鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理電子教案

(一)鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展(二)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和合理應(yīng)用范圍(三)近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法四、學(xué)時(shí)安排：3學(xué)時(shí)態(tài)第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展概況一、結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、輕質(zhì)高強(qiáng)4、工期短研究如何應(yīng)決實(shí)際結(jié)構(gòu)的《鋼結(jié)構(gòu)》課程基本框架如下表：受彎構(gòu)件：梁→組成建筑結(jié)構(gòu)主要章節(jié)都沿用如下設(shè)計(jì)思路：1、自重輕而承載強(qiáng)度高鋼材雖容重比其他材料大，但強(qiáng)度卻高很多，屬輕質(zhì)高強(qiáng)材料。例：同跨度同荷載條件下，鋼屋架重量只有鋼筋砼屋架自重的應(yīng)用：大跨結(jié)構(gòu)，如體育場館，橋梁；高聳結(jié)構(gòu)，如輸電塔架，電視塔2、塑性、韌性好向體(理想彈性體),和力學(xué)計(jì)算相符合。所以鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況和力學(xué)6、密封性好3、高層建筑4、塔桅結(jié)構(gòu)★5、輕型鋼結(jié)構(gòu)(冷彎薄壁型鋼、小角鋼、鋼管結(jié)構(gòu))★6、鋼與砼組合結(jié)構(gòu)(新的研究領(lǐng)域，鋼材適宜受拉、混凝土適宜受壓，組合第三節(jié)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法(4)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件(如地震、火災(zāi)、爆炸、撞擊等)發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。(1))、靜力強(qiáng)度2、近似概率設(shè)計(jì)法：現(xiàn)在用見P,各統(tǒng)計(jì)資料不完全。3、全概率設(shè)計(jì)法：有待完善研究。四、近似概率設(shè)計(jì)法概念：把影響構(gòu)件可靠性的各種因素都視為隨機(jī)變量，根據(jù)分析確定失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性。根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)資料，得到極限狀態(tài)方程Z=R-S的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，算出各種Z值所占全部統(tǒng)計(jì)值的百分率，以橫軸坐標(biāo)為Z值，縱坐標(biāo)為各Z值所,O,Oσ-Z?Z?P?0失效可靠Z=R-SPnZ<0時(shí)結(jié)構(gòu)失效(陰影所示)為pf;而Z>0時(shí)為pr,為可靠概率，則有下列關(guān)系：pr=1-pfpi值越小，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可靠度也越大。設(shè)計(jì)圖中失效概率比較困難，但由圖可見，失效概率和平均值z及標(biāo)準(zhǔn)有了Z值的全部值(統(tǒng)計(jì)),就能算出他的平均值“z及標(biāo)準(zhǔn)差z。pz=μn-pgβ稱為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的可靠指標(biāo)(可靠度)。計(jì)算β值比計(jì)算pf值簡單，因此用β值確定構(gòu)件的可靠度，所以這種設(shè)計(jì)方法又稱為可靠度設(shè)計(jì)。表1.3.1失效概率與可靠指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系βP當(dāng)R和S的統(tǒng)計(jì)值不按正態(tài)分布時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)應(yīng)以它們的當(dāng)量正態(tài)分布的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差代入以下公式來計(jì)算：鋼結(jié)構(gòu)要求β=3～3.2,即設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)的失效概率為萬分之6.9和千分之1.35之間。這種采用概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法稱為概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，他比容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法要先進(jìn)的多。但采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法時(shí)，必須擁有各個(gè)隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)數(shù)值。但我們只掌握了少量，如：屈服點(diǎn)、風(fēng)荷載和雪荷載等，其他大多只能憑經(jīng)驗(yàn)定。因而現(xiàn)行規(guī)范推薦的設(shè)計(jì)法可稱為近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。按可靠指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不易掌握和取得，因而現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范將極限狀態(tài)設(shè)計(jì)公式等效地轉(zhuǎn)化為大家熟悉的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)公式。1、承載力極限狀態(tài)公式：可變荷載效應(yīng)控制的組合：小于1.0:三級或設(shè)計(jì)使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,不應(yīng)小于0.9,對使用年限為拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?=?y/1.087。(一)鋼材一次拉伸時(shí)的力學(xué)性能(二)鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)1、理解單向應(yīng)力狀態(tài)下4個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)；(三)結(jié)構(gòu)鋼材的脆性破壞(四)鋼材的牌號、規(guī)格和合理選用第一節(jié)建筑鋼材的基本要求加工成標(biāo)準(zhǔn)試件，±20℃條件下做拉伸試驗(yàn)，得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)系如下圖：熱處班低合金鋼0強(qiáng)度)時(shí)試件頸縮斷裂。斷口與作用力方向45°。(2))δ——伸長率---是衡量鋼材斷裂前所具有的塑性變形能力的指標(biāo)，以試件破壞后在標(biāo)定長度內(nèi)的殘余應(yīng)變表示。取圓試件直徑的5倍或10倍為(3))fy——屈服點(diǎn)---是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)力允許達(dá)到的最大限值將鋼材按原有厚度(直徑)做成標(biāo)準(zhǔn)試件，放在冷彎試驗(yàn)機(jī)上，用具有180°,然后檢查試件表面，如果不出現(xiàn)裂紋和起層，則認(rèn)為試件材料冷彎試作用：1、檢驗(yàn)鋼材是否適應(yīng)構(gòu)件制作過程中的冷作工藝2、可以暴露出鋼材內(nèi)部缺陷(顆粒組織、結(jié)晶狀況、微裂第三節(jié)建筑鋼材的兩種破壞形式破壞形式分為兩種：延性(塑性)破壞第四節(jié)影響鋼材性能的主要因素鋼中主要元素是鐵(99%),其余是各種元素(1%)0.12%～0.30%,在低合金鋼中為0.2%～0.55%0過量的硅會惡化焊接性能氧和氮屬于有害元素。氧與硫類似使鋼熱脆，氮的影響和磷類似，因此其疲勞破壞：鋼材承受重復(fù)變化的荷載作用時(shí)，材料強(qiáng)度降低，破壞提早。1、應(yīng)力集中一般認(rèn)為是由于鋼材內(nèi)部有微觀細(xì)小裂紋，在連續(xù)反復(fù)變化的荷載作用下，裂紋端部產(chǎn)生應(yīng)力集中，交變的應(yīng)力使裂紋逐漸擴(kuò)展，這種積累的損傷最后導(dǎo)致突然斷裂。2、應(yīng)力變化及循環(huán)次數(shù)用應(yīng)力比P=σmin/9max反映應(yīng)力循環(huán)特征，循環(huán)《規(guī)范》采用容許應(yīng)力幅的方法計(jì)算疲勞。