第4章 軸心受力構(gòu)件

1、1北京大學(xué)出版社北京大學(xué)出版社研制單位：中南林業(yè)課件大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 (電子教案)研制單位：中南林業(yè)科技大學(xué) 研研 制制 人：胡習(xí)兵人：胡習(xí)兵 袁智深袁智深2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第第1 1章章 緒論緒論 第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)材料 第第3 3章章 鋼結(jié)構(gòu)的連接鋼結(jié)構(gòu)的連接 第第4 4章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 第第5 5章章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 第第6 6章章 拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件3鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 4 章主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章第第 4 章章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件4主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章

2、下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 4 章主要目標(biāo)：主要目標(biāo)：n1、掌握軸心受力構(gòu)件的截面類型和選擇、軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和、掌握軸心受力構(gòu)件的截面類型和選擇、軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度計(jì)算；剛度計(jì)算；n2、掌握軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算方法和局部穩(wěn)定計(jì)算方法；、掌握軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算方法和局部穩(wěn)定計(jì)算方法；n3、掌握實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法；、掌握實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法；n4、掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法。、掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 4.1 軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)和截面形式軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)和截面形式 4.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的

3、強(qiáng)度和剛度 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 4.4 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 4.5 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì) 4.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì) 4.7 柱頭和柱腳的構(gòu)造設(shè)計(jì)柱頭和柱腳的構(gòu)造設(shè)計(jì) 53.1.1 焊縫連接焊縫連接主主 頁(yè)頁(yè)目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 4 章4.1 軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)和截面形式軸心受力構(gòu)件的特點(diǎn)和截面形式3.3.塔架塔架1.1.桁架桁架2.2.網(wǎng)架網(wǎng)架6 軸心受力構(gòu)件常用截面形式軸心受力構(gòu)件常用截面形式實(shí)腹式、格構(gòu)式實(shí)腹式、格構(gòu)式圖圖4.

4、2 4.2 柱的組成柱的組成7(a)(a)型鋼型鋼(b)(b)組合截面組合截面1 1、實(shí)腹式構(gòu)件截面形式、實(shí)腹式構(gòu)件截面形式圖圖4.3 4.3 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式8(c)(c)雙角鋼雙角鋼(d)(d)冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼圖圖4.3 4.3 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式92.2.格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式圖圖4.4 4.4 格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式圖圖4.5 4.5 綴板柱綴板柱103 3、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置綴條、綴板綴條、綴板l01l1l1圖圖4.6 4.6 格構(gòu)

5、式構(gòu)件的綴材布置格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置(a) (a) 綴條柱；綴條柱；(b)(b)綴板柱綴板柱11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(qiáng)度強(qiáng)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(qiáng)度強(qiáng)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(shè)計(jì)軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)12 4.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 fANnf 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， ；An 構(gòu)件構(gòu)件凈凈截面面積截面面積4.2.1 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算圖圖4.7 4.7 有孔洞拉桿的

6、截面應(yīng)力分布有孔洞拉桿的截面應(yīng)力分布(a) (a) 彈性狀態(tài)應(yīng)力；彈性狀態(tài)應(yīng)力；(b)(b)極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力/yRff13 a a）構(gòu)件凈截面面積計(jì)算）構(gòu)件凈截面面積計(jì)算An 取取-、-截面的較小面積計(jì)算截面的較小面積計(jì)算(a)(a)(b)(b)(c)(c)(d)(d)圖圖4.8 4.8 凈截面面積計(jì)算凈截面面積計(jì)算14孔前傳力孔前傳力一個(gè)螺栓受力一個(gè)螺栓受力 N/n計(jì)算截面上受力計(jì)算截面上受力 ；孔前孔前:孔后孔后:Nb b）摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的構(gòu)件）摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的構(gòu)件n1 1計(jì)算截面上的螺栓數(shù)。計(jì)算截面上的螺栓數(shù)。n連接一側(cè)螺栓數(shù)；連接一側(cè)螺栓數(shù)；計(jì)算截面上的力為：計(jì)算截面上

