《軸心受力構(gòu)件和拉彎壓彎構(gòu)件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《軸心受力構(gòu)件和拉彎壓彎構(gòu)件（211頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、柚皿曼力瀚件牝拉駕.殺冑構(gòu)件 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)計計算; 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)計計算 方法，重點及難點是構(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)計方法。 cP O a i I 匝I -Sjl 12. 了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式； 了解壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本原理；掌握其計算方君 3、 了解實腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理；掌握其十 算方法； 4、 rpji 5、 LmJI pjl T ip]

2、6、 掌握拉彎和壓彎的強度和剛度計算； 掌握格構(gòu)式壓彎構(gòu)件設(shè)計方法及其主要的構(gòu)造要求; 掌握實腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計方法及其主要的構(gòu)造要求; §6-1枸件類媲 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用 3.塔架 2.網(wǎng)架 軸心受力構(gòu)件常用截面形式一實腹式、格構(gòu)式 gio 曙 ehe almm-twp 柱頭 芒頭* I ix !x WW1HU 圖柱的組成 (b)

3、 。亍 H4- -ffl I I 1、實腹式構(gòu)件截面形式 I I I -f X I (a)型鋼 圖 軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式 圖 軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式 (b)組合截面 圖 軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式 (c)雙角鋼 (d)冷彎薄壁型鋼 圖軸心受力實腹式構(gòu)件的截面形式 2.格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式 (a) ⑹ (

4、c) (cl) .X ix (e) i 圖4. 4格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式 圖4. 5綴板柱 3、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置一一綴條、 H7 X X ■+——十——* 圖格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置 (a)綴條柱；(b)綴板柱 A 二、拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用

5、 1v應(yīng)用 一般工業(yè)廠房 和多層房屋的框 架柱均為拉彎和 壓彎構(gòu)件。 — — —A — —A —A N 2、截面形式 I Tlrx f -XJ- - - 「——u rL \)/ b 01410 L 3 「——U lr」 r——L 廠L一 T ◎ F - 干 尸 「

6、 §6-2柚皿曼力枸件的強決毛剛決 軸心受力構(gòu)件 r 「強度 軸心受拉構(gòu)件｛剛度 （承載能力極限狀態(tài)） （正常使用極限狀態(tài)） 軸心受壓構(gòu)件』 I剛度 （承載能力極限狀態(tài)） （正常使用極限狀態(tài)） 軸心受壓 截面免削 度不急計 強度計算（承載能力極限狀態(tài)） N v彳 a =——< f An N—軸心拉力或壓力設(shè)計值； An—構(gòu)件

7、的凈截面面積； f—鋼材的抗拉強度設(shè)計值。 二、剛度計算（正常使用極限狀態(tài)） 保證構(gòu)件在運輸、安裝、使用時不會產(chǎn)生過 大變形。 兄=弓v [幾] 仏-構(gòu)件的計算長度; 召-截面的回轉(zhuǎn)半徑; [2]-構(gòu)件的容許長細比, 淇取值詳見規(guī)范或教材證 nl| 國 fl ■^11 s a 1 剛度計算 am A —構(gòu)件的最大長細比 1° -構(gòu)件計算長度 i—截面的回轉(zhuǎn)半徑 表受拉構(gòu)件的容許長細比 構(gòu)件名

8、稱 1 桁架的桿件 吊車梁或吊車桁架以 下的柱間支撐 承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu) 般建筑結(jié)構(gòu) 350 300 有重級工作制吊車的廠房 直接承受動力 荷載的結(jié)構(gòu) 其他拉桿.支撐、系 桿（張緊的圓鋼除外） 400 250 250 200 350 ly. i E H if=n 項次 構(gòu)件名稱 容許長細比 1 柱、桁架和天窗架構(gòu)件 150 柱的綴條、吊車梁或

9、吊車桁架以下的柱間支撐 2 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)件長細比的桿件 表受壓構(gòu)件的容許長細比 rn匝 軸心拉桿的設(shè)計 受拉構(gòu)件的極限承載力一般由強度控制，設(shè)計時只考 慮強度和剛度。 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柚皿曼爲(wèi)構(gòu)件的稔足 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 1v軸心受壓構(gòu)件的失

10、穩(wěn)形式 理想的軸心受壓構(gòu)件（桿件挺直、荷載無偏心、 無初始應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等） 的失穩(wěn)形式分為: § 6-3軸心受壓構(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: 3）彎扭屈曲: 即有彎曲變形也有扭轉(zhuǎn)變形o 1）彎曲屈曲: 只發(fā)生彎曲變形，截面繞一個主軸旋轉(zhuǎn); 2）扭轉(zhuǎn)屈曲: 3）彎扭屈曲: 即有彎曲變形也有扭轉(zhuǎn)變形o

