軸心受力構(gòu)件部分公式及例題PPT課件

1、鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件第1頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件第2頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件第3頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 P

2、rinciples of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件例4.1 某焊接組合工字形截面軸心受壓構(gòu)件的截面尺寸如圖所示，承受軸心壓力設計值（包括自重）N=2000kN，計算長度l0 x=6m ，l0y=3m，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為Q345，f=315N/mm2，截面無削弱，試計算該軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。-2508-25012yyxx第4頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第

3、四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件33841250 274242 2501.1345 10 mm12xI 2250 12 2250 88000mmA 慣性矩：3374112 2502250 83.126 10 mm12yI 回轉(zhuǎn)半徑：81.1345 10119.1mm8000 xxIiA73.126 1062.5mm8000yyIiA1、截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計算長細比：4 .501 .1196000 xxxil0 .485 .623000yyyil-2508-25012yyxx截面面積第5頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples

4、 of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件扇形慣性矩：極回轉(zhuǎn)半徑：2、判斷是否由扭轉(zhuǎn)屈曲控制扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長細比：，-2508-25012yyxx截面的抗扭慣性矩：4337 .282 . 12528 . 025325. 1cmIt6532210365. 510126. 342 .264cmIhIy222222207 .18044.1325. 69 .11cmiiiyx2 .457 .257 .283005365007 .180807 .252220tzIlIAixyz，故該構(gòu)件由彎曲屈曲控制設計。第6頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of

5、 Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件3、整體穩(wěn)定性驗算yx查表得：802. 0223/315/9 .3118000802. 0102000mmNfmmNAN滿足整體穩(wěn)定性要求。其整體穩(wěn)定承載力為：kNNAfNc202020200003158000802. 01 .612353454 .50235yxf截面關(guān)于x軸和y軸都屬于b類，而 ，故第7頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章

6、軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件例4.2 某焊接T形截面軸心受壓構(gòu)件的截面尺寸如右圖所示，承受軸心壓力設計值（包括自重）N=2000kN，計算長度l0 x=l0y=3m，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為Q345，f=315N/mm2，截面無削弱，試計算該軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。y-2508-25024ycyxx第8頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1、截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計算2250 24250 88000mmA 截面重心：250 8 (125 12)3

7、4.25mm8000cy 截面面積：32327411250 24250 24 34.258 2501212250 8 (12522.25)3.886 10 mmxI 慣性矩：3374124 250250 83.126 10 mm12yI y-2508-25024ycyxx第9頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件y-2508-25024ycyxx回轉(zhuǎn)半徑：73.126 1062.5mm8000yyIiA73886 1069.7mm8000 xxI

8、iA長細比：30004862.5yyyli30004369.7xxxli222222200234.2569.762.59937mmxyieii2、整體穩(wěn)定性驗算因為繞y軸屬于彎扭失穩(wěn)，必須計算換算長細比 yz 因T形截面的剪力中心在翼緣板和腹板中心線的交點，所以剪力中心距形心的距離e0等于yc。即：第10頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件對于T形截面 I 02220625.7 9937 800025.71709.661.195 10zti A

9、IIl122222222202011()4 152.4522yzyzyzyzei yzx截面關(guān)于x軸和y軸均屬于b類，查表得：0.78834552.4563.55235235yyzf463310195. 1825024250315. 1mmIt第11頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件3222000 10317N/mm315N/mm0.788 8000NfA滿足整體穩(wěn)定性要求，不超過5。其整體承載力為：0.788 8000 3151986kN2

10、000kNcNAfN從以上兩個例題可以看出，例題從以上兩個例題可以看出，例題4.24.2的截面只是把例題的截面只是把例題4.14.1的工字形的工字形截面的下翼緣并入上翼緣，因此兩種截面繞腹板軸線的慣性矩和長截面的下翼緣并入上翼緣，因此兩種截面繞腹板軸線的慣性矩和長細比是一樣的。只因例題細比是一樣的。只因例題4.24.2的截面是的截面是T T形截面，在繞對稱軸失穩(wěn)時形截面，在繞對稱軸失穩(wěn)時屬于彎扭失穩(wěn)，使臨界應力設計值有所降低。屬于彎扭失穩(wěn)，使臨界應力設計值有所降低。第12頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of St

