《軸心受力和拉彎壓彎構(gòu)件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《軸心受力和拉彎壓彎構(gòu)件（186頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1. 了解"軸心受力構(gòu)件〃的應(yīng)用和截面形式; 2. 掌握軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 了解"軸心受壓構(gòu)件〃穩(wěn)定理論的基本概念和分 析方法； 4. 掌握現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于“軸心受壓構(gòu)件”設(shè)計(jì)計(jì)算 方法，重點(diǎn)及難點(diǎn)是構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定; 5. 掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)方法。 1. 了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式; 2. 了解壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本原理；掌握其計(jì)算方法; 了解實(shí)腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)走的基本原理；掌握其計(jì) 算方法; 4.掌握拉彎和壓彎的強(qiáng)度和剛度計(jì)算; 5、掌握實(shí)腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)方法及其主要的構(gòu)造要求; 6. 掌握格構(gòu)式壓彎構(gòu)件

2、設(shè)計(jì)方法及其主要的構(gòu)造要求； 6-1構(gòu)件類豐 一.軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用 1■?桁架 3 ?塔架 2 ?網(wǎng)架 軸心受力構(gòu)件常用截面形式一實(shí)腹式、格構(gòu)式 圖柱的組成 圖柱的組成 柱頭/ 1 y X 柱身\ f X (b; 圖柱的組成 1、實(shí)腹式構(gòu)件截面形式 圖軸心受力實(shí)

3、腹式構(gòu)件的截面形式 圖軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 ◎一 (a)型鋼 (b)組合截面 圖軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 圖 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 圖 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 (c)雙角鋼 圖 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 圖 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 圖 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 圖 軸心受

4、力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 (d)冷彎薄壁型鋼 圖 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式 2-格構(gòu)式構(gòu)件的常用截t 圖4. 4格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式 岳形式 圖4. 5綴板柱 3、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置 (a) 板 綴 (b) (a)綴條柱；(b)綴板柱 (a)綴條柱；(b)綴板柱 圖格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置 (a)綴條柱；(b)綴板柱 二 拉彎.壓彎構(gòu)件的應(yīng)用

5、1、應(yīng)用 —般工業(yè)廠房 和多層房屋的框 架柱均為拉彎和 壓彎構(gòu)件。 N N N N / / / / / / / / 2、截面形式 a; b) nr o 一 - I 刀干 L 」_ - _TT- rL nJ r軸心受拉構(gòu)件 軸心受壓構(gòu)件 （承載能力極限狀

6、態(tài)） （正常使用極限狀態(tài)） 6-2柚皿曼力枸件的強(qiáng)決毛酬決 J強(qiáng)度（承載能力極限狀態(tài)） ［剛度（正常使用極限狀態(tài)） 一、強(qiáng)度計(jì)算（承載能力極限狀態(tài)） N a =——

7、度計(jì)算 久一構(gòu)件的最大長(zhǎng)細(xì)比 ‘0 —構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度 Z—截面的回轉(zhuǎn)半徑 表受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng)次 構(gòu)件名稱 承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 直接承受動(dòng)力 荷載的結(jié)構(gòu) 一般建筑結(jié)構(gòu) 有重級(jí)工作制吊車的廠房 1 桁架的桿件 350 250 250 2 吊車梁或吊車桁架以 下的柱間支撐 300 200 — 3 其他拉桿、支撐、系 桿（張緊的圓鋼除外） 400 350 — 表受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng)次 構(gòu)件名稱 容許長(zhǎng)細(xì)比 1 柱、桁架和天窗架構(gòu)件 150 柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐 2

8、支撐（吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外） 200 用以減小受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件 軸心拉桿的設(shè)計(jì) 受拉構(gòu)件的極限承載力一般由強(qiáng)度控制，設(shè)計(jì)時(shí)只考 慮強(qiáng)度和剛度。 鋼材比其他材料更適于受拉，所以鋼拉桿不但用于鋼 結(jié)構(gòu)，還用于鋼與鋼筋混凝土或木材的組合結(jié)構(gòu)中。此種 組合結(jié)構(gòu)的受壓構(gòu)件用鋼筋混凝土或木材制作，而拉桿用 鋼材做成。 6-3抽皿曼爲(wèi)構(gòu)件的稔定 一、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 （一）軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本理論 1、軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形式 理想的軸心受壓構(gòu)件（桿件挺直.荷載無(wú)偏心.無(wú) 初始應(yīng)力.無(wú)初彎曲.無(wú)初偏心.截面均勻等）的 失穩(wěn)形式分為： 6-3軸

9、心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 1、整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力 （1）理想軸心壓桿一--屈曲準(zhǔn)則 理想軸心壓桿：假定桿件完全挺直、荷載沿桿件形心軸 作用，桿件在受荷之前無(wú)初始應(yīng)力、初彎曲和初偏心，截面 沿桿件是均勻的。 此種桿件失穩(wěn)，稱為發(fā)生屈曲。 屈曲形式: 1）彎曲屈曲: 只發(fā)生彎曲變形，截面繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn); 2）扭轉(zhuǎn)屈曲：繞縱軸扭轉(zhuǎn); 3）彎扭屈曲: 即有彎曲變形也有扭轉(zhuǎn)變形。 a）理想軸心壓桿彈性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 Z-1 彎曲屈曲：雙軸對(duì)稱截面，單軸對(duì)稱截面繞非對(duì)稱軸; 扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形截面; 彎扭屈曲：?jiǎn)屋S對(duì)稱截面（槽鋼，等邊角鋼）O a）理想軸心壓桿