11、 2 2 1-1 I彎曲屈曲: I扭轉(zhuǎn)屈曲: (c) 圖4?11軸心壓桿的屈曲變形 (a)彎曲屈曲；(b)' 曲；(c)彎扭屈曲 雙軸對稱截面，單軸對稱截面繞非對稱軸; 十字形截面； 彎扭屈曲：單軸對稱截面(槽鋼，等邊角鋼)。 a）理想軸心壓桿彈性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 N =N =旦 iycr iy E z2 2 —歐拉（Euler）臨界力 歐拉臨界應(yīng)力 NF tt2EI 咕 5 =PA = 7^E?2於E兀厶E ■ Jr ■ ■ 1 1 ■ ■

12、 -72 加 ：2 I)2 2廠 -桿件長細比，2=1/i; 截面對應(yīng)于屈曲的回轉(zhuǎn)半徑, i =〃7Z4o 骨一警詈脣an 骨一骨骨一 骨一骨骨一 一一詈鬻 3 I a 制 E為常量，因此dcr不超過材料的比例極限入 - fP或長細比久＞ 2p =兀（E /厶 b）理想壓桿的彈塑性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 當(dāng) ， ，壓桿進入彈塑 性階段2 ＜易切結(jié)％＞為論計算。 g ^11 I

13、a ? do de 呂…切線摸量 ^cr,t 才 屈曲準(zhǔn)則建立 的臨界應(yīng)力 （2）實際軸心受壓構(gòu)件 考慮初始缺陷的臨界應(yīng)力一-邊緣屈服準(zhǔn)則 實際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷 殘余應(yīng)力 初彎曲、初偏心、 圖4?14有初彎曲的軸心壓桿及其壓力撓度曲線 a）

14、初彎曲和初偏心的影響 ①有初彎曲（初偏心）時，一開始就產(chǎn)生撓曲，荷載t , vt, 當(dāng) Nf Ne 時，v — 8 ②初彎曲 （初偏心）越大，同樣壓力下變形越大。 圖4.16軸心壓桿的壓力撓度曲線 A表示壓桿跨中截面邊緣屈服 ?以％作為最大承載力 最大強度準(zhǔn)則 撓度卩增大到一定程度，桿件中點截面邊緣（A或J ）, 塑性區(qū)增加--一彈塑性階段，壓力小于喪失承載力。 “邊緣屈服準(zhǔn)則” 壓力超過必后,構(gòu)件進入彈塑 性階段，塑性區(qū)t, vt B點是具有初彎曲壓桿真正的 極限承載力 ——“最大強度準(zhǔn)則” 以％作為最夫承載力。

15、b）理想軸心壓桿與實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 5C Uo 理損直桿 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 dcr與長細比^的關(guān)系曲線稱為柱子曲線，人越大，承 載力越彳氐，即Ocr越小，穩(wěn)定系數(shù)（P cr/Y R越小。 軸心壓桿即使面積相同，材料相同，但截面形式不同， 加工條件不同，其殘余應(yīng)力影響也不同----既承載力不同, 柱子曲線不同。 各國都釆用多柱子曲線，我國釆用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；

16、 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。 Q自線 壬 見制，b /h<0.8,對強軸 % 1 O藝亂衍主卻 I I I I I I I I I I E曲線 除ocd次夕*的其他截面情況 j y c掃線 L T焊接，軋制邊対y雜 r y 口 悍接，板件寬厚比冬20,對刈3帶 X 爛接，圮制址對兩主軸 壬癢接，比制邊,t24 0對強抽 工 k制,d0<-<80,對弱拍 b/h>0.8 壬 軋制,:>80,對強軸b /h>0.8 ° 40 — “° 乂科 圖4?17我國的柱子曲線 3、實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算 軸心受壓構(gòu)件

17、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，并考慮抗力分項系數(shù)Yr后， 即為： f Yr 艮卩：b=——<(P' f A 0-穩(wěn)定系數(shù)，可按截面分類和構(gòu)件長細比查 表得到。 公式使用說明： (1)截面分類：見教材表; (2)構(gòu)件長細比的確定 ① 、截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件： 4 =lox/ix A =loy/iy 對于雙軸對稱十字形截面，為了防 止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足： 入或九＞ 5.07 b/t b]t -懸伸板件寬厚比。 ② 、截面為單軸對稱構(gòu)件： rjj： X j _. X p 111 ■ ha T 111 y i I 同 l