式中Ag常幅疲勞的容許應(yīng)力幅n——應(yīng)力循環(huán)次數(shù)C、β——與構(gòu)件和連接類別有關(guān)的系數(shù)，由表2.1查得《規(guī)范》規(guī)定的常幅疲勞計(jì)算公式和變幅疲勞計(jì)算公式如下：式中Ag]常幅疲勞的容許應(yīng)力幅Omin——計(jì)算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力(取正值)或壓應(yīng)力(取負(fù)值)變幅疲勞計(jì)算公式式中α+——欠載效應(yīng)系數(shù)?！兑?guī)范》規(guī)定對重級工作制的硬鉤吊車取1.0,重級工作制的軟鉤吊車取0.8,中級工作制吊車取0.5。第五節(jié)建筑鋼材的種類、規(guī)格及選擇一、建筑鋼材的種類標(biāo)準(zhǔn)鋼材牌號表示方法由字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值(N/mm2)、質(zhì)量等級代號(A、B、C、D)及脫氧方法代號(F、b、Z、TZ)四個(gè)部分組成。Q:“屈”字漢語拼音的首位字母。質(zhì)量等級：A級代表最差，D級最優(yōu)脫氧方法：F-沸騰鋼b-半鎮(zhèn)靜鋼Z-鎮(zhèn)靜鋼TZ-特殊鎮(zhèn)靜鋼Q235中A、B級有沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及鎮(zhèn)靜鋼，C級全部為鎮(zhèn)靜鋼，2))Q235-BF:屈服點(diǎn)為235N/mm2的B級沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼1、熱軋成型(1)熱軋鋼板：a、厚45-60mm,寬06-3m,長4-5m第三章鋼結(jié)構(gòu)的連接(一)鋼結(jié)構(gòu)連接的種類和特點(diǎn)(二)對接焊縫及其連接(三)角焊縫及其連接(四)焊接應(yīng)力和焊接變形難點(diǎn)：焊接應(yīng)力與焊接變形五、作業(yè)：1、2、3、6、7、8、9、10、11、14第一節(jié)連接種類和特點(diǎn)一、簡述鋼結(jié)構(gòu)連接的重要地位二、連接形式(一)按連接件間相對位置1、平接：連接件在同一平面內(nèi)2、搭接：連接件相互搭接3、垂直連接：連接件相互垂直(二)按連接方法分為焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接和輕型鋼結(jié)構(gòu)用的緊固件連接等(圖圖3.1.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方法1、焊接連接：(最主要連接方法)優(yōu)點(diǎn)：(1)不削弱面，經(jīng)濟(jì)；(2))直接焊接，簡單，省工；(3))連接密封性好，剛度大。缺點(diǎn)：(1)焊區(qū)材質(zhì)變脆；(2)產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余變形。圖3.1.2手工電弧焊(a)電路；(b)施焊過程1一電焊機(jī)；2一導(dǎo)線；3一焊件；4一電?。?一藥皮；6一起保護(hù)作用的氣體；7一熔渣；8一焊縫金屬；9一主體金屬；10一焊絲；11一熔池(E5000～E5048);對Q390鋼和Q420鋼采用E55型焊條(E5500～E5518)。(2)埋弧焊(自動或半自動)材料屈強(qiáng)比(屈服點(diǎn)/最低抗拉強(qiáng)度)b、承壓型——靠被連接板件間的摩擦力和栓桿共同傳力，以栓桿被剪壞或被壓(承壓)壞為承載力極限。常開成各種形式的坡口(I型、單邊V型、X型和K型等)根據(jù)焊件厚度，保證焊縫質(zhì)量，便于施焊及減小焊縫截面積的原則選用。厚度δ>6mm,在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1:2.5的斜角(圖圖3.2.2網(wǎng)板濟(jì)接在焊縫的起滅弧處，常會出現(xiàn)弧坑等缺陷，對承載力影響極大，故焊接時(shí)一般應(yīng)設(shè)置引弧板或引出板(圖3.2.3),焊后將它割除。對受靜力荷載的結(jié)一、對接焊縫的計(jì)算對接焊縫通常都做成帶坡口的，按焊縫是否被焊透，分為焊透的對接焊縫和未焊透的對接焊縫兩種。設(shè)計(jì)方法也各異。1.軸心受力的對接焊縫在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力N的對接焊縫(圖3.2.4),其強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：按GB50205—1995《鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，對接焊縫施焊時(shí)均應(yīng)加引弧板，以避免焊縫兩端的起落弧缺陷，這樣，焊縫計(jì)算長度應(yīng)取為實(shí)際長度。但在某些特殊情況下，如T形接頭，當(dāng)加引弧板較為困難而未加時(shí)，則計(jì)算每條焊縫長度應(yīng)減去2t。因此，在一般加引弧板施焊的情況下，所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫，均與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算，只有受拉的三級焊縫才需要進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)直焊縫不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可采用斜對接焊縫。圖3.2.5所示的軸心受拉斜焊縫，可按下列公式計(jì)算：當(dāng)斜焊縫傾角θ≤56.3°,即tanθ≤1.5時(shí)，可認(rèn)為與母材等強(qiáng)，不用計(jì)算。圖3.2.5斜對接焊縫[例題]試驗(yàn)算圖3.2.6所示鋼板的對接焊縫的強(qiáng)度。圖中α=540mm,t=22mm,軸心力的設(shè)計(jì)值為N=2500kN。鋼材為Q235-B,手工焊，焊條為E43型，三級檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，施焊時(shí)加引弧板。圖3.2.6側(cè)題3.1圖[解]直縫連接其計(jì)算長度Iw=54cm。焊縫正應(yīng)力為：斜對接焊縫，取截割斜度為1.5:1,即θ=56°,焊縫長度=65cm.故此時(shí)焊縫的正應(yīng)力為：剪應(yīng)力為：這就說明當(dāng)tanθ≤1.5時(shí)，焊縫強(qiáng)度能夠保證，可不必驗(yàn)算2.承受彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫圖3.2.7a所示對接接頭受彎矩和剪力的聯(lián)合作用，由于焊縫截面是矩形圖形分別為三角形與拋物線形，其最大值應(yīng)分別滿足下列強(qiáng)度條件：圖3.2.7b所示是工字形截面梁的接頭，采用對接焊縫，除應(yīng)分別驗(yàn)算最大正應(yīng)力和剪應(yīng)力外，對于同時(shí)受有較大正應(yīng)力和較大剪應(yīng)力處，例如腹板與翼緣的交接點(diǎn)處，還應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力：√o}+37≤1.1f式中，σ1,T1為驗(yàn)算點(diǎn)處的焊縫正應(yīng)力和剪應(yīng)力；1.1為考慮到最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)，而將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值適當(dāng)提高的系數(shù)3.承受軸心力,彎矩和剪力聯(lián)合作用的對接焊縫當(dāng)軸心力與彎矩、剪力聯(lián)合作用時(shí)，軸心力和彎矩在焊縫中引起的正應(yīng)力應(yīng)進(jìn)行疊加，剪應(yīng)力仍按式(3.2.5)驗(yàn)算，折算應(yīng)力仍按式(3.2.6)驗(yàn)算。除考慮焊縫長度是否減少，焊縫強(qiáng)度要否折減外，對接焊縫的計(jì)算方法與母材的強(qiáng)度計(jì)算完全相同。按焊縫和外力關(guān)系分：1、焊縫軸線平行于外力N—按角焊縫截面形式分：1、直角角焊縫焊縫施焊方法：平焊(施工質(zhì)量最易保證)、立焊、橫焊和仰焊(操作復(fù)側(cè)面角焊縫之間的距離b也不宜大于16t(t>12mm)或200mm(t≤12mm),焊件較小厚度的5倍，也不得小于25mm,以免焊縫受偏心彎矩影響太大而圖3.3.5焊縫長度及兩側(cè)焊避間距圖3.3.6搭接連接lw——一條角焊縫計(jì)算長度，考慮到角焊縫兩端不可避免會有弧長等缺陷，計(jì)算長度=等長-10mmθβ1這就是角焊縫群受軸心力作用時(shí)設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件公式。從公式中可以看出：此即側(cè)焊縫受軸心力作用情形。此即為側(cè)焊縫受軸心力作用的情形。這意味著當(dāng)考慮荷載時(shí)，端焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度是側(cè)焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.22倍。1.1用蓋板的對接連接當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫中心時(shí)，可認(rèn)為焊縫應(yīng)力是均勻分布的。蓋板的對接連接中，當(dāng)只有側(cè)面角焊縫時(shí)，按θ=0°時(shí)計(jì)算；當(dāng)采用三面圍焊時(shí)，對矩形蓋板，可先按式θ=90°時(shí)計(jì)算正面角焊縫承擔(dān)的內(nèi)力N_β/iZhl。[例題]試設(shè)計(jì)用拼接蓋板的對接連接(圖3.3.14)。已知鋼板寬軸心力N=1400kN(設(shè)計(jì)值),鋼材為Q235-B,手工焊，焊條為E43型。