11、eel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件例4.3 如圖所示一管道支架，其支柱的設計壓力為N1600kN（設計值），柱兩端鉸接，鋼材為Q235，截面無孔削弱 ，試設計此支柱的截面：用普通軋制工字鋼，用熱軋H型鋼，焊接工字形截面，翼緣板為火焰切割邊。xxxxyyyy解：支柱在兩個方向的計算長度不相等故取圖中所示的截面朝向，將強軸順x軸方向，弱軸順y軸方向，這樣柱軸在兩個方向的計算長度分別為l0 x=600cml0y=300cm第13頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Struct

12、ure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1.初選截面初選截面假定 90，對于熱軋工字鋼，當繞軸x失穩(wěn)時屬于a類截面當繞軸y失穩(wěn)時屬于b類截面。一、熱軋工字鋼一、熱軋工字鋼90235yf查附表得714. 0 xy0.621查附表得需要的截面幾何量為322min160010119.8cm0.62121510NAfcm67.6906000 xxlicm33.3903000yyli第14頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件由附表7.1中不可能選出同

13、時滿足A、ix、iy的型號，可適當照顧到A、 iy進行選擇，試選I56a ，A135.38cm2、ix=22.01cm、iy=3.18cm.2、截面驗算因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。 15026.2701.22600 x0 xxil 15034.9418.3300y0yyil滿足要求第15頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2223mm/N215mm/N84.199

14、1038.1355914.0101600fANyyyy94.344.20.5916235f由，查附表得xy故整體穩(wěn)定性滿足要求。第16頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件由于熱軋H 型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因而長細比的假設值可適當減小，假設 =60，對寬翼緣H型鋼因b/h0.8，所以不論對x軸或y軸均屬類b截面。1、初選截面二、熱軋二、熱軋H型鋼型鋼60235yf807. 0查附表得需要的截面幾何量為223cm2 .921021

15、5807.0101600fNAcm0 .10606000 xxlicm0 .5603000yyli第17頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件由附表中試選HW250250914A92.18cm2、ix=10.8cm、iy=4.29cm2、截面驗算因截面無孔削弱，可不驗算強度；又因軋制鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗算局部穩(wěn)定，只需進行剛度和整體穩(wěn)定驗算。 1506 .558 .10600 x0 xxil 1507 .4729.6300y0yyil故剛

16、度滿足要求第18頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2223mm/N215mm/N12.2091018.9283. 0101600fANyxxx55.64.20.83235f由，查附表得6 .55x類，故取長細比較大值值均屬軸軸和因?qū)yx故整體穩(wěn)定性滿足要求第19頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受

17、力構(gòu)件假設 60，組合截面一般b/h0.8不論對x軸或y軸均屬b類截面。1、初選截面三、焊接工字鋼三、焊接工字鋼60235yf807.0查附表得需要的截面幾何量為3221600 1092.2cm0.807215 10NAfcm0 .10606000 xxlicm0 . 5603000yyli第20頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件cm2343. 0100.43xihcm2124. 0524. 0yib查附錄對工字形截面根據(jù)h=23cm，b=2

18、1cm，和計算的A=92.2cm2， 設計截面如下圖。這一步，不同設計者的差別較大。估計的尺寸h、b只是一個參考，給出一個量的概念。設計者可根據(jù)鋼材的規(guī)格與經(jīng)驗確定截面尺寸。A=90cm2433cm36458 .025254 .12121yI433cm13250252 .248 .2725121xI第21頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件cm36.6903645AIiyycm13.129013250AIixx因截面無孔削弱，可不驗算強度。故剛

