各種材料受壓構件計算思考

1、鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件122222222220014 12yzyzyzyzei 222022220025.7ztxyi AIIlieii。構件，取構件，取或兩端嵌固完全約束的或兩端嵌固完全約束的翹曲翹曲對兩端鉸接端部可自由對兩端鉸接端部可自由扭轉屈曲的計算長度，扭轉屈曲的計算長度，；面近似取面近似取、十字形截面和角形截、十字形截面和角形截雙角鋼組合雙角鋼組合軋制、雙板焊接、軋制、雙板焊接、形截面形截面毛截面扇性慣性矩；對毛截面扇性慣性矩；對毛

2、截面抗扭慣性矩；毛截面抗扭慣性矩；扭轉屈曲的換算長細比扭轉屈曲的換算長細比徑；徑；截面對剪心的極回轉半截面對剪心的極回轉半毛截面面積；毛截面面積；距離；距離；截面形心至剪切中心的截面形心至剪切中心的式中：式中：ytzlllIIIiAe0000)(T 鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件 截面的抗扭慣性矩。 當截面由幾個狹長短形板組成時(如工字形、T形、槽形、角形等)，可由下式計算：niiittbkI133tI式中： 、 任意矩形板的寬度和厚度； 考慮連接處

3、的有利影響系數(shù)，其值由試驗確定。 對角形截面可取 1.0；T形截面 1.15；槽 形截面 1.12；工字形截面 1.25。ibitkkkkk鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of

4、Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件例例4.1 某焊接組合工字形截面軸心受壓構件的截面尺寸如圖某焊接組合工字形截面軸心受壓構件的截面尺寸如圖所示，承受軸心壓力設計值（包括自重）所示，承受軸心壓力設計值（包括自重）N=2000kN，計算，計算長度長度l0 x=6m ，l0y=3m，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為，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

5、心受壓構件的整體穩(wěn)，截面無削弱，試計算該軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性。定性。-2508-25012yyxx鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件338412502742422501.1345 10 mm12xI 2250 122250 88000mmA 慣性矩：慣性矩：33741122502250 83.126 10 mm12yI 回轉半徑：回轉半徑：81.1345 10119.1mm8000 xxIiA73.126 1062.5mm8000yyIiA1、截面及

6、構件幾何性質計算、截面及構件幾何性質計算長細比：長細比：4 .501 .1196000 xxxil0 .485 .623000yyyil-2508-25012yyxx截面面積截面面積鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件扇形慣性矩：扇形慣性矩：極回轉半徑：極回轉半徑：2、判斷是否由扭轉屈曲控制、判斷是否由扭轉屈曲控制扭轉屈曲扭轉屈曲的換算長的換算長細比：，細比：，-2508-25012yyxx截面的抗扭慣性矩：截面的抗扭慣性矩：4337 .282 . 125

7、28 . 025325. 1cmIt6532210365. 510126. 342 .264cmIhIy222222207 .18044.1325. 69 .11cmiiiyx2 .457 .257 .283005365007 .180807 .252220tzIlIAixyz，故該構件由彎曲屈曲控制設計。故該構件由彎曲屈曲控制設計。鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件3、整體穩(wěn)定性驗算、整體穩(wěn)定性驗算yx查表得：查表得：802. 0223/315/9 .

8、3118000802. 0102000mmNfmmNAN滿足整體穩(wěn)定性要求。滿足整體穩(wěn)定性要求。其整體穩(wěn)定承載力為：其整體穩(wěn)定承載力為：kNNAfNc202020200003158000802. 01 .612353454 .50235yxf截面關于截面關于x軸和軸和y軸都屬于軸都屬于b類，而類，而 ，故，故鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件例例4.2 某焊接某焊接T形截面軸心受壓構件的截面尺寸如右圖所示，形截面軸心受壓構件的截面尺寸如右圖所示，承受軸心

9、壓力設計值（包括自重）承受軸心壓力設計值（包括自重）N=2000kN，計算長度，計算長度l0 x=l0y=3m，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為，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件的整體，截面無削弱，試計算該軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。y-2508-25024ycyxx鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件1、截面及構件幾何性質計算、截面及構件幾何性質計算2250 24250 88000mmA 截面

