軸心受力構(gòu)件ppt課件

1、第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.1 軸心受力構(gòu)件特點及截面形式一軸心受力構(gòu)件的特點軸心受拉 軸心受壓桁架拉桿、網(wǎng)架、塔架二力桿）、工作平臺柱、各種結(jié)構(gòu)柱。 軸心受力構(gòu)件應(yīng)滿足兩個極限狀態(tài)： 第一極限狀態(tài)包括 強度、穩(wěn)定。 第二極限狀態(tài)包括 剛度 4.1 軸心受力構(gòu)件特點軸心受力構(gòu)件特點及截面形式及截面形式第四章 軸心受力構(gòu)件二軸心受力構(gòu)件的 截面形式實腹式構(gòu)件：熱軋型鋼截面實腹式組合截面 格構(gòu)式構(gòu)件 4.1 軸心受力構(gòu)件特點軸心受力構(gòu)件特點及截面形式及截面形式第四章 軸心受力構(gòu)件 除有孔洞削弱的桿件外，軸壓構(gòu)件主要由穩(wěn)定控制，因此應(yīng)盡量使截面開展，增大。 4.1 軸心受力構(gòu)件特點軸心

2、受力構(gòu)件特點及截面形式及截面形式第四章 軸心受力構(gòu)件4.2 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度N軸心壓力或拉力；An凈截面面積；f 鋼材的抗拉強度設(shè)計值。fANn 對于磨擦型高強螺栓存在孔前傳力，因此應(yīng)單獨考慮其截面內(nèi)力。 假定：每個螺栓所壓的面積相等，由于磨擦型螺栓是靠摩擦傳力的，在最薄弱的截面處，孔前傳走一半荷載。一、強度第四章 軸心受力構(gòu)件因而，該截面上的受力為：n1第一排螺栓數(shù)；n一側(cè)螺栓總數(shù)。NN)nn0.51(1 4.2 軸心受力構(gòu)件的強軸心受力構(gòu)件的強度和剛度度和剛度第四章 軸心受力構(gòu)件同時還應(yīng)驗算構(gòu)件無削弱處的強度：An構(gòu)件的凈截面無削弱處）并且應(yīng)驗算高強螺栓的強度。那么 fANn fA

3、Nn 4.2 軸心受力構(gòu)件的強軸心受力構(gòu)件的強度和剛度度和剛度第四章 軸心受力構(gòu)件il /0長細比l0計算長度 ， 回轉(zhuǎn)半徑 AIi 由于截面及支承條件不同，分x，y 二、剛度 4.2 軸心受力構(gòu)件的強軸心受力構(gòu)件的強度和剛度度和剛度第四章 軸心受力構(gòu)件 ,maxyx壓桿：=150、200拉桿：動荷： =250 靜荷載或間接動荷： =200400 張緊的園桿： 不限要保證運輸和使用過程中不要由于自重產(chǎn)生過大變形及過大的振動。 4.2 軸心受力構(gòu)件的強軸心受力構(gòu)件的強度和剛度度和剛度第四章 軸心受力構(gòu)件4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定穩(wěn)定分整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 軸心受力構(gòu)件受外力作用

4、后當截面上的平均應(yīng)力還遠低于鋼材的屈服點時，一些微擾動即促使構(gòu)件產(chǎn)生根大的彎曲變形、或扭轉(zhuǎn)變形或又彎又翅而喪失承載能力，這現(xiàn)象就稱為喪失整體穩(wěn)定性，或稱屈曲。 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面大都輕而薄，而其長度則又往往校長，因而軸心壓桿的破壞常是由失去整體穩(wěn)定性所控制。 4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件穩(wěn)定分為兩種第一類穩(wěn)定由直桿平衡轉(zhuǎn)為微微彎曲的平衡，變形撓度從無到有平衡分枝現(xiàn)象。（平衡分岔失穩(wěn)）第二類穩(wěn)定由于初始缺陷，壓桿一開始便為偏心受力壓彎桿件），因此無平衡分枝現(xiàn)象，變形從小到大，直到失穩(wěn)破壞為止。（極值點失穩(wěn)）4.3.1 理想軸心壓桿的臨界力 臨界力：屈曲時的最大壓力。 理想壓桿：等

