鋼結(jié)構(gòu)基本原理68

鋼結(jié)構(gòu)基本原理

2007年——2008年第二學(xué)期1本章內(nèi)容:(1)拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度(2)壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定(3)框架中梁與柱的連接(4)框架柱的柱腳構(gòu)造和計算本章重點：壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定本章難點：壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定本章要求：掌握壓彎和拉彎構(gòu)件的強(qiáng)度計算掌握壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定計算6拉彎和壓彎構(gòu)件2壓彎(拉彎)構(gòu)件：同時承受軸心力和彎矩的構(gòu)件。NNNPNNNN產(chǎn)生原因：偏心荷載、橫向荷載、彎距作用6.1概述圖6.1壓彎構(gòu)件N3壓彎(拉彎)構(gòu)件的應(yīng)用：如桁架受節(jié)間荷載作用時；多高層結(jié)構(gòu)中的框架柱；廠房柱等。截面形式實腹式格構(gòu)式拉彎和壓彎構(gòu)件設(shè)計應(yīng)滿足：承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。拉彎構(gòu)件：需要計算強(qiáng)度和剛度；壓彎構(gòu)件：需要計算強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。圖6.2桁架4NN6.2拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度圖6.3壓彎構(gòu)件截面應(yīng)力的發(fā)展過程圖6.1壓彎構(gòu)件1、強(qiáng)度（1）工作階段彈性階段彈塑性階段塑性階段5當(dāng)截面出現(xiàn)塑性鉸時,根據(jù)力平衡條件可得軸心壓力與彎矩的相關(guān)方程,繪出曲線,為簡化計算且偏于安全,采用直線作為計算依據(jù)。2、強(qiáng)度公式1pNMN+Mpn=6—無彎矩作用時，全部凈截面屈服的承載力—無軸力作用時，凈截面塑性彎矩當(dāng)截面出現(xiàn)塑性鉸時，構(gòu)件產(chǎn)生較大變形，只能考慮部分截面發(fā)展塑性將代入，并引入得：N或M

單獨作用N≤Np或N/Np

=1M≤Mpn7雙向拉彎和壓彎構(gòu)件單向拉彎和壓彎構(gòu)件Mx、My---繞x軸和y軸的彎矩Wnx、Wny---對x軸和y軸的凈截面模量γx、γy

---截面塑性發(fā)展系數(shù),表5.1An

---凈截面面積（6.6）（6.7）8二、剛度拉彎和壓彎構(gòu)件的允許長細(xì)比[λ]同軸心受力構(gòu)件yyftbf2351523513≤<(1)

當(dāng)xhwtb（2）直接承受動力荷載時，不考慮截面塑性發(fā)展；（3）對格構(gòu)式構(gòu)件，對繞虛軸作用的彎矩，不能發(fā)展塑性，對繞實軸作用的彎矩，可考慮發(fā)展塑性。注：不考慮截面塑性發(fā)展9yXyXMxXXyy6.3壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定10適用于實腹式壓彎構(gòu)件在彈性階段的穩(wěn)定計算及格構(gòu)式壓彎構(gòu)件。對實腹式壓彎構(gòu)件，截面可發(fā)展一定塑性，通過對11種200多個常見截面形式構(gòu)件的計算比較，規(guī)范采用下列公式：1、邊緣纖維屈服準(zhǔn)則11—平面內(nèi)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；—壓彎構(gòu)件的最大彎距設(shè)計值；—參數(shù)；—等效彎距系數(shù)；—平面內(nèi)對較大受壓纖維的毛截面抵抗矩2、實腹式壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定公式（6.13）NNM1M212各種情況的等效彎矩系數(shù)，規(guī)范具體規(guī)定如下：（1）懸臂構(gòu)件，（2）框架柱和兩端有支撐的構(gòu)件①無橫向荷載M1和M2為端彎矩，使構(gòu)件件產(chǎn)生同向曲率取同號，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時取異號NNM1M2使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時，③無端彎矩但有橫向荷載作用時，②有端彎矩和橫向荷載NN13注：單軸對稱截面（T型鋼、雙角鋼T形截面），當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓時，有可能在受拉側(cè)首先出現(xiàn)塑性，按下列相關(guān)公式進(jìn)行補(bǔ)充驗算—受拉側(cè)最外纖維的毛截面抵抗矩；（6.14）W2x＜W1x14二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定根據(jù)第四章的推導(dǎo)，構(gòu)件在發(fā)生彎扭屈曲時，其臨界條件：15第七章拉彎和壓彎構(gòu)件可求出彎扭屈曲臨界力以的不同比值代入，可繪出和之間的相關(guān)曲線越大，曲線越外凸，對常用的雙軸對稱工字形截面，偏于安全地取16第七章拉彎和壓彎構(gòu)件并引入非均勻彎矩作用時的等效彎矩系數(shù)，箱形截面的截面影響系數(shù)以及抗力分項系數(shù)用17第七章拉彎和壓彎構(gòu)件——彎距作用平面外軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；——所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎距設(shè)計；——均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。——截面影響系數(shù)，箱形截面取0.7，其他截面取1.0——等效彎矩系數(shù)；18第七章拉彎和壓彎構(gòu)件三、壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定如果組成構(gòu)件的板件過薄，薄板可能會先于構(gòu)件整體失穩(wěn)，與軸心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件相同，即限制翼緣和腹板的寬厚比及高厚比。1.受壓翼緣的局部穩(wěn)定受力情況與受彎構(gòu)件基本相同19第七章拉彎和壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件翼緣板的寬厚比限值同受彎構(gòu)件（1）工字形截面（2）箱形截面腹板之間的受壓翼緣2.腹板的局部穩(wěn)定根據(jù)分析，腹板寬厚比限值與應(yīng)力梯度和長細(xì)比有關(guān)20第七章拉彎和壓彎構(gòu)件（1）工字形截面當(dāng)時當(dāng)時——應(yīng)力梯度工字形截面壓彎柱腹板的受力狀態(tài)，四邊簡支，二對邊承受單向線性分布壓應(yīng)力，同時四邊承受均布剪應(yīng)力的作用。21第七章拉彎和壓彎構(gòu)件——腹板計算高度邊緣的最大壓應(yīng)力——腹板計算高度另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力，壓應(yīng)力取正，拉應(yīng)力取負(fù)——構(gòu)件在彎距作用平面內(nèi)的長細(xì)比，當(dāng)時，取，當(dāng)時，?。?）箱形截面箱形截面壓彎構(gòu)件腹板受力與工字形截面相同，但考慮到其腹板邊緣嵌固不如工字形截面。22第七章拉彎和壓彎構(gòu)件當(dāng)時當(dāng)時但不小于23第七章拉彎和壓彎構(gòu)件框架的可能失穩(wěn)形式有兩種，一種是有支撐框架，其失穩(wěn)形式為無側(cè)移；一種是無支撐的純框架，其失穩(wěn)形式有側(cè)移。有側(cè)移失穩(wěn)的框架，其臨界力比無側(cè)移失穩(wěn)的框架低得多。故框架的承載能力一般以有側(cè)移失穩(wěn)時的臨界力確定。純框架[未設(shè)支撐結(jié)構(gòu)（剪力墻、支撐架、抗剪筒體）]第四節(jié)壓彎構(gòu)件的設(shè)計一、單層等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度支撐框架強(qiáng)支撐框架弱支撐框架2425框架柱上端與橫梁剛接。橫梁對柱的約束作用取決于橫梁的線剛度與柱的線剛度的比值，即：

