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大學(xué)本科《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課件第4章軸心受理構(gòu)件引言軸心受力構(gòu)件的基本理論軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化軸心受力構(gòu)件的實(shí)例分析習(xí)題與思考引言01010204本章教學(xué)目標(biāo)掌握軸心受力構(gòu)件的基本概念、特點(diǎn)和分類。理解軸心受力構(gòu)件的受力性能和承載能力分析方法。掌握軸心受力構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求。了解軸心受力構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用和工程實(shí)例。0301軸心受力構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)中具有非常重要的作用,是鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件之一。它們主要用于承受軸向拉壓荷載,如鋼柱、鋼拱等。02在高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、橋梁、工業(yè)廠房等領(lǐng)域中,軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用非常廣泛。它們是這些結(jié)構(gòu)中的主要承重構(gòu)件,對(duì)于保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。03軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求非常嚴(yán)格,需要綜合考慮材料的性能、荷載的大小和分布、連接方式等因素。合理的設(shè)計(jì)和施工可以確保軸心受力構(gòu)件具有足夠的承載能力和穩(wěn)定性,從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。軸心受力構(gòu)件的重要性和應(yīng)用場(chǎng)景軸心受力構(gòu)件的基本理論02主要承受軸向拉壓力,不承受彎矩、剪力和扭矩等復(fù)雜應(yīng)力。軸心受力構(gòu)件的受力特點(diǎn)采用材料力學(xué)的基本理論和方法,通過(guò)分析桿件截面上的內(nèi)力和應(yīng)力分布,確定桿件的安全承載能力。軸心受力構(gòu)件的受力分析方法軸心受力構(gòu)件的受力分析軸心受力構(gòu)件失穩(wěn)的機(jī)理當(dāng)軸向壓力超過(guò)一定限值時(shí),桿件會(huì)發(fā)生彎曲變形,導(dǎo)致承載能力急劇下降。軸心受力構(gòu)件的穩(wěn)定性分析方法采用結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的基本理論,通過(guò)分析桿件在軸向壓力作用下的平衡穩(wěn)定性,確定其承載能力的極限狀態(tài)。軸心受力構(gòu)件的穩(wěn)定性分析軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度失效形式桿件在軸向拉壓力作用下,截面上的應(yīng)力分布不均勻,可能導(dǎo)致局部屈服或整體屈服。軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算方法根據(jù)材料力學(xué)的基本理論,通過(guò)分析桿件截面上的應(yīng)力分布和應(yīng)力極限,確定其承載能力的安全系數(shù)和許用應(yīng)力。軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化03根據(jù)承載能力和穩(wěn)定性要求,選擇合適的截面尺寸,以確保構(gòu)件的承載能力和穩(wěn)定性。截面尺寸材料選擇連接方式根據(jù)使用環(huán)境和承載能力要求,選擇合適的鋼材或其他材料,以滿足構(gòu)件的強(qiáng)度和耐久性要求。根據(jù)構(gòu)件的受力特性和穩(wěn)定性要求,選擇合適的連接方式,以確保構(gòu)件的整體穩(wěn)定性和安全性。030201軸心受力構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)對(duì)軸心受力構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定性分析,包括屈曲分析和失穩(wěn)分析,以確定構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定性分析根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果,設(shè)計(jì)合理的支撐系統(tǒng),以提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果和支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì),評(píng)估軸心受力構(gòu)件的承載能力,以確保其安全性和可靠性。