[解]設(shè)計(jì)拼接蓋板的對接連接有兩種方法。一種方法是假定焊腳尺寸求得焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸；另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗(yàn)算焊縫的承載力。如果假定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時(shí)，則應(yīng)調(diào)整焊腳尺寸，再行驗(yàn)算，直到滿足承載力要求為止。由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm>6mm,he=1.5√5=1.5√28=7.9mm連接一側(cè)所需焊縫的總長度,可按式(3.3.8)算得：該連接采用了上下兩塊拼接蓋板,共有4條側(cè)焊縫，一條側(cè)焊縫的實(shí)際長度為：所需拼裝蓋板長度：式中，10mm為兩塊被連接鋼板間的間隙。拼接蓋板的寬度b就是兩條側(cè)面角焊縫之間的距離，應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度條件和構(gòu)造要求確定。選定拼接蓋板寬度b=240mm,則拼接蓋板的截面面積A’為：A'=240mmx2x16mm=7680mm2A=270mmx28mm=7560mm2且由附表1.1知蓋板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?=215N/mm2(t2=16mm),而被連接鋼板板厚t=28mm>16mm,其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?=205N/mm2;故滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)構(gòu)造要求，應(yīng)滿足：滿足要求，故選定拼接蓋板尺寸為680mmx240mmxl6mm2..采用菱形拼接蓋板時(shí)(圖3.3.14b)當(dāng)拼接板寬度較大時(shí)，采用菱形拼接蓋板可減小角部的應(yīng)力集中，從而使連接的工作性能得以改善。菱形拼接蓋板的連接焊縫由正面角焊縫、側(cè)面角焊縫和斜焊縫等組成。設(shè)計(jì)時(shí)，一般先假定拼接蓋板的尺寸再進(jìn)行驗(yàn)算。正面角焊縫：N1=側(cè)面角焊縫：N2=4h,2f"=4x0.7xlOmmx(110mm-10mm)x160N4hβof連接一側(cè)焊縫所能承受的內(nèi)力為：N’=N1+N2+N3=109.3N+44滿足要求。2、角鋼和節(jié)點(diǎn)板用角焊縫相連而受軸心力作用，如圖：k為角鋼側(cè)面焊縫內(nèi)力分配系數(shù)可查表3.3,應(yīng)記住。當(dāng)N3=0(無端焊縫)時(shí)，有：系數(shù)為K1=0.70,K2=0.30.正面角焊縫的長度等于相連角鋼肢的寬3、角焊縫受彎矩、剪力和軸心力共同作用剪力：(θ=0°,側(cè)焊縫受軸心力作用)剪力：(θ=90°,端焊縫受軸心力作用)在M作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直于焊縫軸線方向且按三角形規(guī)律分布應(yīng)力：We——角焊縫繞x軸抵抗矩。直角焊縫和對接焊縫設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)習(xí)小結(jié)一、直角焊縫計(jì)算：(一)角焊縫受軸心力作用時(shí)的計(jì)算1、側(cè)焊縫時(shí)2、正面角焊縫時(shí)(端焊縫)3、兩方向綜合作用的角焊縫，應(yīng)分別計(jì)算兩方向力作用F的σ和tf,然后按式：4、周圍角焊縫對于承受靜力或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，β.取值規(guī)定如下：斜焊縫：β取值在1.0-1.22之間，中間用插值法查得。(二)、在彎矩、剪力和軸心力共同作用下T形角焊縫計(jì)算1、軸心力N產(chǎn)生的垂直于焊縫長度的應(yīng)力為：2、由剪力V產(chǎn)生的平行于焊縫長度的應(yīng)力為3、由彎矩M產(chǎn)生的垂直于焊縫長度的應(yīng)力為二、對接焊縫連接的計(jì)算1、受軸心力對接焊縫的計(jì)算規(guī)定：lw為角焊縫計(jì)算長度，當(dāng)采用引弧板時(shí)，為lw-2t,當(dāng)采用引弧板時(shí)，質(zhì)量為一級、二級和沒有應(yīng)力的三級對接焊縫，其強(qiáng)度無須計(jì)算。2、彎矩、剪力共同作用下時(shí)對接焊縫計(jì)算在同時(shí)受有較大正應(yīng)力σ1和較大剪應(yīng)力T?的翼緣與腹板交接處分別計(jì)算外，還應(yīng)驗(yàn)算其折算應(yīng)力：其中：Sw?為工字型截面受拉翼緣對截面中和軸的面程矩：考慮最大折算應(yīng)力是在腹板端點(diǎn)處局部出現(xiàn)，而焊縫強(qiáng)度最低值與最不利應(yīng)力同時(shí)存在幾率較小，故將其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高20%。3、彎矩、剪力和軸心力共同作用時(shí)對接焊縫計(jì)算(1)矩形截面焊縫端部最大正應(yīng)力：焊縫中和軸處：作用，還需驗(yàn)算折算應(yīng)力：(2)工字型截面后兩個(gè)公式分別為驗(yàn)算翼緣與腹板交接處，即腹板邊緣的折算應(yīng)力及驗(yàn)算焊接截面中和軸處的折算應(yīng)力。第五節(jié)普通螺栓的構(gòu)造和計(jì)算一、螺栓的排列和其它構(gòu)造要求1、螺栓的規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)采用的普通螺栓形式分為六角頭型，用M及公稱直徑毫米數(shù)來表鋼結(jié)構(gòu)施工圖上的螺栓和孔的制圖符號見規(guī)范,其中細(xì)線“+”表示定位線，同時(shí)應(yīng)標(biāo)注或統(tǒng)一說明螺栓的直徑和孔徑。2、螺栓的排列(1))分類：并列排列：布置簡單，但栓孔對截面削弱較多。錯列排列：較緊湊，可減少截面削弱，但排列較繁雜。(a)受力要求--間距及邊距不應(yīng)太小，否則螺栓之間的鋼板及邊緣處栓孔前鋼板可能沿作用力方向剪斷；對于受壓構(gòu)件，栓距太大還易引起鋼板鼓曲；(b)構(gòu)造要求---螺栓間距及邊距太小，也不利于扳手操作；(c)施工要求---間距及邊距也不應(yīng)太大，否則鋼板不易夾緊，潮氣易侵入。為此，表3.5根據(jù)栓孔直徑，鋼材邊緣加工情況及受力方向，規(guī)定了螺栓中心間距及邊距的最大、最小極限。二、普通螺栓連接的受力性能和計(jì)算按傳力方式分：(1)、外力與栓桿垂直的受剪螺栓連接(2)、外力與桿平行的受拉螺栓連接(3))、同時(shí)受剪和受拉的螺栓連接受剪螺栓連接依靠栓桿抗剪和栓桿對孔壁的承壓傳力；受拉螺栓由板件使螺栓張拉傳力。(一)受剪螺栓連接δδ1、受力性能和破壞形式見圖：為一個(gè)螺栓受剪過程測得的荷載位移圖。δ為千分表所測得的構(gòu)件沿荷載方向位移值。當(dāng)荷載較小時(shí)，外荷載板件間摩阻傳力，連接處于彈性階段，荷載位移關(guān)系呈上升直線關(guān)系。當(dāng)外荷加大，板件間摩阻力被克服，產(chǎn)生相對滑移，δ值增長加快，荷載位移呈水平直線關(guān)系，直至栓桿與螺栓孔壁靠緊。這時(shí)靠栓桿受剪和孔壁承壓傳遞外力，荷載位移呈上升曲線關(guān)系，連接進(jìn)入彈塑《規(guī)范》規(guī)定：(1))摩擦型高強(qiáng)螺栓以摩擦力被克服，板件間產(chǎn)生相對滑移(曲線水平段)為極限承載力。(2))普通螺栓及承壓型高強(qiáng)螺栓則以螺栓最后被剪斷或孔壁被擠壓破壞作為極限承載力。螺栓受剪破壞形式：(1))螺栓被剪斷(見下圖a)(2))較薄板件件被栓桿擠壞，螺栓桿承壓破壞(見下圖b)(3))螺栓間或端部鋼材被剪穿(見下圖c)(4))螺栓孔削弱太多，構(gòu)件凈截面被拉斷或壓壞(見下圖d)上述第③種破壞形式由螺栓端距l(xiāng)1≥2d來保證；第④種破壞屬于構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算。因此，普通螺栓的受剪連接只考慮①、②兩種破壞形式。2、單個(gè)普通螺栓的受剪計(jì)算一個(gè)受剪螺栓承載力設(shè)計(jì)值：承壓承受力設(shè)計(jì)值：其中：ny——受剪面數(shù)，單剪ny=1,雙剪ny=2,四剪ny=4正常工作設(shè)計(jì)：3、普通螺栓群受剪連接計(jì)算(1)普通螺栓群軸心受剪a、連接所需螺栓數(shù)目：NNN/2N/2考慮到連接一側(cè)所排螺栓過多，首尾I?過大時(shí)，實(shí)際受力嚴(yán)重不均勻，降低，即：b、構(gòu)件凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算An——連接件或構(gòu)件所在驗(yàn)算截面上的凈截面積。(二)受拉螺栓連接1、受力性能和承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)螺紋削弱處的有效直徑de或有效面積Ae來確定其承載力。單個(gè)螺栓承載力設(shè)計(jì)值為：de、Ae——分別為螺紋處有效直徑和有效面積。2、普通螺栓群受拉計(jì)算(1))受軸心力時(shí)的計(jì)算(2))受彎矩作用時(shí)的計(jì)算(3))栓群偏心受拉①小偏心受拉當(dāng)偏心較小時(shí)，所有螺栓均承受拉力作用，端板與柱翼緣有分離趨勢，故在許算時(shí)軸心拉力N由各螺栓均勻承受；彎矩M則引起以螺栓群形心O為中和軸的三角形內(nèi)力分布(圖3.5.10a,b),使上部螺栓受拉，下部螺栓N.=N/n+Ney,/Σy2≤N;e>P=Zy2/(ny)(圖3.5.10c)。