18、lJI b- 1=51 回 個 i I—— 繞非對稱軸r軸：= lox /ix 繞對稱軸y軸屈曲時，一般為彎 扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲， 所以計算時，以換算長細比入『乙 代替入y，計算公式如下： 式中： 兔-截面形心至剪切中心碑巨離；4-毛截面面積； S 必-截面對剪心的極回轉(zhuǎn)半徑； | &一扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長細比厶-毛截面抗扭慣性矩；| 仁-毛截面扇性慣性矩；對T形截面（軋制、雙板焊接、； 雙角鋼組合）、十字形截面和角形棚近似取^=0； -一扭轉(zhuǎn)屈曲的計算長度，對兩端較接端部可自鮑曲］ 或兩端嵌固完全約束的恂件，取°=心。 : 1 g

19、 g 一善一易冋訶一暑詈一警wl-tw骨-腎魯一身睡a一詈曙 ③、單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面可釆取以下簡 化計算公式： A、 等邊單角鋼截面，圖(a) 當(dāng)b/仁0.5%/b時: rnli fni I 九z二九1 + '0.85Z/、 當(dāng) b〃＞O.54/oy/b 時: A._ -4.78 - 1 + 13.5Z/丿 g I*—J fni] 尷 B rj=ii a E i B [mi h B H

20、 B、等邊雙角鋼截面，圖(b) ^b/t<0.5SlQx/b 時: 九z=4, 1 + yz 0.475Z?4' ^b/t>O.58lOy/b 時: 3.9-fl + - 2 f2 \ 0丿 18.6Z?4 骨脣ai詈一骨骨一骨骨一譬mi一臂腎一骨晉一骨腎一骨骨 詈一詈菁幕魯善_腎署-詈善一詈冋訶一暑詈一警wl-tw骨-腎魯一身睡a一詈曙 c、 長肢相并的不等邊角鋼截面, 圖(C) 當(dāng)血〃 5 0.

21、48仏/E時： 兒yz ▲ 1+ ]2 .2 k w ) 當(dāng) $〃＞0.48金”2 時： ( 1+ 兒=5.1] 血2、 17.4b；丿 y (C) 屈 B I fa S IU= H D、短肢相并的不等邊角鋼截面, 圖(D) 也2 ' 52.7 畀/ (D) 當(dāng)勺〃 50.56仏/勺時，近似?。? 兀

22、=心 ” 當(dāng)勺〃 >0.56仏0時： b ( 九=3.7」1 + ④、單軸對稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對稱軸以外的 任意軸失穩(wěn)時，應(yīng)按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。 回 te 回 I ■ “ B 當(dāng)計算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸 （U軸）穩(wěn)定時，可按下式計算換算 長細比，并按b類截面確定卩值： 當(dāng) b/t<0.69l0u/b 時： 0.25Z/ ' ^b/t> 0.69 lOu/b 時： Az =5.4- — * ~u 式中：人"％，構(gòu)件對%軸的長細比。 Pl i i i B H H i [mi! M H H I肚 E pl s ■ I I I s E a Ej

23、2. 1 + （3）其他注意事項: 1、無任何對稱軸且又非極對稱的截面（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，考慮強度折減 系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響; 3、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計算其繞對稱軸 （y軸）的穩(wěn)定性時，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用入y查 穩(wěn)定系數(shù)°。 實軸 曲 I k——I-I-X $ 5 yi 單角鋼的單面連接時強度設(shè)計

24、值的折減系數(shù)： ? 1、按軸心受力計算強度和連接乘以系數(shù) 0. 85 ； ? 2、按軸心受壓計算穩(wěn)定性： 等邊角鋼乘以系數(shù)0. 6+0. 0015 X,且不大于仁0 ； 短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)0.5+0. 0025入， 且不大于仁0； 長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0. 70 ； ?3、對中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿， 0 X / 、 ■ z 、 、?/ X -洱 / ■ 、 、 ■ X ?y0 按最小回轉(zhuǎn)半徑計算入，當(dāng) X< 20時，取入=20。 § 6-4實腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 E 而 i

25、a E a 1 B ij I E Bl ■ ?! 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: 打％時E t、2 12（1-，）W 圖軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn) 圖軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn) （0； n (b) 圖軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn) 1L 1(71! II1H 臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件 整體穩(wěn)定的臨界力。 0 圖 軸心受壓構(gòu)