5、截面形心在一條直線上沒有初彎曲）、荷載絕對作用在截面形心沒有初偏心） 、沒有初始應(yīng)力殘余應(yīng)力）。4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 彎曲屈曲彎曲屈曲 對稱平面內(nèi)失穩(wěn)對稱平面內(nèi)失穩(wěn) 扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲 十字截面十字截面 彎扭屈曲彎扭屈曲 非對稱平面內(nèi)失非對稱平面內(nèi)失穩(wěn)穩(wěn) 軸心受力構(gòu)件由于截面形式不同，可能有三種不同的屈曲形式而喪失穩(wěn)定。 4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.1 理想軸心壓桿的臨界力第四章 軸心受力構(gòu)件4.3.1 理想軸心壓桿的臨界力4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件一彎曲屈曲基本假定：理想直桿。軸心受力，保向力作用力方向不變）。屈曲時變形很小，忽略桿長變化。屈

6、曲時截面保持平面，屈曲軸線為正弦半波。4.3.1 理想軸心壓桿的臨界力4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件1彈性屈曲不考慮剪切變形時歐拉臨界力20222cr0lEINyNdzydEI兩端鉸接構(gòu)件考慮剪切變形時 軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彎曲時，截面中將引起彎矩M和剪力V，設(shè)任一點由彎矩產(chǎn)生變形為y1，由剪力產(chǎn)生變形為y2，則總變形為y= y1 + y2 。EINyEIMdxyd212dxNdyGAdxdMGAVGAdxdy2為與截面形狀有關(guān)的系數(shù)。2222dxydGANyEINdxyd0)1 ( yEINGANy代入邊界條件x0和xl時，y=0，滿足上式的最小k值)1 (2GANEINk02

7、yky222)1 (lGANEINk)1 (1)1 (1122222222lEIlEIGAlEIlEINcr)1 (112222EEANcrcr通常對于實腹式截面， 1很小，故可以忽略不計，則式變?yōu)椋寒?時，上式成立。22cr22crElEIN或Pfcr 0.5 0.7 1.0 1.0 2.0 2.0 22) (lEINcr計算長度 l0=l 4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.1 理想軸心壓桿的臨界力第四章 軸心受力構(gòu)件2彈塑性屈曲Et切線模量彈塑性界限長細比： 22crtEppfE切線模量理論雙模量理論222212crlIElIEEINrt）（22crrEEr折算模量22crlIENtNyy

8、IEEIt )(21 由于支承條件及截面形式不同、繞不同軸的桿件屈曲臨界力是不同的，即 ，不經(jīng)濟，因此應(yīng)使它們相近，實際上，若達到xy ，就基本上達到了等穩(wěn)定。 3等穩(wěn)定的概念 ycrxcr4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.1 理想軸心壓桿的臨界力第四章 軸心受力構(gòu)件二扭轉(zhuǎn)彈性屈曲十字型截面會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)屈曲。ED纖維發(fā)生的傾角為i0截面對剪心的極回轉(zhuǎn)半徑。2220/ )(/yxyxpiiAIIAIi 20NiGIEItdzdrdzEEE點處的微壓力在微截面上的橫向剪力橫向剪力對剪切中心取矩，則全截面的扭矩dArdAdV202022NiAidArdArMT22t22cr2220t2022zzzEI

9、GIIlEIAEiGIilEIN或lw扭轉(zhuǎn)屈曲的計算長度 ，對兩端鉸接端部截面可自由翹曲或兩端嵌固端部截面翹曲完全受到約束的構(gòu)件，lw loy。其中：截面扭轉(zhuǎn)常數(shù) 翼緣板的慣性矩 扇形慣性矩彎曲扭轉(zhuǎn)常數(shù)） 3iit31.3tbI12/31tbI 221hII)/7 .25/(2202lIIAitz扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長細比代入邊界條件z=0時，=0 (桿端夾支) ， =0 (桿端自由翹曲) ，滿足上式的最小值：EIGINikt20202 k22202lEIGINikt對常用的十字形雙軸對稱截面構(gòu)件， 項影響甚小，通?？珊雎圆挥?，那么2/lI 故只要xy z，就不會由扭轉(zhuǎn)屈曲控制設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)