仿式(3.5.14)近似并偏安全取中和軸位于最下排螺栓0,最上排螺栓1的拉力最大):N,=Ne'y':/Zy',N?=Ne'y'/Zy2≤N[例題]設(shè)圖3.5.11栓為C級，只承受偏心拉力。設(shè)N=300kN,e=100mmo螺栓布置如圖需要的有效面積：(三)同時(shí)受剪和受拉的螺栓連接這種螺栓的強(qiáng)度條件應(yīng)滿足圓曲線相關(guān)方程，即：第七節(jié)高強(qiáng)螺栓連接分類：(1)摩擦型：抗剪時(shí)剪力達(dá)到最大摩阻力為極限狀態(tài)。(2))承壓型：抗剪時(shí)以栓桿或孔壁承壓為最終破壞極限狀態(tài)。受拉時(shí)二者無區(qū)別。(一)高強(qiáng)螺栓的材料和性能等級分為：10.9級、8.8級兩種。整數(shù)部分10和8表示螺栓抗拉強(qiáng)度fu不低于1000N/mm2和800N/mm2;小數(shù)部分0.9和0.8則表示其曲強(qiáng)比和0.8。高強(qiáng)螺栓材料用合金鋼制成。(二)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力預(yù)拉力值與螺栓的材料強(qiáng)度和有效截面等因素有關(guān)系。(三)高強(qiáng)度螺栓的緊固方法1、轉(zhuǎn)角法：先用扳手將螺母擰到貼緊板面位置，再用長扳手將螺母轉(zhuǎn)動2、扭矩法：先用普通扳手初擰，然后用定扭矩測力扳手終擰。3、扭掉螺栓尾部梅花卡頭法：當(dāng)梅花卡頭掉下，螺栓預(yù)拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值，緊固完畢。二、高強(qiáng)螺栓摩擦型連接的計(jì)算與普栓一樣，分為：(1)受剪連接(3))同時(shí)受剪和受拉連接(一)受剪高強(qiáng)螺栓摩擦型連接2、連接開孔截面凈截面強(qiáng)度應(yīng)按下式驗(yàn)算此外，由于N‘<N,除對有孔截面進(jìn)行驗(yàn)算外，還應(yīng)對毛截面驗(yàn)算，即：(二)受拉高強(qiáng)螺栓摩擦型連接一個(gè)受拉摩擦型高強(qiáng)螺栓承載力設(shè)計(jì)值為：(三)同時(shí)受剪和受拉高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接抗剪承載力設(shè)計(jì)值：Nti——各個(gè)栓所受外拉力設(shè)計(jì)值，其值不得超過0.8p。整個(gè)連接的抗剪承載力為各個(gè)螺栓抗剪承載力的總和，要求：一、普通螺栓抗剪承載力：②)抗拉連接⑥)剪力拉力共同作用(一)抗剪承載力：當(dāng)螺栓分布：I?>15d?時(shí)同時(shí)別忘了驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度：(二)抗拉承載力設(shè)計(jì)值一個(gè)螺栓實(shí)際受力：(軸心力)當(dāng)受到彎矩作用時(shí)：當(dāng)受到偏心拉力時(shí)：(1)小偏心(向中心螺栓群簡化)(三)同時(shí)受剪和受拉螺栓連接防止連接板件較薄，因承載力承壓強(qiáng)度不足而引起破壞，應(yīng)：Nv≤Nc一個(gè)螺栓實(shí)際受到的剪力：一個(gè)螺栓實(shí)際受到的拉力：(軸心力)彎矩作用下：三、連接開孔截面強(qiáng)度應(yīng)按式：還應(yīng)對毛截面驗(yàn)算：同時(shí)受剪和受拉摩擦型連接：第四章軸心受力構(gòu)件一、教學(xué)內(nèi)容：軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)和截面形式；軸心受拉構(gòu)件；實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件；格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件；柱頭和柱腳設(shè)計(jì)。二、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求：(一)軸心受力構(gòu)件的極限狀態(tài)1、理解軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)、截面形式和用途；(二)軸心軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)(六)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)(七)柱頭和柱腳(一)受力：1)軸心受拉構(gòu)件2)軸心受壓構(gòu)件鋼、工字鋼、H型鋼、T字鋼等)2、組合截面：受力較大構(gòu)件(實(shí)腹式、格構(gòu)式)二、主要內(nèi)容：軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算；軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算(強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定);柱頭、柱腳的設(shè)計(jì)與構(gòu)造一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度《規(guī)范》規(guī)定不論軸心受拉或軸心受壓構(gòu)件，其強(qiáng)度以凈截面上最大應(yīng)力達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)作為極限狀態(tài)，因此鋼結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度問題均按凈截面計(jì)算。公式為：而考慮到構(gòu)件局部削弱對其整體剛度影響不大，因此穩(wěn)定按毛截面計(jì)算。二、軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算1、正常使用狀態(tài)的要求不足時(shí)會：(1))制造、運(yùn)輸、及安裝過程中容易彎曲；(2))自重作用下，構(gòu)件本身產(chǎn)生過大撓度；(3))承受動力荷載結(jié)構(gòu)中還會引起較大晃動。受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比按表6.2.1采用解：軸心按桿最大承載能力設(shè)計(jì)值：lox=h]ix=350×3.05=1067.5cm第三節(jié)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定常不是由強(qiáng)度而是由穩(wěn)定控制。工程史上，對穩(wěn)定認(rèn)識不足，帶來許多危害。二、理想軸心受壓構(gòu)件的受力情況----臨界力N.Y彎曲狀態(tài)平衡(第一類穩(wěn)定)。桿件處于微彎曲的臨界平衡狀態(tài)時(shí)的荷載稱為臨界力，應(yīng)力為臨界應(yīng)力。(二)理想軸壓桿喪失穩(wěn)定(即彎曲)有三種情況：1、彎曲屈曲——工字型、H型、箱型、T型截面只發(fā)生彎曲屈曲。2、扭轉(zhuǎn)屈曲——一般不發(fā)生。3、彎扭屈曲——薄壁型鋼截面既可能彎曲，也可能扭轉(zhuǎn)。6.3.1兩鉸接軸心變(三)本章介紹軸壓桿彎曲屈曲臨界力求法。對圖所求取微小隔離體，寫出其平衡方程如下：上式是當(dāng)段，應(yīng)采用切線模量理論Et代替：桿件首先在該方向屈曲破壞。當(dāng)λx=λγ時(shí)，等穩(wěn)定理論，二主軸方向承載力相等，設(shè)計(jì)最為經(jīng)濟(jì)合理。三、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的受力性能前面介紹的軸壓桿件彎曲臨界力的確定，是把桿件看作理想直桿。實(shí)際總存在著：(1)桿件的初彎曲；(3))殘余應(yīng)力影響。1、桿件初彎曲和荷載初偏心的影響荷載是具有初始偏心Io時(shí)，如右圖：臨界力低于無偏心的軸心受壓桿件，且偏心越大，臨界力降低越大。當(dāng)荷載具有初始撓度yo時(shí)，桿件實(shí)際上也是偏心受壓。結(jié)果和具有初始偏心情況相同，降低了桿件臨界力，初始撓度越大，臨界力降低也越大。2、殘余應(yīng)力影響產(chǎn)生原因：(1)焊接后產(chǎn)生自相平衡的殘余應(yīng)力(2))熱軋型鋼軋制后，由于不均勻冷卻，也將產(chǎn)生殘余應(yīng)力(3))構(gòu)件經(jīng)火焰切割或冷校正等加工后，會產(chǎn)生殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力對強(qiáng)度無影響，但對剛度和穩(wěn)定承載力有影響，因?yàn)闅堄鄳?yīng)力的壓應(yīng)力部分，在外壓力作用下，提前屈服而發(fā)展塑性，使截面強(qiáng)性范圍減小，全截面剛度下降。3、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的實(shí)用計(jì)算方法現(xiàn)行規(guī)范對于彎曲屈曲是取具有初彎曲及殘余力的桿件，按二階段彈塑分析來確定其穩(wěn)定承載力。為軸壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)。例：驗(yàn)算如右圖所示軸壓柱的整體穩(wěn)定性。柱兩端為鉸接，柱長為5米，焊接工字型組合截面，火焰切割翼緣，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=120kn,采用Q235鋼材，在柱中央有一個(gè)側(cè)向(x軸方向)支承。解：1、計(jì)算截面幾何特性：根據(jù)表查得：x,y都屬b類截面用查表22,φ=0.898該柱滿足整體穩(wěn)定要求。