何若全第5章軸心受力構(gòu)件

1、Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件第第5 5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件知識點知識點軸心受力構(gòu)件的強度計算方法，剛度及長細(xì)比概軸心受力構(gòu)件的強度計算方法，剛度及長細(xì)比概念；軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定理論、整體穩(wěn)定承載念；軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定理論、整體穩(wěn)定承載力的計算方法和設(shè)計簡化；軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)力的計算方法和設(shè)計簡化；軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定，組成板件的容許寬厚比及腹板屈曲后強度的定，組成板件的容許寬厚比及腹板屈曲后強度的應(yīng)用；實腹式及格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計方法；應(yīng)用；實腹式及格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計方法；連

2、接節(jié)點及柱腳的構(gòu)造與計算。連接節(jié)點及柱腳的構(gòu)造與計算。重點重點本章有關(guān)整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的概念是整個鋼結(jié)本章有關(guān)整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的概念是整個鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)，需要重點學(xué)習(xí)。構(gòu)基本構(gòu)件穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)，需要重點學(xué)習(xí)。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件截面形式分為：軸心受力構(gòu)件截面形式分為：實腹式實腹式和和格構(gòu)式格構(gòu)式l實腹式截面實腹式截面Suzhou Uni

3、versity of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l格構(gòu)式截面格構(gòu)式截面4-1 4-1 概概 述述Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4-1 4-1 概概 述述應(yīng)滿足應(yīng)滿足承載能力承載能力與與正常使用正常使用兩種極限狀態(tài)的要求。兩種極限狀態(tài)的要求。 軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強度強度剛度剛度強度強度剛度剛度穩(wěn)定穩(wěn)定Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸

4、心受力構(gòu)件一、軸心受力構(gòu)件的強度計算一、軸心受力構(gòu)件的強度計算 N 軸心拉力或壓力設(shè)計值；軸心拉力或壓力設(shè)計值； An 構(gòu)件的凈截面面積；構(gòu)件的凈截面面積； f 鋼材的抗拉強度設(shè)計值。鋼材的抗拉強度設(shè)計值。fANn 軸心受力構(gòu)件的強度應(yīng)以軸心受力構(gòu)件的強度應(yīng)以凈截面的平均應(yīng)力不超過鋼材的凈截面的平均應(yīng)力不超過鋼材的屈服強度屈服強度為準(zhǔn)則：為準(zhǔn)則：Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件二、剛度計算二、剛度計算截截面面的的回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半徑徑； AIi il0 構(gòu)構(gòu)件件的的計計算算長長度度； 0l構(gòu)件的容許長細(xì)比

5、保證構(gòu)件在運輸、安裝、使用時不會產(chǎn)生過大變形。保證構(gòu)件在運輸、安裝、使用時不會產(chǎn)生過大變形。 Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件n所謂的穩(wěn)定是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受載變形后，所處平所謂的穩(wěn)定是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件受載變形后，所處平衡狀態(tài)的屬性。衡狀態(tài)的屬性。n細(xì)長的軸心受壓構(gòu)件受外力作用后，不能保持平細(xì)長的軸心受壓構(gòu)件受外力作用后，不能保持平衡的穩(wěn)定性，構(gòu)件產(chǎn)生變形而喪失承載能力，這種衡的穩(wěn)定性，構(gòu)件產(chǎn)生變形而喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為喪失整體穩(wěn)定性，或稱屈曲?，F(xiàn)象稱為喪失整體穩(wěn)定性，或稱屈曲。 Suzhou Univ

6、ersity of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1 1、理想的軸心受壓桿：、理想的軸心受壓桿：2、理想軸心壓桿的屈曲形式：、理想軸心壓桿的屈曲形式： 桿件筆直、截面均勻、無初始應(yīng)力、無初偏心、桿件筆直、截面均勻、無初始應(yīng)力、無初偏心、無初彎曲等缺陷。無初彎曲等缺陷。 彎曲屈曲彎曲屈曲 扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲 彎扭屈曲彎扭屈曲Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件（1）彎曲屈曲彎曲屈曲截面只繞截面只繞一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€