26、件的局部失穩(wěn)（C） i ;g I 揚仰2氣頭仏 冒 12(1 — /) b I* I I 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) I苛于普通鋼結(jié)構(gòu)，一般要求：局部失穩(wěn)不早于整體 頭穩(wěn)，即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的臨界應(yīng)力， I 靳以： I 由此確定寬厚比限值b/t a A—H 由上式，即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時, 板件的寬厚比限值: 11 I i 1 ■?■—( 仁翼緣板: A、工字形、T形、H形截面翼緣板

27、 佔(10+0.12)愕 式中：2-構(gòu)件兩方向長細比較大值，當(dāng)2<30時, 取2 = 30；當(dāng) 2 >100時，取2 = 100。 B、箱形截面翼緣板 >1 k  2、腹板： A、工字形、H形截面腹板 235 ■^<(25 + 0.52)J— 式中：2-構(gòu)件兩方向長細比較大值，當(dāng)2<30時, 取2 = 30；當(dāng)2 >10004,取2 = 100。 B、 箱形截面腹板 也40 C、 T形截面腹板 自由邊受拉

28、時: 熱扎剖分T形鋼: 焊接T形鋼: E E 、 i tw ho —> <— 、 f ho 235 弘 <(15 + 0.22) -^-<(13 + 0.172)I— 幾 q fy 235 I r=i ' B ■ E h g H I I 鱷 B H Itril | ffl l：L 樹 B 凰 圖 H B E rai； H H o H Ei a i

29、 1 1 3、圓管截面 1 1 軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時的解決措施 1＞增加板件厚度; 2、對于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，在計算構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性時， 腹板截面取有效截面，即取腹板計算高度范圍內(nèi)兩 側(cè)各為20九,J235//；部分，但計算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 時仍取全義面。 由于橫向張力的存在， 腹板屈曲后仍具有彳艮大的承 載力，腹

30、板中的縱向壓應(yīng)力 為非均勻分布： ■? 腹板屈曲后，實際平 板可由一應(yīng)力等于與的等效 平板代替，如圖。 uw ho 因此，在計算構(gòu)件的強 度和穩(wěn)定性時，腹板截面取 有效截面beg。 會一晉詈脣脣罟一警骨一骨嘗一會ail 臂骨一骨醫(yī)一 一詈埒 3、對于H形、工字形和箱形截面腹 板高厚比不滿足以上規(guī)定時，也可 以設(shè)縱向加勁肋來加強腹板。 縱向加勁肋與翼緣間的腹板, 應(yīng)滿足高厚比限值。 縱向

31、加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對 配置，其一側(cè)的外伸寬度不應(yīng)小于 10tw,厚度不應(yīng)小于0. 75two A 橫向加勁肋 §6-5實服式柚皿曼壓構(gòu)件的殺針 1、截面形式 I八H l/iZ.8 i/ix>\6 IA>1.7 i

32、向等穩(wěn); (3)便于連接; (4)構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。 2、截面設(shè)計 (1)初選截面面積A 假設(shè)2= (50-100)由2查卩，求力 N大、I。八、,2取小值； 工字鋼回轉(zhuǎn)半徑小，2取大值; H型鋼回轉(zhuǎn)半徑大，取小值; 組合截面取小值。 （2）求兩個主軸所霊的回轉(zhuǎn)半徑 ■ G川 ! —< G）型鋼構(gòu)件由A、ix、iy選擇型鋼號，查幾何值驗算; 焊接截面由匚、iy求兩個方向的尺寸。 b~ 丄 ax a2 （4）由所需要的A、h. 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。 對于焊接工字形截面

33、：b=h； | A1= （0.35~0.40）A,tw=（0.4~0.7）t>6mm。 表 各種截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值 截面 y —J ix=aih 0.43h 0.38h 0.38h 0.40h iy 二 Cbh 0,24b 0.44b C.60b 0.40b （5）構(gòu)件強度、穩(wěn)定和剛度驗算 ①強度驗算 N a =——< ②整體穩(wěn)定驗算 N < cpA ③剛度驗算 2 < f 2 7 | <(10+0.12) { (235 fy —<(25+0.52) [235 hr ④局部穩(wěn)定驗算 截面

34、無削弱可不驗算強度。 熱軋型鋼，可不驗算局穩(wěn)。 3.構(gòu)造要求 ①當(dāng)嘰/ > 80 設(shè)橫向加勁肋 間距a<3ho, 寬度 bs=ho/3O+4Omm 厚度 ts=bs/15 頜晉一骨警 骨 :②腹板與翼緣焊縫 - XI §6-5裕構(gòu)式柚皿爰爲(wèi)構(gòu)件