軸心壓力作用下，腹板及翼緣的板件如果太寬太薄，就可能在構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定之前不能維持平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凹凸鼓曲變形，稱為板件屈曲。由于板件只是構(gòu)件的一部分，有稱為局部失穩(wěn)或局部屈曲。構(gòu)件失穩(wěn)后，由于鼓曲部分退出工作，使構(gòu)件應(yīng)力分布變化，可能導(dǎo)致構(gòu)件提早破壞。因此《規(guī)范》要求設(shè)計(jì)軸壓構(gòu)件必須保證局部穩(wěn)定。一、板件寬厚的比值軸壓板件主要是限制板寬厚比不能過大，保證局部穩(wěn)定應(yīng)力不低于構(gòu)件整體穩(wěn)定臨界力。翼緣寬厚比限值(外伸部分):二、腹板高度比限值箱型：(翼緣中間部分寬厚比限值為：T型：(1)熱軋：步驟：1)、先選擇截面形式2))、根據(jù)整體、局部穩(wěn)定的要求選擇截面尺寸3))、強(qiáng)度、穩(wěn)定驗(yàn)算一、截面形式選擇增大截面慣性矩I及回轉(zhuǎn)半徑i,提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力和剛度λ,達(dá)到用料合理。3、制造省I,構(gòu)造便宜簡便，熱軋型鋼和自動焊接截面。二、選擇截面尺寸(一)型鋼截面1、假定長細(xì)比λ2、根據(jù)A、ixr、iyr在附錄型鋼表中選出一個(gè)合適的型鋼截面。(二)組合截面1、與型鋼截面相同，首先假定λ,算出A、ix、iyr2、確定截面尺寸，由附錄5:3、確定截面其余所有尺寸焊接工字型截面：b≈h腹板厚度tw=(0.4～0.7)t(t—翼緣板厚度)腹板高度ho翼緣寬度b取10mm的倍數(shù)；三、截面驗(yàn)算1、強(qiáng)度：4、局部穩(wěn)定：工字型：若不滿足要求，須調(diào)整截面重新驗(yàn)算。[例題]圖6.6.2a所示為一管道支架，其支柱的軸心壓力(包括自重)設(shè)計(jì)值為N=1450kN,柱兩端鉸接，鋼材為Q345鋼，截面無孔洞削弱。試設(shè)計(jì)此支柱的截面：①用軋制普通工字鋼；②用軋制H型鋼；③用焊接I字形截面，翼緣板為焰切邊。④鋼材改為Q235鋼，以上所選截面是否可以安全承NAyAy[解]設(shè)截面的強(qiáng)軸為x軸，弱軸為y軸，柱在兩個(gè)方向的計(jì)算長度分別為：(1)試選截面假定A=100,對于b/h≤0.8的軋制工字鋼，當(dāng)繞x軸屈曲時(shí)屬于a類截計(jì)算點(diǎn)鋼材厚度t<16mm時(shí)，取f=310N/mm2。則所需截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為：由附錄8中不可能選出同時(shí)滿足Areq,ixreq和iyreq的型號，可以Areq和iyreq為主，適當(dāng)考慮ixreq進(jìn)行選擇?，F(xiàn)試選150a,A=119cm2,ix=19.7cm,(2)截面驗(yàn)算因截面無孔洞削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定，只需進(jìn)行剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。滿足剛度要求。滿足整體穩(wěn)定要求2.軋制H型鋼(圖6.6.2c)(1)試選截面由于軋制H型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因此長細(xì)比的假設(shè)值可適當(dāng)減小，假設(shè)λ=700對寬翼緣H型鋼，因b/h>0.8,所以不論對x軸或y軸都屬于b類截面。當(dāng)λ=70時(shí)，由附表4.2查得φ=0.656,所需截面面積和回轉(zhuǎn)半徑分別為：由附錄8試選HW200x204x12x12iy=4.85cm。翼緣厚度君=12mm(2)截面驗(yàn)算因截面無孔洞削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因?yàn)闊彳埿弯?，亦可不?yàn)算局部穩(wěn)定，只需進(jìn)行剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。滿足剛度要求。因繞x軸和y軸屈曲均屬b類截面，故由長細(xì)比的較大值λx=71.9查附表4滿足整體穩(wěn)定要求3..焊接工字形截面(圖6.6.2d)(1)參照H型鋼截面試選截面：翼緣2—200x14,腹板1—200x6,其截面面(4)構(gòu)造;(2)剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算滿足剛度要求。滿足剛度要求。因繞x軸和y軸屈曲均屬b類截面，故由長細(xì)比的較大值λx=59.88查附表4.2,得φ=0.735。滿足整體穩(wěn)定要求。(3)局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣外伸部分：腹板：截面無孔洞削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度。4..原截面改用鋼.72查附表4.2,得φ=0.570。得φ=0.740。得φ=0.808.第六節(jié)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件工字鋼截面雙肢柱鋼管、角鋼組成的三肢、四肢格構(gòu)柱一、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的組成格構(gòu)式構(gòu)件是用綴材連成一體的一種構(gòu)件。綴材分綴條和綴板兩種，分別稱作綴條式和綴板式。綴條采用單角鋼，用斜桿組成，與構(gòu)件軸線組成45°角，綴條也可由斜桿和橫桿共同組成。綴板使用鋼板。與柱肢腹拉垂直的軸線稱為實(shí)軸，與綴材平面垂直的軸稱為虛軸。二、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性需分別考慮對實(shí)軸和虛軸的整體穩(wěn)定性。(一)對實(shí)軸(y-y)軸的整體穩(wěn)定與實(shí)腹式柱完全相同，可直接用對實(shí)軸的長比λy查表得到9,再計(jì)算對實(shí)軸的穩(wěn)定承載力。(二)對虛軸(X-X)軸的整體穩(wěn)定采用換算長細(xì)比綴條格構(gòu)式構(gòu)件：綴板格構(gòu)式構(gòu)件：類截面查表求得9值。然后按計(jì)算對虛軸的彎曲屈曲穩(wěn)定承載力。三、單肢穩(wěn)定性《規(guī)范》規(guī)定單肢穩(wěn)定性不應(yīng)低于構(gòu)件的整體穩(wěn)定性，對于綴條式格構(gòu)當(dāng)綴件為綴板時(shí)，四、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴材設(shè)計(jì)構(gòu)件軸心受壓屈曲時(shí)將產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)此剪力。《規(guī)范》規(guī)定軸壓構(gòu)件剪力V為：NcoNcoAf雙肢格構(gòu)式柱，偏安全的假定剪力沿全長不變。V由雙側(cè)綴材平均分擔(dān)，每側(cè)綴件承擔(dān)剪力由此確定綴條的內(nèi)力Nt為：由于構(gòu)件屈曲時(shí)，其彎曲變形方向可能向左或向右，綴條可能受拉或受壓，一般應(yīng)按不利情況作為軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。由于角鋼只有一個(gè)邊和柱肢相連，考慮受力偏心和可能發(fā)生彎扭屈曲影1、計(jì)算穩(wěn)定時(shí)2、計(jì)算強(qiáng)度時(shí)：綴條不應(yīng)采用小于L45×45×4或L56×36×4的角鋼。五、格構(gòu)式軸壓肢體的設(shè)計(jì)步驟：1、選擇肢體形式和鋼材標(biāo)號2、確定肢體截面3、確定肢體間間距4、單肢穩(wěn)定性驗(yàn)算5、綴件、連接點(diǎn)設(shè)計(jì)(一)選擇肢體形式和鋼材標(biāo)號大型構(gòu)件采用綴條式，常利用兩槽鋼或工字鋼作為肢體的雙軸對稱截面。(二)確定肢體截面由實(shí)軸穩(wěn)定計(jì)算確定。先假定長細(xì)比λ,查附表2.2得9y,求得由A,iyt查型鋼表選一合適的型鋼截面，得到確定的A、iy,由：驗(yàn)算對y軸整體穩(wěn)定性；由：λ≤h驗(yàn)算則得(三)確定肢體間間距代入式(4.3.4)或式(4.3.5),得計(jì)算時(shí)：并保證不低于構(gòu)造要求最小用鋼型號，即(L45×45×4或L56×36×4)來確定的斜綴條面積。(b取10的倍數(shù)，兩肢凈距>100mm)。然后算出λox,驗(yàn)算撓度的整體穩(wěn)定。(四)單肢穩(wěn)定性驗(yàn)算(五)綴材焊接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)例：試設(shè)計(jì)一兩端鉸接的軸心受壓格構(gòu)柱，該柱承擔(dān)的軸心壓力值采用Q345;E50型。設(shè)計(jì)成綴條式格構(gòu)柱。解：1、確定肢體截面：由附表8選2[20a,截面如右圖：由按b類查附表2.2得滿足)故，所選2[20a滿足要求。2、肢體間間距2,并按構(gòu)造要求最小角鋼L45×由附表4可知α2=0.44由3、綴條設(shè)計(jì)斜綴條內(nèi)力.由表4.4查得角鋼屬b類截面，再由(滿足)4、單肢穩(wěn)定性驗(yàn)算5、連接焊縫計(jì)算肢背：肢尖：[例題2]將例6.1的支柱AB設(shè)計(jì)成格構(gòu)式軸心受壓柱：綴條柱。鋼材為Q345鋼，焊條為E50型，截面無削弱。[解](1)按實(shí)軸(y軸)的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸假定λy=40,按Q345鋼b類截面從附表4.2查得φ=0.863。