【學(xué)習(xí)課件】鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)拉彎壓彎構(gòu)件
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1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 拉彎.壓彎構(gòu)件 7-1應(yīng)用和截面形式 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定 7-4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 7-6實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 7-7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算 7-1應(yīng)用和截面形式 1.壓彎(或拉彎)構(gòu)件 承受軸心壓(或拉)力和繞截面形心主軸的彎矩作用 偏壓(或偏拉)構(gòu)件 彎矩由偏心軸力引起時(shí) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-1應(yīng)用和截面形式? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-1應(yīng)用和截面形式?
2、 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 壓彎構(gòu)件 N N Mi Mi P 拉彎構(gòu)件 丿 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-1應(yīng)用和截面形式? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 2. 單向壓彎(或拉彎)構(gòu)件 彎矩作用在截面的一個(gè)主軸平面內(nèi) 雙向壓彎(或拉彎)構(gòu)件 彎矩作用在兩個(gè)主軸平面內(nèi) 3. 應(yīng)用 墻架柱 工作平臺(tái)柱 支架柱 單層廠房結(jié)構(gòu) 4. 按其截面形式 實(shí)腹式 格構(gòu)式 常用的截面形式: 熱軋型鋼截面、冷彎薄壁型鋼截面 組合截面 5. 滿足正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài) C1F4
3、限制構(gòu)件長細(xì)比來保證剛度要求 承載力極限狀態(tài). 包括強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計(jì)算. 其中整體穩(wěn)定計(jì)算包括彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定和彎矩作用 旅面外穩(wěn)定的計(jì)算. atin - 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-1應(yīng)用和截面形式? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 壓彎構(gòu)件應(yīng)用比較廣泛,例如,有橫向節(jié)間荷載作用 2 口 的桁架上弦桿、屋架天窗側(cè)立柱、單層廠房柱、以及多層 單向拉彎和壓彎構(gòu)件的截面形式 對拉彎構(gòu)件,一般只需計(jì)算其強(qiáng)度和長細(xì)比,不需計(jì)算 其穩(wěn)定。但在拉彎構(gòu)件所受彎矩較大而拉力較小時(shí),由于其 作用已接近受彎構(gòu)件,就需要驗(yàn)算其整體穩(wěn)定;在拉力和彎 矩
4、作用下出現(xiàn)翼緣板受壓時(shí),也需驗(yàn)算翼緣板的局部穩(wěn)定。 這些當(dāng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體情況加以判斷。 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 7-1應(yīng)用和截面形式 對單向壓彎構(gòu)件,根據(jù)其到達(dá)承載能力極限狀態(tài)時(shí) 的破壞形式,應(yīng)計(jì)算其: (1) 強(qiáng)度; (2) 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定; (3) 彎矩作用平面外的穩(wěn)定和組成板件的局部穩(wěn)定; 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) (4)當(dāng)為格構(gòu)式構(gòu)件時(shí)還應(yīng)計(jì)算分肢的穩(wěn)定。為了保證 其正常使用,則應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的長細(xì)比。 對兩端支承的壓彎構(gòu)件跨中有橫向荷載時(shí),還應(yīng)驗(yàn) 算其撓度。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)
5、 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 7-1應(yīng)用和截面形式 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)中拉彎構(gòu)件應(yīng)用較少,桁架的下弦桿有時(shí)作 用有非節(jié)點(diǎn)荷裁,這種下弦桿就是拉彎構(gòu)件。 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-1應(yīng)用和截面形式? 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度 7.2.1拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算 一.工作階段 在軸心壓力和繞主軸彎矩的共同作用下,截面上應(yīng)力 發(fā)展過程,構(gòu)件中應(yīng)力最大的截面可能發(fā)生強(qiáng)度破壞。 2 - X W 力