35、的祓針 1、格構(gòu)柱的截面形式 綴板柱 綴條 X軸-虛軸 y軸-實軸 圖綴板柱 (b) S) 格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置 (a)綴條柱；(b)綴板柱 扈訓(xùn)一 gmwj ? 祠-風(fēng) @ - gln^lll祠一 迴祠 En^nlgjfjwl 回祠一?[1祠一? 祠

36、 截面選取原則 1等穩(wěn)定性；2寬肢薄壁；3制造省工; (a) (b) x 虛 軸 4連接簡便; （C） 盡可能做到等穩(wěn)定性要求。 回匍一詈菁幕魯屁bbiw署-詈善一詈冋訶一暑詈一警wl-tw骨-腎魯一身睡a一詈曙 （二）格構(gòu)式軸壓構(gòu)件設(shè)計 U強度

37、 2、整體穩(wěn)定驗算 對于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲, 其彈性屈曲時的臨界力為： 或: 廠-單位剪力作用時的軸藥角；廠=0/(G4); 入-換算長細比＞2 = +龍EAy。 筲一骨署幕腎tggp (1)對實軸(y-y軸)的整體穩(wěn)定 因丫1很小， 因此可以忽略剪切變形， 入0=入y, 其彈性屈曲時的臨界應(yīng)力為： _twl詈-篦Igw-詈gl_lgw腎-腎 醤-譬 場-詈罟-詈厚 nE 則穩(wěn)定計算: (Py -由九并按相應(yīng)的截面分類查導(dǎo)。 骨一警詈脣脣骨一骨骨一

38、骨一骨骨一 一一詈鬻 (2)對虛軸(x-x)穩(wěn)定 繞X軸(虛軸)彎曲屈曲時，因綴材的剪切剛 度較小，剪切變形大，Yi則不能被忽略，因此： 1 Ng 7V2EA tv2EA km 回 皚 盂1+憐1 盂 A0x -繞虛軸的換算長細比: 則穩(wěn)定計算: Ox (Px -由久ox并按相應(yīng)的截面分類誘。 P E H i E g (Ml 些 I ■ I I E p E H

39、 I—< B 1 E H B S D 3 ￡ I 1^11 i a i II — a ■ H H I a I E 凰 B i| nl] ■ fe p H I I cos a Nd=^ 合?Yi 由于不同的綴材體系剪切剛度不同，Yi亦不同，所 以換算長細比計算就不相同。通常有兩種綴材體系，即 綴條式和綴板式體系，其換算長細比計算如下： ①雙肢綴條柱 設(shè)一個節(jié)間兩側(cè)斜綴條面積之和為州

40、；節(jié)間長度為1] 單位剪力作用下斜綴條長度及其內(nèi)力為： I~. 冋 鬲 [all (""11 rd 3 [*- ■ I a 9 a SA nJ 因此，斜綴條的軸向變形為: Ad=^tld = EAr sincrcosa 假設(shè)變形和剪切角有限微小，故水平變形為: sin a 剪切角Yi為: I I1—j P EAX sin2acosa _ A_ 1 厶 EA{ sin G cos a

41、 i代入化簡得: fl I: H pi； I[lJ < p n 同 irSf! I ? 暫 [nl III I II — [Bl B H i 1 I*—J fnil H 忑+ sin2 or c + 27 — 人-整個柱對虛軸的長細比; A -整個柱的毛截面面積。 Au 71 A sa ￡ y 由-f"7r2/(siii2 a cos a)與a的關(guān)系曲線如下 對于一般構(gòu)件，a在40。?70。之間，所以規(guī)范給定: 的入％的計算公式為： ； ■ i H U—J H H P H B I 阻' 同I

42、 麗I ldJ| Si gl 卜 」 i I 1^1 ②雙肢綴板柱 假定: ?綴板與肢件剛接，組成一多層剛架； ?彎曲變形的反彎點位于各節(jié)間的中點; D [*■ ■ * I Irjl； |lHj a b ■ — rf=?i 阻 fell P ra 岡 I ? ■ ■ ■叫 Ifni 1 所以規(guī)范規(guī)定雙肢綴板柱的換算長細比按下式計算: 式中: -整個構(gòu)件對v軸（虛軸）的長細比

43、； u I a i 1 Aj —分肢對最小剛度軸_ -1的長細t匕Aj = Z01/ix I A】-分肢計算長度，焊接時取相鄰綴板間凈箱 離；螺栓連接時，取才弟卩兩綴板邊緣螺栓堿 距離。 對于三肢柱和四肢柱的換算長細比的計算見規(guī)范。 3、綴材設(shè)計 (1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪 v 力 N S) ⑹ V (C) A 柱的毛截面面積; f——鋼材強度設(shè)計值; fy一一鋼材的屈服強度。 剪力計算簡圖 (2)綴

