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文檔簡介
第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.1穩(wěn)定問題的一般特點4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定4.3實腹式柱和格構(gòu)式柱的截面選擇計算4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.5壓彎構(gòu)件的面內(nèi)和面外失穩(wěn)及截面選擇4.6板件的穩(wěn)定和屈曲后強度的利用一、按屈曲后性能分類:
1)穩(wěn)定分岔屈曲——第一類穩(wěn)定問題4.1穩(wěn)定問題的一般特點4.1.1失穩(wěn)的類別
2)不穩(wěn)定分岔屈曲4.1.1失穩(wěn)的類別
3)躍越屈曲4.1.1失穩(wěn)的類別二者的區(qū)別:一階分析:認為結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的變形比起其幾何尺寸來說很小,在分析結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)內(nèi)力時,忽略變形的影響。二階分析:考慮結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)變形對內(nèi)力分析的影響。同時承受縱橫荷載的構(gòu)件4.1.2一階和二階分析4.1穩(wěn)定問題的一般特點4.1.3穩(wěn)定問題的多樣性、整體性、相關性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性1、不同的失穩(wěn)形式耦合在一起——相關性2、構(gòu)件組成的單元作為整體喪失穩(wěn)定——整體性3、受力構(gòu)件可以有不同的失穩(wěn)形式——多樣性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.1理想軸心受壓構(gòu)件理想的軸心壓桿——等截面、無初始變形、無初偏心、無殘余應力、材質(zhì)均勻的軸心壓桿。由于截面形式不同,軸心受壓構(gòu)件喪失整體穩(wěn)定的形式有三種:理想軸心壓桿的穩(wěn)定屬于第一類穩(wěn)定問題彎曲屈曲:雙軸對稱截面(下圖a)彎扭屈曲:單軸對稱截面(下圖c)扭轉(zhuǎn)屈曲:十字形(下圖b)兩端鉸接的等截面軸心壓桿的屈曲臨界力為:對于其它支承情況:歐拉臨界應力
歐拉(Euler)臨界力——理想軸心壓桿彎曲屈曲臨界力理想軸心壓桿的穩(wěn)定曲線第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.2實際軸心受壓構(gòu)件實際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷,這些初始缺陷包括:初彎曲、初偏心、殘余應力由于存在初始缺陷,實際軸心壓桿的失穩(wěn)屬于第二類穩(wěn)定問題4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性初始缺陷對軸心壓桿穩(wěn)定極限承載力的影響:1)初彎曲和初偏心的影響初彎曲(初偏心)越大,則變形越大,承載力越小。無論初彎曲(初偏心)多么小,壓力一開始就產(chǎn)生撓曲,并隨荷載增大而增大。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2)殘余應力的影響按有效截面的慣性矩近似計算兩端鉸接的等截面軸壓構(gòu)件的臨界力和臨界應力:由于k<1,所以殘余應力對構(gòu)件穩(wěn)定的不利影響對弱軸比對強軸嚴重得多。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2.3實腹式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算對于具有截面削弱的構(gòu)件,在滿足之后,還需驗算軸心受壓構(gòu)件的應力應不大于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應力:4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性
構(gòu)件長細比的確定:(1)截面為雙軸對稱或極對稱的構(gòu)件:(2)截面為單軸對稱的構(gòu)件:截面剪心和形心不重合的構(gòu)件,沿形心受壓時必須考慮繞對稱軸(y軸)發(fā)生彎扭屈曲的可能性。構(gòu)件繞非對稱軸(x軸)仍然發(fā)生彎曲屈曲。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性保證局部穩(wěn)定同時也保證不出現(xiàn)整體扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)把按彈性穩(wěn)定理論算得的彎扭屈曲臨界力換算成為長細比較大的彎曲屈曲桿件,再按換算長細比從規(guī)范中查得相應的穩(wěn)定系數(shù)。軸壓彎扭屈曲的實用計算方法是:4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性b1>b2b24.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2b2btt4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2000200020004.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性6000—460×16—500×224.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性6000—460×16—500×224.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性接例3.2、圖所示一焊接工字形軸心受壓柱的截面,承受的軸心壓力設計值N=4500kN(包括柱自重),繞X軸的計算長度為7米,繞軸的計算長度為3.5米,翼緣鋼板為火焰切割邊,每塊翼緣板上設有兩個直徑為24毫米的螺栓孔。鋼板為Q235-B鋼,驗算此柱截面。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性4.2.4格構(gòu)式軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性1.格構(gòu)柱的截面形式格構(gòu)柱由綴材和柱肢組成,穿過柱肢板的軸為實軸,穿過綴材平面的軸為虛軸。
