第五1章 軸心受力構(gòu)件

1、第五章 軸心受力構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式1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2軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算3軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計5格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計6鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.1.1 軸心

2、受力構(gòu)件的應(yīng)用軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用4.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式【定義定義】軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件（軸心拉桿）和（軸心拉桿）和軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件（軸心壓桿）。（軸心壓桿）。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles

3、 of Steel Structurea)+b)【應(yīng)用應(yīng)用】在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架中的桿在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺和其它件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。結(jié)構(gòu)的支柱等。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure柱 腳yyxxx11柱 腳(實 軸 )xxy1y(虛 軸 )(虛 軸 )y1 x(實 軸 )y柱 頭柱 身柱 身ll綴 板l = l綴 條柱

4、 頭鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure 支承屋蓋、樓蓋或工作平臺的豎向受壓構(gòu)件通常支承屋蓋、樓蓋或工作平臺的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱。稱為柱。【組成組成】柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成。柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成?！緜髁Ψ绞絺髁Ψ绞健可喜拷Y(jié)構(gòu)柱頭柱身柱腳基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)柱頭柱身柱腳基礎(chǔ)【分類分類】實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。實腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢用綴件聯(lián)系組格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。成。采用較多的

5、是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure柱 腳yyxxx11柱 腳( 實 軸 )xxy1y( 虛 軸 )( 虛 軸 )y1x( 實 軸 )y柱 頭柱 身柱 身ll綴 板l = l綴條柱 頭 格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件實軸實軸格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分 肢腹板的主軸。肢腹板的主軸。虛軸虛軸通過分肢綴

6、件的主軸。通過分肢綴件的主軸?！揪Y條和綴板綴條和綴板】一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用是將各分肢連成整體，使其共同受力，用是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時產(chǎn)生的剪力。并承受繞虛軸彎曲時產(chǎn)生的剪力。綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。板常用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Desig

7、n Principles of Steel Structure4.1.2 軸心受力構(gòu)件的截面形式軸心受力構(gòu)件的截面形式a a）型鋼截面；）型鋼截面； b b) )實腹式組合截面；實腹式組合截面；c c) )格構(gòu)式組合截面格構(gòu)式組合截面實實腹腹式式截截面面格格構(gòu)構(gòu)式式截截面面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure截面形式比較說明：截面形式比較說明：實腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，整實腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，

8、整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸較大時鋼材用量較體受力和抗剪性能好，但截面尺寸較大時鋼材用量較多；多；而格構(gòu)式構(gòu)件容易實現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛而格構(gòu)式構(gòu)件容易實現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較好，用料較省。度較大，抗扭性能較好，用料較省。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure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

9、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)計鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.2 4.2 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件以截面上的軸心受力構(gòu)件以截面上的平均應(yīng)力平均應(yīng)力達到鋼材的屈服強度作為強達到鋼材的屈服強度作為強度計算準(zhǔn)則。度計算準(zhǔn)則。NfA（4.2.1） NN 軸心力設(shè)

10、計值；軸心力設(shè)計值； A A 構(gòu)件的毛截面面積；構(gòu)件的毛截面面積； f f 鋼材抗拉或抗壓強度設(shè)計值。鋼材抗拉或抗壓強度設(shè)計值。 4.2.1 軸心受力構(gòu)件的強度計算軸心受力構(gòu)件的強度計算1. 1. 截面無削弱截面無削弱構(gòu)件以構(gòu)件以達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。 設(shè)計時，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力設(shè)計時，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N N應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure 有孔洞等削弱有孔

11、洞等削弱彈性階段應(yīng)力分布不均勻；彈性階段應(yīng)力分布不均勻； 極限狀態(tài)凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。極限狀態(tài)凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。 n/N AfNNNN0 max=30 fy ( (a) )彈性狀態(tài)應(yīng)力彈性狀態(tài)應(yīng)力( (b) )極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力nNfA（4.2.2） A An n 構(gòu)件的凈截面面積構(gòu)件的凈截面面積鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structuren110Abndt注注1：軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時：軸心受力構(gòu)件采用