10、彈性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 a）理想軸心壓桿彈性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 2 —?dú)W拉（Euler）臨界力 歐拉臨界應(yīng)力 圖4.12有初彎曲的軸心壓桿 _ I)2 於E滬E (l/lf 22 c c Ne t^EI tt2E( Fl a^=A =~[^=-p^A ;2 ^E ~ z2 人——桿件長(zhǎng)細(xì)比，1=1/i； i——截面對(duì)應(yīng)于屈曲的回轉(zhuǎn)半徑, 1=//^47 E為常量，因此叭「不超過材料的比例極限厶 仏二丁 5九或長(zhǎng)細(xì)比宀九=冗莎乙 b）理想壓桿的彈塑性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 al 當(dāng) ， ，壓桿進(jìn)入彈塑 d 0性階段2 < 2/?勿線弔

11、>施論計(jì)算。 圖4?13應(yīng)力-應(yīng)變曲線 Et…切線摸量 ^Et %,尸〒 屈曲準(zhǔn)則建立 的臨界應(yīng)力 (2)實(shí)際軸心受壓構(gòu)件 考慮初始缺陷的臨界應(yīng)力—邊緣屈服準(zhǔn)則 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷 初偏心.殘余應(yīng)力  a）初彎曲和初偏心的影響 ① 有初彎曲（初偏心）時(shí)，一開始就產(chǎn)生撓曲，荷載f，卩f , 當(dāng)Nf Ne時(shí)，v f 8 ② 初彎曲（初偏心）越大，同樣壓力下變形越大。 （初偏心）即使很小，也有\(zhòng)NCV < Ne 圖4. 15軸心壓桿及其壓力撓度曲線 ③ 初彎曲 塑性區(qū)增加 撓度卩增大到一定程度，桿件中點(diǎn)截面邊緣（A或4’）, 彈塑性階鬣 壓力

12、小于Nq.喪失承載力。 A表示壓桿跨中截面邊緣屈服一一“邊緣屈服準(zhǔn)則” ?以皿作為最大承藪力 壓力超過必后,構(gòu)件進(jìn)入彈塑 性階段，塑性區(qū)仁vt B點(diǎn)是具有初彎曲壓桿真正的 極限承載力 ——“最大強(qiáng)度準(zhǔn)則” 以叫作頭/最夫承籤力o b）理想軸心壓桿與實(shí)際軸心壓桿承載能力比較 1-歐拉臨界力 2-切線摸量臨界力3-有初彎曲臨界力 有初彎曲桿 圖4?16軸心壓桿的壓力撓度曲線 2?軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線 與長(zhǎng)細(xì)比久的關(guān)系曲線稱為柱子曲線，久越大，承 載力越彳氐，即Ocr越小，穩(wěn)定系數(shù)0= J rR越小。 軸心壓桿即使面積相同，材料相同，但截面形

13、式不同, 加工條件不同，其殘余應(yīng)力影響也不同 柱子曲線不同。 各國(guó)都釆用多柱子曲線，我國(guó)采用4條曲線，即把柱 子截面分為4類. a曲線包括的截面殘余應(yīng)力影響最小，相同的入值, 承載力大，穩(wěn)定系數(shù)大; c曲線包括的截面殘余應(yīng)力影響較大; d曲線承載力最低。 0白線 b呂線 圖4.17我國(guó)的柱子曲線 0白線 b呂線 (P 虬制,b/hWO.8,於強(qiáng)軸 軋制,対兩主抽 d曲線 T T焊接，綜血對(duì)y軸 V V i 1 i 1 i 1 口 爛接板件1JE<2O, mi X 焊播軋制邊，對(duì)兩主維 工 焊妾軋制邊,t$40對(duì)強(qiáng)軸

14、 I 軋制，40G.8 壬 軋H t>80,對(duì)強(qiáng)軸 b/h>0.8 y. 涂ocd以外的其色截:面情況 c曲線 圖4.17我國(guó)的柱子曲線 3.實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算 軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為,截面 應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力,并考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)Yr后, 即為： 艮卩：b =——<(p f A 爐-穩(wěn)定系數(shù)，可按截面分類和構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比查 表得到。 公式使用說(shuō)明： (1)截面分類：見教材表;

15、 (2)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的確定 ①、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件: 對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面,為了防 止扭轉(zhuǎn)屈曲,尚應(yīng)滿足: 入或九＞ 5.07 b/t 方〃-懸伸板件寬厚比。 ②、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件： 繞非對(duì)稱軸v軸:= lox /ix 繞對(duì)稱軸y軸屈曲時(shí),一般為彎 扭屈曲,其臨界力低于彎曲屈曲, 所以計(jì)算時(shí),以換算長(zhǎng)細(xì)比入yz 代替入八 計(jì)算公式如下： ③、單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面可采取以下簡(jiǎn) 化計(jì)算公式： A、等邊單角鋼截面，圖(a) 當(dāng) b/r0.54&,/b 時(shí): 益=九1 + / 八 0.85Z?4 1 2 f2 0/ ) ^b/t>0.54l0