綴條式格構(gòu)柱根據(jù)綴材的不同,格構(gòu)柱分為
綴板式格構(gòu)柱4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2.格構(gòu)柱繞虛軸的換算長細比格構(gòu)柱與實腹式軸壓構(gòu)件的區(qū)別:實腹式軸壓構(gòu)件無論因喪失穩(wěn)定而產(chǎn)生彎曲變形或存在初始彎曲,構(gòu)件中橫向剪力總是很小的,并且實腹式壓桿的抗剪剛度很大,因此橫向剪力對構(gòu)件產(chǎn)生的附加變形很小。格構(gòu)式軸壓構(gòu)件繞實軸失穩(wěn)與實腹式軸壓構(gòu)件相同格構(gòu)式軸壓構(gòu)件繞虛軸彎曲失穩(wěn)時,剪力主要靠綴材承擔,剪切變形較大,導致構(gòu)件產(chǎn)生附加變形,對格構(gòu)式軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力影響不能夠忽略。格構(gòu)柱繞實軸的整體穩(wěn)定計算與實腹柱相同,繞虛軸的整體穩(wěn)定應采用換算長細比進行計算。(1)雙肢格構(gòu)柱的換算長細比4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性采用以上公式計算雙肢格構(gòu)柱的換算長細比時應保證:①斜綴條與柱軸線間的夾角應在400~700之間;4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性②綴板線剛度之和應大于6倍的分肢線剛度。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢穩(wěn)定分肢穩(wěn)定承載力不小于整體穩(wěn)定承載力4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性3.綴材設計(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力(2)綴條的設計綴條式格構(gòu)柱可看作桁架體系,柱肢是桁架弦桿,綴條是腹桿。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性規(guī)范在規(guī)定剪力時,以壓桿彎曲至中央截面邊緣纖維屈服為條件,導出最大剪力V和軸線壓力N之間的關系第五章軸心受力構(gòu)件5.4軸心受壓柱的設計按軸心壓桿選擇綴條截面綴條一般采用單角鋼,考慮到偏心受力和受壓時的彎扭,按軸心受力構(gòu)件設計時,強度設計值應乘以折減系數(shù):如穩(wěn)定折減系數(shù)小于0.85則強度不必計算綴板式格構(gòu)柱可看作多層框架,柱肢是框架柱,綴板是橫梁。(3)綴板的設計4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性5.柱的橫隔橫隔一般用鋼板或交叉角鋼做成。橫隔間距≤截面較大寬度的9倍或8m。每個運輸單元的端部都應設置橫隔。4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性壓柱計算框圖格構(gòu)式軸心受4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4000200020004.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性兩面綴材面積之和4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性L45×44.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性8644.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性8644.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性8644.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性864焊縫計算截面4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)4.4.1、梁失去穩(wěn)定的現(xiàn)象雙軸對稱工字形截面簡支梁純彎,支座為夾支座(只能繞x軸,y軸轉(zhuǎn)動,不能繞z軸轉(zhuǎn)動,只能自由撓曲,不能扭轉(zhuǎn))。
梁整體失穩(wěn)的現(xiàn)象:側(cè)向彎曲,伴隨扭轉(zhuǎn)——出平面的彎扭屈曲4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性一、梁的整體失穩(wěn)機理梁受彎變形后,上翼緣受壓,由于梁側(cè)向剛度不夠,就會發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形,梁截面從上至下彎曲量不等,就形成截面的扭轉(zhuǎn)變形,同時還有彎矩作用平面那的彎曲變形,故梁的失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式,完整的說應為:側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。從以上失穩(wěn)機理來看,提高梁的整穩(wěn)承載力的有效措施應為提高梁上翼緣的側(cè)移剛度,減小梁上翼緣的側(cè)向計算長度——雙軸對稱工形截面簡支梁l1—梁受壓翼緣的自由長度(受壓翼緣側(cè)向支承點之間的距離)β
—梁的側(cè)扭屈曲系數(shù)
Mcr
—臨界彎矩,梁維持平衡狀態(tài)所承擔的最大彎矩EIy
—梁的側(cè)向抗彎剛度GIt
—梁的自由扭轉(zhuǎn)剛度
l1