12、螺栓連接時 最危險凈截面的計算最危險凈截面的計算M螺栓并列布置按最危險的正交截面（螺栓并列布置按最危險的正交截面（）計算：）計算：M螺栓錯列布置可能沿正交截面（）破壞，也可能螺栓錯列布置可能沿正交截面（）破壞，也可能沿齒狀截面（沿齒狀截面（ ）破壞，取截面的較小面積計算：）破壞，取截面的較小面積計算：22n42122021;Acnccn dtNNbtt1b111NNtt1bc2c3c4c111鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure

13、M對于高強螺栓的摩擦型連接，可以認為連接傳力所依靠的摩對于高強螺栓的摩擦型連接，可以認為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的孔前接觸面已傳遞一半的力力，因此最外列螺栓處危險截面的凈截面強度應(yīng)按下式計算：，因此最外列螺栓處危險截面的凈截面強度應(yīng)按下式計算：圖圖5.2.3 摩擦型高強螺栓孔前傳力摩擦型高強螺栓孔前傳力,110,10;nnNfAbn dtAfdbt其中：鋼材強度設(shè)計值螺栓孔直徑；主板寬度；主板厚度。110.51nNNnnn 計算截面上的螺栓數(shù)；連接一側(cè)的螺栓總數(shù)。0.50.5孔前傳力系數(shù)孔前傳力系數(shù)對于高強度螺栓摩擦型連接的

14、構(gòu)件，對于高強度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除按上式驗算凈截面強度外，還應(yīng)除按上式驗算凈截面強度外，還應(yīng)按式按式(5.2.1)(5.2.1)驗算毛截面強度。驗算毛截面強度。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.2.2 軸心受力構(gòu)件的剛度計算軸心受力構(gòu)件的剛度計算 （正常使用極限狀態(tài)）（正常使用極限狀態(tài)）【軸心受力構(gòu)件剛度控制軸心受力構(gòu)件剛度控制】通常用通常用長細比長細比 來衡量，來衡量， 越大，表示構(gòu)越大，表示構(gòu)件剛度越??；件剛度越

15、??；【原因原因】長細比過大長細比過大, ,構(gòu)件在使用過程中容易因自重產(chǎn)生撓曲，在動構(gòu)件在使用過程中容易因自重產(chǎn)生撓曲，在動力荷載作用下容易產(chǎn)生振動力荷載作用下容易產(chǎn)生振動, ,在運輸和安裝過程中容易產(chǎn)生彎曲。在運輸和安裝過程中容易產(chǎn)生彎曲?！救菰S設(shè)計容許設(shè)計】應(yīng)使構(gòu)件長細比不超過規(guī)定的容許長細比應(yīng)使構(gòu)件長細比不超過規(guī)定的容許長細比 maxmax構(gòu)件最不利方向的最大長細比；構(gòu)件最不利方向的最大長細比；l l0 0計算長度，取決于其兩端支承情況；計算長度，取決于其兩端支承情況； i i回轉(zhuǎn)半徑；回轉(zhuǎn)半徑； 容許長細比容許長細比 ，查，查P75P75表表4.14.1，表，表4.24.2。 AIi m

16、axyx),()(max0maxil（4.2.3）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.3.1 4.3.1 軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)現(xiàn)象軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)現(xiàn)象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)定穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡無缺陷的軸心受壓構(gòu)件在壓力較無缺陷的軸心受壓構(gòu)件在壓力較小小時，只有時，只有軸向軸向壓縮變形壓縮變形，并保持，并保持直線平衡直線平衡狀態(tài)。此時如果有干擾力使構(gòu)件產(chǎn)狀態(tài)。此時如果有干擾力使構(gòu)件產(chǎn)生微小彎曲