16、y/b 時(shí): 九=4.78- 1 + oy 13.5Z?4J B、等邊雙角鋼截面，圖(b) ^b/t<0.5SlQy/b 時(shí): nr I y (b) / /、 2 f2 0/ 丿 ^b/t>O.5SlOy/b 時(shí): 」9乩+ 一 C、長(zhǎng)肢相并的不等邊角鋼截面, 圖（C） ^b2/t0.48仏“2時(shí)： 1+ 5.1冬 D、歆計(jì)的不等邊角鋼截面， in

17、 y (D) ^bjt <0.561^/^ 時(shí)，近似?。? G =幾 當(dāng)勺/t > 0.56Z0y/Z?1 時(shí): / b yz 九=3.7」1 + ④.單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的 任意軸失穩(wěn)時(shí),應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。 當(dāng)計(jì)算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸 （U軸）穩(wěn)定時(shí),可按下式計(jì)算換算 長(zhǎng)細(xì)比,并按b類截面確定嬉: ] 當(dāng)方〃 < 0.69/Om /b 時(shí): o 一「0.25// Awz - & 1 j2 .2~ k W丿 當(dāng)> 0.69/Ow/& 時(shí)： 式中：4 = l0u /

18、ku，構(gòu)件對(duì)U軸的長(zhǎng)細(xì)比。 （3）其他注意事項(xiàng)： 1. 無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面連接的 不等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件； 2. 單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件,考慮強(qiáng)度折減 系數(shù)后,可不考慮彎扭效應(yīng)的影響； y餐軸 軸 3. 格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢,計(jì)算其繞對(duì)稱軸 （y軸）的穩(wěn)定性時(shí),不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng),直接用入y查 穩(wěn)定系數(shù)牡 單角鋼的單面連接時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù)= ? 1、按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接乘以系數(shù) 0. 85 ； ? 2、按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性: 等邊角鋼乘以系數(shù)0. 6+0. 0015A,且不大于仁0； 短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)0.

19、5+0. 0025A, -不大于仁0； 長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0. 70 ； ?3、對(duì)中間無(wú)聯(lián)系的單角鋼壓桿, 按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算入，當(dāng) A< 20時(shí)，取入=20。  6-4實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 在外壓力作用下,截面的某些部分（板件）■不 能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象,稱為局部 失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會(huì)降低構(gòu)件的承載力。 由彈性穩(wěn)定理論，板件的臨界應(yīng)力: 旺％0兀t 2 12(1 — /)違) 圖軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn) (b) 采用等穩(wěn)定準(zhǔn)則 等穩(wěn)定條件：保證板件的局部失穩(wěn) 圖 軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn)（C） 臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件

20、整體穩(wěn)定的臨界力。 對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)，一般要求：局部失穩(wěn)不早于整體 失穩(wěn)，即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的臨界應(yīng)力， 所以： 鄧卅E t 12(1-% 由此確定寬厚比限值b/1 由上式,即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時(shí), 板件的寬厚比限值: 1、翼緣板= Av工字形、T形、H形截面翼緣板 \（io+（m）愕 式中：2-構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比較大值，當(dāng)2<30時(shí), 取2 = 30；當(dāng)2>100時(shí)，取2 = 100。 Bv箱形截面翼緣板 b0 b 2 |V >1〔 hr I iF3  2、腹板: Av工字形、H形截面腹板 饑5（25+ 0

21、.52）— 幾 q fy 式中：兄-構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比較大值，當(dāng)兄＜30時(shí), ?。? = 30；當(dāng)2 ＞100時(shí)，取2 = 100。 B、箱形截面腹板 C、T形截面腹板 自由邊受拉時(shí): 熱扎剖分T形鋼: 焊接T形鋼: b（）b 235 ^<(15 + 0.22) 譽(yù)（13 + OE）罟 3、 管截面 軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時(shí)的解決措施 1 ■増加板件厚度; 2、對(duì)于H形、工字形和箱形截面,當(dāng)腹板高厚比不 滿足以上規(guī)定時(shí),在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)

22、度和穩(wěn)定性時(shí), 腹板截面取有效截面,即取腹板計(jì)算高度范圍內(nèi)兩 側(cè)各為20（農(nóng)瞬，但計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)走系數(shù)時(shí)仍取 全截面。  由于橫向張力的存在, 腹板屈曲后仍具有很大的承 載力,腹板中的縱向壓應(yīng)力 為非均勻分布: 腹板屈曲后.實(shí)際平 板可由一應(yīng)力等于兀的等效 平板代替,如圖。 20九卩3% 20twy[235/f), ho 因此，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度 和穩(wěn)定性時(shí)，腹板截面取有 效截面be^w。 3.對(duì)于日形.工字形和箱形截面腹 板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí),也可 以設(shè)縱向加勁肋來(lái)加強(qiáng)腹板。 縱向加勁肋與翼緣間的腹板，應(yīng) 滿足高厚比限值。 縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì) 配置，其一側(cè)