10、重心：截面重心：250 8 (125 12)34.25mm8000cy 截面面積：截面面積：32327411250 24250 24 34.258 2501212250 8 (12522.25)3.886 10 mmxI 慣性矩：慣性矩：3374124250250 83.126 10 mm12yI y-2508-25024ycyxx鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件y-2508-25024ycyxx回轉半徑：回轉半徑：73.126 1062.5mm800

11、0yyIiA73886 1069.7mm8000 xxIiA長細比：長細比：30004862.5yyyli30004369.7xxxli222222200234.2569.762.59937mmxyieii2、整體穩(wěn)定性驗算、整體穩(wěn)定性驗算因為繞因為繞y軸屬于彎扭失穩(wěn)，必須計算換算長細比軸屬于彎扭失穩(wěn)，必須計算換算長細比 yz 因因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力中心距形心的距離e0等于等于yc。即：。即：鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples

12、 of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件對于對于T形截面形截面 I 02220625.7 9937 800025.71709.661.195 10zti AIIl122222222202011()4 152.4522yzyzyzyzei yzx截面關于截面關于x軸和軸和y軸均屬于軸均屬于b類，類，查表得：查表得：0.78834552.4563.55235235yyzf463310195. 1825024250315. 1mmIt鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Struct

13、ure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件3222000 10317N/mm315N/mm0.788 8000NfA滿足整體穩(wěn)定性要求，不超過滿足整體穩(wěn)定性要求，不超過5。其整體承載力為：其整體承載力為：0.788 8000 3151986kN2000kNcNAfN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

14、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。鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件例例4.3 如圖所示一管道支架，其支柱的設計壓力為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（設計值），柱兩端鉸接，鋼材為Q235，截面無孔削弱，截面無孔削弱 ，試，試設計此支柱的截面：用普通軋制工字鋼，用熱軋設計此支柱的截面：用普通軋制工字鋼，用熱軋H型鋼，型鋼，

15、焊接工字形截面，翼緣板為火焰切割邊焊接工字形截面，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度不相等故取圖中所示的截面朝向，將強軸順朝向，將強軸順x軸方向，弱軸方向，弱軸順軸順y軸方向，這樣柱軸在兩軸方向，這樣柱軸在兩個方向的計算長度分別為個方向的計算長度分別為l0 x=600cml0y=300cm鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件1.初選截面初選截面假定假定 90，對于熱軋工字鋼，

16、當繞軸，對于熱軋工字鋼，當繞軸x失穩(wěn)時屬于失穩(wěn)時屬于a類截面類截面當當繞軸繞軸y失穩(wěn)時屬于失穩(wěn)時屬于b類截面類截面。一、熱軋工字鋼一、熱軋工字鋼90235yf查附表得查附表得714. 0 xy0.621查附表得查附表得需要的截面幾何量為需要的截面幾何量為322min160010119.8cm0.62121510NAfcm67.6906000 xxlicm33.3903000yyli鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件由附表由附表7.1中不可能選出同時滿足中

17、不可能選出同時滿足A、ix、iy的型號，可適當照的型號，可適當照顧到顧到A、 iy進行選擇，試選進行選擇，試選I56a ，A135.38cm2、ix=22.01cm、iy=3.18cm.2、截面驗算、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。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滿足要求滿足要求鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel

18、StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件2223mm/N215mm/N84.1991038.1355914.0101600fANyyyy94.344.20.5916235f由，查附表得xy故整體穩(wěn)定性滿足要求。故整體穩(wěn)定性滿足要求。鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件由于熱軋由于熱軋H 型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因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

19、值可適當減小，假設而長細比的假設值可適當減小，假設 =60，對寬翼緣，對寬翼緣H型鋼因型鋼因b/h0.8，所以不論對，所以不論對x軸或軸或y軸均屬類軸均屬類b截面。截面。1、初選截面、初選截面二、熱軋二、熱軋H型鋼型鋼60235yf807. 0查附表得查附表得需要的截面幾何量為需要的截面幾何量為223cm2 .9210215807.0101600fNAcm0 .10606000 xxlicm0 .5603000yyli鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件由

20、附表中試選由附表中試選HW250250914A92.18cm2、ix=10.8cm、iy=4.29cm2、截面驗算、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。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故剛度滿足要求故剛度滿足要求鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四