對于單層多跨框架：26確定框架柱的計算長度通常根據(jù)穩(wěn)定理論，

并作如下假設(shè)：（1）框架只承受作用于節(jié)點的豎向荷載，忽略橫梁荷載和水平荷載產(chǎn)生梁端彎矩的影響。（2）所有框架柱同時失穩(wěn)，即所有框架柱同時達(dá)到臨界荷載。（3）失穩(wěn)時橫梁兩端轉(zhuǎn)角相等。單層框架柱在框架平面內(nèi)的的計算長度系數(shù)表達(dá)為：——計算長度系數(shù)27二、多層等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度多層多跨框架的失穩(wěn)形式也有兩種，無側(cè)移失穩(wěn)和有側(cè)移失穩(wěn)。計算時的基本假定與單層框架相同。對于未設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)的純框架，屬于有側(cè)移反對稱失穩(wěn)；對于有支撐框架，根據(jù)抗側(cè)移剛度大小，分為強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架。2829第七章拉彎和壓彎構(gòu)件當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度（產(chǎn)生單位側(cè)傾角的水平力）滿足下式要求時，為強(qiáng)支撐框架，屬于無側(cè)移失穩(wěn)——第層層間所有框架柱用無側(cè)移框架和有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸心壓桿穩(wěn)定承載力之和當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度不滿足上式要求時，為弱支撐框架。30多層框架無論在哪一類型下失穩(wěn)，每一根柱都要受到柱端構(gòu)件及遠(yuǎn)端構(gòu)件的影響。多層框架柱在框架平面內(nèi)的的計算長度系數(shù)表達(dá)為：31有側(cè)移的純框架查附表5.1無側(cè)移框架（強(qiáng)支撐框架）查附表5.2第七章拉彎和壓彎構(gòu)件對弱支撐框架，查附表5.1和查附表5.2，得——框架柱按無側(cè)移框架柱和有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)此時，框架柱的軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：32第七章拉彎和壓彎構(gòu)件2.框架柱在框架平面外的計算長度框架柱在框架平面外的計算長度取側(cè)向支撐點間距離。二、實腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計壓彎構(gòu)件的主要問題是穩(wěn)定，穩(wěn)定公式中包含多個截面幾何特性。一般的設(shè)計方法是假定截面，再進(jìn)行截面驗算。33第七章拉彎和壓彎構(gòu)件第五節(jié)框架中梁與柱的連接梁與柱的連接剛接鉸接343536373839第七章拉彎和壓彎構(gòu)件第六節(jié)框架柱的柱腳框架柱的柱腳剛接鉸接404142437JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6HdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$uB3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t+A2E5H9KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-AH8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmt*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H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