17、，當(dāng)干擾力移去后生微小彎曲，當(dāng)干擾力移去后, ,構(gòu)件將恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)。構(gòu)件將恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)。隨遇平衡隨遇平衡隨著軸向壓力隨著軸向壓力N N的增的增大大，當(dāng)干擾力移去后，構(gòu)件，當(dāng)干擾力移去后，構(gòu)件仍保持仍保持微彎微彎平衡狀態(tài)而平衡狀態(tài)而不能恢復(fù)不能恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)。到原來的直線平衡狀態(tài)。如軸心壓力再稍微增加，則彎曲變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載如軸心壓力再稍微增加，則彎曲變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)件的能力，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)件的彎曲失穩(wěn)（雙軸對稱截面）彎曲失穩(wěn)（雙軸對稱截面）。u 隨遇平衡是從穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的臨界狀態(tài)，發(fā)生隨隨遇平衡是從穩(wěn)定平

18、衡過渡到不穩(wěn)定平衡的臨界狀態(tài)，發(fā)生隨遇平衡時的軸心壓力稱為遇平衡時的軸心壓力稱為臨界力臨界力N Ncr cr，相應(yīng)的截面應(yīng)力稱為，相應(yīng)的截面應(yīng)力稱為臨界應(yīng)臨界應(yīng)力力s scr cr。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure無缺陷的軸心受壓構(gòu)件（雙軸對稱的工型截面）通常發(fā)生無缺陷的軸心受壓構(gòu)件（雙軸對稱的工型截面）通常發(fā)生彎曲失彎曲失穩(wěn)穩(wěn)，構(gòu)件的變形發(fā)生了性質(zhì)上的變化，即構(gòu)件由直線形式改變?yōu)椋瑯?gòu)件的變形發(fā)生了性質(zhì)上的變化，即構(gòu)件由直線

19、形式改變?yōu)閺澢问?，且這種變化帶有突然性。彎曲形式，且這種變化帶有突然性。對某些抗扭剛度較差的軸心受壓構(gòu)件（十字形截面），當(dāng)軸心壓對某些抗扭剛度較差的軸心受壓構(gòu)件（十字形截面），當(dāng)軸心壓力達到臨界值時，穩(wěn)定平衡狀態(tài)不再保持而發(fā)生微扭轉(zhuǎn)。當(dāng)軸心力達到臨界值時，穩(wěn)定平衡狀態(tài)不再保持而發(fā)生微扭轉(zhuǎn)。當(dāng)軸心力在稍微增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這力在稍微增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。截面為單軸對稱（截面為單軸對稱（T T形截面）的軸心受壓構(gòu)件繞對稱軸失穩(wěn)時，由形截面）的軸心受壓構(gòu)件繞對稱軸失穩(wěn)時，由于截面形心和剪切中心不重合，在發(fā)生

20、彎曲變形的同時必然伴隨于截面形心和剪切中心不重合，在發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)象稱為有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)象稱為彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件的三種整體失穩(wěn)狀態(tài)軸心受壓構(gòu)件的三種整體失穩(wěn)狀態(tài)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.3.2 無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲理想軸心受壓構(gòu)件理想軸心受壓構(gòu)件（1 1）桿件為等截面理想直桿；）桿件為等截面理想直桿；（2 2）壓力作用線與桿件形心軸重合；）壓力

21、作用線與桿件形心軸重合；（3 3）材料為勻質(zhì)，各項同性且無限彈性）材料為勻質(zhì)，各項同性且無限彈性, ,符合虎克定律；符合虎克定律；（4 4）構(gòu)件無初應(yīng)力，節(jié)點鉸支。）構(gòu)件無初應(yīng)力，節(jié)點鉸支。1、彈性彎曲屈曲、彈性彎曲屈曲歐拉（歐拉（EulerEuler）早在）早在17441744年通過對理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題年通過對理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題進行的研究，當(dāng)軸心力達到臨界值時，壓桿處于屈曲的微彎狀進行的研究，當(dāng)軸心力達到臨界值時，壓桿處于屈曲的微彎狀態(tài)。在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微態(tài)。在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微分方程，求解后得到了著名的分方程，求