7、的力為： )/5 . 01 (1nnNNNnn1 1Nnn121Nnn121N圖圖4.9 4.9 高強(qiáng)度螺栓的孔前傳力高強(qiáng)度螺栓的孔前傳力15fANnfAN摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的凈截面強(qiáng)度：摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的凈截面強(qiáng)度：摩擦型高強(qiáng)螺栓連接還應(yīng)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度：摩擦型高強(qiáng)螺栓連接還應(yīng)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度：)/5 .01 (1nnNNN-計(jì)算截面上的受到的力計(jì)算截面上的受到的力16il00l 構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度i-截面對(duì)應(yīng)于主軸的回轉(zhuǎn)半徑截面對(duì)應(yīng)于主軸的回轉(zhuǎn)半徑 構(gòu)件的最大長(zhǎng)細(xì)比構(gòu)件的最大長(zhǎng)細(xì)比00yyyxxxilil4.2.2 剛度計(jì)算剛度計(jì)算17表4.1 軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)構(gòu)件的支承形式

8、理論 值端部條件示意0.50.71.01.02.02.0無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)、無(wú)側(cè)移自由轉(zhuǎn)動(dòng)、無(wú)側(cè)移無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)、自由側(cè)移自由轉(zhuǎn)動(dòng)、自由側(cè)移18 例例4.14.1 圖圖4.104.10所示一有重級(jí)工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼所示一有重級(jí)工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為拉桿，截面為210021001010，角鋼上有交錯(cuò)排列的普通螺栓孔，角鋼上有交錯(cuò)排列的普通螺栓孔，孔徑孔徑d=20mmd=20mm。試計(jì)算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的。試計(jì)算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的最大計(jì)算長(zhǎng)度。鋼材為最大計(jì)算長(zhǎng)度。鋼材為Q235Q235鋼。鋼。圖圖4.10 4.10 例例4.14.1圖圖(c)19查得查得

9、2100210010,10,2/215mmNfiiyx4.52cm.3.05cm ,AnI = 2= 2(45+100+45-20)(45+100+45-20)10=3400 10=3400 mm2AnIIII = = 2 2(2(245+ 4045+ 402 2+100+1002 2 -2-220)20)10=3150 10=3150 mm2 2N=AnIIII f =3150=3150215=677250N=677 kN215=677250N=677 kNlox = = ix x = 350 = 35030.5=10675 30.5=10675 mm 350loyoy = = iy y =

10、 350 = 35045.2=1582045.2=15820 mm 解解 ：圖圖4.10 4.10 例例4.14.1圖圖(b)(b)20 理想軸心壓桿：理想軸心壓桿： 4.3 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定 4.3.1 整體穩(wěn)定的計(jì)算整體穩(wěn)定的計(jì)算 受荷前無(wú)初始缺陷（初始應(yīng)力、初彎曲、初偏心） 力線與桿軸線重合 桿件為等截面直桿預(yù)備知識(shí)：預(yù)備知識(shí)： 21彎曲屈曲彎曲屈曲：雙軸對(duì)稱截面，單軸對(duì)稱截面繞非對(duì)稱軸；：雙軸對(duì)稱截面，單軸對(duì)稱截面繞非對(duì)稱軸；扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形截面；：十字形截面；彎扭屈曲彎扭屈曲：?jiǎn)屋S對(duì)稱截面（槽鋼，等邊角鋼）。：?jiǎn)屋S對(duì)稱截面（槽鋼，等邊角鋼）。圖圖4.11