所需截面面積和回轉(zhuǎn)半徑分別為：驗(yàn)算繞實(shí)軸穩(wěn)定：滿足。滿足。(2)按繞虛軸(x軸)的穩(wěn)定條件確定分肢間距柱子軸力不大，綴條采用角鋼L45x5,兩個(gè)斜綴條毛截面面積之和A1x=2*4.29cm2=8.58cm20兩槽鋼翼緣間凈距=300驗(yàn)算虛軸穩(wěn)定：查附表4.2,得qo=0滿足。(3)分肢穩(wěn)定滿足規(guī)范規(guī)定，所以無須驗(yàn)算分肢剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定；分肢采用型鋼，也不必驗(yàn)算其局部穩(wěn)定。至此可認(rèn)為所選截面滿意。(4)綴條設(shè)計(jì)綴條尺寸已初步確定L45×5,Adl=4.29cm2,imin=0.88cm。斜綴條內(nèi)力：查附表4.2得φ=0.851(b類截面),強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)γR=0.6+0.0015λ=0.6+0.0015×42.30=0.664斜綴條的穩(wěn)定：綴條無孔洞削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度。綴條的連接角焊縫采用兩面?zhèn)群福礃?gòu)造要求取hf=4mm;單面連接的單角鋼按軸心受力計(jì)算連接時(shí)，γR=0.85。肢背焊縫所需長度：肢尖焊縫所需長度：肢背與肢尖焊縫長度均取4cm。(5)橫隔上下兩端有柱頭柱腳，中間三分點(diǎn)處設(shè)兩道鋼板橫隔，與斜綴條節(jié)點(diǎn)配合設(shè)組器枉圖第七節(jié)柱腳設(shè)計(jì)作用：把柱身傳來的荷載均勻的傳給砼基礎(chǔ)。常設(shè)計(jì)成鉸接。鋼接主要承受和彎矩。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：構(gòu)造設(shè)計(jì)傳力過程分析零部件計(jì)算一、構(gòu)造設(shè)計(jì)柱身——靴梁——底板——基礎(chǔ)——兩個(gè)鋪柱(固定柱子位置)0砼基礎(chǔ)抗壓比鋼材低很多。因此必須擴(kuò)大基礎(chǔ)的受壓面，在柱腳加一塊較大的底板，把柱子內(nèi)力分布到砼基礎(chǔ)上。根據(jù)作用力和反作用力關(guān)系，底板承受著來自基礎(chǔ)的均布向上的荷載作用，而底板的專座是柱身。這樣的底板，四周都有懸體部分，在基礎(chǔ)上反力作用下受彎；底板為了抵抗塑性彎曲變形，需要很大的厚度，為了節(jié)省鋼材和滿足壓力均布的假設(shè)，合理的方法是加兩塊靴梁，來加強(qiáng)底板。二、傳力過程分析來說明)1、底板尺寸的確定假設(shè)基礎(chǔ)的反力是均勻分布的，基礎(chǔ)所受的壓應(yīng)力為：由此得：底板寬度B由構(gòu)造要求確定，原則是使底板在靴梁外側(cè)的懸臂部分盡a1——柱截面寬度；t——靴梁厚度，通常為10～14mm;c——底部懸體部分寬度，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，盡可能小，取直徑錨栓3--4此可確定底板長度：底板厚度由其抗彎強(qiáng)度確定。底板受砼基礎(chǔ)向上的均布反力q的作用，柱身和靴梁是其支撐邊，形成了四邊支撐板、三邊支撐板、懸臂板等三種受力狀態(tài)的板塊區(qū)域。近似按各種不相關(guān)的向上均布荷載q作用的板塊來進(jìn)行抗彎計(jì)算。a?—自由邊長度。β—系數(shù)，由板邊長b?/a?查表得出。其中：a—較短邊長度d—系數(shù)，由長邊b和短邊a之比查表得出。求得各區(qū)域板塊所受彎矩M?、M3和M4后，按其最大值確定底板厚度。t?=√6Mmakf合理的設(shè)計(jì)是使M?、M?和M?盡可能接近，可通過調(diào)整底板尺寸和設(shè)置隔板等辦法來實(shí)現(xiàn)。底板厚度t1≈20-40mm,輕鋼結(jié)構(gòu)柱腳t1≥14mm。2、靴梁計(jì)算把靴梁看作支撐在柱身焊縫①上的雙懸伸梁，基礎(chǔ)反力經(jīng)底板通過焊縫②作用于靴梁上，每根靴梁承受B/2寬度內(nèi)的基礎(chǔ)反力。驗(yàn)算懸伸段支撐點(diǎn)處(焊縫①處)靴梁截面的強(qiáng)度，該處的彎矩和剪力為：應(yīng)力為：以上是驗(yàn)算靴梁懸伸臂制作處的截面，為什么不驗(yàn)算二支座間的跨中截面?因?yàn)橛?jì)算證明，跨中截面的彎矩都不大，不起控制作用。取一個(gè)整數(shù)，即可確定靴梁高度。計(jì)算焊縫②,焊縫長度為已知：柱身內(nèi)側(cè)，因不便施焊，不考慮，由下式確定焊角尺寸：例題：試設(shè)計(jì)一軸心受壓格構(gòu)柱柱腳。利用兩個(gè)M20錨栓。軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1300KN(包括柱自重)?；A(chǔ)砼強(qiáng)度等級C15。Q235鋼，焊解：1、確定底板尺寸砼，考慮因局部受壓，強(qiáng)度可以提高1.1,則：錨栓直徑取40mm,為計(jì)算方便面積取40×40mm2底板需要面積：取底板寬度：β=20+2×1+2×7=36cm底板承受的均布壓力四邊支承板：查表4.5得α=0.081三邊支承板：查表4.6得β=0.05靴梁高取38cm,厚度取1cm。兩塊靴梁板承受的線荷載為：承受最大彎矩(三)梁的強(qiáng)度計(jì)算(四)梁的局部穩(wěn)定(五)型鋼梁設(shè)計(jì)(六)焊接梁設(shè)計(jì)第一節(jié)梁的種類和截面形式型鋼梁和組合梁組合梁：1)大多采用三塊焊板成工字型截面2))當(dāng)翼緣需一塊厚度較大的板而又缺乏時(shí)，用二層翼緣板3))當(dāng)荷載大，梁高又受限，截面抗扭剛度要求高時(shí)，用箱形截面4))連接方法一般用焊接或鉚接蜂窩梁：優(yōu)點(diǎn)：1)梁高增加，有效節(jié)省鋼材，提高了承載力2)腹板空洞可供管道設(shè)備通過縱橫交錯的主梁和次梁組成梁格，再在上鋪板，形成結(jié)構(gòu)承重體系。分為：1)簡單梁格：僅有主梁，適用于柱距較小梁格(a)2))普通梁格：荷載由樓板傳至次梁，次梁再將荷載傳至主梁，主梁支承在柱或墻等承重結(jié)構(gòu)上。(b)梁格布置的疏密，影響到所需屋面板厚度及用料的經(jīng)濟(jì)情況，要根據(jù)各方情況布置方案。第二節(jié)梁(受彎構(gòu)件)的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的極限狀態(tài)：第一極限狀態(tài)——承載力極限第二極限狀態(tài)——剛度(撓度)穩(wěn)定全梁整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定一、梁的彎曲強(qiáng)度梁截面的彎曲應(yīng)力隨彎矩增加而變化，可分為：下面以工字型截面梁在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力來說明：由材料力學(xué)知：在彈性階段當(dāng)構(gòu)件截面作用著繞形心主軸x軸的彎矩時(shí)，構(gòu)件截面邊緣最大正應(yīng)力為：當(dāng)σ達(dá)到鋼材屈服點(diǎn)fy時(shí)，構(gòu)件截面處于彈性極限狀態(tài)其上作用的彎矩為屈服彎矩My=Wxfy。隨著Mx進(jìn)一步增大，構(gòu)件截面開始向內(nèi)發(fā)展塑性，進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)力狀態(tài)如圖4.2.1c所示。如圖4.2.1d所示當(dāng)整個(gè)Mp=WpfV,這時(shí)此截面形成塑性鉸，達(dá)到塑性極限狀態(tài)。通常定義了Yxp=Mp/My為截面的繞x軸的塑性系數(shù)。可y=f彈性區(qū)M<M,My<MKM圖4,2.1各荷載階段梁截面上的正應(yīng)力分布在鋼梁設(shè)計(jì)中，如按截面形成塑性鉸進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然可節(jié)省鋼材，但變形比較大，有時(shí)會影響正常使用。規(guī)范規(guī)定有限制的利用塑性鉸。塑性區(qū)根據(jù)規(guī)定定出塑性系數(shù)γ:(1))對于雙軸對稱工字形截面γx=1.05(3))對于箱形截面Yx=Yy=1.05。這時(shí)梁的抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足：式中，YR為材料抗力分項(xiàng)系數(shù)，對Q235鋼取1Q420鋼取1.111。同理對雙向受彎的梁，其強(qiáng)度應(yīng)滿足：對于需要計(jì)算疲勞的梁不宜考慮塑性的發(fā)展，這時(shí)在式(4.2.2)、(4.2.3)回跨中集中荷載：梁端支反力處：四、折算應(yīng)力(略介紹)較細(xì)長的梁則往往由剛度控制。梁剛度不足時(shí)不能保證正常使用。如樓蓋梁撓度過大，會給人一種不舒適感和不安全感，而且振動會使抹灰脫落，影響使用。吊車梁撓度過大，可能使吊車不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)等。V——梁的最大撓度，按標(biāo)準(zhǔn)荷載算[V]——撓度控制值，按規(guī)范采用撓度計(jì)算：等截面簡支梁：對截面改變的簡支梁：Ix——跨中毛截面慣性矩I——支座附近毛截面慣性矩均布荷載：跨中一個(gè)集中荷載：跨間等間布置兩個(gè)、三個(gè)相等集中荷載型鋼梁設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定要求，包括：①)單向受彎型鋼梁設(shè)計(jì)0)雙向受彎型鋼梁設(shè)計(jì)一、單向受彎型鋼梁設(shè)計(jì)步驟：1)根據(jù)梁的荷載、跨度及支承條件，計(jì)算梁最大彎矩設(shè)計(jì)2))根據(jù)梁的抗彎強(qiáng)度要求，計(jì)算所需凈截面模量然后由WT查附錄型鋼表，選定型鋼號。