—梁受壓翼緣的自由長度,受壓翼緣側(cè)向支承點之間的距離β—與荷載形式、梁端支承方式、橫向荷載作用位置等有關其他:初始缺陷、材料性能、截面塑性發(fā)展情況。(1)Mcr(橫向荷載作用下)>Mcr(純彎曲)純彎曲時梁所有截面彎矩均達到最大值,而橫向荷載作用情況只跨中為最大值。
注:橫向荷載作用于形心。(2)在橫向荷載作用于形心的情況下:
Mcr(作用于上翼緣)<Mcr(作用于下翼緣)
梁一旦扭轉(zhuǎn),作用于上翼緣的荷載對剪心S產(chǎn)生不利的附加扭矩,使梁扭轉(zhuǎn)加劇,助長屈曲;而荷載在下翼緣產(chǎn)生的附加扭矩會減緩梁的扭轉(zhuǎn)。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4.3、梁的整體穩(wěn)定系數(shù)4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性公式推廣至單軸對稱及不同荷載作用下附表154.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性公式推廣至彈塑性工作階段時的修正受均布彎矩時構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計算見教材117頁,此時不修正4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4.4、梁的整體穩(wěn)定性的保證及計算規(guī)范規(guī)定,當符合下列情況之一時,不必計算梁的整體穩(wěn)定:有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣并與其牢固連接,能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向側(cè)移時;2.工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過P116,表4-7所規(guī)定的數(shù)值時;一、不需驗算穩(wěn)定的條件4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4.4、梁的整體穩(wěn)定性的保證及計算2.工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比不超過P118,表4-7所規(guī)定的數(shù)值時。一、不需驗算穩(wěn)定的條件鋼號跨中無側(cè)向支撐點的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支撐點的梁無論荷載作用于何處荷載作用在上翼緣荷載作用于下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.04.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4.4、梁的整體穩(wěn)定性的保證及計算3.箱形截面簡支梁,其截面尺寸滿足時。一、不需驗算穩(wěn)定的條件4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性二、穩(wěn)定驗算公式4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性
梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的計算1.焊接工字形等截面簡支梁和扎制H型鋼簡支梁4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2.軋制普通工字鋼簡支梁4.雙軸對稱工字形等截面(含H型鋼)懸臂梁3.軋制槽鋼簡支梁1.工字形截面(含H型鋼):均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計算公式2.T形截面:(2)彎矩使翼緣受拉時3.箱形截面:注:以上公式已考慮了構(gòu)件的彈塑性失穩(wěn)問題,時不必換算(1)彎矩使翼緣受壓時4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性
影響梁整體穩(wěn)定承載力的因素1.荷載的類型2.荷載作用位置3.梁的截面形式4.梁受壓翼緣側(cè)向支承點間的距離5.端部支承條件6.初始缺陷7.鋼材強度4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性6m6m6m4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性例4.7某簡支鋼梁跨度為l=6米,跨中無側(cè)向支撐點,截面如圖所示。承受均布荷載設計值q=180kN/m,跨中處還有一個集中力,集中荷載設計值P=400kN。兩種荷載均作用在梁的上翼緣板上。鋼材為Q345鋼。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性例4.8某焊接工字形截面簡支梁??缍热=15米,在支座及三分點處各有一個側(cè)向支點,鋼材為Q345鋼,承受均布荷載作用在上翼緣,永久荷載的標準值為12.5kN/m,可變荷載的標準值為27.5kN/m
。驗算該梁的整體穩(wěn)定。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4-1.計算梁的
時,應用凈截面的幾何參數(shù)?(A)正應力(B)剪應力(C)整體穩(wěn)定(D)局部穩(wěn)定4-2.為了提高梁的整體穩(wěn)定性,什么方法最經(jīng)濟有效?(A)增大截面(B)增加側(cè)向支撐點(C)設置橫向加勁肋(D)改變荷載作用位置4-3.單向受彎梁失去整體穩(wěn)定時是
的失穩(wěn)?(A)彎曲(B)扭轉(zhuǎn)(C)彎扭(D)雙向彎曲4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4-4.跨中無側(cè)向支承的組合梁,當驗算整體穩(wěn)定不足時,宜采用?(A)加大梁的截面積(B)加大梁的高度(C)加大受壓翼緣板的寬度(D)加大腹板的厚度
4-5.當梁整體穩(wěn)定系數(shù)時,用代替主要是因為