19、度滿足要求（1）剛度和整體穩(wěn)定驗算2、截面驗算 15046.4913.12600 xoxxil 15009.4737.6300yoyyil第22頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件3222160010207/ mm215/ mm0.8599010NNfNAyxxx49.464.20.859235f由，查附表得46.49x類，故取長細比較大值值均屬軸軸和因?qū)yx故整體穩(wěn)定性滿足要求59.1423523556.491 .0109 .8142825

20、01tb（2）局部整體穩(wěn)定驗算75.4923523556.495 . 02525.3182500wth故局部穩(wěn)定性滿足要求第23頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件由上述計算結(jié)果可知，采用熱軋普通工字鋼截面比熱軋由上述計算結(jié)果可知，采用熱軋普通工字鋼截面比熱軋H型鋼型鋼截面面積約大截面面積約大46。盡管弱軸方向的計算長度僅為強軸方向計算。盡管弱軸方向的計算長度僅為強軸方向計算長度的長度的1/2，但普通工字鋼繞弱軸的回轉(zhuǎn)半徑太小，因而支柱的承，但

21、普通工字鋼繞弱軸的回轉(zhuǎn)半徑太小，因而支柱的承載能力是由繞弱軸所控制的，對強軸則有較大富裕，經(jīng)濟性較差。載能力是由繞弱軸所控制的，對強軸則有較大富裕，經(jīng)濟性較差。對于熱軋對于熱軋H型鋼，由于其兩個方向的長細比比較接近，用料較經(jīng)濟，型鋼，由于其兩個方向的長細比比較接近，用料較經(jīng)濟，在設計軸心實腹柱時，宜優(yōu)先選用在設計軸心實腹柱時，宜優(yōu)先選用H型鋼。焊接工字鋼用鋼量最少，型鋼。焊接工字鋼用鋼量最少，但制作工藝復雜。但制作工藝復雜。比較上面三種截面面積比較上面三種截面面積熱軋工字型鋼：熱軋工字型鋼： A135.38cm2 熱軋熱軋H型鋼：型鋼：A=92cm2 組合工字鋼：組合工字鋼：A=90cm2第2

22、4頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件例4.4 某廠房柱， l0 xl0y 6m，承受軸心壓力設計值N1600kN，鋼材為Q235B，f215N/mm2，擬采用格構(gòu)式柱（ x為虛軸，y 為實軸），柱肢采用熱軋槽鋼，試設計此柱。xyxyb1128b1、按實軸（y軸）的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸一、綴條柱設計一、綴條柱設計設 y 60，對實軸按b類查附表4.2807.02 .460235yyyy得，查附表由f第25頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 P

23、rinciples of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件需要的截面幾何量為：2cm9210215807.010160023fNAcm10606000yylixyxyb1128b查附表，初選228b ,其截面特征為：A245.62=91.24cm2，iy10.5910.6cm，y02.02cm，i12.3cm，I1241.5cm4第26頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心

24、受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件對實軸整體穩(wěn)定驗算825.02 .46 .566 .10600yil得得查查附附表表y0yy223ymm/N215mm/N2139124825. 0101600AN滿足要求825.02 .46 .566 .10600yil得得查查附附表表y0yy第27頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2、按雙軸等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距初選綴條規(guī)格為L454，一個角鋼的截面面積為：A13.486cm2 ，前后兩平面綴條總面積：A1x23.4

25、866.97cm2 4 .5397.624.91276 .562721x2yxAAcm24.1153.4600 x0 xxli需要的繞虛軸的回轉(zhuǎn)半徑ixxyxyb1128b由表4.6得ix0.44b則b11.24/0.4425.54cm，取b 270mm則兩槽鋼翼緣間凈間距270-284102mm100mm第28頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件對虛軸的整體穩(wěn)定驗算24x2722.022241.545.6212509cm2Ixx1250911

26、.7cm91.24IiA回轉(zhuǎn)半徑繞虛軸的換算長細比0 xxx60051.2811.7li220 xx1x2791.242751.2854.616.97AAxyxyb1128b第29頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件y0 x0 xx54.614.20.835235f由，查附表得故整體穩(wěn)定性滿足要求剛度驗算 15069.56max滿足要求3、單肢穩(wěn)定驗算設 45，則 b-2y0=27-22.02=22.96cm，單肢長細比111222.9619.

