架6 軸心受力構(gòu)件常用截面形式軸心受力構(gòu)件常用截面形式實腹式、格構(gòu)式實腹式、格構(gòu)式圖圖4.

4、2 4.2 柱的組成柱的組成7(a)(a)型鋼型鋼(b)(b)組合截面組合截面1 1、實腹式構(gòu)件截面形式、實腹式構(gòu)件截面形式圖圖4.3 4.3 軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式8(c)(c)雙角鋼雙角鋼(d)(d)冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼圖圖4.3 4.3 軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式92.2.格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式圖圖4.4 4.4 格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式圖圖4.5 4.5 綴板柱綴板柱103 3、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置綴條、綴板綴條、綴板l01l1l1圖圖4.6 4.6 格構(gòu)

5、式構(gòu)件的綴材布置格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置(a) (a) 綴條柱；綴條柱；(b)(b)綴板柱綴板柱11軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)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)件強度強度 （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)）強度強度剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設(shè)計軸心受力構(gòu)件的設(shè)計12 4.2 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件的強度和剛度 fANnf 鋼材強度設(shè)計值，鋼材強度設(shè)計值， ；An 構(gòu)件構(gòu)件凈凈截面面積截面面積4.2.1 強度計算強度計算圖圖4.7 4.7 有孔洞拉桿的

6、截面應(yīng)力分布有孔洞拉桿的截面應(yīng)力分布(a) (a) 彈性狀態(tài)應(yīng)力；彈性狀態(tài)應(yīng)力；(b)(b)極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力/yRff13 a a）構(gòu)件凈截面面積計算）構(gòu)件凈截面面積計算An 取取-、-截面的較小面積計算截面的較小面積計算(a)(a)(b)(b)(c)(c)(d)(d)圖圖4.8 4.8 凈截面面積計算凈截面面積計算14孔前傳力孔前傳力一個螺栓受力一個螺栓受力 N/n計算截面上受力計算截面上受力 ；孔前孔前:孔后孔后:Nb b）摩擦型高強螺栓連接的構(gòu)件）摩擦型高強螺栓連接的構(gòu)件n1 1計算截面上的螺栓數(shù)。計算截面上的螺栓數(shù)。n連接一側(cè)螺栓數(shù)；連接一側(cè)螺栓數(shù)；計算截面上的力為：計算截面上

7、的力為： )/5 . 01 (1nnNNNnn1 1Nnn121Nnn121N圖圖4.9 4.9 高強度螺栓的孔前傳力高強度螺栓的孔前傳力15fANnfAN摩擦型高強螺栓連接的凈截面強度：摩擦型高強螺栓連接的凈截面強度：摩擦型高強螺栓連接還應(yīng)驗算毛截面強度：摩擦型高強螺栓連接還應(yīng)驗算毛截面強度：)/5 .01 (1nnNNN-計算截面上的受到的力計算截面上的受到的力16il00l 構(gòu)件計算長度構(gòu)件計算長度i-截面對應(yīng)于主軸的回轉(zhuǎn)半徑截面對應(yīng)于主軸的回轉(zhuǎn)半徑 構(gòu)件的最大長細(xì)比構(gòu)件的最大長細(xì)比00yyyxxxilil4.2.2 剛度計算剛度計算17表4.1 軸心受壓構(gòu)件的計算長度系數(shù)構(gòu)件的支承形式

8、理論 值端部條件示意0.50.71.01.02.02.0無轉(zhuǎn)動、無側(cè)移自由轉(zhuǎn)動、無側(cè)移無轉(zhuǎn)動、自由側(cè)移自由轉(zhuǎn)動、自由側(cè)移18 例例4.14.1 圖圖4.104.10所示一有重級工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼所示一有重級工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為拉桿，截面為210021001010，角鋼上有交錯排列的普通螺栓孔，角鋼上有交錯排列的普通螺栓孔，孔徑孔徑d=20mmd=20mm。試計算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的。試計算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的最大計算長度。鋼材為最大計算長度。鋼材為Q235Q235鋼。鋼。圖圖4.10 4.10 例例4.14.1圖圖(c)19查得查得

