鋼結(jié)構(gòu)例題PPT課件

1、查工字鋼表，查工字鋼表，初選初選 25a: A=48.54cm2, ix=10.18cm, iy=2.4cm, h=250mm, b=116mm2、驗算：、驗算： xlox/ix=900/10.18=88.4 y=loy/iy=300/2.4=125 150 b/h=116/250=0.4640.8 查得：查得：x=0.725(a類），類），y=0.411(b類）類）N/(A)=400103/(0.4114854）200.5N/mm2 f=215N/mm2 由于截面無削弱，不必驗算強度。型鋼截面局由于截面無削弱，不必驗算強度。型鋼截面局部部穩(wěn)定也不需驗算。所以，所選截面滿足要求。穩(wěn)定也不需驗算

2、。所以，所選截面滿足要求。第1頁/共35頁例題4.4：試設(shè)計一兩端鉸接的試設(shè)計一兩端鉸接的焊接工字形焊接工字形組合截面組合截面柱。柱高柱。柱高4.8m,鋼材鋼材Q235,手工焊，手工焊，E43型焊條，型焊條，翼緣翼緣為軋制邊，板厚小于為軋制邊，板厚小于40mm。承受軸心壓力設(shè)計。承受軸心壓力設(shè)計值值 N=800kN。解：解：1、初選截面：、初選截面： 假定假定80，查得查得x=0.688(b類類), y=0.578(c類類)A=N/(f)=800103/(0.578215)=6438mm2ix=lox/=480/80=6cmiy=loy/=480/80=6cm由近似關(guān)系：由近似關(guān)系：h=ix/

3、0.43=60/0.43=140mm b=iy/0.24=60/0.24=250mm第2頁/共35頁 試取試取b=250mm, t=10mm; h=260mm, tw=6mm2、截面驗算、截面驗算：（1）截面幾何特性）截面幾何特性A=2251.0240.664.42cm2Ix=0.6243/12+2251.012.528503.7cm4Iy=21.0253/12=2604.2cm4ix=Ix/A=8503.7/64.42=11.5cmiy=Iy/A=2604.2/64.42=6.4cm(2)剛度驗算：剛度驗算：x=lox/ix=480/11.5=41.7y=loy/iy=480/6.4=75

4、150第3頁/共35頁（3 3）整體穩(wěn)定性驗算）整體穩(wěn)定性驗算由由x x=41.7=41.7查得查得x x=0.893(b=0.893(b類類) )由由y y=75 =75 查得查得y y=0.610(c=0.610(c類類) )N/(N/(A A）80080010103 3/(0.610/(0.61064406440）203.6N/mm203.6N/mm2 2 f=215N/mm=215N/mm2 2（4 4）板件局部穩(wěn)定性驗算）板件局部穩(wěn)定性驗算翼緣：翼緣：b b1 1/t=122/10=12.2/t=122/10=12.2 10+0.110+0.1maxmax=10+0.1=10+0.1

5、757517.517.5腹板：腹板：h ho o/t/tw w=240/6=40=240/6=40 25+0.525+0.5maxmax=25+0.5=25+0.5757562.562.5所選截面滿足要求。所選截面滿足要求。 第4頁/共35頁3 3、構(gòu)造要求：、構(gòu)造要求： 對于實腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比對于實腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比h h0 0/t/tw w8080時，時，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運輸和施工中發(fā)為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運輸和施工中發(fā)生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下： 橫向加勁肋間距橫向加勁肋間距3h3h0 0； 橫向加勁肋的

6、外伸寬度橫向加勁肋的外伸寬度b bs sh h0 0/30+40 mm/30+40 mm； 橫向加勁肋的厚度橫向加勁肋的厚度t ts sbbs s/15/15。 對于組合截面，其翼緣與對于組合截面，其翼緣與腹板間腹板間 的焊縫受力較小，可不于計算，按構(gòu)的焊縫受力較小，可不于計算，按構(gòu) 造選定焊腳尺寸即可。造選定焊腳尺寸即可。bs橫向加勁肋3h0h0ts第5頁/共35頁u同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不小于同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不小于單個分肢線剛度的單個分肢線剛度的6倍倍，即：即： ；u綴板寬度綴板寬度d d2a/32a/3，厚度，厚度ta/40ta/40且不小且不小于于6mm6mm；u端綴