7、，是雙軸對稱截面常變?yōu)榍€，是雙軸對稱截面常見的失穩(wěn)形式。見的失穩(wěn)形式。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件（2）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)失穩(wěn)時各失穩(wěn)時各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是少數(shù)截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是少數(shù)雙軸對稱截面可能發(fā)生的失雙軸對稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式。穩(wěn)形式。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件（3）彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)單軸對單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時，桿稱截面繞對稱軸屈曲時，桿件發(fā)生彎曲變形的同時必然件發(fā)生彎曲變形的同時

8、必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。伴隨著扭轉(zhuǎn)。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件兩端鉸支的理想細(xì)長壓桿，當(dāng)較小時，桿件保持直線平衡狀兩端鉸支的理想細(xì)長壓桿，當(dāng)較小時，桿件保持直線平衡狀態(tài)。當(dāng)壓力增大時，桿件呈微彎曲平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為態(tài)。當(dāng)壓力增大時，桿件呈微彎曲平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為平衡的平衡的“分枝分枝”。當(dāng)超過某一數(shù)值時，桿件產(chǎn)生很大的彎曲。當(dāng)超過某一數(shù)值時，桿件產(chǎn)生很大的彎曲變形，隨即破壞，即變形，隨即破壞，即 “屈曲屈曲”。 Suzhou University of Science & Technol

9、ogy第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件根據(jù)平衡方程根據(jù)平衡方程022 NydxydEI解得解得AElEIN22202cr 22crcrEAN （歐拉臨界力）（歐拉臨界力） （歐拉臨界應(yīng)力）（歐拉臨界應(yīng)力） l在彈性范圍內(nèi)適用，即在彈性范圍內(nèi)適用，即 ；l屈曲臨界力與抗彎剛度和構(gòu)件長度有關(guān)。屈曲臨界力與抗彎剛度和構(gòu)件長度有關(guān)。pEf Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件構(gòu)件失穩(wěn)時如果截面應(yīng)力超出彈性極限，則構(gòu)件進(jìn)入構(gòu)件失穩(wěn)時如果截面應(yīng)力超出彈性極限，則構(gòu)件進(jìn)入彈塑性工作階段，這時應(yīng)按彈塑性工作階段，這時

10、應(yīng)按切線模量理論切線模量理論進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。22crcrEAN 2t2,tcrlIEN Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件n實際的軸心受壓構(gòu)件：實際的軸心受壓構(gòu)件： 桿件有初彎曲、荷載作用有初偏心、截面上有殘余應(yīng)力。桿件有初彎曲、荷載作用有初偏心、截面上有殘余應(yīng)力。n實際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定屬于第二類穩(wěn)定問題實際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定屬于第二類穩(wěn)定問題 結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）從受力開始到破壞沒有平衡狀態(tài)分岔，臨界結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）從受力開始到破壞沒有平衡狀態(tài)分岔，臨界狀態(tài)表現(xiàn)為不能再承受荷載增量。狀態(tài)表現(xiàn)為不能再承受荷載

11、增量。 初始缺陷初始缺陷 幾何缺陷：幾何缺陷：初彎曲、初偏心初彎曲、初偏心等等力學(xué)缺陷：力學(xué)缺陷：殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力、材料不均勻等、材料不均勻等Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件thtkbbxxyl 以忽略腹板的熱軋以忽略腹板的熱軋H型鋼為例說明殘余型鋼為例說明殘余應(yīng)力的影響應(yīng)力的影響 l 柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強軸（軸（x軸）和軸）和 沿弱軸（沿弱軸（y軸）軸）IIlEIlEINeecr 22202翼緣寬度為，彈性區(qū)寬度為翼緣寬度為，彈性區(qū)寬度為kb Suzhou

12、 University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件32233222212212)(2kEtbkbtEIIEyyyyyeyycry 軸軸屈屈曲曲時時：對對kEtbhhkbtEIIExxxxxexxcrx 22222222424)(2軸軸屈屈曲曲時時：對對kkk 30 . 1Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 在在加工、制造、運輸、安裝等過程中，加工、制造、運輸、安裝等過程中，壓桿在受力之前壓桿在受力之前就存在微小彎曲變形。就存在微小彎曲變形。