11、4.11 軸心壓桿的屈曲變形軸心壓桿的屈曲變形(a)(a)彎曲屈曲；彎曲屈曲；(b)(b)扭轉(zhuǎn)屈曲；扭轉(zhuǎn)屈曲；(c)(c)彎扭屈曲彎扭屈曲22（1 1）彎曲屈曲彎曲屈曲-只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個(gè)主只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對(duì)稱截面常見軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對(duì)稱截面常見的失穩(wěn)形式；的失穩(wěn)形式；23（2 2）扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲-失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是某些雙軸對(duì)稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形是某些雙軸對(duì)稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；式；24（3 3）彎扭屈曲彎扭屈曲單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸屈曲

12、時(shí)，桿單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，桿件發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。件發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。25歐拉臨界應(yīng)力歐拉臨界應(yīng)力1 1 理想軸心壓桿理想軸心壓桿屈曲準(zhǔn)則屈曲準(zhǔn)則22lEINNEcr歐拉（歐拉（EulerEuler）臨界力）臨界力 22EEcr一、整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力一、整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力 的計(jì)算的計(jì)算 cra a ）彈性狀態(tài)：）彈性狀態(tài)：26采用采用切線模量理論切線模量理論計(jì)算。計(jì)算。ppcrf22,ttcrE22,lIENttcrEt -切線摸量切線摸量 b) b) 彈塑性狀態(tài)彈塑性狀態(tài)屈曲準(zhǔn)則建立屈曲準(zhǔn)則建立 的臨界應(yīng)力的臨界應(yīng)力fycrfpEt= d/ d1Edd2

13、72 2 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件實(shí)際軸心受壓構(gòu)件實(shí)際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷實(shí)際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷 - 初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力uNNABOvve0kN e0kN v0圖圖4.14 4.14 有初彎曲、初偏心的軸心壓桿及其壓力撓度曲線有初彎曲、初偏心的軸心壓桿及其壓力撓度曲線28e0 zy y N ke00N v kv v =0.10y 01.00.50=0.3y y EN /N =00 z 0e = 0.3e = 000e = 0.11.00.5N /N E0 彈塑性階段彈塑性階段壓力撓度曲線壓力撓度曲線 有初彎曲有初彎曲( (初偏心初偏心) )時(shí)，一開始就產(chǎn)生撓曲時(shí)

14、，一開始就產(chǎn)生撓曲, ,荷載荷載，v, , 當(dāng)當(dāng)N NN NE E時(shí)，時(shí)，v 初彎曲（初偏心）越大初彎曲（初偏心）越大, ,同樣壓力下變形越大。同樣壓力下變形越大。 初彎曲（初偏心）即使很小初彎曲（初偏心）即使很小, ,也有也有 初彎曲和初偏心的影響初彎曲和初偏心的影響crENN圖圖4.15 4.15 軸心壓桿及其壓力撓度曲線軸心壓桿及其壓力撓度曲線29 彈塑性階段彈塑性階段壓力撓度曲線壓力撓度曲線彈塑性狀態(tài)彈塑性狀態(tài)最大強(qiáng)度準(zhǔn)則最大強(qiáng)度準(zhǔn)則NB 彈性狀態(tài)彈性狀態(tài)“邊緣屈服準(zhǔn)則邊緣屈服準(zhǔn)則” ” NA圖圖4.15 4.15 軸心壓桿及其壓力撓度曲線軸心壓桿及其壓力撓度曲線（柏利公式）（柏利公式

15、）EyEyEycrfff2002)1 (2)1 (30理想軸心壓桿與實(shí)際軸心壓桿承載能力比較理想軸心壓桿與實(shí)際軸心壓桿承載能力比較1-1-歐拉臨界力歐拉臨界力2-2-切線摸量臨界力切線摸量臨界力3-3-有初彎曲臨界力有初彎曲臨界力圖圖4.16 4.16 軸心壓桿的壓力撓度曲線軸心壓桿的壓力撓度曲線31二二. . 軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線四條柱子曲線：依四條柱子曲線：依截面形式、失穩(wěn)方向、板件厚度、截面形式、失穩(wěn)方向、板件厚度、 制造加工方式制造加工方式確定。確定。 我國(guó)規(guī)范給定的臨界應(yīng)力我國(guó)規(guī)范給定的臨界應(yīng)力crcr，是按，是按最大強(qiáng)度準(zhǔn)則最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，并通過數(shù)值分析確定的