9、2100210010,10,2/215mmNfiiyx4.52cm.3.05cm ,AnI = 2= 2(45+100+45-20)(45+100+45-20)10=3400 10=3400 mm2AnIIII = = 2 2(2(245+ 4045+ 402 2+100+1002 2 -2-220)20)10=3150 10=3150 mm2 2N=AnIIII f =3150=3150215=677250N=677 kN215=677250N=677 kNlox = = ix x = 350 = 35030.5=10675 30.5=10675 mm 350loyoy = = iy y =

10、 350 = 35045.2=1582045.2=15820 mm 解解 ：圖圖4.10 4.10 例例4.14.1圖圖(b)(b)20 理想軸心壓桿：理想軸心壓桿： 4.3 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定 4.3.1 整體穩(wěn)定的計算整體穩(wěn)定的計算 受荷前無初始缺陷（初始應(yīng)力、初彎曲、初偏心） 力線與桿軸線重合 桿件為等截面直桿預(yù)備知識：預(yù)備知識： 21彎曲屈曲彎曲屈曲：雙軸對稱截面，單軸對稱截面繞非對稱軸；：雙軸對稱截面，單軸對稱截面繞非對稱軸；扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形截面；：十字形截面；彎扭屈曲彎扭屈曲：單軸對稱截面（槽鋼，等邊角鋼）。：單軸對稱截面（槽鋼，等邊角鋼）。圖圖4.11

11、4.11 軸心壓桿的屈曲變形軸心壓桿的屈曲變形(a)(a)彎曲屈曲；彎曲屈曲；(b)(b)扭轉(zhuǎn)屈曲；扭轉(zhuǎn)屈曲；(c)(c)彎扭屈曲彎扭屈曲22（1 1）彎曲屈曲彎曲屈曲-只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個主只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對稱截面常見軸旋轉(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；的失穩(wěn)形式；23（2 2）扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲-失穩(wěn)時除桿件的支撐端外，各截面失穩(wěn)時除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是某些雙軸對稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形是某些雙軸對稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；式；24（3 3）彎扭屈曲彎扭屈曲單軸對稱截面繞對稱軸屈曲

12、時，桿單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時，桿件發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。件發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。25歐拉臨界應(yīng)力歐拉臨界應(yīng)力1 1 理想軸心壓桿理想軸心壓桿屈曲準(zhǔn)則屈曲準(zhǔn)則22lEINNEcr歐拉（歐拉（EulerEuler）臨界力）臨界力 22EEcr一、整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力一、整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力 的計算的計算 cra a ）彈性狀態(tài)：）彈性狀態(tài)：26采用采用切線模量理論切線模量理論計算。計算。ppcrf22,ttcrE22,lIENttcrEt -切線摸量切線摸量 b) b) 彈塑性狀態(tài)彈塑性狀態(tài)屈曲準(zhǔn)則建立屈曲準(zhǔn)則建立 的臨界應(yīng)力的臨界應(yīng)力fycrfpEt= d/ d1Edd2

13、72 2 實際軸心受壓構(gòu)件實際軸心受壓構(gòu)件實際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷實際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷 - 初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力uNNABOvve0kN e0kN v0圖圖4.14 4.14 有初彎曲、初偏心的軸心壓桿及其壓力撓度曲線有初彎曲、初偏心的軸心壓桿及其壓力撓度曲線28e0 zy y N ke00N v kv v =0.10y 01.00.50=0.3y y EN /N =00 z 0e = 0.3e = 000e = 0.11.00.5N /N E0 彈塑性階段彈塑性階段壓力撓度曲線壓力撓度曲線 有初彎曲有初彎曲( (初偏心初偏心) )時，一開始就產(chǎn)生撓曲時