13、 實測結(jié)果實測結(jié)果 20005000llv 0.51.00vv0 0=3mm=3mmv0=1mmv0 0=0=0ENN壓力越大，撓度增加幅度越大；壓力越大，撓度增加幅度越大；在相同在相同N 作用下，桿的初彎曲越大，作用下，桿的初彎曲越大，桿的彎曲變形也就越大；桿的彎曲變形也就越大；有初彎曲的軸心壓桿穩(wěn)定承載力永遠(yuǎn)有初彎曲的軸心壓桿穩(wěn)定承載力永遠(yuǎn)小于歐拉臨界力。小于歐拉臨界力。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 由于構(gòu)造、桿件截面尺寸、加工、安裝等原因，作用于桿端由于構(gòu)造、桿件截面尺寸、加工、安裝等原因，

14、作用于桿端的軸心壓力實際上不可避免的會偏離截面的形心而造成初偏心。的軸心壓力實際上不可避免的會偏離截面的形心而造成初偏心。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 實際壓桿并非全部鉸支，對于任意支承情況實際壓桿并非全部鉸支，對于任意支承情況的壓桿，其臨界力為：的壓桿，其臨界力為： 計計算算長長度度系系數(shù)數(shù)。；桿桿件件計計算算長長度度式式中中： llllEIlEINcr0020222,Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件五

15、、五、實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力和多柱子曲線實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力和多柱子曲線 n 對普通鋼結(jié)構(gòu)對普通鋼結(jié)構(gòu) ，通常只考慮兩種缺陷：，通常只考慮兩種缺陷： 初彎曲（初彎曲（L1000），）， 殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力。n 最大強度準(zhǔn)則：以有最大強度準(zhǔn)則：以有初始缺陷的壓桿為模型，初始缺陷的壓桿為模型，考慮截面的塑性發(fā)展，考慮截面的塑性發(fā)展，以最終破壞的最大荷載以最終破壞的最大荷載為其極限承載力。為其極限承載力。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l壓桿失穩(wěn)時臨界應(yīng)力壓桿失穩(wěn)時臨界應(yīng)力 cr與長細(xì)

16、比與長細(xì)比 之間的關(guān)系曲之間的關(guān)系曲線稱為線稱為柱子曲線柱子曲線。 ycr/f a 類為殘余應(yīng)力影響較小，類為殘余應(yīng)力影響較小，c 類為殘余應(yīng)力影響較大，類為殘余應(yīng)力影響較大，并有彎扭失穩(wěn)影響，并有彎扭失穩(wěn)影響，a、c 類之間為類之間為b 類，類，d類厚板工類厚板工字鋼繞弱軸。字鋼繞弱軸。l軸心受壓構(gòu)件的截面分類軸心受壓構(gòu)件的截面分類 Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件fAN 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，通過構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，通過構(gòu)件的長細(xì)比的長細(xì)比 查表得到。查表得到。 l 構(gòu)件長細(xì)比構(gòu)

17、件長細(xì)比 的確定的確定截面為雙軸對稱的構(gòu)件：截面為雙軸對稱的構(gòu)件：yoyyxoxxilil xxyySuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件截面為單軸對稱構(gòu)件：截面為單軸對稱構(gòu)件：xxyyxoxxil 繞繞非非對對稱稱軸軸：繞對稱軸繞對稱軸y軸軸: 一般為彎扭屈曲，其臨界力低一般為彎扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲，以換算長細(xì)比于彎曲屈曲，以換算長細(xì)比yz代替代替y 21222020222221421 zyzyzyyzieSuzhou University of Science & Technology第

18、第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 組成板件在整體失穩(wěn)之前不能保持其平面平組成板件在整體失穩(wěn)之前不能保持其平面平衡狀態(tài)而發(fā)生波形凸曲衡狀態(tài)而發(fā)生波形凸曲 ，稱為局部失穩(wěn)。，稱為局部失穩(wěn)。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2)bt(112) )( (22crEk四邊簡支板單向均勻受壓時的臨界力為：四邊簡支板單向均勻受壓時的臨界力為： 2 mbaambkk屈屈曲曲系系數(shù)數(shù)，式式中中：0.3v材料的泊松比材料的泊松比 嵌固系數(shù)或彈性約束系數(shù)，大于嵌固系數(shù)或彈性約束系數(shù)，大于1.0 四邊簡支單向均勻受壓薄板的屈