27、960.756.6939.682.3li滿足規(guī)范規(guī)定，無須驗算分肢剛度、強度和整體穩(wěn)定；分肢采用型鋼，也不必驗算其局部穩(wěn)定。y0 x0 xx54.614.20.835235f由，查附表得223ymm/N215mm/N88.2109124835. 0101600AN第30頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件柱的剪力4、綴條設計 N23078235235852151024.91235852ymaxfAfV每肢斜綴條的內(nèi)力max110/ 223078

28、16321Nsinsin2sin45VVN單根綴條截面面積為A13.486cm2 ，最小回轉(zhuǎn)半徑i0.89cm 長細比01122.9636.5cos0.890.707llii查表截面為b類，查附表得： 0.912第31頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件00.60.00150.60.0015 36.50.6548折減系數(shù)，綴條采用等邊角鋼時穩(wěn)定性驗算211201632151.34N/mm0.912348.60.6548215140.78N/mm

29、NAf滿足要求。雖然應力富裕較大，但所選綴條截面規(guī)格已屬于最小規(guī)格。綴條無孔洞削弱，不必驗算強度。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算連接時， =0.85。（驗算略）第32頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1、按實軸的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸二、綴板柱設計二、綴板柱設計與綴條柱相同，選用228bA91.24cm2，iy10.5910.6cm，y02.02cm，i12.3cm，I1242.1cm

30、4xyxyb1128b2、按雙軸等穩(wěn)定原則確定分肢間距因為 y56.6，按規(guī)范規(guī)定 10.5 y0.556.628.3且 140，取 128.3。則493 .286 .5622212yx第33頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件需要的繞虛軸的回轉(zhuǎn)半徑ix由表4.6得ix0.44b則b12.2/0.4427.7cm，取b 28cm。兩槽鋼翼緣間凈距:280-284112mm100mmcm2 .1249600 x0 xxlixyxyb1128b虛軸

31、穩(wěn)定驗算 因為是按對實軸的整體穩(wěn)定而選擇的截面尺寸，對實軸的整體穩(wěn)定滿足要求。對虛軸的整體穩(wěn)定驗算42xcm13579202. 222862.451 .2422I第34頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2 .4912.2600 x0 xxilcm2 .1224.9113579xxAIi回轉(zhuǎn)半徑8 .563 .282 .4922212x0 x824.02 .48 .56235x0 xy0 x得得，查查附附表表由由f2223mm/N215mm/N

32、7 .2131024.91824. 0101600fAN故整體穩(wěn)定性滿足要求824.02 .48 .56235x0 xy0 x得得，查查附附表表由由f第35頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件剛度驗算 1508 .56max滿足要求3、單肢穩(wěn)定滿足要求 綴板應有一定的剛度，規(guī)范規(guī)定，同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不得小于一個分肢線剛度的6倍。4、綴板設計 綴板凈距011 12.3 28.365cmli選用2006。，采用cm58cm5820651

33、1ll分肢線剛度：311185. 2851 .242cmlIK第36頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件兩側(cè)綴板線剛度之和：綴板內(nèi)力N23078235235852151024.91235852ymaxfAfVN1009.46 .239285023078411b1alVVmax12VV 611123078 8504.90 10 N mm222blMV3133b15689.333206121296.231cmKcmaIKb第37頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原

34、理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2226N/mm215N/mm5 .12262006109 . 4fWM2v24bbb1N/mm125N/mm1 .5162001009. 45 . 15 . 1fthV計算綴板強度滿足要求5、綴板焊縫計算（略）第38頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件小結(jié)小結(jié)1、軸心受力構(gòu)件的