16、。并通過數(shù)值分析確定的。 由于各種缺陷對(duì)不同截面、不同對(duì)稱軸的影響不同，由于各種缺陷對(duì)不同截面、不同對(duì)稱軸的影響不同，所以所以crcr-曲線（曲線（柱子曲線柱子曲線），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，為減小誤差以及簡(jiǎn)化計(jì)算，規(guī)范在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，給出了為減小誤差以及簡(jiǎn)化計(jì)算，規(guī)范在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，給出了四條曲線（四條曲線（四類截面四類截面），并引入了穩(wěn)定系數(shù)），并引入了穩(wěn)定系數(shù) 。 cryf32y/235f圖圖4.17 4.17 我國(guó)的柱子曲線我國(guó)的柱子曲線33表4.2(a) 軸壓構(gòu)件的截面分類(板厚tf0.8，對(duì)x、y軸b 類yyxxxxyy軋制，對(duì)x、y軸xxxx焊接，翼緣為軋制或

17、剪切邊，對(duì)x軸xxyy焊接，翼緣為焰切邊，對(duì)x、y軸xxyyyxxy軋制，對(duì)x、y軸xxyy軋制(等邊角鋼)，對(duì)x、y軸yxxy焊接，對(duì)任意軸xxyy焊接，板件寬厚比20，軋制箱形，對(duì)x、y軸34截面形式和對(duì)應(yīng)軸截面形式和對(duì)應(yīng)軸類 別類 別b 類c 類xxyyxxyyxxyyxxyy焊接，板件邊緣焰切，對(duì)x、y軸yyyy軋制或焊接，對(duì)x、y軸xx焊接翼緣為軋制或剪切邊，對(duì)x軸xxyyxxyyxxyyxxyy格構(gòu)式，對(duì)x、y軸yyyy焊接，翼緣為軋制或剪切邊，對(duì)y軸yyxxxxxxyyxxyy焊接，對(duì)x、y軸xxyyyxxy焊接，板件寬厚比20，對(duì)x、y軸焊接，板件邊緣軋制或剪切，對(duì)x、y軸xx

18、yy軋制或焊接翼緣為焰切邊，對(duì)x、y軸表4.2(a) 軸壓構(gòu)件的截面分類(板厚tf0.8，對(duì)y軸c 類bxxhd 類xxyy焊接工字型截面，翼緣為軋制或剪切邊t 80mmt 80mm對(duì)x軸b 類c 類d 類c 類注：板厚t40mm的焊接箱形截面和翼緣為焰切邊的焊接工字形截面的類別同表4.2(a)。363. 3. 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算fAN(1) (1) 計(jì)算公式計(jì)算公式式中：N 軸心受壓柱的計(jì)算壓力 A 毛截面面積 穩(wěn)定系數(shù) 材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度表表得得到到。類類和和構(gòu)構(gòu)件件長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比查查穩(wěn)穩(wěn)定定系系數(shù)數(shù)，可可按按截截面面分分即即： )244(fANfffANRyyc

19、rRcr37(2) (2) 值的確定步驟值的確定步驟ilAIi 2 計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 確定截面類別P84 表4.3，4.4 按鋼種、截面類別和, 查P196198附錄3表格得max,xy 38(3) (3) 長(zhǎng)細(xì)比的確定長(zhǎng)細(xì)比的確定、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：xxyyyoyyxoxxilil 對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：懸懸伸伸板板件件寬寬厚厚比比?；蚧?tbtbyx07. 5 、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：xxyyxoxxilx 軸軸：繞繞非非對(duì)對(duì)稱稱軸軸繞對(duì)稱軸繞對(duì)稱軸y y