14、，一開始就產(chǎn)生撓曲, ,荷載荷載，v, , 當(dāng)當(dāng)N NN NE E時，時，v 初彎曲（初偏心）越大初彎曲（初偏心）越大, ,同樣壓力下變形越大。同樣壓力下變形越大。 初彎曲（初偏心）即使很小初彎曲（初偏心）即使很小, ,也有也有 初彎曲和初偏心的影響初彎曲和初偏心的影響crENN圖圖4.15 4.15 軸心壓桿及其壓力撓度曲線軸心壓桿及其壓力撓度曲線29 彈塑性階段彈塑性階段壓力撓度曲線壓力撓度曲線彈塑性狀態(tài)彈塑性狀態(tài)最大強度準(zhǔn)則最大強度準(zhǔn)則NB 彈性狀態(tài)彈性狀態(tài)“邊緣屈服準(zhǔn)則邊緣屈服準(zhǔn)則” ” NA圖圖4.15 4.15 軸心壓桿及其壓力撓度曲線軸心壓桿及其壓力撓度曲線（柏利公式）（柏利公式

15、）EyEyEycrfff2002)1 (2)1 (30理想軸心壓桿與實際軸心壓桿承載能力比較理想軸心壓桿與實際軸心壓桿承載能力比較1-1-歐拉臨界力歐拉臨界力2-2-切線摸量臨界力切線摸量臨界力3-3-有初彎曲臨界力有初彎曲臨界力圖圖4.16 4.16 軸心壓桿的壓力撓度曲線軸心壓桿的壓力撓度曲線31二二. . 軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線四條柱子曲線：依四條柱子曲線：依截面形式、失穩(wěn)方向、板件厚度、截面形式、失穩(wěn)方向、板件厚度、 制造加工方式制造加工方式確定。確定。 我國規(guī)范給定的臨界應(yīng)力我國規(guī)范給定的臨界應(yīng)力crcr，是按，是按最大強度準(zhǔn)則最大強度準(zhǔn)則，并通過數(shù)值分析確定的

16、。并通過數(shù)值分析確定的。 由于各種缺陷對不同截面、不同對稱軸的影響不同，由于各種缺陷對不同截面、不同對稱軸的影響不同，所以所以crcr-曲線（曲線（柱子曲線柱子曲線），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，為減小誤差以及簡化計算，規(guī)范在試驗的基礎(chǔ)上，給出了為減小誤差以及簡化計算，規(guī)范在試驗的基礎(chǔ)上，給出了四條曲線（四條曲線（四類截面四類截面），并引入了穩(wěn)定系數(shù)），并引入了穩(wěn)定系數(shù) 。 cryf32y/235f圖圖4.17 4.17 我國的柱子曲線我國的柱子曲線33表4.2(a) 軸壓構(gòu)件的截面分類(板厚tf0.8，對x、y軸b 類yyxxxxyy軋制，對x、y軸xxxx焊接，翼緣為軋制或

17、剪切邊，對x軸xxyy焊接，翼緣為焰切邊，對x、y軸xxyyyxxy軋制，對x、y軸xxyy軋制(等邊角鋼)，對x、y軸yxxy焊接，對任意軸xxyy焊接，板件寬厚比20，軋制箱形，對x、y軸34截面形式和對應(yīng)軸截面形式和對應(yīng)軸類 別類 別b 類c 類xxyyxxyyxxyyxxyy焊接，板件邊緣焰切，對x、y軸yyyy軋制或焊接，對x、y軸xx焊接翼緣為軋制或剪切邊，對x軸xxyyxxyyxxyyxxyy格構(gòu)式，對x、y軸yyyy焊接，翼緣為軋制或剪切邊，對y軸yyxxxxxxyyxxyy焊接，對x、y軸xxyyyxxy焊接，板件寬厚比20，對x、y軸焊接，板件邊緣軋制或剪切，對x、y軸xx