44、條的設(shè)計 內(nèi)力:彎曲可能或左或右，剪力 方向變化，綴條或拉或壓。 IB Vi Vi 一個綴材面上的剪力 IB V- Vi 一個綴條的內(nèi)力 N、亠 ncosd (a) 綴條的內(nèi)力 嶺一一分配到一個綴材面上的剪力； n 個綴材面承受剪力的斜綴條數(shù)。單系綴條 時，n=l,交叉綴條時，n=2 ； a——綴條與橫向剪力的夾角。 ☆按軸壓構(gòu)件計算 ?強度折減 單角鋼有偏心，受壓時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。 ①

45、 按軸心受力計算構(gòu)件的強度和連接時，n =0. 85o 1 pi P ?■—?彳 H fe! I I p 1? ② 按軸心受壓計算構(gòu)件的穩(wěn)定性時 等邊角鋼： 77 = 0-6 + 0.00152,但不大于1.0 短邊相連的不等邊角鋼：〃 =0.5 + 0.00252,但不大于1. 0 長邊相連的不等邊角鋼：H =0. 70 兄二號一一斜綴條對最小剛度軸的長細比，2〈20時, 勺‘ 取2=20, Zo/ —斜綴條長度? 、 0橫綴條 交叉綴條體系： 按承受壓力N二VI計算; 單系綴條體系： 主要為減小分肢計算長度, 取和斜綴條相同的截面。 IhiI

46、 IhiI IhiI 交叉綴條體系和單系綴條體系 IhiI IhiI (3)綴板的設(shè)計 對于綴板柱取隔離體如下: 由力矩平衡可得: a 剪力T在綴板端部產(chǎn)生的彎矩: K/2 r H i la M =T IL=- 3 0 y g 式中: 人-綴板中心間距 a -肢件軸線間距; B H T和M即為綴板與肢件連接處的設(shè)計內(nèi)力。

47、 IhiI fl i I i i il :綴板的構(gòu)造要求： I ?同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不小于單 匚個分肢線剛度的6倍，Mp： kb/k1 >6 ； ?綴板寬度dM2a/3,厚度tMa/40且不小于 6mm; ?端綴板宜適當(dāng)加寬，一般取d二a。 14、格構(gòu)柱的設(shè)計步驟 格構(gòu)柱的設(shè)計需首先確定柱肢截面和 綴材形式。 fl 對于大型柱宜用綴條柱，中小型柱兩 種綴材均可。 具體設(shè)計步驟如下： |11匍_譬署-第菁回匍-腎詈-HW1詈一wi

48、 liJip 以雙肢柱為例： 1、 按對實軸的整體穩(wěn)定確定柱的截面（分肢截面）; 2、 按等穩(wěn)定條件確定兩分肢間距a,即入。廣入y； 雙肢綴條柱： 兀=J盂+藥￡ =兄y L 即： 人=p； _ 27扌 雙肢綴板柱： ^Ox = J盂+盂=九 O [2J 鳴 S E 而 I B E S I I*—J i 1—11 1 P H i B B p Fi 11^11 I

49、 顯然，為求得入X，對綴條柱需確定綴條截面積A1；: 1對綴板柱需確定分肢長細比入1。 iLd 丄 11 1=1 回I 對虛軸的回轉(zhuǎn)半徑: Ox 所以，由教材表求得截面寬度： I b^ — I 5 J 當(dāng)然也可由截面幾何參數(shù)計算得到b; n=? IJ 3、驗算對虛軸的整體穩(wěn)定，并調(diào)整b; rj| I I 4、設(shè)計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: 綴條柱的分肢長細比： 兄1 =人卩\ —?兄max 兄max = max

50、{z0x,九} 綴板柱的分肢長細比: 兄 1 = ‘01 /'1 — 40 且 0?5 兄max 幾max = IMHX 幾y } 當(dāng) >tmax < 50時，取;lmax = 50 F1 （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 大于柱截面較大寬度的9倍或8m,且每個運輸單元的 端部均應(yīng)設(shè)置橫隔 橫隔的形式自學(xué) 1 R51I 屜 I Iwa P] I — Fil B t ■■ wl ■ ■ I

51、 (三)柱子的橫隔 沿柱身8m或9b設(shè)置 每運送單元端部均應(yīng)設(shè)置 三三三三 7 (a) /橫綴條 A (c) 圖柱的橫隔 (a)、(b)格構(gòu)柱;(c)、(d)大型實腹柱 (d) fl LzJI z / 圖柱的橫