7、板宜適當(dāng)加寬，一般取端綴板宜適當(dāng)加寬，一般取d=ad=a。4 4、格構(gòu)柱的設(shè)計步驟、格構(gòu)柱的設(shè)計步驟 格構(gòu)柱的設(shè)計需首先確定柱肢截面格構(gòu)柱的設(shè)計需首先確定柱肢截面和綴材形式。和綴材形式。 對于對于大型柱宜用綴條柱，中小型柱大型柱宜用綴條柱，中小型柱兩種綴材均可。兩種綴材均可。 具體設(shè)計步驟如下：具體設(shè)計步驟如下：61 kkb綴板的構(gòu)造要求：axx11l1ad第6頁/共35頁 以雙肢柱為例：以雙肢柱為例：1 1、按對實軸的整體穩(wěn)定確定柱的截面、按對實軸的整體穩(wěn)定確定柱的截面( (分肢截面分肢截面) )；2 2、按等穩(wěn)定條件確定兩分肢間距、按等穩(wěn)定條件確定兩分肢間距a a，即，即 0 x0 x=

8、=y y；雙肢綴條柱：雙肢綴條柱：雙肢綴板柱：雙肢綴板柱： yxxAA 12027yxx 2120)614(2712 AAyx 即：即：)624(212 yx即：即：第7頁/共35頁 顯然，為求得顯然，為求得x x，對綴條柱需確定綴條截，對綴條柱需確定綴條截面積面積A A1 1；對綴板柱需確定分肢長細(xì)比；對綴板柱需確定分肢長細(xì)比1 1。所以，由教材附表所以，由教材附表9求得截面寬度：求得截面寬度：當(dāng)然也可由截面幾何參數(shù)計算得到當(dāng)然也可由截面幾何參數(shù)計算得到b；3、驗算對虛軸的整體穩(wěn)定，并調(diào)整、驗算對虛軸的整體穩(wěn)定，并調(diào)整b；4、設(shè)計綴條和綴板及其與柱肢的連接。、設(shè)計綴條和綴板及其與柱肢的連接。

9、xxxli 0 對虛軸的回轉(zhuǎn)半徑：1 xib 第8頁/共35頁格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：0 x0 x和和y y ；為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：綴條柱的分肢長細(xì)比：綴條柱的分肢長細(xì)比：綴板柱的分肢長細(xì)比：綴板柱的分肢長細(xì)比： yxil ，0maxmax111max7.0 50,50max5.040maxmax0maxmax1011 取取時時當(dāng)當(dāng)，且且yxil第9頁/共35頁例題4.5 試設(shè)計一兩端鉸接的軸心受壓格構(gòu)式柱。試設(shè)計一兩端鉸接的軸心受壓格構(gòu)式柱。已知軸心壓力設(shè)計值已知軸心壓力設(shè)計值N=1350kN, 此柱在此柱在x方向的計方向的計算算長

10、度長度lox=6m,在在y方向的計算長度方向的計算長度loy=3m。鋼材為。鋼材為Q345,焊條為焊條為E50型。型。設(shè)計成綴條式格構(gòu)柱；設(shè)計成綴條式格構(gòu)柱； 解解：（：（1）綴條式格構(gòu)柱設(shè)計）綴條式格構(gòu)柱設(shè)計 a、按柱對實軸、按柱對實軸y的穩(wěn)定性確定兩個單肢截面的穩(wěn)定性確定兩個單肢截面 選取截面形式為選取截面形式為雙槽鋼雙槽鋼截面截面。 假定假定y60，則，則yfy/235=60345/235=72.7 查得查得y=0.734 (b類類)第10頁/共35頁則則A=N/(y f) =1350103/(0.734315） 5839mm2 iy=loy/y =300/60 =5cm由由A、iy查槽

11、鋼表查槽鋼表,初選初選槽鋼型號槽鋼型號2 20a:A=228.8457.68cm2, 1 xiy=7.86cm, zo=2.01cm,I1=128cm4, i1=2.11cm。 y y截面驗算：截面驗算：y=loy/iy=300/7.86=38.2=150 zo 1 x由由yfy/235=38.2345/235=46.3, 查得查得y=0.873(b類類)N/(yA)=1350103/(0.8735768)268.1N/mm2 f=315N/mm2 知所選槽鋼滿足要求。知所選槽鋼滿足要求。第11頁/共35頁b b、按柱對虛軸、按柱對虛軸x x的穩(wěn)定性確定兩個單肢間距的穩(wěn)定性確定兩個單肢間距 設(shè)