18、yy軋制或焊接翼緣為焰切邊，對x、y軸表4.2(a) 軸壓構(gòu)件的截面分類(板厚tf0.8，對y軸c 類bxxhd 類xxyy焊接工字型截面，翼緣為軋制或剪切邊t 80mmt 80mm對x軸b 類c 類d 類c 類注：板厚t40mm的焊接箱形截面和翼緣為焰切邊的焊接工字形截面的類別同表4.2(a)。363. 3. 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算fAN(1) (1) 計算公式計算公式式中：N 軸心受壓柱的計算壓力 A 毛截面面積 穩(wěn)定系數(shù) 材料設(shè)計強度表表得得到到。類類和和構(gòu)構(gòu)件件長長細(xì)細(xì)比比查查穩(wěn)穩(wěn)定定系系數(shù)數(shù)，可可按按截截面面分分即即： )244(fANfffANRyyc

19、rRcr37(2) (2) 值的確定步驟值的確定步驟ilAIi 2 計算長細(xì)比 確定截面類別P84 表4.3，4.4 按鋼種、截面類別和, 查P196198附錄3表格得max,xy 38(3) (3) 長細(xì)比的確定長細(xì)比的確定、截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件：、截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件：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?；蚧?tbtbyx07. 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

20、軸屈曲時，一般為軸屈曲時，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，所以計算時，以換算長細(xì)曲，所以計算時，以換算長細(xì)比比yzyz代替代替y y ，計算公式如下：，計算公式如下：xxyyb bt t39122222222220014 12yzyzyzyzei 222022220025.7ztxyi AIIlieii。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部可可自自由由扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的計計算算長長度度，；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

21、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 40、單角鋼截面和雙角鋼組合、單角鋼截面和雙角鋼組合T T形截面可采取以下簡形截面可采取以下簡 化計算公式：化計算公式：yytb（a）A A、等邊單角鋼截面，圖（、等邊單角鋼截面，圖（a a）)274 (5 .13178. 454. 0)274 (85. 0154. 04220022040bbtltbbltbatlbblt

22、byyzyyyyzy 時時：當(dāng)當(dāng)時時：當(dāng)當(dāng)41B B、等邊雙角鋼截面，圖（、等邊雙角鋼截面，圖（b b）)284 (6 .1819 . 358. 0)284 (475. 0158. 04220022040bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 時時：當(dāng)當(dāng)時時：當(dāng)當(dāng)yybb（b b）42C C、長肢相并的不等邊角鋼截面，、長肢相并的不等邊角鋼截面， 圖（圖（C C）)294 (4 .1711 . 548. 0)294 (09. 1148. 042220220222042202bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 時時：當(dāng)當(dāng)時時：當(dāng)當(dāng)yyb2b2b1（C C）43

23、D D、短肢相并的不等邊角鋼截面，、短肢相并的不等邊角鋼截面， 圖（圖（D D）)304 (7 .5217 . 356. 0)304 (56. 0412201101101bbtltbbltbabltbyyzyyyzy 時時：當(dāng)當(dāng)時時，近近似似取?。寒?dāng)當(dāng)yyb2b1b1（D D）44、單軸對稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對稱軸以外的、單軸對稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時，應(yīng)按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。任意軸失穩(wěn)時，應(yīng)按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。uub 當(dāng)計算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸當(dāng)計算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸（u軸軸) )穩(wěn)定時，可按下式計算換算穩(wěn)定時，可按下式計算換算長細(xì)比，并按長細(xì)比，并按b類截面

24、類截面確定確定 值：值： 軸軸的的長長細(xì)細(xì)比比。，構(gòu)構(gòu)件件對對式式中中：時時：當(dāng)當(dāng)時時：當(dāng)當(dāng)uilbtbbltbatlbbltbuuuuzuuuuzu00022040)314(4 . 569. 0)314(25. 0169. 0 45（4 4）其他注意事項：）其他注意事項：1 1、無任何對稱軸且又非極對稱的截面、無任何對稱軸且又非極對稱的截面（單面連接的（單面連接的不等邊角鋼除外）不等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2 2、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強度折減強度折減系數(shù)系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響