52、隔(e) f 3! I i S g S 1 B E 同 nji s E H r5|i I I LJ I H \ ---4 r=i1 § 6-7拉彎和壓彎構(gòu)件的強度和剛I 團 .、宀 lil 計算內(nèi)容 拉彎構(gòu)件： 承載能力極限狀態(tài)：強度 正常使用極限狀態(tài)：剛度 兄max =max \AX 丿$ }< ［兄］ ［兄］ 取值同軸壓構(gòu)件< 壓彎構(gòu)件: 載力限態(tài) 承能極狀 「整體穩(wěn)定 '實腹式V 平面內(nèi)穩(wěn)定 平面外穩(wěn)定 、穩(wěn)定V 局部穩(wěn)定 I格構(gòu)式 r

53、彎矩作用在實軸上 I彎矩作用在虛軸上（分肢穩(wěn)定） 正使極狀 剛度 銳］—取值同軸壓構(gòu)件＜ 推育知壓育構(gòu)件的機決 一、截面應(yīng)力的發(fā)展 以工字形截面壓彎構(gòu)件為例： 舛 (A) (A)彈性工作階段 CT =—— 4 N Mx + —- 勸 (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

54、性鉉(強度極限) y (C) (D) H —R 1 I rr | iii [nl [la a H I i 對于工字形截面壓彎構(gòu)件，由圖 條件可得，N、M無量綱相關(guān)曲線： (D)內(nèi)力平衡 N、M無量綱相關(guān)曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡化 計算采用直線代替，其方程為： 式中: NpUAfy 由于全截面達到塑性 狀態(tài)后，變形過大， 因此規(guī)范對不同截面 限制其塑性發(fā)展區(qū)域 為(1/8-1/

55、4) h N iff s EBE1 EBB 3 Mx , My /x，Yy l 因此，令：Np =Anfy Mpx = yxWtvcfy 并引入 |抗力分項系數(shù)，得： H ■ N M I — + —

56、￡ - I ——+———+———< f I 4心厶％ 兩個主軸方向的彎矩 兩個主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù) 如工字形，/x =1.05 當(dāng)直接承受動力荷載時， ry = 1.20 /x =ry =i-° 其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見教材O FrK M?1. c) / 2 I I I ~~h b) ! x 、 §6-8實限式爲(wèi)專構(gòu)件的整體稔定 一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定

57、 在彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)屬第二類穩(wěn)定,偏心壓桿的 臨界力與其相對偏心率s^efp有關(guān)，p=w/a為截面核心 矩，￡二e]p大則臨界力低。 a) Nk \ V~rW 實用計算公式的推導(dǎo)： 假設(shè)兩端較支的壓彎構(gòu)件，變形曲線為正弦曲線, 其受壓最大邊緣纖維應(yīng)力達到屈服點時，承載力用下 式表達： 二1 N | + 叫 Me(l-A 式中: N氐 N> M龍一軸心壓力和沿構(gòu)件全長均布的彎矩; e。一^種初始缺陷的等效偏心距； 叫_無彎矩作用時，全截面屈服的極限承載 力，N =Af ； M°_無軸心力作用時，彈性階段的最大彎矩, wf 第二類穩(wěn)定示意圖 Me=Wlxf

58、 "4N/NJ—壓力和彎矩聯(lián)合作用下的彎矩放大因數(shù)；： Fea 歐拉臨界力; i QI i a SB i B pj Sss ；在上式中，令％=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： i a ttzJI a i 回 陸（竹―N°）（N&-N°） ⑵ 凰 3 g i a npnqnEx H B 1 E 回  將式（2）代入式（1），并令：N=^Np,經(jīng)整理得: I JV M I, m[1-Q 話 I考慮抗力分項系數(shù)并引人彎矩射均勻分布時的等效彎 矩系

59、數(shù)/?mx后，得 畫 I 旦+ 九叫 I M 除（1-%——） I lx Ni I I上式是由彈性階段的邊緣屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出的，與實腹式 \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 骨會一骨 ——X—I i? ■ ■???1■ ??■- :; ■? - 回骨骨一骨一骨骨一詈曙 :算基礎(chǔ)上給出了以下實用表達式： N | 九M 創(chuàng) 只即』_0.8缶） 式中： ,N-計算段軸心壓力設(shè)計值； =7T2EA/^x L n^ = NeJi\，nEx 1.1-抗力分項系數(shù)力的均值； 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)； 計算區(qū)段的最大彎矩；