6、 = W 4 兀一 * * L r H N (a) fy(c) 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 二.強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則: ① 邊緣屈服準(zhǔn)則,截面邊緣纖維屈服的彈性受力階段 極限狀態(tài)作為強(qiáng)度計(jì)算的承載能力極限狀態(tài)。 ② 全截面屈服準(zhǔn)則,截面塑性受力階段極限狀態(tài)作為 強(qiáng)度計(jì)算的承載能力極限狀態(tài),形成塑性較。 ③ 部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則,截面部分塑性發(fā)展作為強(qiáng)度計(jì) 算的承載能力極限狀態(tài) 1. 邊緣屈服準(zhǔn)則 令截面屈服軸力N『A頭,屈服彎^Me=Wexfyt則得N 和陸的線性相關(guān)公式: 比+業(yè)_ = A % —+ =
7、 1 理 二 嗆殺演工生丈毋土木工權(quán)労就 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 2. 全截面屈服準(zhǔn)則 得N和畋的相關(guān)公式: (2^ + 1)2 N2 M 仏+ 1 N;+兀" 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 當(dāng)軸力很大(N>A/)時(shí),塑性中和軸將位于翼緣范 圍內(nèi),按上述相同方法可以得到: 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)
8、構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) m丄=i 尤 2(2。+1) Mpx 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 因此,近似簡化為以下兩條直線公式,即: 當(dāng)上5 0.13 >0.13 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 丿 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A
9、 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 3. 部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則 偏安全地采用直線式相關(guān)公式: 旦+翌丄二1 一部分進(jìn)入塑性, Np Mpx 另一部分截面還處于彈性階段 釆用彈性截面模量 當(dāng)構(gòu)件部分塑性發(fā)展時(shí),近似采用直線關(guān)系式: N Mx ——+ — N V M p / x ex 7.2.2構(gòu)件強(qiáng)度與剛度計(jì)算 1.單向拉彎、壓彎構(gòu)件按下式計(jì)算截面強(qiáng)度: 厶V 2.雙向拉彎、壓彎構(gòu)件計(jì)算截面強(qiáng)度: N M -1L 土 皿 x + < f A V W V W n / x nx / y ny 3. 人=Yy = 1 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-2拉彎、壓彎構(gòu)
10、件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 1) 計(jì)算疲勞的實(shí)腹式拉彎、壓彎構(gòu)件 2) 格構(gòu)式構(gòu)件,當(dāng)彎矩繞虛軸作用時(shí) 3) 為了保證受壓翼緣在截面發(fā)展塑性時(shí)不發(fā)生局部失穩(wěn) 受壓翼緣的自由外伸寬度b與其厚度t之比限制為 b/f <13j235//; 時(shí)不考慮塑性開展。 當(dāng) 13^235/fy
11、工程禽陀 7-2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定 7.3.1壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)形式 單向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)分為: 彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外兩種情況 彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)為彎曲屈曲 彎矩作用平面外失穩(wěn)為彎扭屈曲 雙向壓彎構(gòu)件則只有彎扭失穩(wěn)一種可能 單向壓彎構(gòu)件彎矩平面作用平面內(nèi)失穩(wěn)變形和軸力一位移曲線 哈金澳工蟲丈哮土木工程禽院 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 平面內(nèi)失穩(wěn)變形和軸力一位移曲線 單向壓彎構(gòu)件彎矩平面作用平面外失穩(wěn)變形和軸力一位移曲線
12、 平面外失穩(wěn)變形和軸力一位移曲線 有初始缺陷壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外失穩(wěn)為極值失穩(wěn) 7.3.2單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定 計(jì)算方法分為兩大類: 1. 極限荷載計(jì)算方法。 2. 相關(guān)公式方法。 1. 極限荷載計(jì)算法 彎矩作用平面內(nèi)極限荷載的方法有解析法和數(shù)值法 解析法是在各種近似假定的基礎(chǔ)上,通過理論方法求得 構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定承載力Mx的解析解,解析法很 難得到穩(wěn)定承載力的閉合解,使用很不方便。 嗆鬆演工生丈摩土木工卷労就 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定》 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 數(shù)值計(jì)算方法可求得單一構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定承 載力N謳的數(shù)