19、曲四邊簡支單向均勻受壓薄板的屈曲Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件ba側(cè)邊側(cè)邊側(cè)邊側(cè)邊K=4K=4K=5.42K=5.42 K=6.97K=6.97K=0.425K=0.425K=1.277K=1.277四邊簡支均勻受壓薄板的屈曲系數(shù)四邊簡支均勻受壓薄板的屈曲系數(shù)kSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件考慮材料的彈塑性影響以及板邊緣約束后板考慮材料的彈塑性影響以及板邊緣約束后板件的臨界應(yīng)力可用下式表達(dá)：件的臨界應(yīng)力可

20、用下式表達(dá)：222( )12(1)crE tb式中：式中：EEt EfEfyy)0248.01(1013.022彈性模量折減系數(shù)。彈性模量折減系數(shù)。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件p 采用限制板件寬度與厚度之比不要過大，否則臨界應(yīng)力采用限制板件寬度與厚度之比不要過大，否則臨界應(yīng)力cr 很低，會過早發(fā)生局部屈曲。很低，會過早發(fā)生局部屈曲。p 使構(gòu)件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲使構(gòu)件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲臨界應(yīng)力大于或等于整體臨界應(yīng)力，稱作等穩(wěn)定性準(zhǔn)則。臨界應(yīng)力大于或等于

21、整體臨界應(yīng)力，稱作等穩(wěn)定性準(zhǔn)則。ycrfSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件h0tth0h0b b twtw(a )(b )(c )(d )b0wttwttDttl 工字形截面：工字形截面： 翼緣為三邊簡支、一邊自由的均勻受壓板翼緣為三邊簡支、一邊自由的均勻受壓板 腹板為四邊支承板腹板為四邊支承板yftb/235)1 . 010(/ ywfth/235)5 . 025(/0說明：說明：b 翼緣自由外伸寬度；翼緣自由外伸寬度； 構(gòu)件兩方向長細(xì)比的較大值。當(dāng)構(gòu)件兩方向長細(xì)比的較大值。當(dāng)30時，時， 取取=30

22、；當(dāng)；當(dāng)100時，取時，取=100。 Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件h0tth0h0b b twtw(a )(b )(c )(d )b0wttwttDttyw00/f/th/tb23540或)100(235y/fD/t l 圓管截面：圓管截面：l箱形截面：箱形截面：h0tth0h0bbtwtw(a)(b)(c)(d)b0wttwttDttSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件p 軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時的解決措

23、施軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時的解決措施1、增加板件厚度；、增加板件厚度； 2、當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定，在計算構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性、當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定，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)各為為 ，但計算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時仍取全截面；，但計算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時仍取全截面；3、也可采用設(shè)置縱向加勁肋的方法予以加強，以縮減腹板計算、也可采用設(shè)置縱向加勁肋的方法予以加強，以縮減腹板計算高度，縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，其一側(cè)外伸寬度高度，縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，其一側(cè)外伸寬度不應(yīng)小于不應(yīng)小于10

24、tw。ywft23523520Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件熱軋型鋼熱軋型鋼組合截面組合截面Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2. 2. 盡量滿足兩主軸方向的等穩(wěn)定要求，即：盡量滿足兩主軸方向的等穩(wěn)定要求，即： ，以達(dá)到經(jīng)濟要求；以達(dá)到經(jīng)濟要求；yx 1. 1. 截面積的分布盡量展開，增加慣性矩和回轉(zhuǎn)半截面積的分布盡量展開，增加慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高整體穩(wěn)定性和剛度；徑，提高整體穩(wěn)定性和剛度；3. 3. 便于

25、連接，便于連接，構(gòu)造簡單，易加工制作，易取材。構(gòu)造簡單，易加工制作，易取材。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1. 截面面積截面面積A的確定：的確定：假定假定=50100，當(dāng)壓力大而桿長小時取小值，當(dāng)壓力大而桿長小時取小值，反之取大值。反之取大值。2. 求兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑：求兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑： yyxxlili00; fNASuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件3. 根據(jù)根據(jù)A和和ix、iy，優(yōu)先選用軋制型鋼

26、。型鋼截面不滿，優(yōu)先選用軋制型鋼。型鋼截面不滿足時，選用組合截面，組合截面的尺寸可由回轉(zhuǎn)半足時，選用組合截面，組合截面的尺寸可由回轉(zhuǎn)半徑確定徑確定:21ib;ihyx4. 由求得的由求得的A、h、b，綜合考慮構(gòu)造、局部穩(wěn)定、鋼，綜合考慮構(gòu)造、局部穩(wěn)定、鋼材規(guī)格等，確定截面尺寸。材規(guī)格等，確定截面尺寸。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件5. 截面驗算：截面驗算：l 截面有削弱時，進(jìn)行強度驗算；截面有削弱時，進(jìn)行強度驗算；l 整體穩(wěn)定驗算；整體穩(wěn)定驗算；l 局部穩(wěn)定驗算；局部穩(wěn)定驗算；l 對于熱軋型鋼截面，