10、定雙軸對稱十字形截面桿件， x或y的取值不得小于5.07b/t。tbbttbtbIIIIAityxtz/07. 53/4)12/12/(7 .25)(7 .25/7 .2533320三彎扭彈性屈曲 單軸對稱截面，繞對稱軸彎曲，在非對稱軸平面彎曲。橫截面產(chǎn)生剪力(作用于形心)與內(nèi)剪力流的合力(作用于剪心)不重合，必然伴隨著扭轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為彎扭屈曲。)(0auNuEIy 200NiuNaGIEItAIIaiyx2020a0截面剪切中心至形心的距離。lzCu/sin1lzC/sin2代入微分方程得0)(sin20122CNaCNlEIlzy0)(cos2202210CNiGIlEICNalzlt0

11、)(2000iNNNaNaNNzEy0)(201CNaCNNEy0)(22010CiNNCNaZ20t202w2z2y2EyiGIilEINlEIN，令 通常Nyz恒比Ny和Nw小，因此a0/i0越大， Nyz越小，但可能大于 ，因此對稱截面的承載力決定于 和Nyz中的較小者。0)()(2200zEyNiaNNNNExN 如a0 =0，則N=NEy 或N=Nz ，不會產(chǎn)生彎扭屈曲。由上可解得，彎扭臨界力Nyz22yz/yzEAN2/122202022222/1421zyzyzyyziaExN4.3.2 初始缺陷對軸心壓桿的整體穩(wěn)定承載力影響 前面介紹的是理想壓桿的臨界力，實際構(gòu)件與理想狀態(tài)有很

12、大的差別，構(gòu)件總有初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力存在。理想的軸心壓桿是不存在的。其中初彎曲、初偏心及殘余應(yīng)力的影響為不利影響，而邊界條件的影響往往是有利的懸臂桿除外）。 嚴格地講，桿軸不可能直，在加工、制造、運輸和安裝的過程中，不可避免地要形成不同形式、不同程度的初始彎曲。 4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件一桿軸初彎曲及其影響lxvy/sin00)(0yyNyEI lxvy/sin10)(sin10221vvNlEIvlx22lEINE0)(101vvNNvENNNvvE01EEENNvNNvNvvv/100011壓力一開始就產(chǎn)生撓曲，并隨荷載增大而增大。2初撓度越大，則變形大，承載力

13、小。3無論多么小，N永遠小于NE。二荷載初偏心的影響 由于制造、安裝誤差的存在，壓桿也一定存在不同程度的初偏心。 由變形曲線可以看出，初偏心對壓桿的影響與初彎曲的十分相似。并且: 1壓力一開始就產(chǎn)生撓曲，并隨荷載增大而增大。 2初偏心越大，則變形大，承載力小。 3無論e0多么小， Ncr永遠小于NE。4.3.2 初始缺陷對軸心壓桿的整體穩(wěn)定承載力影響4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件二荷載初偏心的影響 由于制造、安裝誤差的存在，壓桿也一定存在不同程度的初偏心。 由變形曲線可以看出，初偏心對壓桿的影響與初彎曲的十分相似。并且: 1壓力一開始就產(chǎn)生撓曲，并隨荷載增大而增大。 2初偏心越

14、大，則變形大，承載力小。 3無論e0多么小， Ncr永遠小于NE。三殘余應(yīng)力的影響mlEIIIlEIlEIN202e20220e2crIIme三殘余應(yīng)力的影響 為了說明問題，舉例說明殘余應(yīng)力對穩(wěn)定承載力的影響。假定殘余應(yīng)力布如圖，忽略腹板。mlEIIIlEIlEIN202e20220e2crIIme4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.2 初始缺陷對軸心壓桿的整體穩(wěn)定承載力影響第四章 軸心受力構(gòu)件繞yy軸失穩(wěn)：繞x x軸：同理，對于另一種殘余應(yīng)力分布情況 對yy軸：333e12/212/)(2ktbkbtIImkhtbhkbtIIm424)(222ekkk3,1所以因為32e33kkkIImmk對