13、值解,可以考慮構(gòu)件的幾何缺陷和殘余應(yīng)力影 噲金澳工蟲丈哮土木工程禽院 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 噲金澳工蟲丈哮土木工程禽院 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 2. 相關(guān)公式計(jì)算法 各國設(shè)計(jì)規(guī)范壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn) 算多采用相關(guān)公式法,得到一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)半理論公式。利 用邊緣屈服準(zhǔn)則,可以建立壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn) 定計(jì)算的軸力與彎矩的相關(guān)公式。 受均勻彎矩作用的壓彎構(gòu)件的中點(diǎn)最大撓度為: N ( 7t 兒=勺sec3 \ 一 -ll = ^(sec^-l) N 2
14、 _ kl 1、 Ml2 SEI kl 2(sec —-l) ’蕩亦隔尹)皿[F_] 噲金澳工蟲丈哮土木工程禽院 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 式中=Ml2/SEI為不考慮"(僅受均勻彎矩M)時(shí) 簡支梁的中點(diǎn)撓度,方括號(hào)項(xiàng)為壓彎構(gòu)件考慮軸力N影響 (二階效應(yīng))的跨中撓度放大系數(shù)??傻茫? kl 2(sec--l) sec 伙〃 2) q kl/2 I-"/% 對于其他荷載作用的壓彎構(gòu)件,也可導(dǎo)出撓度放大系 數(shù)近似為1/(1-N/Ne)。考慮二階效應(yīng)后,兩端較支構(gòu)件由 橫向力或端彎矩引起的最大彎矩應(yīng)為: M xmaxl 0
15、』x 1 一 N/Nex 式中陸——構(gòu)件截面上由橫向力或端彎矩引起的一階彎 矩; 1=1 卩亦——等效彎矩系數(shù),將橫向力或端彎矩引起的非均勻分 布彎矩當(dāng)量化為均勻分布彎矩;對均勻彎矩作用的壓彎構(gòu)件, 匸#?!紤]軸力N引起二階效應(yīng)的彎矩增大系數(shù), “歐=響為歐拉臨界荷載。 進(jìn)一步署慮構(gòu)件初始缺陷的影響,并將構(gòu)件各種初始缺陷 等效為跨中最大初彎曲% (表示綜合缺陷)。假定等效初彎曲 為正弦曲線,可得,考慮二階效應(yīng)后由初彎曲產(chǎn)生最大彎矩為: M xmax2 嗆鬆演工生丈摩土木工卷労就 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定》 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 因此,根據(jù)邊緣屈
16、服準(zhǔn)則,壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)截 面最大應(yīng)力應(yīng)滿足: 上+必綁向+必紳阮=上+ 0哄Mx+M。 4 % A %(1 —N/心)Y 1=1 式中A、Wlv——壓彎構(gòu)件截面面積和最大受壓纖維的 毛截面模量 令式中Mx=0,則滿足式關(guān)系的N成為有初始缺陷的軸 心壓桿的臨界力Nop在此情況下,解出等效初始缺陷: V陥仔應(yīng)汎) NS扎可得: N 1 __ 二 1 久紜WJ(1-狄N/%) 考慮了壓彎構(gòu)件的二階效應(yīng)和構(gòu)件的綜合缺陷,是按邊 緣屈服準(zhǔn)則得到的,由于邊緣屈服準(zhǔn)則以構(gòu)件截面邊緣纖維 屈服的彈性受力階段極限狀態(tài)作為穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài), 因此對于繞虛軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)
17、件以及截面發(fā)展塑性可 能性較小的構(gòu)件,可以直接作為設(shè)計(jì)依據(jù)。對于實(shí)腹式壓彎 III 構(gòu)件,應(yīng)允許利用截面上的塑性發(fā)展,經(jīng)與試驗(yàn)資料和數(shù)值 計(jì)算結(jié)果的比較,可采用下列修正公式: 嗆殺慎工生丈毋土木工赧労就 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 嗆殺慎工生丈毋土木工赧労就 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) N | 伏皿 代愆人%人(1-0.8"/%) 嗆殺慎工生丈毋土木工赧労就 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 焊接工字鋼偏心壓桿的相關(guān)曲線 嗆殺
18、慎工生丈毋土木工赧労就 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 3. 壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定的計(jì)算公式 單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式為: 繞虛軸(兀軸)彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 N | 伏皿 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件和繞實(shí)軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 N | 久皿 0/ — _ < f g 人%(1-0.8N/NJ) tv: 對于單軸對稱截面(如T形截面)壓彎構(gòu)件,當(dāng)彎矩作 用在對稱軸平面內(nèi)且使較大翼緣受壓時(shí),有可能在較小翼 緣(或無翼緣)一側(cè)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)受拉破壞。 對這種情況,除計(jì)算外,尚應(yīng)補(bǔ)充如下計(jì)算: N 0哄見 4 人