35、應用和截面形式、軸心受力構(gòu)件的應用和截面形式2、軸心受力構(gòu)件的強度和剛度、軸心受力構(gòu)件的強度和剛度3、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定4、實際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算、實際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算5、軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定、軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定4、實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設計、實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設計7、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件第39頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.1 軸心受力構(gòu)件的應用及截面形式軸

36、心受力構(gòu)件的應用及截面形式實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件實軸和虛軸實軸和虛軸綴條和綴板綴條和綴板軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(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 （承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）強度強度剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設計軸心受力構(gòu)件的設計第40頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸

37、心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.2 4.2 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件的強度和剛度NfA（4.2.1）軸心受力構(gòu)件的強度計算軸心受力構(gòu)件的強度計算1. 1. 截面無削弱截面無削弱2. 有孔洞等削弱有孔洞等削弱nNfA（4.2.2）軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時最危險凈截面的計算軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時最危險凈截面的計算軸心受力構(gòu)件的剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）)(max0maxil（4.2.4）第41頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第

38、四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲1、彈性彎曲屈曲、彈性彎曲屈曲222cr2220EIEIEANll22EEEAN2、彈塑性彎曲屈曲、彈塑性彎曲屈曲22ttcr220E IE ANl22tcrE第42頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件3、柱子曲線、柱子曲線第43頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel Stru

39、cturePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件力學缺陷對軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲的影響力學缺陷對軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲的影響1 1、殘余應力影響下短柱的、殘余應力影響下短柱的 曲線曲線殘余應力對短柱應力應變曲線的影響是：降低了構(gòu)件的比例極限；當外殘余應力對短柱應力應變曲線的影響是：降低了構(gòu)件的比例極限；當外荷載引起的應力超過比例極限后，殘余應力使構(gòu)件的平均應力應變曲線荷載引起的應力超過比例極限后，殘余應力使構(gòu)件的平均應力應變曲線變成非線性關(guān)系，同時減小了截面的有效面積和有效慣性矩，從而降低了變成非線性關(guān)系，同時減小了截面的有效面積和有效慣性

40、矩，從而降低了構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。=N/A=N/A0f fy yf fp prcrcf fy y- -rcrcABC第44頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2 2、殘余應力對構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響、殘余應力對構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響IIEIIlEIlEINecreecr 222222 fy0cryf歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線crxcrxcrycryE E僅考慮殘余應力僅考慮殘余應力的柱子曲線的柱子曲線 p第45頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼

41、結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件構(gòu)件幾何缺陷對軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲影響構(gòu)件幾何缺陷對軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲影響1 1、構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響、構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響0.50v0 0=3mm=3mm1.0Ym/v0 0=1mm=1mmv0 0=0=0ENNABBA有初彎曲的軸心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線如圖，具有以下特點：有初彎曲的軸心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線如圖，具有以下特點： y和和Y與與 0 0成正比，隨成正比，隨N N的增大而加速增大；的增大而加速增大； 初

42、彎曲的存在使初彎曲的存在使壓桿承載力低于歐拉臨界力壓桿承載力低于歐拉臨界力NE；當；當y趨于無窮時，趨于無窮時，N趨于趨于NE fyfy0歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線對對x x軸軸僅考慮初彎曲的柱子曲線僅考慮初彎曲的柱子曲線對對y y軸軸x xx xy yy y01000l crcr第46頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.4 實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定a、b、c、d四條柱子曲線四條柱子曲線第47頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理

43、鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算公式實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算公式y(tǒng)crcrRyRfNfAfNfA即：軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算的構(gòu)件長細比軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算的構(gòu)件長細比1、截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件2 2、截面為單軸對稱構(gòu)件、截面為單軸對稱構(gòu)件3、單角鋼截面和雙角鋼組合單角鋼截面和雙角鋼組合T T形截面可采取簡化計算形截面可采取簡化計算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單軸對稱的