22、解后得到了著名的歐拉臨界力歐拉臨界力和和歐拉臨界應(yīng)力歐拉臨界應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel StructureNBzCyy屈 曲 彎 曲狀 態(tài)ANz0/22 NydzyEIdkzBkzAycossinEINk/2222222/)/(/EAilEAlEINcr22EANcrcr方程通解：方程通解：臨界力：臨界力：歐拉公式：歐拉公式：02 yky鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Struct

23、ure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure（5.3.1）222cr2220EIEIEANll22EEEAN（5.3.2）N Ncr cr 歐拉臨界力，常計作歐拉臨界力，常計作N NE E E E 歐拉臨界應(yīng)力，歐拉臨界應(yīng)力，E E 材料的彈性模量材料的彈性模量A A 壓桿的截面面積壓桿的截面面積 桿件長細比（桿件長細比（ = = l l0 0/ /i i）i i 回轉(zhuǎn)半徑（回轉(zhuǎn)半徑（ i i2 2= =I/AI/A）m-m-構(gòu)件的計算長度系數(shù)構(gòu)件的計算長度系數(shù)l l-構(gòu)件的幾何長度構(gòu)件的幾何長度1 1、理想軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲臨

24、界力隨抗彎剛度的增加和構(gòu)件長、理想軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲臨界力隨抗彎剛度的增加和構(gòu)件長度的減小而增大；度的減小而增大； 2 2、當(dāng)構(gòu)件兩端為其它支承情況時，通過桿件計算長度的方法考慮。、當(dāng)構(gòu)件兩端為其它支承情況時，通過桿件計算長度的方法考慮。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎克定理（克定理（E E為常量），因此當(dāng)截面應(yīng)力超過鋼材

25、的比例極為常量），因此當(dāng)截面應(yīng)力超過鋼材的比例極限限f fp p后，歐拉臨界力公式不再適用，式（后，歐拉臨界力公式不再適用，式（4.3.24.3.2）應(yīng)滿足：）應(yīng)滿足：PppcrfEfE:22或或長長細細比比只有長細比較大（只有長細比較大（llllp p）的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足）的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足上式的要求。對于長細比較?。ㄉ鲜降囊?。對于長細比較小（llllp p）的軸心受壓構(gòu)件，）的軸心受壓構(gòu)件，截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計算其臨界力。于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計算其臨界力。（4.3.3

26、）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure2、彈塑性彎曲屈曲、彈塑性彎曲屈曲18891889年恩格塞爾，用應(yīng)力應(yīng)變曲線的切線模量代替歐拉公式中年恩格塞爾，用應(yīng)力應(yīng)變曲線的切線模量代替歐拉公式中的彈性模量的彈性模量E E，將歐拉公式推廣應(yīng)用于非彈性范圍，即：，將歐拉公式推廣應(yīng)用于非彈性范圍，即：22ttcr220E IE ANl（4.3.5）22tcrE（4.3.6）N Ncr cr 切線模量臨界力切線模量臨界力 cr cr 切線模量

27、臨界應(yīng)力切線模量臨界應(yīng)力 E Et t 壓桿屈曲時材料的切線模量壓桿屈曲時材料的切線模量 (=ds/de) (=ds/de) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力 crcr 與長細比與長細比 的的曲線可作為設(shè)計軸心受壓構(gòu)件的依據(jù)，因曲線可作為設(shè)計軸心受壓構(gòu)件的依據(jù)，因此也稱為此也稱為柱子曲線柱子曲線。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原

28、理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure彈性受力階段彈性受力階段（OaOa1 1段），荷載段），荷載N N和最大總撓度和最大總撓度Y Ym m的關(guān)系曲線與的關(guān)系曲線與只有初彎曲沒有殘余應(yīng)力時的只有初彎曲沒有殘余應(yīng)力時的彈性關(guān)系完全相同。彈性關(guān)系完全相同。NupNNbddaacc111初 彎 曲彈 性 曲 線初 彎 曲無 殘 余 應(yīng) 力初 彎 曲有 殘 余 應(yīng) 力v0v0v0v00Ymv0ym=+NzyNmyv0初 始狀 態(tài)圖圖5.4.1 極限承載力理論極限承載力理論4.4.1 實際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計算方法實際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計算