19、%(1T.25N/X) 式中—-彎矩作用平面內(nèi)受壓較小翼緣(或無翼 緣端)的毛截面模量。 以上各式中 N Ex 7T2EA o等效彎矩系數(shù)0啄 可按以下規(guī)定釆用: 哈金澳工蟲丈哮土木工程禽院 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) (1) 懸臂構(gòu)件和在內(nèi)力分析中未考慮二階效應(yīng)的無支撐框架 和弱支撐框架柱0啄=1.0o (2) 框架柱和兩端支承的構(gòu)件:①無橫向荷載作用時(shí), 0^=0.65+0.35^2〃"], 和隨是構(gòu)件兩端的彎矩,^\>\M2\; 當(dāng)兩端彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)取同號(hào),使構(gòu)件產(chǎn)生反向 曲率(有反彎點(diǎn))時(shí)取異號(hào)。②有
20、端彎矩和橫向荷載同時(shí)作 用時(shí),使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率取Anx=l-Oo使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率 取0mR?85。③無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí),Anx=1.0o 哈金澳工蟲丈哮土木工程禽院 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 7-3實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定A 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定 7.4.1單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定 彎矩作用平面外的抗彎剛度通常較小 構(gòu)件在彎矩作用平面外沒有足夠的支撐 可能發(fā)生彎扭屈曲(彎扭失穩(wěn)) 構(gòu)件彎矩作用平面外的整體失穩(wěn) 1?壓彎構(gòu)件在
21、彎矩作用平面外的彎扭屈曲 1)彈性穩(wěn)定理論,對兩端簡支、兩端受軸心壓力和等彎 矩作用的雙軸對稱截面實(shí)腹式壓彎構(gòu)件,當(dāng)構(gòu)件沒有彎矩作用 平面外的初始幾何缺陷時(shí),在彎矩作用平面外的彎扭屈曲臨界 嗆鬆澳工生丈毋土木工赧労就 7-4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈金演工蟲丈學(xué)土木工程席院 7?4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) ―T77< / / J t I t / // 當(dāng)實(shí)腹式單向壓彎構(gòu)件在側(cè)向沒 有足夠的支承時(shí),構(gòu)件可能發(fā)生側(cè)扭 屈曲而破壞。由于考慮初始缺陷的側(cè) 扭屈曲彈
22、塑性分析過于復(fù)雜,目前我 國規(guī)范中采用的計(jì)算公式是按理想的 屈曲理論為依據(jù)的。 獸~〉1時(shí),曲線外凸, “Ey 偏安全地取 話=1,得到直線相關(guān)方程為: 7 N Mx + — = 1 “Ey Mg 2)將相關(guān)公式中的Ne、,和陸涼分別用 0厶和 時(shí)/代入, 并引入等效彎矩系數(shù) 和截面影響系數(shù),〃可以得到平 面外穩(wěn)定承載力的實(shí)用相關(guān)公式: N _ 0M . F 77 = 1 一 %%/y 哈金演工蟲丈學(xué)土木工程席院 7?4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 單向壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外失穩(wěn)的相關(guān)曲線 2.壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外
23、整體穩(wěn)定的計(jì)算公式 考慮抗力分項(xiàng)系數(shù),規(guī)范驗(yàn)算公式: 式中 7]——截面影響系數(shù):箱形截面“ =0.7,其他截面“ =1.0; —彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù),對于單軸 「對稱截面,采用換算長細(xì)比久確定 0b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù) 對工字形截面和T形截面的非懸臂構(gòu)件可按受彎構(gòu)件整 體穩(wěn)定系數(shù)的近似公式計(jì)算;對閉口截面0尸1?0。 墜主 F嗆鬆演工生丈毋土木工拆労就 7-4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計(jì)算 工字形截面(含H型鋼): 雙軸對稱時(shí): 才 f 0 =1.07 —