15、xx軸： 由上可見，殘余應(yīng)力的存在，都不同程度地影響了軸心壓桿的穩(wěn)定承載力，不同的殘余應(yīng)力分布，對承載力影響程度不同，既使同一應(yīng)力分布，對不同的軸影響也不同。4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.2 初始缺陷對軸心壓桿的整體穩(wěn)定承載力影響第四章 軸心受力構(gòu)件4.3.3 實際軸心壓桿的整體穩(wěn)定承載力 實際壓桿有初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力，為第二類穩(wěn)定極值穩(wěn)定，當截面部分進入塑性后EI為變量，同時，由于撓度還沿桿長變化，各截面彎矩不同，屈服區(qū)面積不同，很難用解析法得到臨界力，常用數(shù)值積分法，如逆算單元長度法等。 現(xiàn)行規(guī)范GBT500172019對軸心壓桿承載力的計算時 1考慮l/1000的初彎曲初撓度）

16、。 2不考慮偏心作用。 3考慮不同截面形式的不同殘余應(yīng)力分布。 通常將軸心壓桿處理為具有初始缺陷的軸心受力構(gòu)件小偏心壓桿。進行了大量有限元計算，共作出96條曲線，最后將其歸納成四類：4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件第四章 軸心受力構(gòu)件 對于具有截面削弱的構(gòu)件，在滿足 之后，還需驗算 當 時， 穩(wěn)定系數(shù)的計算公式為：215.0n211n當 時， 4.3.4 軸心壓桿的整體穩(wěn)定計算軸心壓桿的設(shè)計公式是：fffANyyRcrfAN 其中，cr是采用第二類穩(wěn)定的計算方法算出的具有初彎曲及不同殘余應(yīng)力分布條件下的穩(wěn)定臨界力。 A毛截面。fANfANn 2222322322/ 4)()(nn

17、nnnnEfny式中： 215.0n4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 截面類別123a類0.410.9860.152b類0.650.9650.300c類n 1.050.730.9060.595n 1.051.2160.302d類 n 1.051.350.8680.915 n 1.051.3750.4324.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.4 軸心壓桿的整體穩(wěn)定計算第四章 軸心受力構(gòu)件（1截面為雙軸對稱或極對稱的構(gòu)件 xlox/ix y=loy/iy式中：lox，loy構(gòu)件對主軸x和y的計算長度； ix,iy 構(gòu)件截面對主軸x和y的回轉(zhuǎn)半徑。 對雙軸對稱十字形截面構(gòu)件 x或y取值不得

18、小于5.07b/t其中b/t為懸伸板件寬厚比）。以避免扭轉(zhuǎn)屈曲產(chǎn)生。tbbtIIIAilIIAiyxtwwtz/07. 53/4)(7 .25/7 .25)/7 .25/(3202204.3.4 軸心壓桿的整體穩(wěn)定計算4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件e0截面形心至剪心的距離；i0截面對剪心的極回轉(zhuǎn)半徑；y構(gòu)件對稱軸的長細比；z扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長細比；It毛截面抗扭慣性矩； A毛截面面積；It毛截面扇形慣性矩；對T形截面軋制、對板焊接、雙角鋼組合）、十字形截面和角形截面可近似取Iw=0；lw扭轉(zhuǎn)屈曲的計算長度 ，對兩端鉸接端部截面可自由翹曲或兩端嵌固端部截面的翹曲完全受到約束的構(gòu)件，

19、lw loy。（2截面為單軸對稱的構(gòu)件 對稱單軸對稱截面，由于截面形心與剪心不重合，繞對稱軸設(shè)為y軸時失穩(wěn)時，一般為彎扭屈曲，因此應(yīng)取考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，用換算長細比代替長細比。)/7 .25/(2202wwtzlIIAi2/122202022222/1421zyzyzyyzie222020yxiiei4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.4 軸心壓桿的整體穩(wěn)定計算第四章 軸心受力構(gòu)件u對于單角鋼截面和雙角鋼組合的T形截面，規(guī)范中還給出了yz的簡化算法。見教材u無任何對稱軸且不是極對稱的截面單面連接的不等肢角鋼除外不宜用作軸心壓桿。對單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮折減系數(shù)后，不再考慮彎扭效應(yīng)；u當槽