29、方法4.4 實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定彈塑性受力階段彈塑性受力階段（a a1 11 1段），段），低于只有初彎曲而無殘余應(yīng)力低于只有初彎曲而無殘余應(yīng)力相應(yīng)的彈塑性段。撓度隨荷載相應(yīng)的彈塑性段。撓度隨荷載增加而迅速增大，直到增加而迅速增大，直到c c1 1點。點。曲線的極值點曲線的極值點c c1 1點表示構(gòu)件由點表示構(gòu)件由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡，穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡，相應(yīng)于相應(yīng)于c c1 1點的荷載點的荷載N Nu u為臨界荷載為臨界荷載, ,相應(yīng)的應(yīng)力相應(yīng)的應(yīng)力 crcr為臨界應(yīng)力為臨界應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of

30、 Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure實際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程度實際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此每個實際構(gòu)件都有各自每個實際構(gòu)件都有各自的柱子曲線的柱子曲線。規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、不同加工條件和相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向以不同加工條件和相應(yīng)的殘余

31、應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向以及及l(fā)/1000的初彎曲，按照的初彎曲，按照極限承載力理論極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對多種，采用數(shù)值積分法，對多種實腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近實腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近200200條柱子曲線。條柱子曲線。規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個窄帶，取每組的規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個窄帶，取每組的平均值曲線作為該組代表曲線，給出平均值曲線作為該組代表曲線，給出a a、b b、c c、d d四條柱子曲線，四條柱子曲線，如圖如圖5.4.25.4.2。歸屬。歸屬a a、b b、c c、d d四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分

32、類見表四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分類見表5.4.15.4.1和表和表5.4.25.4.2。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure我國的柱子曲線我國的柱子曲線鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.4.2 實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算ycrcrRyRfNfAfNfA即：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

33、為，截面應(yīng)力不大于臨截面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力，界應(yīng)力，并考慮抗力分項系數(shù)并考慮抗力分項系數(shù) R R后，即為：后，即為：N軸心壓力設(shè)計值軸心壓力設(shè)計值A(chǔ)構(gòu)件毛截面面積構(gòu)件毛截面面積 軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，可根據(jù)表的截面分類和，可根據(jù)表的截面分類和構(gòu)件長細比，按附錄構(gòu)件長細比，按附錄4附表附表4.14.4查出。查出。材料抗壓設(shè)計強度材料抗壓設(shè)計強度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

34、原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structuren0.215yfE當(dāng)當(dāng) 時，時，n0.215yfE當(dāng)當(dāng) 時時，2cr1ny1f （5.4.3）規(guī)范采用規(guī)范采用最小二乘法最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值擬合成數(shù)學(xué)公式表達將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值擬合成數(shù)學(xué)公式表達22222cr23nn23nnnny()()4/2f （5.4.4） 1 1、 2 2 、 3 3系數(shù)，根據(jù)不同曲線類別按表選用。系數(shù)，根據(jù)不同曲線類別按表選用。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Pr

35、inciples of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.4.3軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算構(gòu)件長細比軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算構(gòu)件長細比1、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，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，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：尚應(yīng)滿足：懸懸伸伸板板件件寬寬厚厚比比。或或 tbtbyx07. 5 xxyyb bt t2 2、截面為單軸對稱構(gòu)件：、截面為單軸對稱構(gòu)件：xxyyxoxxilx軸：繞非對稱軸繞

36、對稱軸繞對稱軸y y軸屈曲時，一般為彎扭屈曲，其臨軸屈曲時，一般為彎扭屈曲，其臨界力低于繞對稱軸界力低于繞對稱軸x x軸的彎曲屈曲，所以計算軸的彎曲屈曲，所以計算時，以換算長細比時，以換算長細比 yzyz代替代替 y y ，計算公式如下：，計算公式如下：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure122222222220014 12yzyzyzyzei 222022220025.7ztxyi AIIlieii。構(gòu)構(gòu)件件，取取或或兩兩端端