21、章第四章 軸心受力構件軸心受力構件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對byx故整體穩(wěn)定性滿足要求故整體穩(wěn)定性滿足要求鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件假設假設 60，組合截面一般，組合截面一般b/h0.8不論對不論對x軸或軸或y軸均屬軸均屬b類類截面截面。1、初選截面、初選截面三、焊接工字鋼三、焊接工字鋼602

22、35yf807.0查附表得查附表得需要的截面幾何量為需要的截面幾何量為3221600 1092.2cm0.807215 10NAfcm0 .10606000 xxlicm0 . 5603000yyli鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件cm2343. 0100.43xihcm2124. 0524. 0yib查附錄對工字形截面查附錄對工字形截面根據(jù)根據(jù)h=23cm，b=21cm，和計算的，和計算的A=92.2cm2， 設計截面如下圖。這設計截面如下圖。這一步

23、，不同設計者的差別較大。估計的尺寸一步，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。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鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件cm36.6903645AIiyycm13.129013250AIixx

24、因截面無孔削弱，可不驗算強度。因截面無孔削弱，可不驗算強度。故剛度滿足要求故剛度滿足要求（1）剛度和整體穩(wěn)定驗算）剛度和整體穩(wěn)定驗算2、截面驗算、截面驗算 15046.4913.12600 xoxxil 15009.4737.6300yoyyil鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件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對

25、byx故整體穩(wěn)定性滿足要求故整體穩(wěn)定性滿足要求59.1423523556.491 .0109 .814282501tb（2）局部整體穩(wěn)定驗算）局部整體穩(wěn)定驗算75.4923523556.495 . 02525.3182500wth故局部穩(wěn)定性滿足要求故局部穩(wěn)定性滿足要求鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件由上述計算結果可知，采用熱軋普通工字鋼截面比熱軋由上述計算結果可知，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

26、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半徑太小，因而支柱的承，但普通工字鋼繞弱軸的回轉半徑太小，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

27、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鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件例例4.4 某廠房柱，某廠房柱， l0 xl0y 6m，承受軸心壓，承受軸心壓力設計值力設計值N1600kN，鋼材為，鋼材為Q235B，f215N/mm2，擬采用格構式柱（，擬采用格構式柱（ x為虛軸，為虛軸，y 為為實軸），柱肢采用熱軋槽鋼，試設計此柱。實軸），柱肢采用熱軋槽鋼，試設計此柱。xy

28、xyb1128b1、按實軸（、按實軸（y軸）的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸軸）的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸一、綴條柱設計一、綴條柱設計設設 y 60，對實軸按，對實軸按b類查附表類查附表4.2807.02 .460235yyyy得，查附表由f鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件需要的截面幾何量為：需要的截面幾何量為：2cm9210215807.010160023fNAcm10606000yylixyxyb1128b查附表，初選查附表，初選228b ,其截面特征為

29、：其截面特征為：A245.62=91.24cm2，iy10.5910.6cm，y02.02cm，i12.3cm，I1241.5cm4鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件對實軸整體穩(wěn)定驗算對實軸整體穩(wěn)定驗算825. 02 . 46 . 566 . 10600yil得得查查附附表表y0yy223ymm/N215mm/N2139124825. 0101600AN滿足要求滿足要求825. 02 . 46 .566 .10600yil得得查查附附表表y0yy鋼結構原

30、理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件2、按雙軸等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距、按雙軸等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距初選綴條規(guī)格為初選綴條規(guī)格為L454，一個角鋼的截面面積為：一個角鋼的截面面積為：A13.486cm2 ，前后兩平面綴條總面積：前后兩平面綴條總面積：A1x23.4866.97cm2 4 .5397.624.91276 .562721x2yxAAcm24.1153.4600 x0 xxli需要的繞虛軸的回轉半徑需要的繞虛軸的回轉半徑ixxyxyb1128b由表由表

31、4.6得得ix0.44b則則b11.24/0.4425.54cm，取，取b 270mm則兩槽鋼翼緣間凈間距則兩槽鋼翼緣間凈間距270-284102mm100mm鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件對虛軸的整體穩(wěn)定驗算對虛軸的整體穩(wěn)定驗算24x2722.022241.545.6212509cm2Ixx1250911.7cm91.24IiA回轉半徑回轉半徑繞虛軸的換算長細比繞虛軸的換算長細比0 xxx60051.2811.7li220 xx1x2791.242