3))計(jì)算型鋼梁自重及其彎矩，剛度及整體穩(wěn)定(局部穩(wěn)定在型鋼梁一般不需驗(yàn)算)。例：某車間次梁，長度為6m,其靜力荷載設(shè)計(jì)值q=29.7KN/m,標(biāo)準(zhǔn)(2)所需凈截面模量查得構(gòu)件撓度值：第三節(jié)組合截面梁的設(shè)計(jì)一、截面設(shè)計(jì)以焊接雙軸對稱工字型鋼板梁為例，所需確定的截面尺寸：截面高度h(腹板高度ho),腹板厚度tw,翼緣寬度b及厚度to。任務(wù)：合理的確定ho、tw、b、t;以滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定。設(shè)計(jì)順序：h?→tw→b→t即：確定截面高度、確定腹板尺寸、確定翼緣尺寸(一)梁高估算(腹板高度ho)1、建最大可能高度hmax建筑樓層高確定后，為保證室內(nèi)凈高不低于規(guī)定值，橋梁下保證凈通航，從而限制梁的最大高度。2、最小高度hmin為了保證梁的剛度，使梁不至于太矮超過容許撓度。 經(jīng)濟(jì)高度的概念：分析發(fā)現(xiàn)，梁的高度愈大，腹板用鋼量愈多，但可減小翼緣尺寸，使翼緣用鋼量愈小，反之亦然。最經(jīng)濟(jì)的梁高h(yuǎn)e應(yīng)使梁的總用鋼量最小。(二)腹板厚度tw腹板主要承擔(dān)剪力，其厚度tw要滿足抗剪強(qiáng)度要求。近似假定最大剪應(yīng)力為腹板平均剪應(yīng)力1.2倍，即：考慮腹板局部穩(wěn)定及構(gòu)造要求，腹板不宜太薄可用下經(jīng)驗(yàn)公式：一般不宜小于8mm;跨度較小時(shí)，不宜小于6mm;輕鋼結(jié)構(gòu)可適當(dāng)減(三)翼緣尺寸求得需要的凈截面模量，則整個(gè)截面需要的慣性矩為：翼緣寬度b或厚度t只要定出一個(gè)，就能確定另一個(gè)。b通常取(1/3～1/5)h,同時(shí)為保證局部穩(wěn)定,如果截面考慮發(fā)展部分塑性則0選擇b和t時(shí)要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般b取10mm的倍數(shù)，t取2mm的倍數(shù)，且不小于8mm。二、梁的驗(yàn)算截面尺寸確定后，按實(shí)際尺寸計(jì)算各項(xiàng)截面幾何特性，然后驗(yàn)算：例：如圖所示一車間工作平臺梁。平臺上主梁與次梁組成梁格，承受由面板傳來的荷載。平臺標(biāo)準(zhǔn)恒載為3000N/m2,標(biāo)準(zhǔn)荷載為4500N/m2,無動力荷載，恒載分項(xiàng)系數(shù)Yg=1.2,活載分項(xiàng)系數(shù)YQ=1.4。Q235解：1、初步選定截面尺寸梁端集中力N/2支座設(shè)計(jì)剪力：V=1.5Na=1.5×181.9=272.85KN所需截面模量：(1)選定腹板高h(yuǎn)?最大高度hmax無限制，查表得平臺主梁梁的經(jīng)濟(jì)高度：he=73Wr-300mm=734834600-300根據(jù)以上數(shù)據(jù)，初選ho=100mm?？紤]抗剪：按經(jīng)驗(yàn)公式：初步選定：tw=8mm(3)選定翼緣寬度及厚度b、t初步選定b=270mm則考慮鋼梁自重等因素，選定t=14mm2、截面驗(yàn)算截面各項(xiàng)幾何特性如下：主梁自重標(biāo)準(zhǔn)荷載(考慮加勁肋等因素，增大1.2倍)gk=1.2×155.6×0.785×9.8=抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：支座設(shè)計(jì)剪力：V=272.85+1/2×1.2×1.44×1.2=283.2KN抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：主梁跨間有3個(gè)集中荷載，撓度如下第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定一、穩(wěn)定問題概述圖4.4.1工字形截面簡支梁整體彎扭失穩(wěn)當(dāng)壓力達(dá)臨界值時(shí)，上翼緣可能對本身的弱軸(x-x軸)或強(qiáng)軸(y-y)生側(cè)向位移并伴隨有扭轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致整個(gè)梁在強(qiáng)度破壞之前失去承載能力，這概念：梁從穩(wěn)定平衡(平面彎曲狀態(tài))轉(zhuǎn)到同時(shí)發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)的為下面分析討論方便將式(4.4.14)變換成：式中，項(xiàng)為將梁當(dāng)做壓桿時(shí)繞弱軸y的歐拉臨界力。此式即為雙軸對稱共字型截面梁的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力求法分析各種因素對整體穩(wěn)定的影響1、梁的側(cè)向抗彎剛度Ely和抗扭剛度GIt愈高，梁抵抗側(cè)彎和扭轉(zhuǎn)變2、梁受壓翼緣自由邊長度11愈小，Mcr變形愈小，也愈高。3、反映荷載種類和跨中約束及作用點(diǎn)對梁的整體穩(wěn)定Mcr影響。其中：K為屈曲系數(shù)，其與梁的側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度、梁的夾支跨度I及梁高有關(guān)。按下表?。弘p軸對稱工字形截面簡支梁的彎扭屈曲系數(shù)k純彎作用均布荷教作用于形心集中力作用干形心1))低彎時(shí)k最低，分析原因用點(diǎn)在剪心以下時(shí)，a為正值，Mcr將提高。y圖4.4.3單軸對稱工字形截面圖4.4.4荷載作用位置的影響將雙軸對稱工字形截面換成單軸對稱截面(如圖4.4.3),邊界條件仍為簡yo為剪力中心與截面形心的距離，如圖4.4.3所示，在形心以上時(shí)為負(fù)。式(4.4.19)也適用于雙軸對稱截面，此時(shí)By=0。當(dāng)β1取1,β2取0,β3取1時(shí)，式(4.4.19)變成式(4.4.18)。1、單向彎曲梁臨界應(yīng)力為了保證穩(wěn)定，要求梁在荷載設(shè)計(jì)值作用下最大應(yīng)力應(yīng)滿足：梁整體穩(wěn)定系數(shù)。YR——鋼材抗力系數(shù)。按理想直梁彈性分析所得，而實(shí)際的梁往往帶有初彎曲-初扭轉(zhuǎn)和殘余應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)中，并對彈塑性階段加以修正。(1))、焊接工字型截面簡支梁荷載作用下通式其中：Wx——按受壓纖維確定的梁毛截面抵抗矩λy——梁對弱軸長細(xì)比A——梁毛截面積h——梁截面高度βb——梁整體穩(wěn)定的等效彎矩系數(shù)，由表5.4(見教材ηb——截面不對稱影響系數(shù)當(dāng)9。>0.6時(shí)，鋼梁進(jìn)入彈塑性階段，用代替φb進(jìn)行修正。(2))、軋制槽鋼簡支梁當(dāng)Φb>0.6時(shí)，96換算雙雙向受彎梁：五、影響梁整體穩(wěn)定的因素及增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施1、影響梁整體穩(wěn)定的因素(2))梁兩端的支承條件對臨界彎矩也有不可忽視的影響，約束程度越高，臨界彎矩越高；(3))構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間的距離越小，臨界彎矩越大；(4))梁的整體失穩(wěn)是由受壓翼緣側(cè)向失穩(wěn)引起，受壓翼緣寬大的截面，臨界彎矩高一些。(5))荷載的種類和作用位置對臨界彎矩也有不可忽視的影響，彎矩2))工字型截面簡支梁受壓翼緣的自由長度I1與其寬度b之比不超過表鋼號跨中無側(cè)向支承點(diǎn)的梁跨中有側(cè)向支承點(diǎn)荷載作用于上翼緣荷載作用于下翼緣Q345(16Mn)鋼Q390(15MnV)鋼解：由如圖可算得：A=156.8cm2,Ix=263300cm4,再由式：可查表得出)這樣，梁不但抗彎強(qiáng)度充分利用，而且整體穩(wěn)定性也正好能保證。[例題5.1]某建筑物采用如圖5.1.3b所示的梁格布置，次梁間距2m,主梁間距6m,柱截面高0.5m。采用普通工字鋼作為主次梁。梁上鋪設(shè)鋼筋混凝土預(yù)制板，并與主次梁有可靠的連接，能夠保證其整體穩(wěn)定。均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3kN/m2,樓板自重標(biāo)準(zhǔn)值為3kN/m2。主梁和次梁、主梁和柱子均采用構(gòu)造為鉸接的連接方法。次梁選用125a選用125a,試設(shè)計(jì)邊部主梁截面。承擔(dān)此彎矩所需梁的凈截面抵抗矩為：按此查附錄8,試采用145a,Ix=32241cm4,Wx=1433cm3,重量為80.4kg/m,由此產(chǎn)生的跨中最大彎矩為：80.4×9.8×10-3kN/m×9.52m2/8=212.9kN·m由附錄2知[v]=1/400=9500mr400=238mmvmax>[vr],不滿足要求。改選150a,Ix=464720m?,重量為93.6kg/m。由荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的最大彎矩為：93.6×9.8×103kN/m×9.52m2/8=214.4kN>m[例題5.2]某跨度6m的簡支梁承受均布荷載作用(作用在梁的上翼緣),其中永久荷載準(zhǔn)值為20kN/m,可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m該梁g=1設(shè)計(jì)茹載skN/m+1.4×25kN/m=59kN/m需要的凈截面抵抗矩為：由公式(5。