37、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細比比徑徑；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 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Str

38、ucture鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structureyytb（a）A A、等邊單角鋼截面等邊單角鋼截面，圖（，圖（a a）40220220040.850.5410.544.78113.5yyzyyyyyzbb tlbltltbb tlbtb當(dāng)時：當(dāng)時：3 3、單角鋼截面和雙角鋼組合、單角鋼截面和雙角鋼組合T T形截面可形截面可采取以下簡化計算采取以下簡化計算B B、等邊雙角鋼截面等邊雙角鋼截面，圖（，圖（b b）yybb（b b）40220220040.4750.5810.583.9118.6yyzyyyyyzbb tlbl tl

39、tbb tlbtb當(dāng)時：當(dāng)時：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel StructureC 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 c090.4810.485.1117.4yyzyyyyyzbbtlbl tl tbbtlbtb當(dāng)時:當(dāng)時：yyb2b2b1（c c）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）yyb2b1b1（d d）1012201104

40、110.560.563.7152.7yyzyyyyzb tlbl tbb tlbtb當(dāng)時，近似?。寒?dāng)時：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structureuub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 u軸軸) )穩(wěn)定穩(wěn)定時，可按下式計算換算長細比，并按時，可按下式計算換算長細比，并按b b類類截面確定截面確定 值：值：402200000.250.6910.695.4uuzuuuuzuuubb tlbl tbb tlbtli

41、u當(dāng)時：當(dāng)時：式中：，構(gòu)件對 軸的長細比。4 4、單軸對稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對稱軸、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)按彎扭屈曲計算以外的任意軸失穩(wěn)時，應(yīng)按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。其穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure1. 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（單面連接的不（單面連接的不等邊角鋼除外）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

42、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，考慮強度折減系強度折減系數(shù)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；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查穩(wěn)查穩(wěn)定系數(shù)。定系數(shù)。y yy yx xx x實軸實軸虛虛軸軸其他注意事項：其他注意事項：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of St

43、eel Structure1 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，且不大大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、式中、式中l(wèi)=l=l l0 0/ /i i0 0，計算長度，計算長度l l0 0取節(jié)點中取節(jié)點中心

44、距離，心距離，i i0 0為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，當(dāng)當(dāng) 20 8080【構(gòu)造措施構(gòu)造措施】設(shè)置成對的橫向加勁肋設(shè)置成對的橫向加勁肋【橫向加勁肋的作用橫向加勁肋的作用】防止腹板在施防止腹板在施 工和運輸過程中發(fā)生變形，并可提工和運輸過程中發(fā)生變形，并可提 高柱的抗扭剛度。高柱的抗扭剛度。【間距間距】不得大于不得大于 3 3h h0 0 【外伸寬度外伸寬度 b bs s】不小于不小于 h h0 0/30+40cm/30+40cm 【厚度厚度t tw w 】應(yīng)不小于應(yīng)不小于b bs s/15 /15 。 實腹柱中的橫向加勁肋實腹柱中的橫向加勁肋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Des

45、ign Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure實腹柱中的橫向加勁肋實腹柱中的橫向加勁肋【選擇設(shè)置的部位選擇設(shè)置的部位】除工字形截面外，除工字形截面外，其余截面的實腹柱應(yīng)在受有其余截面的實腹柱應(yīng)在受有較大水較大水平力平力處、在處、在運輸運輸單元的單元的端部端部以及其以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得大于柱截面較大寬度的大于柱截面較大寬度的9 9倍倍，也不得，也不得大于大于8m8m。 【焊縫焊縫】軸心受壓實腹柱的縱向焊縫軸心受壓實腹柱的縱向焊

46、縫（如工字形截面柱中（如工字形截面柱中翼緣與腹板翼緣與腹板的的連接焊縫）受力很小，不必計算，可連接焊縫）受力很小，不必計算，可按構(gòu)造要求確定焊腳尺寸。按構(gòu)造要求確定焊腳尺寸。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure如圖所示一管道支架如圖所示一管道支架, ,其支柱的設(shè)計壓力為其支柱的設(shè)計壓力為N N1600kN1600kN（設(shè)計值）（設(shè)計值）, ,柱兩端鉸接柱兩端鉸接, ,鋼材為鋼材為Q235Q235，截面無孔削弱，截面無孔削弱 ,