32、751.2854.616.97AAxyxyb1128b鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件y0 x0 xx5 4 .6 14 .2 0 .8 3 52 3 5f由， 查 附 表 得故整體穩(wěn)定性滿足要求故整體穩(wěn)定性滿足要求剛度驗算剛度驗算 15069.56max滿足要求滿足要求3、單肢穩(wěn)定驗算、單肢穩(wěn)定驗算設設 45，則，則 b-2y0=27-22.02=22.96cm，單肢長細比，單肢長細比111222.9619.960.756.6939.682.3li滿

33、足規(guī)范規(guī)定，無須驗算分肢剛度、強度和整體穩(wěn)定；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。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鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件柱的剪力柱的剪力4、綴條設計、綴條設計 N23078235235852151024.91235852ymaxf

34、AfV每肢斜綴條的內(nèi)力每肢斜綴條的內(nèi)力max110/ 22307816321Nsinsin2sin45VVN單根綴條截面面積為單根綴條截面面積為A13.486cm2 ，最小回轉半徑，最小回轉半徑i0.89cm 長細比長細比01122.9636.5cos0.890.707llii查表截面為查表截面為b類，查附表得：類，查附表得： 0.912鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件00.60.00150.60.001536.50.6548折減系數(shù)，綴條采用等邊角鋼

35、時折減系數(shù)，綴條采用等邊角鋼時穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算211201632151.34N/mm0.912348.60.6548215140.78N/mmNAf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。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?，按構造要求取綴條的連接角焊縫采用兩面?zhèn)群福礃嬙煲笕f=4mm；單；單面連接的單角鋼按軸心受力計算連接時，面連接的單角鋼按軸心受力計算連接時， =0.85。（驗算略）。（驗算略）鋼結構原理鋼結構原理 Principles of S

36、teel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件1、按實軸的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸、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，選用與綴條柱相同，選用228bA91.24cm2，iy10.5910.6cm，y02.02cm，i12.3cm，I1242.1cm4xyxyb1128b2、按雙軸等穩(wěn)定原則確定分肢間距、按雙軸等穩(wěn)定原則確定分肢間距因為因為 y56.6，按規(guī)范規(guī)定，按規(guī)范規(guī)定 10.5 y0.556.628.3且且 140，取，取 128.3。則。則493 .286 .56222

37、12yx鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件需要的繞虛軸的回轉半徑需要的繞虛軸的回轉半徑ix由表由表4.6得得ix0.44b則則b12.2/0.4427.7cm，取，取b 28cm。兩槽鋼翼緣間凈距兩槽鋼翼緣間凈距:280-284112mm100mmcm2 .1249600 x0 xxlixyxyb1128b虛軸穩(wěn)定驗算虛軸穩(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

38、穩(wěn)定驗算實軸的整體穩(wěn)定滿足要求。對虛軸的整體穩(wěn)定驗算42xcm13579202. 222862.451 .2422I鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件2 .4912.2600 x0 xxilcm2 .1224.9113579xxAIi回轉半徑回轉半徑8 .563 .282 .4922212x0 x824. 02 . 48 .56235x0 xy0 x得得，查查附附表表由由f2223mm/N215mm/N7 .2131024.91824. 0101600f

39、AN故整體穩(wěn)定性滿足要求故整體穩(wěn)定性滿足要求824. 02 . 48 . 56235x0 xy0 x得得，查查附附表表由由f鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件剛度驗算剛度驗算 1508 .56max滿足要求滿足要求3、單肢穩(wěn)定滿足要求、單肢穩(wěn)定滿足要求 綴板應有一定的剛度，規(guī)范規(guī)定，同一截面處兩側綴板線剛度之和綴板應有一定的剛度，規(guī)范規(guī)定，同一截面處兩側綴板線剛度之和不得小于一個分肢線剛度的不得小于一個分肢線剛度的6倍。倍。4、綴板設計、綴板設計 綴板凈

40、距綴板凈距011 12.3 28.365cmli選用選用2006。，采用cm58cm58206511ll分肢線剛度：分肢線剛度：311185. 2851 .242cmlIK鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件兩側綴板線剛度之和：兩側綴板線剛度之和：綴板內(nèi)力綴板內(nèi)力N23078235235852151024.91235852ymaxfAfVN1009.46 .239285023078411b1alVVmax12VV 611123078 8504.90 10

