鋼結(jié)構(gòu)基本原理軸心受力構(gòu)件培訓講義PPT

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)基本本原理理軸心受受力構(gòu)構(gòu)件*1第六章章軸軸心受受力構(gòu)構(gòu)件6.1軸心受受力構(gòu)構(gòu)件的的類型型和應應用6.2軸心受受力構(gòu)構(gòu)件的的強度度和剛剛度6.3軸心受受壓構(gòu)構(gòu)件的的整體體穩(wěn)定定6.4軸心受受壓構(gòu)構(gòu)件的的局部部穩(wěn)定定6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計6.6柱頭和和柱腳腳的構(gòu)構(gòu)造設(shè)設(shè)計重點重點本講內(nèi)容*2軸心受受壓構(gòu)構(gòu)件的的設(shè)計計內(nèi)容容？強度計算整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定剛度計算上一講講回顧顧格構(gòu)式式軸心心受壓壓構(gòu)件件的設(shè)設(shè)計與與實腹腹式區(qū)區(qū)別？？*36.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)6.5.2.4綴件的的設(shè)計計格構(gòu)式式軸心心受壓壓構(gòu)件件的剪剪力綴條設(shè)設(shè)計綴條內(nèi)內(nèi)力：：可按鉸鉸接桁桁架進進行分分析設(shè)計：：按軸心心受壓壓計算算，考考慮鋼材強強度值值及連連接焊焊縫強強度的的折減減。*4綴板設(shè)設(shè)計內(nèi)力：：綴板與與構(gòu)件件兩個個分肢肢組成成單跨跨多層層平面面剛架架。設(shè)計：綴件常常用角角焊縫縫與分分肢相相連。。按構(gòu)構(gòu)件與與焊縫縫連接接設(shè)計計。6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)6.5.2.4綴件的的設(shè)計計*5橫隔的的設(shè)置置以保證證截面面幾何何形狀狀不變變提高構(gòu)構(gòu)件抗抗扭剛剛度傳遞必必要的的內(nèi)力力位置：：格構(gòu)式式構(gòu)件件在受受有較較大水水平力力處和和每個個運送送單元元的兩兩端，，應設(shè)設(shè)置橫橫隔。。作用：：要求：：橫隔的的間距距不得得大于于構(gòu)件件截面面較大大寬度度的9倍或8m6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)6.5.2.4綴件的的設(shè)計計*66.5.2.5截面設(shè)設(shè)計一、設(shè)設(shè)計思思路實腹軸軸心受受壓構(gòu)構(gòu)件的的截面面設(shè)計計應考考慮的的原則則在格格構(gòu)式式柱截截面設(shè)設(shè)計中中也是是適用用的。。已知條條件軸心受壓構(gòu)件的壓力設(shè)計值N、計算長度和、和截面類型。設(shè)計思思路按實軸軸穩(wěn)定定要求求選擇擇截面面兩分分肢的的尺寸寸；按虛軸與與實軸軸等穩(wěn)穩(wěn)定性性確定分分肢間間距。。6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)*77.7.5截面設(shè)設(shè)計二、設(shè)設(shè)計步步驟步驟一一：按按實軸軸穩(wěn)定定要求求選擇擇截面面兩分分肢的的尺寸寸假定繞實軸長細比，一般可先在60～100范圍選取，求所需的截面面積A。求所需繞實軸回轉(zhuǎn)半徑和分肢截面高度；根據(jù)所需

、（或

、

）初選分肢型鋼規(guī)格（或截面尺寸），并進行實軸整體穩(wěn)定和剛度驗算。6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)*87.7.5截面設(shè)設(shè)計二、設(shè)設(shè)計步步驟步驟二二：按按虛軸軸（設(shè)設(shè)為x軸）與與實軸軸等穩(wěn)穩(wěn)定原原則確確定兩分肢肢間距距c及截面面高度度h根據(jù)換算長細比，則可得所需要的最大值綴條式式構(gòu)件件綴板式式構(gòu)件件根據(jù)求所需根據(jù)和求兩分肢軸線間距c和h