47、 ,試設(shè)計此支柱的截面：用普通軋制工字鋼，用熱試設(shè)計此支柱的截面：用普通軋制工字鋼，用熱軋軋H H型鋼，焊接工字形截面，翼緣板為火焰切割邊。型鋼，焊接工字形截面，翼緣板為火焰切割邊。xxxxyyyy解：支柱在兩個方向的計算長解：支柱在兩個方向的計算長度不相等故取圖中所示的截面度不相等故取圖中所示的截面朝向，將強軸順朝向，將強軸順x x軸方向，弱軸方向，弱軸順軸順y y軸方向，這樣柱軸在兩軸方向，這樣柱軸在兩個方向的計算長度分別為個方向的計算長度分別為l0 x=600cml0y=300cm準(zhǔn)則一：準(zhǔn)則一：【例題例題4.34.3】鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles o

48、f Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure1.初選截面初選截面假定假定 9090，對于熱軋工字鋼，當(dāng)繞軸，對于熱軋工字鋼，當(dāng)繞軸x x失穩(wěn)時失穩(wěn)時屬于屬于a a類截面類截面當(dāng)繞軸當(dāng)繞軸y y失穩(wěn)時屬于失穩(wěn)時屬于b b類截面類截面。一、熱軋工字鋼一、熱軋工字鋼90235yf查附表查附表4.1得得714. 0 xy0.621查附表查附表4.2得得需要的截面幾何量為需要的截面幾何量為322min160010119.8cm0.62121510NAfcm67.6906000 xxlicm33.3903000yy

49、li鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure由附表由附表7.17.1中不可能選出同時滿足中不可能選出同時滿足A A、i ix x、i iy y的型號，可適的型號，可適當(dāng)照顧到當(dāng)照顧到A A、 i iy y進行選擇，試選進行選擇，試選I56I56a a ，A A135.38cm135.38cm2 2、i ix x=22.01cm=22.01cm、i iy y=3.18cm.=3.18cm.2、截面驗算、截面驗算因截面無孔削弱，可不驗算

50、強度；又因軋制工字鋼的翼因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。穩(wěn)定驗算。 15026.2701.22600 x0 xxil 15034.9418.3300y0yyil滿足要求滿足要求鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure2223mm/N215mm/N84.1991038.1355914.0101600fANy

51、yyy94.344.20.5916235f由，查附表得xy故整體穩(wěn)定性滿足要求。故整體穩(wěn)定性滿足要求。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure由于熱軋由于熱軋H H 型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因而長細比的假設(shè)值可適當(dāng)減小，假設(shè)因而長細比的假設(shè)值可適當(dāng)減小，假設(shè) =60=60，對寬翼緣，對寬翼緣H H型型鋼因鋼因b/hb/h0.80.8，所以不論對，所以不論對x x軸或軸或y y軸

52、均屬類軸均屬類b b截面。截面。1、初選截面、初選截面二、熱軋二、熱軋H型鋼型鋼60235yf807. 0查附表查附表4.2得得需要的截面幾何量為需要的截面幾何量為223cm2 .9210215807.0101600fNAcm0 .10606000 xxlicm0 .5603000yyli鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure由附表中試選由附表中試選HW250250914A92.18cm2、ix=10.8cm、iy=6.29cm2

53、、截面驗算、截面驗算因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制鋼的翼緣和腹板均因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。 1506 .558 .10600 x0 xxil 1507 .4729.6300y0yyil故剛度滿足要求故剛度滿足要求鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure2223mm/N215mm/N12.209