41、N mm222blMV3133b15689.333206121296.231cmKcmaIKb鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件2226N/mm215N/mm5 .12262006109 . 4fWM2v24bbb1N/mm125N/mm1 .5162001009. 45 . 15 . 1fthV計算綴板強度計算綴板強度滿足要求滿足要求5、綴板焊縫計算（略）、綴板焊縫計算（略）鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel Structur

42、ePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件小結小結1、軸心受力構件的應用和截面形式、軸心受力構件的應用和截面形式2、軸心受力構件的強度和剛度、軸心受力構件的強度和剛度3、軸心受壓構件的整體穩(wěn)定、軸心受壓構件的整體穩(wěn)定4、實際軸心受壓構件整體穩(wěn)定的計算、實際軸心受壓構件整體穩(wěn)定的計算5、軸心受壓構件的局部穩(wěn)定、軸心受壓構件的局部穩(wěn)定4、實腹式軸心受壓構件的截面設計、實腹式軸心受壓構件的截面設計7、格構式軸心受壓構件、格構式軸心受壓構件鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of

43、Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件4.1 軸心受力構件的應用及截面形式軸心受力構件的應用及截面形式實腹式構件和格構式構件實腹式構件和格構式構件格構式構件格構式構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件軸心受力構件軸心受拉構件軸心受拉構件軸心受壓構件軸心受壓構件強度強度 （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)）軸心受力構件的設計軸心受力構件的設計鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel St

44、ructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件4.2 4.2 軸心受力構件的強度和剛度軸心受力構件的強度和剛度NfA（4.2.1）軸心受力構件的強度計算軸心受力構件的強度計算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）軸心受力構件采用螺栓連接時最危險凈截面的計算軸心受力構件采用螺栓連接時最危險凈截面的計算軸心受力構件的剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構件的剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）)(max0maxil（4.2.4）鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel Stru

45、cturePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件4.3 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定軸心受壓構件的整體穩(wěn)定無缺陷軸心受壓構件的屈曲無缺陷軸心受壓構件的屈曲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鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件3、柱子曲線、柱子曲線鋼結構原理鋼結構原理 Princip

46、les of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響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，殘余應力使構件的平均應力應變曲線變成非線性關系，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系，

47、同時減小了截面的有效面積和有效慣性矩，從而降低了構件的穩(wěn)定承載力。構件的穩(wěn)定承載力。=N/A=N/A0f fy yf fp prcrcf fy y- -rcrcABC鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件2 2、殘余應力對構件穩(wěn)定承載力的影響、殘余應力對構件穩(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鋼結構原理鋼結

48、構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響1 1、構件初彎曲（初撓度）的影響、構件初彎曲（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； 初彎

49、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鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件4.4 實際軸心受壓構件的整體穩(wěn)定實際軸心受壓構件的整體穩(wěn)定a、b、c、d四條柱子曲線四條柱子曲線鋼結構原理鋼結構原理 Principles of

50、 Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件實際軸心受壓構件的整體穩(wěn)定計算公式實際軸心受壓構件的整體穩(wěn)定計算公式y(tǒng)crcrRyRfNfAfNfA即：軸心受壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比軸心受壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比1、截面為雙軸對稱或極對稱構件截面為雙軸對稱或極對稱構件2 2、截面為單軸對稱構件、截面為單軸對稱構件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件在繞非對稱軸以外的任意軸失單軸對稱的軸心受壓構件在繞非對稱軸以外的任意軸失

51、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。鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件4.5 軸心受壓實腹構件的局部穩(wěn)定軸心受壓實腹構件的局部穩(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)展的臨界應力表達式：鋼結構原理鋼結構原理 Principles

52、 of Steel StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件2 軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法實腹式軸心受壓構件的板件應滿足實腹式軸心受壓構件的板件應滿足yfcr我國鋼結構設計規(guī)范用限制板件寬厚比的方法來實現(xiàn)局部穩(wěn)定的設我國鋼結構設計規(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鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel StructurePrincip

53、les of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構件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 實腹式軸心受壓構件的截面設計實腹式軸心受壓構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半徑求截面兩個主軸方向所需的回轉半徑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，按下式計算所需的截面面積A。鋼結構原理鋼結構原理 Principles of Steel

54、StructurePrinciples of Steel Structure第四章第四章 軸心受力構件軸心受力構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)截面的回轉半徑求截面輪廓尺寸，根據(jù)截面的回轉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 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)構造要求、局部，根據(jù)構造要求、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