23、的外伸寬度不應(yīng)小于 10tw,厚度不應(yīng)小于0. 75twO A 6-5實(shí)限式柚皿曼壓構(gòu)件的殺針 1、截面形式 】/i,二 35 i.AX.8 皿羅.6 1/制?7 i./^1 (o) ⑹ (c) ⑷ (e) (f) (g) (h) (i) 〔j) (k) (L) 截面選擇的原則： (1)截面盡量開展；(2)兩主軸方向等穩(wěn)； (3)便于連接；(4)構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造省工，取材方便。 2、截面設(shè)計(jì) (1)初選截面面積A 假設(shè)2=(50-100)由2查 求4 N大、小，2取小值； 工字鋼回轉(zhuǎn)半徑小，久取大值; H型鋼回轉(zhuǎn)半徑大，取小值; 組

24、合截面取小值。 主軸所需的回轉(zhuǎn)半徑 J 一 i -ly 龍 2 L y 2 (2)求兩個(gè) (3)型鋼構(gòu)件由A、小選擇型鋼號(hào)，查幾何值驗(yàn)算; 焊接截面由.、iy求兩個(gè)方向的尺寸。 hu亠 丄 ax a2 (4)由所需要的A、方、b等，再考慮構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定 以及鋼材規(guī)格等，確定截面的初選尺寸。 對(duì)于焊接工字形截面：b=h； A1 =(0.35-0.40) A,tw=(0.4~0.7)t>6mmo 表 各種截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值 截面 豐 y 由 血 ix=aih 0.43h 0.38h 0.38h 0.40h

25、L 二 cth 0.21b O.^lb 0.60b 0.10b 彳 b 扌 屮 1) t 截面 1 1 1 1 彳 T3 ix 二 ciih 0.3Ch 0.28h 0.32h iy 二（hh 0.215b C.24b 0.20b (5)構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算 ①?gòu)?qiáng)度驗(yàn)算 ②整體穩(wěn)定驗(yàn)算 N < cpA |< (10 + 0.12)^ <235 fy <(25+0.52) 1235 IT ④局部穩(wěn)定驗(yàn)算 ③剛度驗(yàn)算 2 < M 7 截面無(wú)削弱可不驗(yàn)算強(qiáng)度。 熱軋型鋼，可不驗(yàn)算局穩(wěn)。

26、 3. 構(gòu)造要求 設(shè)橫向加勁肋 間距as3ho, 寬度 bs=ho/3O+4Omm 厚度 ts=bs/15 ②腹板與翼緣焊縫 hf =4 - 8mm 實(shí)腹柱的腹板加勁肋 6-5梏構(gòu)式柚皿曼壓構(gòu)件的殺針 1、格構(gòu)柱的截面形式  ? 綴 (a) - y (b) — ? ■ y xz

27、y軸-頭軸 格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置 圖綴板柱 (a)綴條柱；(b)綴板柱 截面選取原則 1等穩(wěn)定性；2寬肢薄壁；3制造省工；4連接簡(jiǎn)便； y虛軸 (b) (c) 盡可能做到等穩(wěn)定性要求。 (-)格構(gòu)式軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì) 1、強(qiáng)度 N—軸心壓力設(shè)計(jì)值； A.—柱肢凈截面面積之和。 2、整體穩(wěn)定驗(yàn)算 或: 對(duì)于常見的格構(gòu)式截面形式,只能產(chǎn)生彎曲屈曲, 其彈性屈曲時(shí)的臨界力為： 乙-單位剪力作用時(shí)的軸萊角

28、；”=0/(G4); 人）-換算長(zhǎng)細(xì)比，20 = y/A2 +;r2EA/1 (1)對(duì)實(shí)軸(y-y軸)的整體穩(wěn)定 ti2E bcry 401 則穩(wěn)定計(jì)算： 因Zi很小,因此可以忽略剪切變形,入。二入y■其 彈性屈曲時(shí)的臨界應(yīng)力為： 0 -由心并按相應(yīng)的截面分類葩。 （2）對(duì)虛軸（x-x）穩(wěn)定 繞x軸（虛軸）彎曲屈曲時(shí),因綴材的剪切剛度 較小,剪切變形大,Yi則不能被忽略 > 因此: crx tt2EA 1 _兀2

29、乙＜ 丫 n2EA _ 2^ 1 + 仏一繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比: 幾0乂 = J 盂 + ji^EAy ] 則穩(wěn)定計(jì)算: 久-由;I?！聪鄳?yīng)的截面分類的。 由于不同的綴材體系剪切剛度不同,Y1亦不同,所 以換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算就不相同。通常有兩種綴材體系,即 綴條式和綴板式體系,其換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算如下: ①雙肢綴條柱 設(shè)一個(gè)節(jié)間兩側(cè)斜綴條面積之和為州；節(jié)間長(zhǎng)度為人 單位剪力作用下斜綴條長(zhǎng)度及其內(nèi)力為: cos a sin a 因此,斜綴條的軸向變形為:

30、 = EA1 ■1 EAr sinacosa 假設(shè)變形和剪切角有限微小 故水平變形為: a 工 4b， = \ sin a EAX sin a cos a 剪切角Yi為： A 1 y =—= / 1 7 廠7 J ? 2 /1 EAjSin a cos a 代入化簡(jiǎn)得: 忑+ sin 2 & cos & 712 由于兀/(sin? a cos a)與a的關(guān)系曲線如下 對(duì)于一般構(gòu)件,ex在40。?70。之間,所以規(guī)范給定 的dx的計(jì)算公式為： 人-整個(gè)柱對(duì)虛