27、因板件的寬厚比較大，可對于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，可不進(jìn)行局部穩(wěn)定的驗算。不進(jìn)行局部穩(wěn)定的驗算。l 剛度驗算；剛度驗算；l 構(gòu)造要求。構(gòu)造要求。 Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件b+40mm0hs3003hh0橫 向加 勁 勒加 勁 勒縱 向s15btssb2 0 tw2 3 5 fy( a )( b )bz10twtz0 .7 5wttwatw間 距0橫 隔9 倍 截 面 的較 大 寬 度 ， 8 m3h0橫 向 加 勁 勒間 距3 h0橫 向 加 勁 勒橫 向 加 勁 勒bsh030+4

28、0mmbst15shSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件分肢分肢綴件綴件綴板綴板綴條綴條柱 身柱 腳柱 頭l1（ 虛 軸 ）（ 實 軸 ）(b ) 格 構(gòu) 式 柱 （ 綴 板 式 ）柱 身柱 腳(a) 實 腹 式 柱xyyxxyyx柱 頭綴板l01（ 虛 軸 ）（ 實 軸 ）(c) 格 構(gòu) 式 柱 （ 綴 條 式 ）yxyxl01=l1綴條Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件p 垂直于分肢腹板平面的形心軸垂直于分肢腹

29、板平面的形心軸實軸實軸y-yp 垂直于分肢綴件平面的形心軸垂直于分肢綴件平面的形心軸虛軸虛軸x-xSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件0 xl 對于格構(gòu)柱：當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時，柱的剪切變形較對于格構(gòu)柱：當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時，柱的剪切變形較大，剪力造成的附加撓曲影響就不能忽略。對虛軸的大，剪力造成的附加撓曲影響就不能忽略。對虛軸的整體穩(wěn)定計算，以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形整體穩(wěn)定計算，以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。的影響，加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。Suzhou Univ

30、ersity of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件式中：式中： A 兩個柱肢的毛截面面積之和；兩個柱肢的毛截面面積之和； A1x 斜綴條的毛截面面積之和；斜綴條的毛截面面積之和； 整個柱對虛軸的長細(xì)比。整個柱對虛軸的長細(xì)比。 x 1011il 單肢對平行于虛軸的形心軸單肢對平行于虛軸的形心軸1-11-1軸的長細(xì)比。軸的長細(xì)比。 1x20 x27A/Ax212x0 xl雙肢綴條柱雙肢綴條柱l雙肢綴板柱雙肢綴板柱Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l1 l

31、1 l1 l l 綴條柱綴條柱l1取節(jié)間距離。取節(jié)間距離。l 綴板柱綴板柱l1取綴板之間的凈距離。取綴板之間的凈距離。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件n繞實軸繞實軸y-y 的整體穩(wěn)定計算與實腹式構(gòu)件相同。的整體穩(wěn)定計算與實腹式構(gòu)件相同。 fANyn繞虛軸繞虛軸x-x 的整體穩(wěn)定計算采用的整體穩(wěn)定計算采用換算長細(xì)比換算長細(xì)比 ox。 fANxSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件四、格構(gòu)式軸心受壓柱分肢的穩(wěn)定性四、格

32、構(gòu)式軸心受壓柱分肢的穩(wěn)定性 l 為防止單肢件失穩(wěn)先于整體失穩(wěn)，應(yīng)考慮分肢的穩(wěn)定性。為防止單肢件失穩(wěn)先于整體失穩(wěn)，應(yīng)考慮分肢的穩(wěn)定性。 p綴條柱：綴條柱：11m ax10 .7li11maxmin140,0.5lip綴板柱：綴板柱：Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件五、格構(gòu)式軸心受壓柱的截面設(shè)計五、格構(gòu)式軸心受壓柱的截面設(shè)計 1.確定格構(gòu)柱的截面確定格構(gòu)柱的截面u 按對實軸的整體穩(wěn)定選擇柱肢截面按對實軸的整體穩(wěn)定選擇柱肢截面假設(shè)假設(shè)查表得查表得y則所需要的構(gòu)件截面面積為：則所需要的構(gòu)件截面面積為：321