44、軸心受壓構(gòu)件在繞非對稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時，應按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。穩(wěn)時，應按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。第48頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4.5 軸心受壓實腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓實腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定1 均勻受壓板件的屈曲均勻受壓板件的屈曲22crcr212(1)NEtktb（4.5.8）22cr212(1)kEtb （4.5.1）板在彈性階段的臨界應力表達式為：板在彈性階段的臨界應力表達式為：考慮塑性發(fā)展的臨界應力表達式：考慮塑性發(fā)展的臨

45、界應力表達式：第49頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件2 軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定的計算方法實腹式軸心受壓構(gòu)件的板件應滿足實腹式軸心受壓構(gòu)件的板件應滿足yfcr我國鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范用限制板件寬厚比的方法來實現(xiàn)局部穩(wěn)定的設我國鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范用限制板件寬厚比的方法來實現(xiàn)局部穩(wěn)定的設計準則。計準則。(100.1 ) 235/ybft翼緣翼緣ywfth/235)5 . 025(0腹板腹板工字形截面工字形截面第50頁/共59頁鋼

46、結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1 截面設計原則截面設計原則等穩(wěn)定性原則等穩(wěn)定性原則寬肢薄壁寬肢薄壁4.4 實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設計實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設計制造省工制造省工連接方便連接方便2. 截面選擇截面選擇NAf（2）求截面兩個主軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑求截面兩個主軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑0yyli 0 xxli （1）確定所需的截面面積。確定所需的截面面積。假定長細比假定長細比 根據(jù)根據(jù) 及截面分類查及截面分類查得得 值，按下式計算所需的截面面積值

47、，按下式計算所需的截面面積A。第51頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件對于對于型鋼截面型鋼截面，根據(jù)，根據(jù)A、ix、iy查型鋼表，可選擇型鋼的型號（附查型鋼表，可選擇型鋼的型號（附錄錄8 8）。對于）。對于焊接組合截面焊接組合截面，根據(jù)截面的回轉(zhuǎn)半徑求截面輪廓尺寸，根據(jù)截面的回轉(zhuǎn)半徑求截面輪廓尺寸，即求高度即求高度h和寬度和寬度b 。（查。（查P394P394附錄附錄5 5）12;yxiihb（3 3）確定截面各板件尺寸）確定截面各板件尺寸

48、對于焊接組合截面，由對于焊接組合截面，由 A 和和 h、b ，根據(jù)構(gòu)造要求、局部，根據(jù)構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定和鋼材規(guī)格等條件，確定截面所有其余尺寸。穩(wěn)定和鋼材規(guī)格等條件，確定截面所有其余尺寸。 h0和和b宜取宜取10mm的倍數(shù)，的倍數(shù)，t和和tw宜取宜取2mm的倍數(shù)且應符合鋼板規(guī)的倍數(shù)且應符合鋼板規(guī)格，格，tw應比應比t小，但一般不小于小，但一般不小于4mm。第52頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件3 截面驗算截面驗算（1）強度驗算強度驗算 N

49、軸心壓力設計值； An 壓桿的凈截面面積； f 鋼材抗壓強度設計值。 nNfA（4.2.2）（2 2）剛度驗算）剛度驗算 max0maxil（4.2.4）第53頁/共59頁鋼結(jié)構(gòu)原理鋼結(jié)構(gòu)原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件N軸心壓力設計值， A構(gòu)件毛截面面積，材料設計強度 軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)。按不同公式計算。與截面類型、構(gòu)件長細比 、所用鋼種有關(guān) 。 （3 3）整體穩(wěn)定驗算）整體穩(wěn)定驗算fAN（4.4.2）（4 4）局部穩(wěn)定驗算）局部穩(wěn)定驗算對于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，可不進行局部穩(wěn)對于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，可不進行局部穩(wěn)定的驗算。定的驗算。(100.1 )235 /y