31、軸的長(zhǎng)細(xì)匕 A -整個(gè)柱的毛截面面積。 ②雙肢綴板柱 假定: ?綴板與肢件剛接,組成一多層剛架; ?彎曲變形的反彎點(diǎn)位于各節(jié)間的中點(diǎn); ?只考慮剪力作用下的彎曲變形。 所以規(guī)范規(guī)定雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比按下式計(jì)算: 式中: 九-整個(gè)構(gòu)件舷軸（虛軸）的長(zhǎng)細(xì)比； 人-分肢對(duì)最小剛度軸-1的長(zhǎng)細(xì)比A = z01 /i.； 心-分肢計(jì)算長(zhǎng)度，焊接時(shí) 取相鄰綴板間凈距 離；螺栓連接時(shí)，取權(quán)E兩綴板邊緣螺栓的 距

32、離。 對(duì)于三肢柱和四肢柱的換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算見規(guī)范。 3、綴材設(shè)計(jì) ⑴軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力 ID N N V V (b) (C) A 柱的毛截面面積; f一一鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; fy一一鋼材的屈服強(qiáng)度。 剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖 彎曲可能或左或右, 剪力 Vi 方向變化，綴條或拉或壓。 一個(gè)綴材面上的剪力 Vi 一個(gè)綴條的內(nèi)力 Vi Vi=V/2 V^V// (b) 綴條的內(nèi)力 匕一一分配到一個(gè)綴材面上的剪力； ID 個(gè)綴材面承受剪力的斜綴條數(shù)。單系綴條 時(shí)，n二1,交叉綴條時(shí)，n=2 ； 綴條與橫向剪力的夾角 ☆按軸

33、壓構(gòu)件計(jì)算加f pzpj 強(qiáng)度折減 單角鋼有偏心，受壓時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。 ① 按軸心受力計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和連接時(shí)，刀二0.85。 ② 按軸心受壓計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性時(shí) 等邊角鋼: 〃 =0.6 + 0.00152 ,但不大于1?0 短邊相連的不等邊角鋼：77 = 0.5 + 0.0025^ ,但不大于1?0 長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼：刀二0.70 余［綴條對(duì)最小剛度軸的長(zhǎng)細(xì)比，2〈20時(shí), <2=20, Z01z 斜綴條長(zhǎng)度. 橫綴條 交叉綴條體系: 按承受壓力N二VI計(jì)算; 單系綴條體系： 主要為減小分肢計(jì)

34、算長(zhǎng)度, 取和斜綴條相同的截面。 交叉綴條體系和單系綴條體系 ?端綴板宜適當(dāng)加寬,—般取d二a。 對(duì)于大型柱宜用綴條柱,中小型柱兩種 T I I L id j a a!x廠 .IX 綴板的構(gòu)造要求: ?同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不小于單 個(gè)分肢線剛度的6倍,即：kb /k, >6 ； ?綴板寬度dM2a/3 ,厚度tMa/40且不小于 omm ； 4、格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步驟 格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)需首先確定柱肢截面和綴 材形式。 綴材均可。 具體設(shè)計(jì)步驟如下: ■以雙肢柱為例： 1. 按對(duì)實(shí)軸的整體穩(wěn)定確定柱的截面（分肢截面）； 2. 按等穩(wěn)定條件確

35、定兩分肢間距a ,即入）x二入y ； 雙肢綴條柱： 九乂 = \x + 27 =九 即： Ax = J忑_27扌 雙肢綴板柱: ^Ox = J 盂 + 疋=A  顯然,為求得人,對(duì)綴條柱需確定綴條截面積A】; 對(duì)綴板柱需確定分肢長(zhǎng)細(xì)比入1。 對(duì)虛軸的 轉(zhuǎn)半徑： Ox 所以,由教材表求得截面寬度: X 當(dāng)然也可由截面幾何參數(shù)計(jì)算得到b ; 3. 驗(yàn)算對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定,并調(diào)整b ; 4. 設(shè)計(jì)綴條和綴板及其與柱肢的連接。 格構(gòu)柱的構(gòu)造要求： ＞入Ox和入y＜ ［入］； ＞為保證分肢不先于整體失穩(wěn),應(yīng)滿足:

36、 綴條柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比： 兄 1 = A I—?兄max ^max ^y} 綴板柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比: 幾max A = ^oiAi < 40且0.52max = max{zOx, Ay} 當(dāng)心xv 50時(shí)，取心=50 （三）柱子的橫隔 為提高柱子的抗扭剛度 ＞應(yīng)設(shè)柱子橫隔，間距不 大于柱截面較大竟度的9倍或8m ,且每個(gè)運(yùn)輸單元的 端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。 橫隔的形式自學(xué) （三）柱子的橫隔 沿柱身8m或9b設(shè)置 每運(yùn)送單元端部均應(yīng)設(shè)置 （a）＞ （b）格構(gòu)柱；（c）、（d）大型實(shí)腹柱 （三）柱子的橫隔 沿柱身8m或9b設(shè)置 (d) 圖柱的橫

37、 （a）＞ （b）格構(gòu)柱；（c）、（d）大型實(shí)腹柱 圖柱的橫隔(e) 6-7拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛 度 計(jì)算內(nèi)容 拉彎構(gòu)件: 承載能力極限狀態(tài):強(qiáng)度 正常使用極限狀態(tài):剛度 max = max(^x,2J}<[2] ［兄］ 取值同軸壓構(gòu)件＜ 壓彎構(gòu)件: （實(shí)腹式 、穩(wěn)定丿