?(A)梁的局部穩(wěn)定有影響(B)梁已進入彈塑性階段(C)梁發(fā)生了彎扭變形(D)梁的強度降低了4-6.雙軸對稱工字形截面梁,在彎矩和剪力共同作用下,關于截面中應力的說法正確的是?(A)彎曲正應力最大的點是3點(B)剪應力最大的點是2點(C)折算應力最大的點是1點(D)折算應力最大的點是2點4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4-7.一承受固定集中力P的等截面焊接梁,截面1-1處需驗算折算應力,其驗算部位為
?(A)①(B)②(C)③(D)④4-8.在梁的整體穩(wěn)定計算中,說明所設計梁
。(A)處于彈性工作狀態(tài)(B)不會喪失整體穩(wěn)定(C)梁的局部穩(wěn)定必定滿足要求(D)梁不會發(fā)生強度破壞4-9.如圖所示鋼梁,因整體穩(wěn)定要求,需在跨中設側(cè)向支點,其位置以
為最佳方案。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4-10.以下圖示各簡支梁,除截面放置和荷載作用位置有所不同,其他條件均相同,則以
的整體穩(wěn)定性最好,
的最差。4-11.對同一根梁,當作用不同荷載時,出現(xiàn)下列四種彎矩(M均等值),以
最先出現(xiàn)整體失穩(wěn),以
最后出現(xiàn)整體失穩(wěn)。4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4-12.單向受彎梁從
變形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>
變形狀態(tài)時的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)。4-13.提高梁整體穩(wěn)定的措施主要有
。4-14.影響梁彎扭屈曲臨界彎矩的主要因素有
。4.5壓彎構(gòu)件的面內(nèi)及面外穩(wěn)定壓彎構(gòu)件的失穩(wěn)彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn)4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性1、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計算公式:4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性規(guī)范對等效彎矩系數(shù)的取值作了以下規(guī)定:(1)無橫向荷載但有端彎矩作用時:同向曲率取“+”,反向曲率(有反彎點)取“-”(2)有端彎矩和橫向荷載同時作用時:(3)無端彎矩但有橫向荷載作用時:2.懸臂構(gòu)件1.框架柱和兩端支承的構(gòu)件4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性
較大翼緣受壓的單軸對稱截面壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計算公式:4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定彎矩作用平面外的穩(wěn)定計算公式:4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性推出1.工字形截面(含H型鋼):均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計算公式2.T形截面:(2)彎矩使翼緣受拉時3.箱形截面:注:以上公式已考慮了構(gòu)件的彈塑性失穩(wěn)問題,時不必換算(1)彎矩使翼緣受壓時4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性例4-9如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件,翼緣為焰切邊,軸心壓力設計值N=800kN,兩端彎矩設計值M1=600kNm,M2=600kNm,繞截面強軸作用,方向如圖所示,不計構(gòu)件自重。鋼材為Q345鋼,截面尺寸及構(gòu)件支承情況如圖所示,驗算此壓彎構(gòu)件的強度和整體穩(wěn)定。1660030010167m800kN7m800kN600kNm600kNm600kNm600kNm4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性166003001016600kNm600kNm7m800kN7m800kN600kNmABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性166003001016600kNm600kNm600kNm7m800kN7m800kN600kNmABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性600kNm600kNm600kNm7m800kN7m800kN600kNmABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性例4-10如圖所示為一焊接工字形壓彎構(gòu)件,翼緣為焰切邊,軸心壓力設計值N=500kN,跨中集中荷載設計值為P=200kN,不計構(gòu)件自重。鋼材為Q235鋼,其側(cè)向支承分為兩種情況:(1)在構(gòu)件的三分點處設置側(cè)向支承,(2)在構(gòu)件的二分點處設置側(cè)向支承。驗算此壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定。4.5m4.5mABC4.5m4.5mABCD14500300814450kNm4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性145003008144.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.5m4.5mABCD450kNm4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性450kNm4.5m4.5mABC4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性三、雙向彎曲實腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定雙軸對稱的工字形截面(含H型鋼)和箱形截面壓彎構(gòu)件,彎矩作用在兩個主平面內(nèi)的穩(wěn)定計算公式:4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6.1軸心受壓構(gòu)件的板件穩(wěn)定1.