24、?鼻 44000 235 雙角鋼T形截面: 0 嚴(yán) 1 — 0.0017 九 7/加5 0 tx—-計(jì)算彎矩作用平面外穩(wěn)定時(shí)的彎矩等效系數(shù), (1)在彎矩作用平面外有支撐的構(gòu)件,應(yīng)根據(jù)兩相鄰支撐點(diǎn)間 構(gòu)件段內(nèi)的荷載和內(nèi)力情況確定: ① 構(gòu)件段無橫向荷載作用時(shí), 0飯=0?65+0.35必2伽1, 和陸是構(gòu)件段在彎矩作用平面內(nèi) 的端彎矩,IMiRIMJ;當(dāng)使構(gòu)件段產(chǎn)生同向曲率時(shí)取同號(hào), 產(chǎn)生反向曲率時(shí)取異號(hào); ② 構(gòu)件段內(nèi)有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)使構(gòu)件段產(chǎn)生同 向曲率取/?tx=1.0;使構(gòu)件段產(chǎn)生反向曲率取〃飯=0.85o ③構(gòu)件段內(nèi)無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí),0
25、 tx=1.0o (2)彎矩作用平面外為懸臂構(gòu)件,/? tx=1.0o 7.4.2雙向壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計(jì)算 規(guī)范規(guī)定,彎矩作用在兩個(gè)主平面內(nèi) 雙軸對稱實(shí)腹式工字形截面和箱形截面的壓彎構(gòu)件,其穩(wěn)定按 下列公式計(jì)算: 7匹眷" I AnxMx ZxWlx(l-0.8A^/<) N | 0myMy 麗+乙%(1_0.8盼 ) 哈金演工蟲丈學(xué)土木工程席院 7?4實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 式中陸、My——所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)對兀軸(工字形截 面和H型鋼兀軸為強(qiáng)軸)和y軸的最大彎矩; (P X、0y 對兀軸和y軸的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù);
26、 0bx、——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù):對工 字形截面(含H型鋼)的非懸臂(懸伸)構(gòu)件,0“可按受 彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)近似公式計(jì)算,%產(chǎn)1?0;對 閉口截面,0bx= %y=l?O。 等效彎矩系數(shù)0噸和0 my應(yīng)按彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算 的有關(guān)規(guī)定采用;0飯、〃ty和應(yīng)按彎矩作用平面外穩(wěn)定計(jì)算 的有關(guān)的規(guī)定采用。 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 7.5.1.受壓翼緣板的寬厚比限值 規(guī)范對壓彎構(gòu)件翼緣寬厚比的限制規(guī)定如下: 外伸翼緣板 b/t<13^235/fy 兩邊支承翼緣板 b0 /1 < 40^2357^ 當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)度和整體穩(wěn)定計(jì)算中取rx "?0時(shí) b〃
27、515j235//y 產(chǎn)M 噲總澳工盈丈垮土木工<1燉陀 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7?5?2?腹板的高厚比限值 1 ?工字形和H形截面的腹板 腹板的局部穩(wěn)定問題受剪應(yīng)力的影響不大, 引入應(yīng) 力梯度%來考慮不均勻壓力的影響, 為此定義: 產(chǎn)M 噲總澳工盈丈垮土木工<1燉陀 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 產(chǎn)M 噲總澳工盈丈垮土木工<1燉陀 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) b = K cr e 12(1—長)漏 式中,Ke為彈性屈曲系
28、數(shù),其值與應(yīng)力梯度勺有關(guān); 彈塑性臨界應(yīng)力為: 卅Et; 根據(jù)彈塑性穩(wěn)定理論, 不均勻壓力和剪力共同作用腹板彈性屈曲臨界應(yīng)力: 卅Et; %— P 12(1 _ #2)局 Kp為塑性屈曲系數(shù),其值與最大受壓邊緣割線模量和 應(yīng)力梯度有關(guān) 當(dāng)叱 %勺?6時(shí), 力0/心=48%-1 當(dāng) l?6v % S2.0時(shí),hQ / =16%+50 3 0<0 <1.6 時(shí),空5[16兔+0.52 + 25]型 Y fy S 1.6<0 <2 時(shí),< [486/0 + 0.52 - 26.2] 235 fy 式中2——構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比,當(dāng)2 <30時(shí),取 2=30;當(dāng)
29、2 >100時(shí),取 A =100o 2.箱形截面的腹板 考慮兩塊腹板受力可能不完全一致 腹板與翼緣采用單側(cè)焊縫連接 — 也 0.8[16兔+0.52 + 25]辱 \ fy h0 / Av < 40丁235/人 產(chǎn)M 噲總澳工盈丈垮土木工<1燉陀 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 3. T形截面的腹板 規(guī)范規(guī)定: 1) 自由邊受壓 當(dāng)% < 1.0時(shí) 當(dāng)> 1 ?。時(shí) 2) 自由邊受拉 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽St 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì)