20、軸屈曲時(shí)，一般為軸屈曲時(shí)，一般為彎彎扭屈曲扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長(zhǎng)細(xì)曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長(zhǎng)細(xì)比比yzyz代替代替y y ，計(jì)算公式如下：，計(jì)算公式如下：xxyyb bt t39122222222220014 12yzyzyzyzei 222022220025.7ztxyi AIIlieii。構(gòu)構(gòu)件件，取取或或兩兩端端嵌嵌固固完完全全約約束束的的翹翹曲曲對(duì)對(duì)兩兩端端鉸鉸接接端端部部可可自自由由扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的計(jì)計(jì)算算長(zhǎng)長(zhǎng)度度，；面面近近似似取取、十十字字形形截截面面和和角角形形截截雙雙角角鋼鋼組組合合軋軋制制、雙雙板板焊焊接接、形形截截面面毛毛

21、截截面面扇扇性性慣慣性性矩矩；對(duì)對(duì)毛毛截截面面抗抗扭扭慣慣性性矩矩；扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的換換算算長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比徑徑；截截面面對(duì)對(duì)剪剪心心的的極極回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半毛毛截截面面面面積積；距距離離；截截面面形形心心至至剪剪切切中中心心的的式式中中：ytzlllIIIiAe0000)(T 40、單角鋼截面和雙角鋼組合、單角鋼截面和雙角鋼組合T T形截面可采取以下簡(jiǎn)形截面可采取以下簡(jiǎn) 化計(jì)算公式：化計(jì)算公式：yytb（a）A A、等邊單角鋼截面，圖（、等邊單角鋼截面，圖（a a）)274 (5 .13178. 454. 0)274 (85. 0154. 04220022040bbtltbbltbatlbblt

22、byyzyyyyzy 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)41B B、等邊雙角鋼截面，圖（、等邊雙角鋼截面，圖（b b）)284 (6 .1819 . 358. 0)284 (475. 0158. 04220022040bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)yybb（b b）42C C、長(zhǎng)肢相并的不等邊角鋼截面，、長(zhǎng)肢相并的不等邊角鋼截面， 圖（圖（C C）)294 (4 .1711 . 548. 0)294 (09. 1148. 042220220222042202bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)yyb2b2b1（C C）43

23、D D、短肢相并的不等邊角鋼截面，、短肢相并的不等邊角鋼截面， 圖（圖（D D）)304 (7 .5217 . 356. 0)304 (56. 0412201101101bbtltbbltbabltbyyzyyyzy 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，近近似似取?。寒?dāng)當(dāng)yyb2b1b1（D D）44、單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的、單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。任意軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。uub 當(dāng)計(jì)算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸當(dāng)計(jì)算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸（u軸軸) )穩(wěn)定時(shí)，可按下式計(jì)算換算穩(wěn)定時(shí)，可按下式計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比，并按長(zhǎng)細(xì)比，并按b類截面

24、類截面確定確定 值：值： 軸軸的的長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比。，構(gòu)構(gòu)件件對(duì)對(duì)式式中中：時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)uilbtbbltbatlbbltbuuuuzuuuuzu00022040)314(4 . 569. 0)314(25. 0169. 0 45（4 4）其他注意事項(xiàng)：）其他注意事項(xiàng)：1 1、無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面、無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面連接的（單面連接的不等邊角鋼除外）不等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2 2、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強(qiáng)度折減強(qiáng)度折減系數(shù)系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響

25、；3 3、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸（y y軸）的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用軸）的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用y y查查穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 。 y yy yx xx x實(shí)軸實(shí)軸虛虛軸軸46單角鋼的單面連接時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù)：?jiǎn)谓卿摰膯蚊孢B接時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù)：1 1、按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接乘以系數(shù)、按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接乘以系數(shù)0.850.85；2 2、按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性：、按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性： 等邊角鋼乘以系數(shù)等邊角鋼乘以系數(shù)0.6+0.00150.6+0.0015，且不大于，且不大于1.01.0； 短邊相連