薄板的臨界荷載在單向壓應力作用下,板件的臨界應力為:4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2.軸心壓桿的局部穩(wěn)定構(gòu)件的整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定的關系:1、整體失穩(wěn)前不出現(xiàn)局部失穩(wěn)2、允許出現(xiàn)局部屈曲,整體穩(wěn)定計算考慮局部失穩(wěn)帶來的影響板件的寬厚比限定1、影響板件屈曲的主要因素:板件的寬厚比2、板件的局部穩(wěn)定問題歸結(jié)為板件的寬厚比限制問題軸心壓桿局部穩(wěn)定計算采用等穩(wěn)定準則,即保證板件的局部失穩(wěn)臨界應力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應力。4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性以工字形截面的軸壓構(gòu)件為例:其余截面見課本p141(1)翼緣板——三邊簡支,一邊自由的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性(2)腹板——兩邊簡支,兩邊彈性嵌固的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6.2梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設計一、受壓翼緣的局部穩(wěn)定4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性梁受壓翼緣板的局部穩(wěn)定計算采用強度準則,即保證受壓翼緣的局部失穩(wěn)臨界應力不低于鋼材的屈服強度。1.工字形截面梁的受壓翼緣
三邊簡支,一邊自由的均勻受壓板4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2.箱形截面梁的受壓翼緣
受壓翼緣的局部穩(wěn)定不滿足,可加大翼緣板的厚度。四邊簡支的均勻受壓板以上公式見教材P1424.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性二、
腹板的局部穩(wěn)定梁腹板受到彎曲正應力、剪應力和局部壓應力的作用,在這些應力的作用下,梁腹板的失穩(wěn)形式如圖所示。4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性1.腹板加勁肋的作用橫向加勁肋:防止由剪應力和局部壓應力引起的腹板失穩(wěn);縱向加勁肋:防止由彎曲壓應力引起的腹板失穩(wěn),通常布置在受壓區(qū);短加勁肋:防止局部壓應力引起的失穩(wěn),布置在受壓區(qū)。同時布置有橫向加勁肋和縱向加勁肋時,斷縱不斷橫。提高梁腹板局部穩(wěn)定可采取以下措施:①加大腹板厚度——不經(jīng)濟②設置加勁肋——經(jīng)濟有效4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2.腹板在不同受力狀態(tài)下的臨界應力梁腹板的局部穩(wěn)定計算采用強度準則,即保證腹板的局部失穩(wěn)臨界應力不低于鋼材的屈服強度。設置加勁肋后,腹板被劃分為不同的區(qū)格:梁端區(qū)格主要受剪力,跨中區(qū)格主要受彎曲正應力,其余區(qū)格一般是兩者聯(lián)合作用,有時有局壓應力存在。4.5壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性3.腹板加勁肋的設計4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性1)根據(jù)以上分析,可得到以下結(jié)論:4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性考慮到幾種應力同時作用的情況,并考慮工程設計經(jīng)驗,規(guī)范對在梁腹板上配置加勁肋作了以下規(guī)定:4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性2)腹板加勁肋的配置計算加勁肋有三種布置情況,分別進行腹板局部穩(wěn)定驗算。(1)僅用橫向加勁肋加強的腹板F有分項系數(shù),動力系數(shù)臨界應力對應公式見教材P1484.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性(2)同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強的腹板應分別計算區(qū)格Ⅰ和區(qū)格Ⅱ的局部穩(wěn)定性臨界應力對應公式見教材P1494.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性(3)在受壓翼緣與縱向加勁肋之間設有短加勁肋的區(qū)格(課本沒講)4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性計算時,先布置加勁肋,再計算各區(qū)格的平均作用應力和相應的臨界應力,使其滿足穩(wěn)定條件。4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性3)、加勁肋的構(gòu)造要求4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4.6板件的穩(wěn)定第4章單個構(gòu)件的承載力-穩(wěn)定性4)、支承加勁肋的計算按軸心壓桿計算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。支承加勁肋——承受固定集中荷載或支座反力的橫向加勁肋。
不考慮彎扭屈曲平板式按b類;凸緣式
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