54、1018.9283. 0101600fANyxxx55.64.20.83235f由，查附表得6 .55x類，故取長細比較大值值均屬軸軸和因?qū)yx故整體穩(wěn)定性滿足要求故整體穩(wěn)定性滿足要求鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure假設(shè)假設(shè) 6060，組合截面一般，組合截面一般b/hb/h0.80.8不論對不論對x x軸或軸或y y軸均屬軸均屬b b類類截面截面。1、初選截面、初選截面三、焊接工字鋼三、焊接工字鋼60235yf807.0查

55、附表查附表4.2得得需要的截面幾何量為需要的截面幾何量為3221600 1092.2cm0.807215 10NAfcm0 .10606000 xxlicm0 . 5603000yyli鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structurecm2343. 0100.43xihcm2124. 0524. 0yib查查P394附錄附錄5對工字形截面對工字形截面根據(jù)根據(jù)h=23cm，b=21cm，和計算的，和計算的A=92.2cm2， 設(shè)計截面如下圖。

56、這設(shè)計截面如下圖。這一步，不同設(shè)計者的差別較大。估計的尺寸一步，不同設(shè)計者的差別較大。估計的尺寸h、b只是一個參考，給只是一個參考，給出一個量的概念。設(shè)計者可根據(jù)鋼材的規(guī)格與經(jīng)驗確定截面尺寸。出一個量的概念。設(shè)計者可根據(jù)鋼材的規(guī)格與經(jīng)驗確定截面尺寸。A=90cm2433cm36458 .025254 .12121yI433cm13250252 .248 .2725121xI鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structurecm36.69036

57、45AIiyycm13.129013250AIixx因截面無孔削弱，可不驗算強度。因截面無孔削弱，可不驗算強度。故剛度滿足要求故剛度滿足要求（1）剛度和整體穩(wěn)定驗算）剛度和整體穩(wěn)定驗算2、截面驗算、截面驗算 15046.4913.12600 xoxxil 15009.4737.6300yoyyil鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure3222160010207/ mm215/ mm0.8599010NNfNAyxxx49.464.

58、20.859235f由，查附表得46.49x類，故取長細比較大值值均屬軸軸和因?qū)yx故整體穩(wěn)定性滿足要求故整體穩(wěn)定性滿足要求59.1423523556.491 .0109 .814282501tb（2）局部整體穩(wěn)定驗算）局部整體穩(wěn)定驗算75.4923523556.495 . 02525.3182500wth故局部穩(wěn)定性滿足要求故局部穩(wěn)定性滿足要求鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure由上述計算結(jié)果可知，采用熱軋普通工字鋼截面比熱

59、軋由上述計算結(jié)果可知，采用熱軋普通工字鋼截面比熱軋H H型鋼型鋼截面面積約大截面面積約大4646。 盡管弱軸方向的計算長度僅為強軸方向計算長度的盡管弱軸方向的計算長度僅為強軸方向計算長度的1/21/2，但普，但普通工字鋼繞弱軸的回轉(zhuǎn)半徑太小，因而支柱的承載能力是由繞弱通工字鋼繞弱軸的回轉(zhuǎn)半徑太小，因而支柱的承載能力是由繞弱軸所控制的，對強軸則有較大富裕，經(jīng)濟性較差。軸所控制的，對強軸則有較大富裕，經(jīng)濟性較差。 對于熱軋對于熱軋H H型鋼，由于其兩個方向的長細比比較接近，用料型鋼，由于其兩個方向的長細比比較接近，用料較經(jīng)濟，在設(shè)計軸心實腹柱時，宜優(yōu)先選用較經(jīng)濟，在設(shè)計軸心實腹柱時，宜優(yōu)先選用H

60、H型鋼。型鋼。 焊接工字鋼用鋼量最少，但制作工藝復(fù)雜。焊接工字鋼用鋼量最少，但制作工藝復(fù)雜。比較上面三種截面面積比較上面三種截面面積熱軋工字型鋼：熱軋工字型鋼： A135.38cm2 熱軋熱軋H型鋼：型鋼：A=92cm2 組合工字鋼：組合工字鋼：A=90cm2小小結(jié)結(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 Design Principles of Steel Structure4.7 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件圖圖5.7.1 格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件組成格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件組成 格