26、的不等邊角鋼乘以系數(shù)短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0.5+0.00250.5+0.0025，且不大于且不大于1.01.0； 長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)0.700.70；3 3、對(duì)中間無(wú)聯(lián)系的單角鋼壓桿，、對(duì)中間無(wú)聯(lián)系的單角鋼壓桿， 按按最小回轉(zhuǎn)半徑最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算計(jì)算，當(dāng)當(dāng) 20h0/30+40mm厚度厚度tsbs/15atwbs 腹板與翼緣焊縫腹板與翼緣焊縫hf =4 - 8mm圖圖4.25 4.25 實(shí)腹柱的腹板加勁肋實(shí)腹柱的腹板加勁肋66 例例4.44.4 圖圖4.26(a)4.26(a)所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計(jì)壓力為所示為一管道支架，其支柱的設(shè)計(jì)壓力

27、為N N1600kN(1600kN(設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值) )，柱兩端鉸接，鋼材為，柱兩端鉸接，鋼材為Q235Q235，截面無(wú)孔眼削，截面無(wú)孔眼削弱。試設(shè)計(jì)此支柱的截面：弱。試設(shè)計(jì)此支柱的截面：用普通軋制工字鋼；用普通軋制工字鋼；用熱軋用熱軋H H型型鋼；鋼；用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊。圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖(b)(b)(a)(a)(c)(c)67設(shè)設(shè)=90, , 對(duì)對(duì) x 軸軸 a a 類類, ,對(duì)對(duì) y 軸軸 b b 類類, , 621. 0,714. 0yx 選選 I56a, A=135cmI56a, A=135cm2 2, i, ix

28、 x =22.0cm,i=22.0cm,iy y =3.18cm .=3.18cm . 解解 cmlx6000cmly30001.1.軋制工字鋼截面軋制工字鋼截面(1)(1)試選截面試選截面223min8 .11910215621. 0101600cmfNAcmlixx67. 6906000cmliyy33. 3903000(f)(f)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖68(2)(2)截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定截面無(wú)削弱，不驗(yàn)算強(qiáng)度；截面無(wú)削弱，不驗(yàn)算強(qiáng)度； 熱軋型鋼，不驗(yàn)算局穩(wěn)。熱軋型鋼，不驗(yàn)算局穩(wěn)。3 .270 .226000 xxxil150 3 .94

29、18. 33000yyyil150 遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于 , ,故由故由 查附表查附表4.24.2得得yyx0.5912223/205/5 .20010135591. 0101600mmNfmmNAN(f)(f)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖69807. 0yx2.2.軋制軋制H H型截面型截面(1)(1)試選截面試選截面設(shè)設(shè)=60, 60, b b/ /h h0.80.8對(duì)對(duì) x 軸、對(duì)軸、對(duì) y 軸軸 b b 類類, , 2232 .9210215807. 0101600cmfNAcmlixx0 .10606000cmliyy0 . 5603000149250250HW218.92c

30、mA cmix8 .10cmiy29. 6試選試選 (g)(g)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖70(2)(2)截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定6 .558 .106000 xxxil4 .4729. 63000yyyil150150因?qū)σ驅(qū)?x 軸、對(duì)式軸、對(duì)式 y 軸軸 b b 類類, ,故由長(zhǎng)細(xì)比的較大值查表故由長(zhǎng)細(xì)比的較大值查表 83. 02223/215/2091018.9283. 0101600mmNfmmNAN(g)(g)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖71設(shè)設(shè)=60, =60, 參照參照H H型截面，翼緣型截面，翼緣2-2502-250