33、0 0 01 06 1 9 30 .7 5 12 1 5NAm mf Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件x1227AAy 則有： （綴條柱） x212y（綴板柱）確定柱的寬度確定柱的寬度 bix 1 xixxl0由等穩(wěn)條件由等穩(wěn)條件 yoxu 按對虛軸的整體穩(wěn)定確定兩分肢的距離按對虛軸的整體穩(wěn)定確定兩分肢的距離2. 確定格構(gòu)柱的截面確定格構(gòu)柱的截面Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件二、綴材計算二、綴材計算2358

34、5yfAfVn軸心受壓格構(gòu)柱平行于綴材面的剪力為：軸心受壓格構(gòu)柱平行于綴材面的剪力為： 1Nncos Vb 設(shè)計時應(yīng)按軸設(shè)計時應(yīng)按軸心受壓計算，心受壓計算， 3. 綴材設(shè)計綴材設(shè)計 綴條設(shè)計綴條設(shè)計Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2、綴板設(shè)計、綴板設(shè)計V1/2l12l12V1/2a/2TalVT11TMd211lVM 肢肢件件軸軸線線間間距距a a綴綴板板中中心心間間距距式式中中：1 1l T和和M即為綴板與肢件連接處的即為綴板與肢件連接處的設(shè)計內(nèi)力。設(shè)計內(nèi)力。Suzhou University of

35、 Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l 柱的頂部與梁（桁架）連接的部分稱為柱頭。柱的頂部與梁（桁架）連接的部分稱為柱頭。l 作用是通過柱頭將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到柱身。作用是通過柱頭將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到柱身。設(shè)計的原則：設(shè)計的原則：傳力明確、傳力明確、 安全可靠、安全可靠、 經(jīng)濟合理，經(jīng)濟合理， 便于制造和安裝。便于制造和安裝。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件n梁支于柱頂梁支于柱頂 柱頂板柱頂板傳力路線：傳力路線：梁梁 突緣突緣 柱頂板柱頂板 加勁肋加勁肋

36、 柱身柱身 焊縫焊縫墊板墊板焊縫焊縫焊縫焊縫Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件n梁連接于柱側(cè)面梁連接于柱側(cè)面 承托承托刨平頂緊刨平頂緊Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l 柱下端與基礎(chǔ)相連的部分稱為柱腳。柱下端與基礎(chǔ)相連的部分稱為柱腳。l 柱腳的作用是將柱身所受的力傳遞和分布到基礎(chǔ)柱腳的作用是將柱身所受的力傳遞和分布到基礎(chǔ),并將柱固定于基礎(chǔ)。并將柱固定于基礎(chǔ)。p柱腳的分類柱腳的分類 鉸接柱腳鉸接柱腳 只傳遞軸力只

37、傳遞軸力 (軸心受壓柱采用軸心受壓柱采用) 剛接柱腳剛接柱腳 傳遞軸力和彎矩傳遞軸力和彎矩 (偏心受壓柱采用偏心受壓柱采用)Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件僅有底板的柱腳僅有底板的柱腳底板底板底板底板LB(a)(b)n 底版是把柱的底部放大，以增加其與基礎(chǔ)項部的底版是把柱的底部放大，以增加其與基礎(chǔ)項部的接觸面積。接觸面積。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件有靴梁帶隔板的柱腳有靴梁帶隔板的柱腳隔板隔板錨栓錨栓靴梁

38、靴梁底板底板靴梁靴梁底板底板隔板隔板Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 有靴梁、肋板的柱腳有靴梁、肋板的柱腳肋板肋板靴梁靴梁a1b1靴梁靴梁n 靴梁、隔板和肋板可靴梁、隔板和肋板可以增加柱與底板的連接以增加柱與底板的連接焊縫長度，并將底板分焊縫長度，并將底板分隔成幾個區(qū)格，減小底隔成幾個區(qū)格，減小底板的彎矩。板的彎矩。n錨栓是用來將柱腳固錨栓是用來將柱腳固定在基礎(chǔ)中的。定在基礎(chǔ)中的。Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力