38、 平面內(nèi)穩(wěn)定 平面外穩(wěn)定 I格構(gòu)式 整體穩(wěn)定 局部穩(wěn)定 彎矩作用在實(shí)軸上 彎矩作用在虛軸上（分肢穩(wěn)定） 剛度 Anax = max仏，九｝＜就］ 就］--取值同軸壓構(gòu)件＜ 蠱育和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)決 一、截面應(yīng)力的發(fā)展 以工字形截面壓彎構(gòu)件為例: (A)彈性工作階段  (B) 最大壓應(yīng)力一側(cè)截面部分屈服 (C) 截面兩側(cè)均有部分屈服 (D) 塑性工作階段一塑性較(強(qiáng)度極限) fy 7 fy (C) 對(duì)于工字形截面壓彎構(gòu)件■由圖(D )

39、內(nèi)力平衡 條件可得,N. M無(wú)量綱相關(guān)曲線： N. M無(wú)量綱相關(guān)曲線是一條外凸曲線,規(guī)范為簡(jiǎn)化 計(jì)算采用直線代替,其方程為： N嚴(yán)=\ 式中： g Mpx N產(chǎn)人匚 Mpx=Wpxfy N 町 由于全截面達(dá)到塑性 狀態(tài)后,變形過大, 因此規(guī)范對(duì)不同截面 限制其塑性發(fā)展區(qū)域 為（1/8-1/4 ） h 因此■令：Np=Anfy Mpx=7xWflxfy 并引入 抗力分項(xiàng)系數(shù),得： 上式即為規(guī)范給定的在N. Mx作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式。 對(duì)于在N. Mx. My作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式■規(guī)范采用 了與上式相銜接的線形公式: 兩個(gè)主軸方向的彎矩

40、如工字形,人=1.05厶=1.20 當(dāng)直接承受動(dòng)力荷載時(shí).1-0 其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見教材。 6-8實(shí)跟式戀育構(gòu)件的整體穩(wěn)定 一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定 在彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)屬第二類穩(wěn)定,偏心壓桿的臨 界力與其相對(duì)偏心率搦釧 為截面核心矩, 大則刪力低。 N Mx + N-e. 1 —+ —-——T 弘陸（1-止） N氐 V y U NT 第二類穩(wěn)定示意圖 實(shí)用計(jì)算公式的推導(dǎo): 假設(shè)兩端餃支的壓彎構(gòu)件,變形曲線為正弦曲線, 其受壓最大邊緣纖維應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí),承載力用下 式表達(dá)： 式中： N、 覽一軸心壓力和沿構(gòu)件全長(zhǎng)均布的育矩; O。 一各

41、種初始缺陷的等效偏心距； 飾一無(wú)穹矩作用時(shí),全截面屈服的極限承載 力 J Np =Afy ； 億一無(wú)軸心力作用時(shí),彈性階段的最大育矩, 1/(1- N/柄力和彎矩聯(lián)合作用下的彎矩放大因數(shù); ti2EA 歐拉臨界力； (1) (2) (2) 在上式中,令?yuàn)?0 ,則式中的N即為有缺陷的軸心受壓 構(gòu)件的臨界力N。,得： NpNNEx (2) 將式（2 ）代入式（1）.并令：N0=（pxNpf經(jīng)整理 得： JL+ —二 1 考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)并引、彎油囪勻分布時(shí)的等效彎 矩系數(shù)仔噸后,得 N、 0“MX 必％（1-

42、 N Ex 上式是由彈性階段的邊緣屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出的,與實(shí)腹式 壓彎構(gòu)件的考慮塑性發(fā)展理論有差別,規(guī)范在數(shù)值計(jì) 算基礎(chǔ)上給出了以下實(shí)用表達(dá)式: Am M N /^lx(l-0.8—) 式中: N-計(jì)算段軸心壓力設(shè)計(jì)值； N—NeJ\.\，NEx = 7T2EA/^x 1.1-抗力分項(xiàng)系數(shù)％的均值； 0.8-修正系數(shù)； 久-彎矩作用平面內(nèi)軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)； M*-計(jì)算區(qū)段的最大彎矩； -在彎矩作用平面內(nèi)對(duì)較大受壓纖維的毛截面模量; 乙-塑性發(fā)展系數(shù)； 0,”「-等效彎矩系數(shù)，取值如下： 規(guī)范Anx對(duì)作出具體規(guī)定: 1.框架柱和兩端支承構(gòu)件 (1 )沒有橫向荷載作用

43、時(shí): 血=0.65 + 0.35 M】、胚為端彎矩，無(wú)反彎點(diǎn)時(shí)取同號(hào) 則取異號(hào),\Mr\^\M2\ (2 )有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí): 使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí):0喚=10 使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí):尸喚=0.85 (3 )僅有橫向荷載時(shí)：0喚=10 2.懸臂構(gòu)件：jffmx=1.0 對(duì)于單軸對(duì)稱截面 ＞當(dāng)彎矩使較大翼緣受壓時(shí)，受拉 區(qū)可能先受拉出現(xiàn)塑性 ＜為此應(yīng)滿足： N 卩血Mx 一 A 人 ％（1 - L25 洛） 式中 W2x -對(duì)無(wú)翼緣端（受拉邊繳的毛截面模量: 其余符號(hào)同前。 二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定 彎矩作用平面外穩(wěn)定的機(jī)理與梁失穩(wěn)的機(jī)理相