20、形截面用于格構(gòu)式構(gòu)件的分肢，計算分肢繞對稱軸y軸的穩(wěn)定時，不必考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 4.3 軸心壓桿的整體穩(wěn)定4.3.4 軸心壓桿的整體穩(wěn)定計算第四章 軸心受力構(gòu)件4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定一薄板穩(wěn)定的基本概念和理論 各種組合截面如工字形、箱形等截面，其薄板的厚度與其它兩個方向的尺寸相比很小，當受壓力作用時，會產(chǎn)生鼓曲，進而退出工作，降低整個構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。 第四章 軸心受力構(gòu)件 四邊簡支板：腹板，箱形截面的中間板段。 三邊簡支板：一邊自由翼緣的一半）。4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件)2()2(2xy22y22x4422444yxwywxwtywyxwxwD式中，

21、 W板中撓度；t板的厚度分別為x，y方向撓曲變形的微分項4444,ywxw扭轉(zhuǎn)變形微分項 224yxw設(shè)撓曲方程為：byaxAwnsinmsin1m1nmn 從上圖可知，只要板中有壓應(yīng)力存在，當其達到某一值時，就會出現(xiàn)屈曲。和受壓構(gòu)件類似，列出平衡微分方程：4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件板的柱面剛度 ；t板厚； a、b受壓方向板的長度、寬度；m、n縱向及橫向屈曲半波數(shù)； Ncr單位寬度板所受的壓力。當n=1時，臨界力有最小值)1 (1223EtD2222cr)mm(bDkbaabbDN2 當x,y,xy單獨作用時，通過彈性穩(wěn)定理論，求得四邊簡支板的臨界力。當作用x時：

22、222cr)nmm(2baaDN4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 如圖，當a/b1時，Kmin4。從中可以看出，減小板的長度并不能提高板的穩(wěn)定臨界力，但減小板寬卻可以大大提高板件臨界力。4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 用同樣的方法可以推出三邊簡支，一邊自由的板件臨界力的計算公式，也可表示為22crbDkNk屈曲因數(shù)，與荷載種類、分布狀態(tài)及邊長比有關(guān)，對四邊簡支板，三邊簡支板都適用； b受壓邊的長度，受剪時為短邊長度。4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件二板件寬厚比限值（1等穩(wěn)定原則確定板件寬厚比限值通常有兩種方法原則）：ym

23、incrcrf桿板（2）ycr0.95 f板1工字型截面（1腹板四邊簡支）0hb 通過等穩(wěn)定原則并進行公式簡化，得： y0235)0.525(fthw構(gòu)件最大長細比，30時，取30，大于100時，取100。 4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件（2翼緣板：屬于三邊簡支，一邊自由，屈曲系數(shù)為：21)(0.425abka縱向邊長，b1半個翼緣板寬。取最不利情況： 那么1/ba0.425mink 由于腹板平面外抗彎剛度很小，對翼緣嵌固作用可以忽略不計，同樣通過等穩(wěn)定原則并進行公式簡化，得： y1235)0.110(ftb4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 （

24、1腹板 由于箱形截面一般都是重要的承重構(gòu)件，為了保證腹板的穩(wěn)定性，要求 （更加嚴格的要求）（第二原則） ycr0.95f板則對Q235鋼， ，可得：235MPayf46w0th取 y023540fthw4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 2箱形截面 分析可知，箱形截面的腹板的工作狀態(tài)與工字形截面相近，但其翼緣相對而言不如工字形截面強，故不考慮嵌固作用。第四章 軸心受力構(gòu)件（2翼緣板中段 對于翼緣板中部段其工作狀態(tài)與腹板相同四邊簡支）tb0y23540f（3翼緣外伸段令 ，對Q235(A3鋼)， ，可得： 翼緣外伸部分為三邊簡支，一邊自由， 。0.425minkycr0.95f板235MPay