12、綴條布置為設(shè)綴條布置為單斜式單斜式。試選用試選用最小角鋼最小角鋼 45454 4作為柱的作為柱的斜綴條斜綴條， 查角鋼表知：查角鋼表知：A A1 1x x/2/2 =3.49cm =3.49cm2 2。x x= =y y2 2-27A/A-27A/A1 1x x = =38.238.22 2-27-2757.68/(3.4957.68/(3.492)=35.22)=35.2ix x = =loxox/ /x x=600/35.2=600/35.2=17.1cm=17.1cm由回轉(zhuǎn)半徑與截面寬度的近似關(guān)系，得由回轉(zhuǎn)半徑與截面寬度的近似關(guān)系，得截面截面總寬度總寬度 b=b=ix x/0.44/0.

13、4417.1/0.44=38.9cm17.1/0.44=38.9cm， 取取b=35cmb=35cm。第12頁/共35頁截面驗算：截面驗算：兩單肢軸線間距：兩單肢軸線間距：a=b -2zo=35 -22.0130.98cmIx=2 I1+A/2（a/2)2=2128+28.8415.492 =14113.6cm4ix=Ix /A=14113.6 / 57.68=15.6cmx=lox/ix=600/15.6=38.4ox=x2+27A/A1x=38.42+2757.68/6.98=41.2 =150 滿足滿足剛度剛度要求。要求。由由oxfy/235=41.2345/235=49.9,查得查得x

14、=0.857(b類類)N/(x A)=1350103/（0.8575768）=273.1N/mm2 f=315N/mm2 滿足滿足對虛軸對虛軸x的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性要要求。求。第13頁/共35頁C C、綴條計算：、綴條計算：斜綴條傾角取為斜綴條傾角取為4545o o。柱的橫向剪力柱的橫向剪力V=Af/85fy/235=5768315345/235 /85=12950N斜綴條內(nèi)力斜綴條內(nèi)力Nt=V/(2cos45o)=18317N=l1/imin=a/(cos45o*imin) 45o =30.98/(0.7070.89）49.3=200由由fy/235=49.3345/235=59.7, 45o

15、查得查得0.809（b類類)r=0.6+0.0015=0.6+0.001549.30.67 NtNt/(A1x/2)=18317/(0.809349）64.9N/mm2 r*f=0.67315211.1N/mm2。滿足要求。滿足要求。第14頁/共35頁d d、柱單肢的穩(wěn)定性驗算、柱單肢的穩(wěn)定性驗算 lo1o1=2a=2=2a=230.9830.9861.96cm61.96cm， maxmax=oxox= =41.241.250, 50, 取取maxmax=50=501 1= =lo1o1/ /i1 1=61.96/2.11=61.96/2.11=29=29 0.70.7maxmax=0.7=0

16、.750503535， 單肢穩(wěn)定性滿足要求。單肢穩(wěn)定性滿足要求。第15頁/共35頁e、綴條與柱肢的連接焊縫計算、綴條與柱肢的連接焊縫計算 采用采用兩邊側(cè)面角焊縫兩邊側(cè)面角焊縫連接，連接，取取hf=4mm.則則肢背焊縫肢背焊縫所需計算長度所需計算長度 lw1k1Nt /(0.7hf*r*ffw) =0.718317 /(0.740.85200）26.9mm實際長度實際長度l1lw1+2hf=26.9+2434.9mm肢尖焊縫肢尖焊縫所需計算長度所需計算長度 lw2k2Nt /(0.7hf*r*ffw) =0.318317 /(0.740.85200）11.5mm實際長度實際長度l2lw2+2hf