60、在彎矩作用平面內(nèi)對較大受壓纖維的毛截面模量; 乙-塑性發(fā)展系數(shù)； 等效彎矩系數(shù)，取值如下： H i 1 a g ■；：i a i 凰 g i g 規(guī)范0mx對作出具體規(guī)定: 1、框架柱和兩端支承構(gòu)件 (1 )沒有橫向荷載作用時：血=0.65+ 0.35出 亠 亠 \M\ Mi、M2為端彎矩，無反彎點時取同號，否 則取異號，丨M］丨M丨M2丨 (2)有端彎矩和橫向荷載同時作用時： I 使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時：/?mx =1. 0 | 使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時：0mx=°?85 I (3)僅有橫向荷載時：九=1?0 —?4 ! 2、懸臂構(gòu)件：0阻=1. 0

61、 I I I I|h1| 對于單軸對稱截面，當(dāng)彎矩使較大翼緣受壓時，受拉 區(qū)可能先受拉出現(xiàn)塑性，為此應(yīng)滿足： N_ 臨M 必（1 一 1.25 式中： 用2乂 -對無翼緣端（受拉邊綣 的毛截面模量: 其余符號同前。 二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定 彎矩作用平面外穩(wěn)定的機理與梁失穩(wěn)的機理相同, 因此其失穩(wěn)形式也相同一一平面外彎扭屈曲。 基本假定: 1. 由于平面外截面剛度彳艮大，故忽略該平面的撓曲變 形。 2. 桿件兩端較接，但不能繞縱軸轉(zhuǎn)動。 3. 材料為彈性。 F 77 —~~- < f 式中： 血-彎矩作用平面內(nèi)軸壓耕的穩(wěn)定系數(shù)； 帀-截面影響系數(shù)，閉

62、口T] = 0.7,其余截面= 1. 1 fl g i to i 廁 1 !■— jl i I Ig i I B i 畫 H fl i B a I i a H '1^—4 I -* 11 H 麗 屮》 44000 235 單軸對稱時： 利 IzzJ |g a 回 [■ 一 ■ 4 Bll 同 a i ft i i p I E 3 i s 9 E a E H i I i Ei 3 Ej i D |wm|| I 0tL等效彎矩系數(shù)，取平面外兩相鄰支承點間構(gòu)件為I 計算單元，取值同0以； ?-均勻彎曲受彎構(gòu)件的整k穩(wěn)定系

63、數(shù)，計算如不 (1 )工字形(含H型鋼)截面 fy 雙軸對稱時： (ph = 1.07 — ? 二 i 07 W“ 盂扎 % 一 ? (lab +0.1)A/i 14000 235 5厶分別為受壓翼緣和受孃緣對V軸I 人+厶 的慣性矩； fl i 81 g i E 3 g I g S g I §1 E ill fl I H (2) T形截面(m繞對稱軸幷用) ①彎矩使翼緣受壓時: 雙角鋼T形截面： (pb = 1-0 — 0.0017^ ? 凹 [H g ^t1| [pi 同 I * < I 剖分T型鋼和兩板

64、組合T形截面: (pb = 1.0 - 0.0022九? ②彎矩彳吏翼緣受拉，且腹板寬厚比不大于187235//；時: (ph =1.0-0.00052v - 厶 屮 & v 235 骨一警詈脣an 骨一骨骨一 骨一骨骨一 一一詈鬻 注意: ■用以上公式求得的應(yīng)0 b<1.0 ； ■當(dāng)0b>O?6時，不需要換算，因已經(jīng)考慮塑性發(fā)展; ■閉口截面0尸1?°。 ii 對于不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的雙

65、軸對稱截面（包括箱形截面）， I當(dāng)彎矩作用在兩個主平面時，公式可以推廣驗算穩(wěn)定: iJ ptM 廠 ty y / r + 4—TT-刁 皿1一0 NJ 0N 0/ %w“ 心 1-0.8  § 6-9實腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 規(guī)范采用了限制板件的寬厚比的方法。 複 斤 比 m (A 卡“斥叼, 亦亦紙二■心*付K比p斤紙E ?““利比股丫 <19/2U^ ^>i ???.$; 四心化真S處”iMTMOG和〃■益USO 2A)/^5Jj 自。"W I cr! $：dG

66、叨. m tK3K?10lWO. 8的釦譏 加中卡40/gis"」仇M“o/^兩」 ￥? IOO<23S//f) 會一骨醫(yī)一闍 骨一B n 八? wwft AM*a^M?f<9ia t*?m. kmm/“v(i3十o? MIOOIM?《C A-I. >?々U -—???_?耙 ■齡"力力?■偵?