25、f14.61tb取 y123515ftb4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 的部分參加工作。這時，腹板的邊界條件屬于三邊簡支，一邊自由，由箱形截面翼緣外伸段的公式應(yīng)取為15，這里取20，主要考慮到翼緣對腹板的嵌固作用。 在一些截面高度較大的截面中，由于 大，即使采用等穩(wěn)定條件所取的厚度也嫌太厚，不經(jīng)濟。這時也可以采用較薄的腹板任其喪失穩(wěn)定，認為腹板不參加受力，只考慮邊緣各 yw23520ft0h0bhh02 0tw0h0b1c )a )b )15t 235/f 15t 235/f 2 3 5 /f twtwtyyy4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件

26、3T形截面twh0tb1 由于T形截面各邊均屬于三邊簡支，一邊自由。通過等穩(wěn)定條件有： 翼緣外伸部分：腹板：熱軋剖分T型鋼 焊接T型鋼y0235)0.1713(fthwy0235)0.215(fthwy1235)0.110(ftb4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定第四章 軸心受力構(gòu)件 對于一個軸心受壓構(gòu)件，有三種可能出現(xiàn)的問題:1已知荷載、截面，驗算截面。2已知截面求承載力。3已知荷載設(shè)計截面。計算框圖1 計算框圖2 4.5 實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件根據(jù)邊界條件確定lox，loy 計算 yx,IIA AIixxAIiyyxoxxilyoyyil ,maxyx 根據(jù)截面

27、類別 ,maxyx ANf fAN計算框圖14.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件計算框圖2根據(jù)邊界條件確定lox、loy 計算 yx,IIA AIixxAIiyyoxxlioyyli ,maxyx 根據(jù)截面類別 ,maxyx設(shè) 查 sAfN停頓 ANf否是調(diào) 整 截 面 xoxxilyoyyil組合截面根據(jù)h、b、As型鋼根據(jù)ix、iy、As初選截面1xih 2yib 4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算 對于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲，其臨界力為： 構(gòu)件由綴材和柱肢組成，穿過柱肢板的軸為實軸，穿過綴材平面的軸

28、為虛軸。 yxyyxxxy11yxyx11a)b)c)12222cr11lEIlEIN第四章 軸心受力構(gòu)件 對于繞y軸實軸彎曲時，與實腹式相同，剪切變形很小，因此可以忽略，其穩(wěn)定臨界力為： 2y2cryE但繞x軸虛軸彎曲時，則不能再被忽略換算長細比，大小取決于剪切角的大小，不同的體系剪切剛度不同，亦不同，通常有兩種體系，即綴條式和綴板式體系。 12121EAEAxXxox12222crx11oxoxlEIlEIN2212222crx11oxxxEAEAEAN4.6.1 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件4.6.1 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定4.6 格

29、構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件一綴條式柱桁架式體系V1時，分給兩個綴條面為1/2，斜桿力為： cos111ldl2cos1dNcossin2d1dddEAlEAlNd2d1cossin21EA若取 A兩個柱腹主面積 ； A1兩側(cè)斜綴條的截面面積。 2d22d2xcossin2cossin2AAEAEAxox50200.35cossin2則雙肢綴條柱的換算長細比為：1xox27AA4.6.1 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件當 時， yoxil,max7 . 01011單肢不失穩(wěn)，不必驗算單肢，否則應(yīng)驗算單肢穩(wěn)定：10111,2il

30、NNfAN2/114.6.1 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件二綴板式柱 多層剛架體系綴板式）。假定剪力平均分配給兩個柱肢，可推導出bxbxoxkkIAlaIlIEIlEA112121112122124/2124單肢相對1-1軸的長細比 111ilo212xox為保證單肢不先于整體失穩(wěn)，要求：140，且10.5maxox ,y及125 規(guī)范規(guī)定在構(gòu)件同一截面處綴板的線剛度之和 kb= Ib/a不得小于柱分肢線剛度k1= I1/ l1的6倍。 取kb/ k1 = 6lo1 綴板之間的凈距離 4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件m

31、ax V V y0N kkN ymaxLzya)zb)1/2V h=2.27lxV 1a/2al1l1yy+-xmax b)1V V 1V a)1V c)/2l1o1V T d)23585ymaxffAV假定此力沿桿長不變。 4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材計算4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件1 綴條計算剪力分擔在兩個綴條面上，則斜桿力為cos1tnVN 由于通常用單角鋼作綴條，與柱單面連接，有偏心作用，按軸心構(gòu)件計算時，應(yīng)考慮強度折減：計算強度和連接時，=0.85計算穩(wěn)定時，等邊角鋼，=0.6+0.0015，但不大于1.0 短邊相連的不等邊角鋼=0.5+0.002