17、=11.5+2419.5mm肢背、肢尖焊縫的肢背、肢尖焊縫的計算長度均小于計算長度均小于40mm, 將將肢背、肢尖焊縫的實際長度均取為肢背、肢尖焊縫的實際長度均取為50mm。第16頁/共35頁（三）柱子的橫隔（三）柱子的橫隔 為提高柱子的抗扭剛度，應(yīng)設(shè)柱子橫隔，間為提高柱子的抗扭剛度，應(yīng)設(shè)柱子橫隔，間距不大于柱截面較大寬度的距不大于柱截面較大寬度的9 9倍或倍或8m8m，且每個運輸，且每個運輸單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。 橫隔的形式橫隔的形式 自學(xué)自學(xué)第17頁/共35頁45 柱頭和柱腳一、柱頭（梁與柱的連接一、柱頭（梁與柱的連接鉸接鉸接）（一）連接構(gòu)造 為了使柱子實現(xiàn)軸心受

18、壓，并安全將荷載傳至基礎(chǔ)，必須合理構(gòu)造柱頭、柱腳。 設(shè)計原則是：傳力明確、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。第18頁/共35頁（二）、傳力途徑（二）、傳力途徑傳力路線：梁 突緣 柱頂板 加勁肋 柱身焊縫墊板焊縫焊縫柱頂板加勁肋柱梁梁突緣墊板填板填板構(gòu)造螺栓第19頁/共35頁（三）、柱頭的計（三）、柱頭的計算算(1)梁端局部承壓計算梁設(shè)計中講授(2)柱頂板 平面尺寸超出柱輪廓尺寸15-20mm，厚度不小于16mm。（3）加勁肋 加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力V=N/2和彎矩M=Nl/4計算。N/2l/2l15-20mm15-20mmt16mm第20頁/共35頁加勁

19、肋的端面承壓 加勁肋寬度由頂板寬度確定，只需由端面承壓強度驗算條件計值。鋼材端面承壓強度設(shè)cecellfftbN2/確定加勁肋的厚度cellfbNt2/焊縫計算已知焊縫長度bl，焊縫強度驗算條件wffflfffhbhN)2(7 . 022/11第21頁/共35頁加勁肋驗算 加勁肋屬于懸臂梁，受局部荷載作用，合力為V=N/2。由于加勁肋懸臂較短且高度較大，總體穩(wěn)定和剛度滿足要求無需進(jìn)行驗算，但仍需計算其抗彎強度、抗剪強度和局部穩(wěn)定，并滿足構(gòu)造要求。N/2bl/2bl局部穩(wěn)定及構(gòu)造要求mmtbtlll1015/及抗彎強度抗剪強度fhtNbhtNbWMllllll225 . 16/4/vllllfh

20、tNhtNAV75. 02/5 . 15 . 1hl第22頁/共35頁焊縫計算加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力V=N/2和彎矩M=Nbl/4計算。222)2(7 . 024/flflffhhhNbWM)2(7 . 022/22flfffhhhNAVwfffff22彎矩作用下：剪力作用下：強度驗算：第23頁/共35頁1 1、傳力途徑、傳力途徑傳力路線：柱 靴梁 底板 基礎(chǔ) 靴梁隔板柱底板焊縫抗壓焊縫第24頁/共35頁2.2.柱腳的計算柱腳的計算(1)底板的面積 假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的壓應(yīng)力均勻分布。式中：fc-混凝土軸心抗壓設(shè)計強度；An底版凈面積，An =BL-A0。Ao-錨栓孔面積，一般錨栓孔

21、直徑為錨栓直徑的 11.5倍。)634( cnfNAcca1Bt1t1ab1靴梁隔板底板L第25頁/共35頁a1 構(gòu)件截面高度；t1 靴梁厚度一般為1016mm；c 懸臂寬度，c=34倍螺栓直 徑d，d=2024mm，則 L 可求。(2)底板的厚度 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(懸臂板)、兩邊、三邊和四邊支承板。 一邊支承部分（懸臂板）)644(221 cqMnANq ctaB2211 cca1Bt1t1ab1L第26頁/共35頁 二相鄰邊支承部分： )654(222 aqM -對角線長度； -系數(shù)，與 有關(guān)。 2a22/ab式中：cca1Bt1t1ab1La2b2第27頁/共35頁 三邊支承部分： )664(213 aqM -自由邊長度； -系數(shù)，與 有關(guān)。 1a11/ab式中：cca1Bt1t1ab1L當(dāng)b1/a10.3時，可按懸臂長度為b1的懸臂板計算。第28頁/共35頁 四邊支承部分： )674(24 aqM 式中： a-四邊支承板短邊長度； b-四邊支承板長邊長度； 系數(shù)，與b/a有關(guān)。 )684(146maxmax4321ma