承載能力評(píng)估軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)對(duì)軸心受力構(gòu)件的局部區(qū)域進(jìn)行穩(wěn)定性分析,以確定其局部穩(wěn)定性。局部穩(wěn)定性分析根據(jù)局部穩(wěn)定性分析結(jié)果,對(duì)板件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高其局部穩(wěn)定性。板件設(shè)計(jì)根據(jù)局部穩(wěn)定性分析結(jié)果和板件設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)合理的加勁肋,以提高構(gòu)件的局部穩(wěn)定性。加勁肋設(shè)計(jì)軸心受力構(gòu)件的局部穩(wěn)定性設(shè)計(jì)軸心受力構(gòu)件的實(shí)例分析04
實(shí)際工程中的軸心受力構(gòu)件案例橋梁結(jié)構(gòu)橋梁的橋墩、橋塔等部件通常采用軸心受力構(gòu)件,以承受橋梁的豎向荷載。高層建筑高層建筑的柱子通常采用軸心受力構(gòu)件,以承受建筑的自重和風(fēng)荷載。輸電塔輸電塔的塔柱和拉線通常采用軸心受力構(gòu)件,以承受輸電線的拉力和塔的自重。混凝土混凝土軸心受力構(gòu)件具有較高的抗壓強(qiáng)度,但抗拉強(qiáng)度較低,容易開(kāi)裂。鋼-混凝土組合構(gòu)件鋼-混凝土組合構(gòu)件結(jié)合了鋼材的塑性和混凝土的抗壓強(qiáng)度,具有較高的承載能力和穩(wěn)定性。鋼材鋼材具有良好的塑性和韌性,能夠承受較大的軸向壓力和彎曲。不同材料的軸心受力構(gòu)件性能對(duì)比123隨著新材料技術(shù)的發(fā)展,如碳纖維復(fù)合材料、高強(qiáng)度不銹鋼等,軸心受力構(gòu)件的性能將得到進(jìn)一步提升。高性能材料的應(yīng)用通過(guò)智能化監(jiān)測(cè)技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軸心受力構(gòu)件的工作狀態(tài)和健康狀況,提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。智能化監(jiān)測(cè)與維護(hù)研究新型的連接和構(gòu)造技術(shù),如新型焊接工藝、高強(qiáng)度螺栓連接等,以提高軸心受力構(gòu)件的承載能力和穩(wěn)定性。新型連接與構(gòu)造技術(shù)新型軸心受力構(gòu)件的研究與展望習(xí)題與思考05包括實(shí)腹式和格構(gòu)式兩類,以及它們?cè)诔惺茌S心力時(shí)的表現(xiàn)和設(shè)計(jì)要求。軸心受力構(gòu)件的類型和特點(diǎn)如何根據(jù)軸心力的大小和方向,選擇合適的截面形式和尺寸,以滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。軸心受力構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)包括彎扭失穩(wěn)和彎曲失穩(wěn)兩種情況,以及如何通過(guò)計(jì)算確定臨界力和臨界應(yīng)力。軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定性分析關(guān)注翼緣板和腹板在受力過(guò)程中的變形和應(yīng)力分布,以及如何通過(guò)限制板件寬厚比來(lái)保證局部穩(wěn)定性。軸心受力構(gòu)件的局部穩(wěn)定性分析本章重點(diǎn)回顧習(xí)題1給定一實(shí)腹式軸心受力構(gòu)件,已知其承受的軸心力為N=1000kN,長(zhǎng)度為L(zhǎng)=10m,材料的彈性模量為E=200GPa,截面慣性矩為I=1000cm4,求該構(gòu)件的臨界力和臨界應(yīng)力。習(xí)題3分析一實(shí)腹式軸心受力構(gòu)件在彎扭失穩(wěn)狀態(tài)下的臨界力和臨界應(yīng)力,并給出提高其抗彎扭失穩(wěn)能力的措施。習(xí)題4針對(duì)某一軸心受力構(gòu)件的截面設(shè)計(jì),討論如何平衡強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求,并給出相應(yīng)的截面尺寸和材料選擇建議。習(xí)題2設(shè)計(jì)一格構(gòu)式軸心受力構(gòu)件,要求能夠承受軸心力N=1500kN,長(zhǎng)度為L(zhǎng)=12m,截面高度為h=3m,材料為Q235鋼。試選擇合適的綴材形式和間距,并計(jì)算綴
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