32、5，但不大于1.0 長邊相連的不等邊角鋼， =0.70 綴條長細比，對中間無聯(lián)系的單間鋼壓桿，取最小回轉(zhuǎn)半徑，當20時，取20。 4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材計算4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件縱板連接焊縫同時受有彎矩：2211VlaTM據(jù)此計算綴板與柱肢之間的焊縫。 為避免格構(gòu)式柱在運輸和安裝過程中變形，沿柱身每隔8m設(shè)橫隔一道或在截面較大寬度的九倍長度范圍內(nèi)設(shè)橫隔，且每個運輸單元橫隔不少于兩個。2. 綴板體系 取如圖脫離體1122lVaT11ValT a兩柱肢軸線距離； l1 綴板之間的中心距離 在構(gòu)件同一截面處綴板的線剛度之和kb= Ib/a不得小于柱分肢

33、線剛度k1= I1/ l1的6倍。綴板寬度d2a/3，厚度ta/40，并不小于6mm。4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材計算4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件條： 12xox27AA 根據(jù)邊界條件確定lox, loy 計算 yx,IIA AIixxAIiyyxoxxilyoyyil板： 212xox ,maxy0 x1. 已知荷載、截面，驗算2. 已知截面求承載力4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計步驟第四章 軸心受力構(gòu)件根據(jù)截面類別 ,maxyox接上判斷： 判斷： 40剪力： 1max0.7 23585ymaxffAV計算綴條及連

34、接計算綴板與柱肢之間的焊縫max0.51 1 ANf 4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算第四章 軸心受力構(gòu)件3已知荷載設(shè)計截面根據(jù)邊界條件確定lox、loy 計算 yyiIA，y根據(jù)等穩(wěn)定性 求 先假定 oyyli 驗算截面設(shè) 查 sAfN否調(diào) 整 截 面根據(jù)iy、As初選肢截面肢間距11, A2122iibxyoxx2xib 4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計計算4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計步驟第四章 軸心受力構(gòu)件4.7 軸心受壓柱的柱頭和柱腳 為了使柱子實現(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。原則是：傳力明確、過程簡潔、經(jīng)濟合理、安全可靠，并且具有足夠的剛度而構(gòu)

35、造又不復雜。 為了達到如上要求，通常存在不可調(diào)合的矛盾，這時就必須抓主要矛盾。第四章 軸心受力構(gòu)件4.7.1 軸心受壓柱的柱頭柱頭1實腹式柱頭傳力路線：梁突緣柱頂板加勁肋柱身焊縫墊板焊縫焊縫柱頭構(gòu)造N /4N /4a)加勁肋10-20加勁肋22b柱頂板墊板l11aN /2綴板柱板頂1墊圈突緣填板N /2h1綴板32lb/2lb)填板突緣墊圈加勁肋墊板柱頂板梁柱124.7 軸心受壓柱的柱頭和柱腳第四章 軸心受力構(gòu)件2格構(gòu)式柱頭梁墊板柱頂板加勁肋柱肢綴板柱頭構(gòu)造N /4N /4a)加勁肋10-20加勁肋22b柱頂板墊板l11aN /2綴板柱板頂1墊圈突緣填板N /2h1綴板32lb/2lb)綴板梁柱肢柱頂板加勁肋綴板傳力路線： 綴板與加勁肋受力形式相同。加勁肋的抗彎及抗剪強度應(yīng)進行計算。4.7 軸心受壓柱的柱頭和柱腳4.7.1 軸心受壓柱的柱頭第四章 軸心受力構(gòu)件3簡單實腹式柱端構(gòu)造 這兩種構(gòu)造非常簡單傳力簡捷，但不明確，只有在荷載不太大的時候采用，無論哪一種都應(yīng)當考慮其中一邊無活荷作用時偏心荷載的作用。實腹柱柱端構(gòu)造集中墊板梁端加勁肋b )a )4.7 軸心受壓柱的柱頭和柱腳4.7.1 軸心受壓柱的柱