30、7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 熱軋T形鋼 焊接T形鋼 <(15 + 0.22) 力0 <(13 + 0.172) 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 壓彎構(gòu)件的高厚比不滿足時(shí),可調(diào)整厚度或高度 對工字形和箱形截面壓彎構(gòu)件的腹板也可在計(jì)算構(gòu)件 的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)采用有效截面。 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 可釆用縱向加勁肋加強(qiáng)腹板 ,
31、這時(shí)應(yīng)按上述規(guī)定 驗(yàn)算縱向加勁肋與翼緣間腹板的高厚比。 哈永淇工業(yè)丈學(xué)止木工<1席院 7-5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 2.整體穩(wěn)定驗(yàn)算 平面內(nèi) 平面外 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算 貳噲總澳工蟲丈垮土木工程彥院 "顧二 7?6實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格
32、構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算 7.7.1彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件當(dāng)彎矩繞虛軸(X軸)作用時(shí),應(yīng)進(jìn)行彎矩 作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算和分肢的穩(wěn)定計(jì)算。 1丨 |y I 1 I I 兀—# + — * I I Z L: J ■■7 (C) —H J- I y (a) I y (b) 彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件截面 1. 彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算 N | 0Z 二 久A Wlx(l-^x A^/<)- 2. 分肢的穩(wěn)定計(jì)算 彎矩繞虛軸作用的壓彎構(gòu)件,在彎矩作用平面外 的整
33、體穩(wěn)定性一般由分肢的穩(wěn)定計(jì)算得到保證,故不 必再計(jì)算整個(gè)構(gòu)件在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定性。 整個(gè)構(gòu)件為平行弦桁架,分肢看作桁架體系的弦 桿分肢軸心力計(jì)算: 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 分肢的內(nèi)力計(jì)算 分肢1 N嚴(yán)N% +M\ a a 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 分肢 2 N2=N-N, 1) 綴條式壓彎構(gòu)件的分肢按軸心壓桿計(jì)算 2) 分肢的計(jì)算長度, J在綴條平面內(nèi)(分肢繞1-1軸)綴條體系節(jié)間長度; [在
34、綴條平面外(分肢繞y-y軸),構(gòu)件兩側(cè)向支撐點(diǎn)間距離。 ID 綴板式構(gòu)件分肢計(jì)算時(shí),除軸心力M(或R)外,還考慮由綴 [板的剪力作用引起局部彎矩,按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件驗(yàn)算單肢的 穩(wěn)定性 (在綴板平面內(nèi)分肢的計(jì)算長度(分肢繞1"軸)取綴板間凈距 3. 綴材的計(jì)算 與格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件相同 尋m爭— 一 一 蔭*哈朱澳工蟲丈垮土木工程修院 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7.7.2彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件當(dāng)彎矩繞實(shí)軸(y軸)作用時(shí),與實(shí)腹式 壓彎構(gòu)件完全相同。彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定計(jì)算與實(shí)腹 式構(gòu)件相同, 1.平面內(nèi) N |
35、 廠… 二f r 亞由乩 宀 ZxWlx(l-0.8^/O" 2.平面外 計(jì)算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定時(shí),長細(xì)比應(yīng)取換算 長細(xì)比,整體穩(wěn)定系數(shù)取=1.0 O 2L+沁 <廣 7.7.2彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 3)分肢穩(wěn)定 按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件計(jì)算 軸心壓力N在兩分肢間的分配與分肢軸線至虛軸X軸的 距離成反比;My彎矩在兩分肢間的分配與分肢對實(shí)軸和的 慣性矩成正比、與分肢軸線至虛軸X軸的距離成反比。 即: y9 分肢1的軸心力:N、=N—— a 分肢1的彎矩:M . y IJ VI $2 山—My 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的
36、計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 分肢2的軸心力:N2=N-N, 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 分肢2的彎矩: My2 h My — My] 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 式中“ /2 分肢1和分肢2對y軸的慣性矩; My