6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)*97.7.5截面設(shè)設(shè)計二、設(shè)設(shè)計步步驟步驟三三：截截面驗驗算強度整體穩(wěn)穩(wěn)定單肢穩(wěn)穩(wěn)定（（局部部穩(wěn)定定）剛度綴件（（綴板板、綴綴條））焊縫6.5軸心受受壓柱柱的設(shè)設(shè)計(6.5.2格構(gòu)式式柱)*10例題1一兩端端鉸接接的軸軸心受受壓柱柱，柱柱高9m,在兩個個三分分點處處均有有側(cè)向向支撐撐（x方向),承受軸軸心壓壓力設(shè)設(shè)計值值N=400kN，鋼材材為Q235。試為為該柱柱選擇擇熱軋軋工字字鋼截截面。。300030003000*11例題1一兩端鉸接的的軸心受壓柱柱，柱高9m,在兩個三分點處均有有側(cè)向支撐（（x方向),承受軸心壓力力設(shè)計值N=400kN，鋼材為Q235。試為該柱選選擇熱軋工字字鋼截面。解：1、初選截面：3000假定λ＝130，3000查得：φx=0.434(a類）3000φy=0.387(b類）A=N/(φf)＝400×103/(0.387×215）＝4807mm2ix=lox/λ=900/130=6.92cmiy=loy/λ=300/130=2.3cm*12查工字鋼表，，初選25a:A=48.54cm2,ix=10.18cm,iy=2.4cm,h=250mm,b=116mm2、驗算：λx＝lox/ix=900/10.18=88.4λy=loy/iy=300/2.4=125＜[λ]＝150b/h=116/250=0.464＜0.8查得：φx=0.725(a類），φy=0.411(b類）N/(φA)=400×103/(0.411×4854）＝200.5N/mm2＜f=215N/mm2由于截面無削削弱，不必驗驗算強度。型型鋼截面局部部穩(wěn)定也不需驗驗算。所以，，所選截面滿滿足要求。*13例題2試設(shè)計一兩端端鉸接的焊接工字形組合截面柱。柱高4.8m,鋼材Q235,手工焊，E43型焊條，翼緣緣為軋制邊，板板厚小于40mm。承受軸心壓壓力設(shè)計值N=800kN。解：1、初選截面：：假定λ＝80，查得φx=0.688(b類),φy=0.578(c類)A=N/(φf)=800××103/(0.578×215)=6438mm2ix=lox/λ=480/80=6cmiy=loy/λ=480/80=6cm由近似關(guān)系：：h=ix/0.43=60/0.43=140mmb=iy/0.24=60/0.24=250mm*14試取b=250mm,t=10mm;h=260mm,tw=6mm2、截面驗算：（1）截面幾何特特性A=2×25×1.0＋24×0.6＝64.42cm2Ix=0.6×243/12+2××25×1.0×12.52＝8503.7cm4Iy=2×1.0×253/12=2604.2cm4ix=√Ix/A=√8503.7/64.42=11.5cmiy=√Iy/A=√2604.2/64.42=6.4cm(2)剛度驗算：λx=lox/ix=480/11.5=41.7λy=loy/iy=480/6.4=75＜[λ]＝150*15（3）整體穩(wěn)定性性驗算由λx=41.7查得φx=0.893(b類)由λy=75查得φy=0.610(c類)N/(φA）＝800×103/(0.610×6440）＝203.6N/mm2＜f=215N/mm2（4）板件局部穩(wěn)穩(wěn)定性驗算翼緣：b1/t=122/10=12.2＜10+0.1λmax=10+0.1×75＝17.5腹板：ho/tw=240/6=40＜25+0.5λmax=25+0.5×75＝62.5所選截面滿足足要求。*163、構(gòu)造要求：：對于實腹式柱柱，當腹板的的高厚比h0/tw>80時，為提高柱柱的抗扭剛度度，防止腹板板在運輸和施施工中發(fā)生過過大的變形，，應設(shè)橫向加加勁肋，要求求如下：橫向加勁肋間間距≤3h0；橫向加勁肋的的外伸寬度bs≥h0/30+40mm；橫向加勁肋的的厚度ts≥bs/15。對于組合截面面，其翼緣與與腹板間的焊縫受力較較小，可不于于計算，按構(gòu)構(gòu)造選定焊腳尺尺寸即可。bs橫向加勁肋≤3h0h0ts*17例題3試設(shè)計一兩端端鉸接的軸心心受壓格構(gòu)式式柱。