25、；3 3、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計算其繞對稱軸、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計算其繞對稱軸（y y軸）的穩(wěn)定性時，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用軸）的穩(wěn)定性時，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用y y查查穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 。 y yy yx xx x實軸實軸虛虛軸軸46單角鋼的單面連接時強度設(shè)計值的折減系數(shù)：單角鋼的單面連接時強度設(shè)計值的折減系數(shù)：1 1、按軸心受力計算強度和連接乘以系數(shù)、按軸心受力計算強度和連接乘以系數(shù)0.850.85；2 2、按軸心受壓計算穩(wěn)定性：、按軸心受壓計算穩(wěn)定性： 等邊角鋼乘以系數(shù)等邊角鋼乘以系數(shù)0.6+0.00150.6+0.0015，且不大于，且不大于1.01.0； 短邊相連

26、的不等邊角鋼乘以系數(shù)短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0.5+0.00250.5+0.0025，且不大于且不大于1.01.0； 長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)0.700.70；3 3、對中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿，、對中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿， 按按最小回轉(zhuǎn)半徑最小回轉(zhuǎn)半徑計算計算，當(dāng)當(dāng) 20h0/30+40mm厚度厚度tsbs/15atwbs 腹板與翼緣焊縫腹板與翼緣焊縫hf =4 - 8mm圖圖4.25 4.25 實腹柱的腹板加勁肋實腹柱的腹板加勁肋66 例例4.44.4 圖圖4.26(a)4.26(a)所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計壓力為所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計壓力

27、為N N1600kN(1600kN(設(shè)計值設(shè)計值) )，柱兩端鉸接，鋼材為，柱兩端鉸接，鋼材為Q235Q235，截面無孔眼削，截面無孔眼削弱。試設(shè)計此支柱的截面：弱。試設(shè)計此支柱的截面：用普通軋制工字鋼；用普通軋制工字鋼；用熱軋用熱軋H H型型鋼；鋼；用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊。圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖(b)(b)(a)(a)(c)(c)67設(shè)設(shè)=90, , 對對 x 軸軸 a a 類類, ,對對 y 軸軸 b b 類類, , 621. 0,714. 0yx 選選 I56a, A=135cmI56a, A=135cm2 2, i, ix

28、 x =22.0cm,i=22.0cm,iy y =3.18cm .=3.18cm . 解解 cmlx6000cmly30001.1.軋制工字鋼截面軋制工字鋼截面(1)(1)試選截面試選截面223min8 .11910215621. 0101600cmfNAcmlixx67. 6906000cmliyy33. 3903000(f)(f)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖68(2)(2)截面驗算截面驗算 剛度驗算剛度驗算整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定截面無削弱，不驗算強度；截面無削弱，不驗算強度； 熱軋型鋼，不驗算局穩(wěn)。熱軋型鋼，不驗算局穩(wěn)。3 .270 .226000 xxxil150 3 .94

29、18. 33000yyyil150 遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于 , ,故由故由 查附表查附表4.24.2得得yyx0.5912223/205/5 .20010135591. 0101600mmNfmmNAN(f)(f)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖69807. 0yx2.2.軋制軋制H H型截面型截面(1)(1)試選截面試選截面設(shè)設(shè)=60, 60, b b/ /h h0.80.8對對 x 軸、對軸、對 y 軸軸 b b 類類, , 2232 .9210215807. 0101600cmfNAcmlixx0 .10606000cmliyy0 . 5603000149250250HW218.92c

30、mA cmix8 .10cmiy29. 6試選試選 (g)(g)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖70(2)(2)截面驗算截面驗算 剛度驗算剛度驗算整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定6 .558 .106000 xxxil4 .4729. 63000yyyil150150因?qū)σ驅(qū)?x 軸、對式軸、對式 y 軸軸 b b 類類, ,故由長細(xì)比的較大值查表故由長細(xì)比的較大值查表 83. 02223/215/2091018.9283. 0101600mmNfmmNAN(g)(g)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖71設(shè)設(shè)=60, =60, 參照參照H H型截面，翼緣型截面，翼緣2-2502-250