39、構(gòu)件n 連接焊縫：連接焊縫：焊縫焊縫連接柱與靴梁，連接柱與靴梁，單面焊，單面焊，4條；條；焊縫焊縫連接靴梁與底板，連接靴梁與底板，單面焊，單面焊，2條；條；焊縫焊縫連接隔板與靴梁，連接隔板與靴梁，單面焊，單面焊，4條；條；焊縫焊縫連接隔板與底板，連接隔板與底板，單面焊，單面焊，2條；條；隔板隔板錨栓錨栓靴梁靴梁底板底板Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件n 傳力途徑傳力途徑柱柱 靴梁靴梁 底板底板 混凝土基礎(chǔ)混凝土基礎(chǔ)隔板（肋板）隔板（肋板）Suzhou University of Science &am

40、p; Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l底板的面積底板的面積 An底板凈面積，底板凈面積，An = BL- -A0 ；c 基礎(chǔ)混凝土局部承壓時的強度提高系數(shù)；基礎(chǔ)混凝土局部承壓時的強度提高系數(shù)； fcc 基礎(chǔ)混凝土抗壓強度設(shè)計值基礎(chǔ)混凝土抗壓強度設(shè)計值 。c cc ca1Bt1t1ab1靴梁靴梁隔板隔板底板底板LcccnfNA Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l 底板的厚度底板的厚度底板的厚度取決于底板的厚度取決于各區(qū)格板單位寬度上的最大彎各區(qū)格板單位寬度上的最大彎矩矩，板的不

41、同受力區(qū)域有：一邊，板的不同受力區(qū)域有：一邊( (懸臂板懸臂板) )、兩邊、三邊和、兩邊、三邊和四邊支承板。四邊支承板。 一邊支承（懸臂板）一邊支承（懸臂板）212cqMnANq Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 二相鄰邊支承：二相鄰邊支承： 222aqM 對角線長度；對角線長度；a1自由邊長度；自由邊長度； 系數(shù)，與系數(shù)，與 有關(guān)。有關(guān)。 2a22/ab式中：式中： 三邊支承：三邊支承： )(213664 aqMSuzhou University of Science & Technolog

42、y第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 四邊支承部分：四邊支承部分： 24aqM 式中：式中： a 四邊支承板短邊長度；四邊支承板短邊長度； b 四邊支承板長邊長度；四邊支承板長邊長度； 系數(shù)，與系數(shù)，與b/a有關(guān)。有關(guān)。 mmfMtMMMMM144321 maxmax6max故故，底底板板厚厚：，取取Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l 靴梁高度靴梁高度ha由其與柱邊由其與柱邊4條豎向連接焊縫長度條豎向連接焊縫長度確定，厚度可取等于或小于柱翼緣的厚度。確定，厚度可取等于或小于柱翼緣的厚度。fwffwh

43、fhNl607 . 04 2awfh lh 所 以 ： 且取且取10的倍數(shù)。的倍數(shù)。所以：所以：Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l 靴梁按支承于柱身兩側(cè)連接焊縫處的單跨雙懸靴梁按支承于柱身兩側(cè)連接焊縫處的單跨雙懸臂梁計算，根據(jù)所承受的最大彎矩和最大剪力臂梁計算，根據(jù)所承受的最大彎矩和最大剪力值，驗算靴梁的抗彎和抗剪強度。值，驗算靴梁的抗彎和抗剪強度。 N4N4M2M1V1V2212MqBlVqBlSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心

44、受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件l靴梁及隔板的連接焊縫計算靴梁及隔板的連接焊縫計算wfwffflhN 7 . 0 隔板的厚度不得小于其長度的隔板的厚度不得小于其長度的1/50，高度略，高度略小于靴梁的高度。隔板可視為簡支于靴梁的簡支小于靴梁的高度。隔板可視為簡支于靴梁的簡支梁，承受圖中陰影面積的底板反力。梁，承受圖中陰影面積的底板反力。b1aa1ccSuzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 肋板按懸臂梁計算，承受的荷載為圖中所示的肋板按懸臂梁計算，承受的荷載為圖中所示的陰影部分的底板反力。陰影部分的底板反力。肋板肋板a1b1l肋板與靴梁間的連接焊縫計算肋板與靴梁間的連接焊縫計算 Suzhou University of Science & Technology第第5章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件剛性柱腳剛性柱腳加勁板加勁板地腳螺栓地腳螺栓Suzhou University of Science &