44、同,因 此其失穩(wěn)形式也相同 平面外彎扭屈曲。 基本假定: ■ 1.由于平面外截面剛度很大,故忽略該平面的撓曲變 形。 ■ 2?桿件兩端餃接，但不能繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 ■ 3?材料為彈性。 0/ 琢 式中： (Py -彎矩作用平面內(nèi)軸壓耕的穩(wěn)定系數(shù); 〃-截面影響系數(shù), 閉口麺〃 =0.7,其余截面〃 = 1.0;  厶X—等效彎矩系數(shù) > 取平面外兩相鄰支承點(diǎn)間構(gòu)件為 計(jì)算單元,取值同尸噸; 久一均勻彎曲受彎構(gòu)件的辦穩(wěn)定系數(shù)，計(jì)算如下 (1 )工字形(含H型鋼)截面 雙軸對(duì)稱時(shí): 單軸對(duì)稱時(shí): (pb = 1.07 — 4400

45、0 235 (pb = 1.07 — (2ab + O.l)Ah 14000 235 …已？人、匚分別為受壓翼緣和受嫖緣布軸 的慣性矩; (2 ) T形截面(M繞對(duì)稱軸龍作用) ①?gòu)澗厥挂砭壥軌簳r(shí)： 雙角鋼T形截面： (pb = 1.0 — 0.0017^ ? A 235 剖分T型鋼和兩板組合T形截面: 235 0.6時(shí)，不需要換算，因已經(jīng)考慮塑性發(fā)展; ■閉

46、口截面

47、r址 才+40/7呵，比刖.o/H幻7」 n .8- WWttft ■受圧的 k*<9W T*M. I(n A|/t||QOI>|^ A-IOO. 1如-2 j ，—分JM力1KIH什算舟IK邊ift帕厳大山也力旳月一也it的曲力UK皮力畝龍仇,】蟲力皈/ 斤的?3(公jCE盯乘冷 WnjftJM摹?*? ‘ < IM■白 w外n vf>s77f<^<15 麻77^91 Whd恂竹的■便槍?i2dlTPtii?人- 6-11變腰式壓專詢件的殺針 一、

48、截面選擇 1. 對(duì)稱截面（分肢相同），適用于士M相近的構(gòu)件； 2、 非對(duì)稱截面（分肢不同），適用于士M相差較大的 構(gòu)件； 二、截面驗(yàn)算 1、 強(qiáng)度驗(yàn)算 2、 整體穩(wěn)定驗(yàn)算（含分肢穩(wěn)定） 3、 局部穩(wěn)定驗(yàn)算一組合截面 4、 剛度驗(yàn)算 5、 綴材設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)力取柱的實(shí)際剪力和軸壓格構(gòu)柱剪力的大值 計(jì)算方法與軸壓格構(gòu)柱的綴材設(shè)計(jì)相同。  三. 構(gòu)造要求 1. 壓彎格構(gòu)柱必須設(shè)橫隔■做法同軸壓格構(gòu)柱; 2. 分肢局部穩(wěn)定同實(shí)腹柱。 6-12需構(gòu)式壓青構(gòu)件的殺針 對(duì)于寬度很大的偏心受壓柱為了節(jié)省材料常采用  一.壓彎格構(gòu)柱彎矩繞虛軸作用時(shí)的整體穩(wěn)定計(jì)算 （-）彎矩

49、作用平面內(nèi)穩(wěn)定（N、遞作用下：） 因截面中空,不考慮塑性性發(fā)展系數(shù),故其穩(wěn) 定計(jì)算公式為： N | 卩"Mx 爪%（1一』）一 式中： x < 久-由入乂確定的軸壓構(gòu)件穩(wěn)定怨； -計(jì)算區(qū)段的最大彎矩； Wlx =/x/j0, 對(duì)兀軸的毛截面慣性矩； 兒-為由兀軸到壓力較大分肢的缺距離或到壓力較 大分肢腹板外邊緣的巫腸，二者取大值。 其余符號(hào)同前。 （-）彎矩作用平面外穩(wěn)定（N、遞作用下：） 因?yàn)槠矫嫱鈴澢鷦偠却笥谄矫鎯?nèi)（實(shí)軸），故整體穩(wěn) 定不必驗(yàn)算■但要進(jìn)彳盼肢穩(wěn)定驗(yàn)算。 （三）分肢穩(wěn)定（N、乍用下：） 將綴條柱視為一平行弦桁架, 分肢為弦桿,綴條為腹桿,則由 內(nèi)力平衡得