31、1414，腹板，腹板-250-2508 83.3.焊接工字形截面焊接工字形截面(1)(1)試選截面試選截面2908 . 0254 . 1252cmA43313250)252 .248 .2725(121cmIx433650254 . 11212cmIycmix13.129013250cmiy37. 6903650(h)(h)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖72(2)(2)整體穩(wěn)定和長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算整體穩(wěn)定和長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算6 .558 .106000 xxxil4 .4729. 63000yyyil150150因?qū)σ驅(qū)?x 軸、對(duì)式軸、對(duì)式 y 軸軸 b b 類類, ,故由長(zhǎng)細(xì)比的較大值查表故

32、由長(zhǎng)細(xì)比的較大值查表 0.8592223/215/2071090859. 0101600mmNfmmNAN長(zhǎng)細(xì)比：長(zhǎng)細(xì)比：(h)(h)圖圖4.25 4.25 例例4.44.4圖圖73翼緣板：翼緣板：腹腹 板：板：（4 4）構(gòu)造）構(gòu)造 ，不設(shè)加勁肋，不設(shè)加勁肋 腹板與翼緣的連接焊縫，最小焊腳尺寸腹板與翼緣的連接焊縫，最小焊腳尺寸取取hf =6mm(3)(3)局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定0/80wht 9 . 84 . 11 .12tb95.14235)1 . 010(yf25.318 . 0250wth75.49235)5 . 025(yffmin1.55.6mmht744.4.2 格構(gòu)柱設(shè)計(jì)格構(gòu)柱設(shè)計(jì)1

33、1、格構(gòu)柱的截面形式、格構(gòu)柱的截面形式 圖圖4.4 4.4 格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式圖圖4.5 4.5 綴板柱綴板柱75XyyX軸- 虛軸y軸- 實(shí)軸l01l1l1圖圖4.6 4.6 格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置(a) (a) 綴條柱；綴條柱；(b)(b)綴板柱綴板柱圖圖4.5 4.5 綴板柱綴板柱762 2、格構(gòu)柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比、格構(gòu)柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比 繞虛軸的承載力低，加大長(zhǎng)細(xì)比。繞虛軸的承載力低，加大長(zhǎng)細(xì)比。 繞虛軸彎曲產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)。繞虛軸彎曲產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)。V VV VV V綴板柱綴條柱實(shí)腹柱圖圖4.26 4.26 軸心受壓柱

34、失穩(wěn)軸心受壓柱失穩(wěn)換算長(zhǎng)細(xì)比換算長(zhǎng)細(xì)比在剪力作用下，綴板柱：剛架；綴條柱：桁架。在剪力作用下，綴板柱：剛架；綴條柱：桁架。ox77 A1 構(gòu)件截面中垂直于虛軸各斜綴條的毛截面面積之和 x 整個(gè)構(gòu)件對(duì)虛軸的長(zhǎng)細(xì)比； A 整個(gè)構(gòu)件橫截面的毛面積；（1 1）雙肢綴條柱）雙肢綴條柱12027AAxx圖圖4.27 4.27 綴條柱綴條柱78 1 1 單個(gè)分肢對(duì)最小剛度軸單個(gè)分肢對(duì)最小剛度軸1-1-1 1的長(zhǎng)細(xì)比，的長(zhǎng)細(xì)比， 1 1 = =l0101/ /i1 1； i1 1 分肢弱軸的回轉(zhuǎn)半徑；分肢弱軸的回轉(zhuǎn)半徑； l01 01 綴板間凈距。綴板間凈距。圖圖4.28 4.28 綴板柱綴板柱220 xx1（2 2）雙肢綴板柱）雙肢綴板柱1179(1)(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力23585yffAV A 柱的毛截面面積；柱的毛截面面積； f 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；f y鋼材的屈服強(qiáng)度標(biāo)鋼材的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。準(zhǔn)值。3 3、綴材設(shè)計(jì)、綴材設(shè)計(jì)圖圖4.29 4.29 剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖8021VV 內(nèi)力內(nèi)力