37、■ ■ ?—? 11 J分肢1 7 1 t -V1 1 a 4 1 9 X (b) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件截面 7.7.3雙向受彎的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 1.整體穩(wěn)定計(jì)算 “ N _1 QmxM x Ay y < f 不叱x(l-小龍)% — 分肢1 [d |1 分肢2 雙向受彎格構(gòu)柱 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算
38、k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 2.分肢的穩(wěn)定計(jì)算 7-7-4格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì) 構(gòu)件宜采用綴條連接。 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?7格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算k 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-8柱頭和柱腳 一. 柱頭設(shè)計(jì) IU 二. 柱腳設(shè)計(jì) 承受軸心壓力、水平剪力和彎矩,需與基礎(chǔ)剛接。 1. 整體式柱腳 2. 分離式柱腳 Vi 分離式鋼柱腳,用于格構(gòu)式柱且兩柱肢間距大于或等于 l?5m時(shí)。分離式柱腳實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)軸心受壓柱的柱腳用連系 構(gòu)件連成整體,連系構(gòu)件按構(gòu)造設(shè)置。 整體式柱腳,主要用于實(shí)腹柱或格構(gòu)柱當(dāng)柱的分肢間 距小于l?5m時(shí)。
39、 柱腳的主要組成部分與軸心受壓柱柱腳一樣,包括底板、 靴梁、隔板、肋板、錨栓等。 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 工宇形柱 肋板 水平板 錨栓支 底板 錨栓 中心線 ■ / "N : = 1 :板 水平隔板 / * : ? ! Z 1 :eaj 1 LJ — :t 1 L 1 1 = = 錨栓支 架肋板
40、 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 工字形柱 (b) 噲總澳工蟲丈垮土木工程禽81 7-8
41、柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? "max 1)柱腳底板尺寸的確定 底板長度和寬度 內(nèi)力由柱身傳給靴梁再傳 至底板。 同注彎矩和軸力作用 拉力由錨栓來承受 假定柱腳底板與基礎(chǔ)接觸 面的壓應(yīng)力成直線分布,底板 下的最大壓應(yīng)力按下式計(jì)算: N 6M 1 7 BD BD2 N 6M BD BD2 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽陀 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-8柱頭和柱腳?
42、 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) X ~ "rmx "max + ^nin 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 使久迪小于或等于基礎(chǔ)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè) 計(jì)值/
43、c,由此解得底板長度0。 底板尺寸B和D都應(yīng)取cm的整數(shù),并應(yīng)使DS2B。 如不符合此條件時(shí),可重新設(shè)定B后再作計(jì)算。 柱腳底板的厚度 計(jì)算與軸壓柱腳相同。 計(jì)算各區(qū)格底板的彎矩值時(shí),可以偏于安全地按該區(qū)格 的最大壓應(yīng)力計(jì)算。 底板的厚度一般不小于20mm o 靴梁、隔板、肋扳等的布置等有關(guān)計(jì)算,都和軸心 受壓柱柱腳設(shè)計(jì)中相似。 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 2)錨栓的計(jì)算 當(dāng)柱腳底板下應(yīng)力分 布如圖(a)所示時(shí),錨栓可 按構(gòu)造設(shè)置,柱子每邊一 般設(shè)兩個(gè)直徑大于20mm的 錨拴。在剛接住腳中底板 下的應(yīng)力分布極大部分如 圖(b)所示,因
44、而必須按計(jì) 算設(shè)置錨栓。 哈總澳工蟲丈垮土木工程, 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 7-8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) b^ax nin N —— BD 6M BD2 x = ^max bfnax + ^nin
45、 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 對受壓區(qū)壓應(yīng)力合力C的作用點(diǎn)取力矩使刀M=0,可 得錨拴中拉力卩為: ” AT D X I M - N ——一一 (2 3丿 D-c- — 3 3)靴梁、隔板、肋板及其連接焊縫的計(jì)算 柱身與靴梁連接焊縫的最大內(nèi)力N], z N M N、= —— +—— 1 2 h 靴梁高度由焊縫長度確定,其高度不宜小于450mmo 靴梁按雙懸臂簡支梁驗(yàn)算強(qiáng)度。 靴梁與底板焊縫按承受底板不均勻反力最大值設(shè)計(jì)。 EJ 隔板、肋板連接設(shè)計(jì)與軸心受壓柱腳相似不均勻反力受 荷范圍的最大值計(jì)算。 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計(jì) 哈總澳工蟲丈垮土木工程禽st 7?8柱頭和柱腳?
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