31、1414，腹板，腹板-250-2508 83.3.焊接工字形截面焊接工字形截面(1)(1)試選截面試選截面2908 . 0254 . 1252cmA43313250)252 .248 .2725(121cmIx433650254 . 11212cmIycmix13.129013250cmiy37. 6903650(h)(h)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖72(2)(2)整體穩(wěn)定和長細(xì)比驗算整體穩(wěn)定和長細(xì)比驗算6 .558 .106000 xxxil4 .4729. 63000yyyil150150因?qū)σ驅(qū)?x 軸、對式軸、對式 y 軸軸 b b 類類, ,故由長細(xì)比的較大值查表故

32、由長細(xì)比的較大值查表 0.8592223/215/2071090859. 0101600mmNfmmNAN長細(xì)比：長細(xì)比：(h)(h)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖73翼緣板：翼緣板：腹腹 板：板：（4 4）構(gòu)造）構(gòu)造 ，不設(shè)加勁肋，不設(shè)加勁肋 腹板與翼緣的連接焊縫，最小焊腳尺寸腹板與翼緣的連接焊縫，最小焊腳尺寸取取hf =6mm(3)(3)局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定0/80wht 9 . 84 . 11 .12tb95.14235)1 . 010(yf25.318 . 0250wth75.49235)5 . 025(yffmin1.55.6mmht744.4.2 格構(gòu)柱設(shè)計格構(gòu)柱設(shè)計1

33、1、格構(gòu)柱的截面形式、格構(gòu)柱的截面形式 圖圖4.4 4.4 格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式圖圖4.5 4.5 綴板柱綴板柱75XyyX軸- 虛軸y軸- 實軸l01l1l1圖圖4.6 4.6 格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置(a) (a) 綴條柱；綴條柱；(b)(b)綴板柱綴板柱圖圖4.5 4.5 綴板柱綴板柱762 2、格構(gòu)柱繞虛軸的換算長細(xì)比、格構(gòu)柱繞虛軸的換算長細(xì)比 繞虛軸的承載力低，加大長細(xì)比。繞虛軸的承載力低，加大長細(xì)比。 繞虛軸彎曲產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)。繞虛軸彎曲產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)。V VV VV V綴板柱綴條柱實腹柱圖圖4.26 4.26 軸心受壓柱

34、失穩(wěn)軸心受壓柱失穩(wěn)換算長細(xì)比換算長細(xì)比在剪力作用下，綴板柱：剛架；綴條柱：桁架。在剪力作用下，綴板柱：剛架；綴條柱：桁架。ox77 A1 構(gòu)件截面中垂直于虛軸各斜綴條的毛截面面積之和 x 整個構(gòu)件對虛軸的長細(xì)比； A 整個構(gòu)件橫截面的毛面積；（1 1）雙肢綴條柱）雙肢綴條柱12027AAxx圖圖4.27 4.27 綴條柱綴條柱78 1 1 單個分肢對最小剛度軸單個分肢對最小剛度軸1-1-1 1的長細(xì)比，的長細(xì)比， 1 1 = =l0101/ /i1 1； i1 1 分肢弱軸的回轉(zhuǎn)半徑；分肢弱軸的回轉(zhuǎn)半徑； l01 01 綴板間凈距。綴板間凈距。圖圖4.28 4.28 綴板柱綴板柱220 xx1（2 2）雙肢綴板柱）雙肢綴板柱1179(1)(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力23585yffAV A 柱的毛截面面積；柱的毛截面面積； f 鋼材強度設(shè)計值；鋼材強度設(shè)計值；f y鋼材的屈服強度標(biāo)鋼材的屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值。準(zhǔn)值。3 3、綴材設(shè)計、綴材設(shè)計圖圖4.29 4.29 剪力計算簡圖剪力計算簡圖8021VV 內(nèi)力內(nèi)力