2。4)得梁的經(jīng)濟(jì)高度為因此取梁腹板高450mm支座處最大剪力為：由公式得：取腹板厚為：tw=8mm故腹板采用--450×8的鋼板。腹板慣性矩為由公式(5。2。11)得：強(qiáng)度驗(yàn)算：設(shè)計(jì)荷載：q=1.2x(0.69kN/m+2M=ql2/8=59.83kN/m×62m2/8=269.支座處如不設(shè)支承加勁肋，則應(yīng)驗(yàn)算局部壓應(yīng)力，但一般主梁λ.=1,/i=600em/3.3565bφsf=0.631×205N/mm2=1=129.4N/mm2,不滿足要求。φbf=0.948×205=194.3局部穩(wěn)定驗(yàn)算：,滿足局部穩(wěn)定要求喪失局部穩(wěn)定：在截面積一定情況下，將腹板設(shè)計(jì)得高而薄，對梁強(qiáng)度、剛度有好處；如果把翼緣也做得寬而薄，則更能增加梁整體穩(wěn)定，但較薄的腹板和翼緣，可能在梁的強(qiáng)度承載力和整體穩(wěn)定都能得到保證的情況下，腹板或翼緣首先失穩(wěn)，發(fā)生屈曲。上翼緣受彎矩產(chǎn)生均布壓應(yīng)力作用；腹板同時(shí)承受σ、T、q引起的局部如薄板過薄，尺寸不當(dāng)，會發(fā)生局部屈曲破壞。對整個(gè)梁來說，雖屬局部破壞，但局部退出了工作，截面有效承載力部分減小，截面變得不對稱，從而促進(jìn)整個(gè)梁的整體破壞。二、對于工字型梁的受壓翼緣和腹板的局部穩(wěn)定問題1、受壓翼緣板局部穩(wěn)定梁受壓翼緣板和軸心受壓柱翼緣完全相同，如過寬而薄，將喪失局部穩(wěn)定。屈曲形式：屬三邊簡支一邊自由的均布受壓板。臨界應(yīng)力：設(shè)計(jì)時(shí)，寬厚比必須滿足當(dāng)考慮部分塑性時(shí)，取2、組合梁腹板加勁肋布置梁腹板應(yīng)力呈三角形分布，一半?yún)^(qū)域受拉，因此，用限制高厚比(增加板厚，減小高度)的辦法來保證局部穩(wěn)定顯然是不經(jīng)濟(jì)的?！兑?guī)范》采用加勁肋，減小腹板同界尺寸的辦法來保證腹板局部穩(wěn)定。橫向加勁肋縱向加勁肋短加勁肋作用：將腹板劃成許多小的區(qū)格，每個(gè)區(qū)格的腹板支承在翼緣及加勁肋上，減小了同界尺寸，使臨界應(yīng)力提高，從而滿足局部穩(wěn)定要求。規(guī)范對梁加勁肋布置如下：①)腹板均勻受剪時(shí)，高厚比：可不設(shè)加勁肋，σc≠0構(gòu)造要求設(shè)置橫向加勁肋②)腹板受彎曲壓應(yīng)力屈曲時(shí)，,設(shè)置橫向加勁肋(3)腹板受局部壓應(yīng)力屈曲時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向及縱向加勁肋3、加勁肋的間距規(guī)定如下：不考慮屈曲后強(qiáng)度的組合梁的橫向加勁肋最小間距為0.5ho,最大間距為2ho,對無局部壓應(yīng)力的梁，當(dāng)時(shí)可采用2.5h?。短向加勁肋4、加勁肋的截面選擇及構(gòu)造要求組合梁加勁肋一般用鋼板作成，對于大型梁也可用肢夾焊于腹板的角鋼。加勁肋可成對布置于腹板兩側(cè)，也可單側(cè)布置。《規(guī)范》規(guī)定，支承加勁肋和重級工作制吊車梁的加勁梁必須兩側(cè)布置。加勁梁必須有足夠剛度才能作為腹板不動支承，所以對其截面尺寸或截面慣性矩應(yīng)有一定要求。當(dāng)僅設(shè)置橫向加勁肋時(shí)，雙側(cè)鋼板橫向加勁肋截面尺寸應(yīng)滿足下列要求：外伸寬度：厚度：縱向加勁肋支承在橫向加勁肋上，因此縱向加勁肋應(yīng)在橫向加勁肋處切斷，并與橫肋及梁腹板焊接相連。橫向加勁肋則保持與梁上下翼緣及腹板焊接相連。橫向加勁肋與梁相連處應(yīng)切去寬約bs/3高約bs/2的斜角，以便翼緣焊接通過。5、支承加勁肋的構(gòu)造和計(jì)算支承加勁肋一般用成對兩側(cè)布置的鋼板作成，也用凸緣式加勁肋，長度不大于厚度的兩倍。支承加勁肋除保證腹板局部穩(wěn)定外，還要將支反力或固定集中力傳遞到支座或梁截面內(nèi)，因此支承加勁肋的截面除滿足以上各項(xiàng)外，還應(yīng)按傳遞支反力或集中力的軸心壓桿進(jìn)行計(jì)算，其截面比一般加勁肋截面稍大一些。支承加勁肋計(jì)算內(nèi)容如下：①)腹板平面外的穩(wěn)定性O(shè))端面承受強(qiáng)度支承加勁肋的端部一般刨平頂緊于梁翼緣或支座，應(yīng)按下式計(jì)算端面承壓應(yīng)力：③)支承加勁肋與腹板的連接焊接，可假定N力沿焊縫全長均勻分布進(jìn)行計(jì)算。β=1.22,吊車梁β=1.0例：將工作平臺梁配置加勁肋及端部支承加勁肋，并繪制該梁的設(shè)計(jì)圖。解：1、加勁肋設(shè)計(jì)主梁腹板高厚比h?/tw=1000/8=125,在至范圍內(nèi)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。取梁端最大剪力V=238.15KN則因梁端彎矩力，故η=1按表5.10構(gòu)造要求橫向加勁肋間距a≤2ho,又考慮，次梁處應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，現(xiàn)次梁間距3m,故取a=1500mm由于次梁反力較小，取次梁處加勁肋與中間加勁肋相同。2、端部支承加勁肋根據(jù)圖工作平臺布置，梁端支承加勁肋采用鋼板成對布置于腹板兩側(cè)，平后與下翼緣頂緊。穩(wěn)定性計(jì)算：支承加勁肋承受半跨梁的荷載及自重R=374.1KN計(jì)算截面：A=(2×8+0.8)×1.2+2×15×0.8×0.8=39.36回轉(zhuǎn)半徑：承壓強(qiáng)度計(jì)算：承壓面積As=2×1.2×6=14.4cm2,fce=320N/mm23、支承加勁肋與腹板的焊接連接橫向加勁肋與腹板連接焊接縫也取肋板為-60*6取驗(yàn)算平面外穩(wěn)定：肋板為—60X6實(shí)際承壓面積480mm2不滿足要求。肋板改為—60X8實(shí)際承壓面積640mm2滿足要求。第六節(jié)實(shí)腹梁的構(gòu)造設(shè)計(jì)一、翼緣與腹板連接焊縫設(shè)計(jì)腹板與翼緣處的剪應(yīng)力：所需角焊縫尺寸為：二、梁截面沿長度的改變均布荷載作用下的簡支梁，按跨中最大彎矩確定截面尺寸。當(dāng)梁跨度較大時(shí)，如在跨間隨彎矩減小將截面改小，作成變截面梁，則可節(jié)約鋼材減輕自重。當(dāng)跨度較小時(shí)，改變截面節(jié)省鋼材不多，制造工作量卻增加較多，因此多做成等截面梁。焊接工字型梁截面改變通常改變翼緣寬度。在半徑內(nèi)改變一次截面。方法有兩種：(1)先確定截面改變地點(diǎn)，即截面改變處距支座距離x,然后據(jù)x計(jì)算變窄翼緣寬度b′;(2)也可先確定翼緣寬b′,然后由b′計(jì)算。具體方法：(1))取離支座較為經(jīng)濟(jì)，節(jié)省鋼材10%～20%。(2))算出x處梁的彎矩M,再算出該截面所需截面模量(3))由Wr算出所需翼緣面積為經(jīng)濟(jì)。較窄翼緣寬度6,由變截面點(diǎn)彎矩M1確定，但b1不應(yīng)小于120mm,否則與支座連接存在困難。翼緣寬度從b減為b1應(yīng)做成小于1:4的緩坡，以-20%;改變兩次，最多只能再節(jié)約3%～4%,因此一般只變一次截面。對翼緣截面保持不變，如圖5.4.4所示。此時(shí)，梁端腹板高度應(yīng)按抗剪強(qiáng)度計(jì)算確定，且不應(yīng)小于跨中腹板高度的-半。5.4.2翼緣變截面常焊接常焊接(176-1/5)1兩框緊圖5.4.4梁高度改變側(cè)接鉸接一用于軸心受壓柱一適用于柱子軸力較小的情況靴梁隔板剛接一兩種型式一用于框架柱(壓彎構(gòu)件)糊板材22.底板的計(jì)算底板的平面尺寸取決于基礎(chǔ)材料的抗壓能力，假設(shè)基礎(chǔ)對底板的壓應(yīng)力是均勻分布的，則底板的面積(見圖8.6.1b)按下式計(jì)算：式中，L、B為底板的長度和寬度；N為柱的軸心壓力；fc為基礎(chǔ)所用混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ao為錨栓孔的面積。根據(jù)構(gòu)造要求定出底板的寬度：式中，a1為柱截面已選定的寬度或高度；t為靴梁厚度，通常取10～14mm;c為底板懸臂部分的寬度，通常取錨栓直徑的3~4倍；錨栓常用直徑為底板的長度為L=AVB。底板的平面尺寸L、B應(yīng)取整數(shù)。根據(jù)柱腳的構(gòu)造型式，底板的厚度由板的抗彎強(qiáng)度決定?？梢园训装蹇醋魇且粔K有四邊支承、三邊支承、兩相鄰邊支承和一邊支承的平板。在均勻分布的基礎(chǔ)反力作用下，各區(qū)格單位寬度上最大彎矩為：四邊支承板：三邊支承板及兩相鄰邊支承板：一邊支承(懸臂)板：式中，q為作用于底板單位面積上的壓力；a為四邊支承板中短邊的長度；a為系數(shù)，由板的長邊b與短邊a之比，查表8.6.1;a?為三邊支承板中自由β邊的長度；兩相鄰支承板中對角線的長度(見圖8.6.1中b、d);為系數(shù)，由b?/a?,查表8.6.2,b?為三邊支承板中垂直于自由邊方向的長度或兩相鄰邊支承板中的內(nèi)角頂點(diǎn)至對角線的垂直距離(見圖8.6.1中b、d)。當(dāng)三邊支承板b?/a?小于0.3時(shí)，可按懸臂長為b?的懸臂板計(jì)算；c為懸臂長度。表8.6.1四邊支承板彎矩系數(shù)aa表8.6.2三邊支承板及兩相鄰邊支承板彎矩系數(shù)ββ經(jīng)過計(jì)算，取各區(qū)格板中的最大彎矩Mmax,按公式來確定底板的厚度。底板厚度一般為20～40mm,最小厚度不宜小于14mm。計(jì)算時(shí)，假定柱端與底板之間的連接焊縫不受力，柱端對底板只起劃分底板區(qū)格支承邊的作用。柱壓力N是由柱身通過豎向焊縫傳給靴梁，再傳給底板。焊縫計(jì)算包括：柱身與靴梁之間豎向連接焊縫