已知軸心壓力力設(shè)計值N=1350kN,此柱在x方向的計算長度lox=6m,在y方向的計算長長度loy=3m。鋼材為Q345,焊條為E50型。設(shè)計成綴條式式格構(gòu)柱；解：（1）綴條式格構(gòu)構(gòu)柱設(shè)計a、按柱對實軸軸y的穩(wěn)定性確定定兩個單肢截截面選取截面形式式為雙槽鋼截面。假定λy＝60，則λy√fy/235=60√345/235=72.7查得φy=0.734(b類)*18則A=N/(φyf)=1350×103/(0.734×315）＝5839mm2iy=loy/λy=300/60=5cm由A、iy查槽鋼表,初選槽鋼型號220a:A=2×28.84＝57.68cm2,1xiy=7.86cm,zo=2.01cm,I1=128cm4,i1=2.11cm。yy截面驗算：：λy=loy/iy=300/7.86=38.2＜[λ]=150zo1x由λy√fy/235=38.2√345/235=46.3,查得φy=0.873(b類)N/(φyA)=1350××103/(0.873×5768)＝268.1N/mm2＜f=315N/mm2知所選槽鋼鋼滿足要求求。*19b、按柱對虛虛軸x的穩(wěn)定性確確定兩個單單肢間距設(shè)綴條布置置為單斜式。試選用最小角鋼45×4作為柱的斜綴條，查角鋼表知知：A1x/2=3.49cm2。λx=√λy2-27A/A1x=√38.22-27×57.68/(3.49×2)=35.2ix=lox/λx=600/35.2=17.1cm由回轉(zhuǎn)半徑徑與截面寬寬度的近似似關(guān)系，得得截面總寬度b=ix/0.44＝17.1/0.44=38.9cm，取b=35cm。*20截面驗算：：兩單肢軸線線間距：a=b-2zo=35-2×2.01＝30.98cmIx=2[I1+A/2××（a/2)2]=2[128+28.84×15.492]=14113.6cm4ix=√Ix/A=√14113.6/57.68=15.6cmλx=lox/ix=600/15.6=38.4λox=√x2+27A/A1x=√38.42+27×57.68/6.98=41.2＜[λ]=150滿足剛度要求。由λox√fy/235=41.2√345/235=49.9,查得φx=0.857(b類)N/(φxA)=1350××103/（0.857×5768）=273.1N/mm2＜f=315N/mm2滿足對虛軸x的穩(wěn)定性要求。*21C、綴條計算算：斜綴條傾角角取為45o。柱的橫向剪剪力V=Af/85√fy/235=5768×315√345/235/85=12950N斜綴條內(nèi)力力Nt=V/(2cos45o)=18317Nλ=l1/imin=a/(cos45o*imin)45o=30.98/(0.707×0.89）＝49.3＜[λ]=200由λ√fy/235=49.3√345/235=59.7,45o查得φ＝0.809（b類)γr=0.6+0.0015λ=0.6+0.0015×49.3＝0.67NtNt/(φA1x/2)=18317/(0.809××349）＝64.9N/mm2＜γr*f=0.67×315＝211.1N/mm2。滿足要求求。*22d、柱單肢肢的穩(wěn)定定性驗算算lo1=2a=2×30.98＝61.96cm，λmax=λox=41.2＜50,取λmax=50λ1=lo1/i1=61.96/2.11=29＜0.7λλmax=0.7×50＝35，單肢穩(wěn)定定性滿足足要求。。*23e、綴條與與柱肢的的連接焊焊縫計算算采用兩邊側(cè)面面角焊縫縫連接，取hf=4mm.則肢背焊縫縫所需計算算長度lw1≥k1Nt/(0.7hf*γr*ffw)=0.7×18317/(0.7×4××0.85×200）＝26.9mm實際長度度l1≥lw1+2hf=26.9+2×4＝34.9mm肢尖焊縫縫所需計算算長度lw2≥k2Nt/(0.7hf*γr*ffw)=0.3×18317/(0.7×4××0.85×200）＝11.5mm實際長度度l2≥lw2+2hf=11.5+2×4＝19.5mm肢背、肢肢尖焊縫縫的計算長度度均小于于40mm,將肢背、肢肢尖焊縫縫的實際際長度均均取為50mm。*24一、鋼柱柱的組成成6.6柱頭和柱柱腳的構(gòu)