50、: 、— >T N-y2 Mx 分肢 1： N、=― + — a a 分肢2: N2=N-N、 N 2”x聞 分肢按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。 分肢計(jì)算長(zhǎng)度: 1）綴材平面內(nèi)（1一1軸）取綴條體系的節(jié)間長(zhǎng)度; 2）綴材平面外,取構(gòu)件側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離。 對(duì)于綴板柱在分肢計(jì)算時(shí)，除叫、出外，尚應(yīng)考慮 剪力作用下產(chǎn)生的局部彎矩，按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件計(jì)算。 二.壓彎格構(gòu)柱彎矩繞實(shí)軸作用時(shí)的整體穩(wěn)定計(jì)算 由于其受力性能與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件相同，故其平面 平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算均與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件相同, 但在計(jì)算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定時(shí)，構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 取換算長(zhǎng)細(xì)比，取仁0。 6—

51、13粱鳥槨的遙接 為了使柱子實(shí)現(xiàn)軸心受壓,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(jì)原則是：傳力明確、過程簡(jiǎn)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。 一、柱頭（梁與柱的連接一鉉接） （一）連接構(gòu)造 （二）、傳力途徑 傳力路線: 梁整緣整扳力柱身聲  (三)、柱頭的計(jì)算 (1)梁端局部承壓計(jì)算 梁設(shè)計(jì)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14m m。 (3)加勁肋 15-2C t>14mm o 14mm 加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力V=N/2 和

52、彎矩M=N〃4計(jì)算。 6-14棹胸 （一）柱腳的型式和構(gòu)造 實(shí)際的餃接柱腳型式有以下幾種: 1.軸承式柱腳 制作安裝復(fù)雜,費(fèi)鋼材■但與 力學(xué)符合較好。 2、平板式柱腳 隔板 錨栓用以固定柱腳位置f沿軸線布置2個(gè)f直徑20? 24mm。 (-)柱腳計(jì)算 1 ?傳力途徑 隔板(肋板) 柱=> 靴梁=> 底板 I 實(shí)際計(jì)算不考慮f A混凝土

53、基礎(chǔ) 2.柱腳的計(jì)算 —— 1 1 a < > - L| ■ —> 靴梁 隔板 底板 (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。 A -JL 式中：&混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度; 力〃一底版凈面積,An二Bx—Ag 力。一錨栓孔面積,_般錨栓孔直徑為錨栓直徑的 1~1?5倍。 〃 =a】+ 2/] + 2c ai—構(gòu)件截面咼度； 靴梁厚度_般為10?14mm c-懸臂寬度,c=3 -4倍螺栓直 kb a \ 八 < rd 1 a < > 1 b / rd e 、 \? CD

54、9 r4 fh L1 => 徑d , d=20?24mm,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。 ①一邊支承部分（懸臂板） q-c2 q = n/ah ②二相鄰邊支承部分: M2 =pqa； 式中： 。廠對(duì)角線長(zhǎng)度; 2 1 / a < > b <— L —> ""系數(shù)「與人龕關(guān)。 必2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 >1.2 I B 0.026

55、 0.042 0.056 0.072 0.085 0.092 0.104 0.111 0.120 0.125 2 ③三邊支承部分: M3 = P ? q ? aj 式中： 廠自由邊長(zhǎng)度； 系數(shù)「與b聲天。 bi/ai 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 >1.2 B 0.026 0.042 0.056 0.072 0.085 0.092 0.104 0.111 0.120 0.125 當(dāng)b]/a]V0?3時(shí),可按懸臂長(zhǎng)度為S的懸臂板計(jì)算。 ④四邊支承部分: =cr

56、-^-^2 ④四邊支承部分: =cr-^-^2 式中： a?■四邊支承板短邊長(zhǎng)度; b■■四邊支承板長(zhǎng)邊長(zhǎng)度; kb u> \ 八 f rd a < > b 7 rd e 、 r CD f rd uv 、， ④四邊支承部分: =cr-^-^2 a—系數(shù)f與b/a有關(guān)。 b/a 1,0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 3.0 >4.0 a 0.048 0.055 0.063

57、 0.069 0.075 0.081 0.086 0.091 0.09 5 0.099 0.101 0.119 0.125 取M麗％ =max{M「Mv M4} 故，底板厚：心」＞ 14mm （3）靴梁的設(shè)計(jì) Av靴梁的最小厚度不宜小于10mm,高度由其與柱間的 焊縫（4條）長(zhǎng)度確定。 N w = 4x0.7^/； ~ 呦 所以：K =5+2叭 且取10的倍數(shù)。 — a W > p b rpi L! L J

58、 Bv靴梁的截面驗(yàn)算 按支承在柱邊的雙懸臂外伸梁受均布反力作用o 3; <_ <_ (4)隔板的計(jì)算 隔板的厚度不得小于其寬 度的1/50,高度由計(jì)算確定， 且略小于靴梁的高度。 隔板可視為簡(jiǎn)支于靴梁的 簡(jiǎn)支梁，負(fù)荷范圍如圖。 0.5qfal 0.7^ x/； wl ???仏=lwl+2hf（取整）

59、 抗彎：6M J Qf rd 、f A 」 隔板截面驗(yàn)算: < f 1 箭 VS 1.5V / < 抗剪:I = ~T~ = ~T~i~ — J v 式中： G>^/50（取整） M =qral/8 V =qta1/l (5)靴梁及隔板與底板間的焊縫的計(jì)算 按正面角焊縫，承擔(dān)全部軸力計(jì)算，焊腳尺寸由 構(gòu)造槁定。 < f; PfxO.7hfYL _ 了 II 柱腳零件間的焊縫布置 焊縫布置原則： 考慮施焊的方便與可能