鋼結(jié)構(gòu)偏心受力構(gòu)件PPT

1、關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)偏心受力構(gòu)件第一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大綱要求:1、了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式；2、了解壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本原理；掌握其計算方法；5、掌握實腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計方法及其主要的構(gòu)造要求；4、掌握拉彎和壓彎的強(qiáng)度和剛度計算;3、了解實腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理；掌握其計 算方法；6、掌握格構(gòu)式壓彎構(gòu)件設(shè)計方法及其主要的構(gòu)造要求；第二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月6-1 概述一、應(yīng)用 一般工業(yè)廠房和多層房屋的框架柱均為拉彎和壓彎構(gòu)件。NMNe第三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、截面形式第五

2、張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三、計算內(nèi)容拉彎構(gòu)件： 承載能力極限狀態(tài)：強(qiáng)度 正常使用極限狀態(tài)：剛度壓彎構(gòu)件：第六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月強(qiáng)度穩(wěn)定實腹式 格構(gòu)式 整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定 平面外穩(wěn)定 承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)剛度平面外穩(wěn)定 平面內(nèi)穩(wěn)定(分肢穩(wěn)定)彎矩作用在實軸上 彎矩作用在虛軸上整體穩(wěn)定分肢局部穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定 平面外穩(wěn)定 第七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月6-2 拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度一、截面應(yīng)力的發(fā)展 以工字形截面壓彎構(gòu)件為例：hhwAfAfAwfy(A)(A)彈性工作階段第八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月HHNh

3、hwAfAfAwfy(A)fy(B)fyfy(C)fyfy(D)(D)塑性工作階段塑性鉸(強(qiáng)度極限)(B)最大壓應(yīng)力一側(cè)截面部分屈服(C)截面兩側(cè)均有部分屈服hhh-2h 對于工字形截面壓彎構(gòu)件，由圖（D）內(nèi)力平衡條件可得，N、Mx無量綱相關(guān)曲線：第九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 (1) 時：式中： (2) 時： N、M相關(guān)曲線如圖，其中 較大時外凸不多。 01.01.0式（a）式（b）HHNfyfy(D)hhh-2h第十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月式中：由于全截面達(dá)到塑性狀態(tài)后，變形過大，因此規(guī)范對不同截面限制其塑性發(fā)展區(qū)域為（1/8-1/4）h 簡化計算規(guī)范采用

4、直線，其方程為：01.01.0式（a）式（b）第十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 因此，令： 并引入抗力分項系數(shù)，得：上式即為規(guī)范給定的在N、Mx作用下的強(qiáng)度計算公式。對于在N、Mx 、My作用下的強(qiáng)度計算公式，規(guī)范采用了與上式相銜接的線形公式：兩個主軸方向的彎矩兩個主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)第十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月如工字形，當(dāng)直接承受動力荷載時，其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見教材。第十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定 6-3 實腹式壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定 在彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)屬第二類穩(wěn)定，偏心壓桿的臨界力與其相對偏心率 有關(guān)， 為截面

5、核心矩， 大則臨界力低。第十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月實用計算公式的推導(dǎo)： 假設(shè)兩端鉸支的壓彎構(gòu)件，變形曲線為正弦曲線,其受壓最大邊緣纖維應(yīng)力達(dá)到屈服點時，承載力用下式表達(dá)：式中:N、Mx軸心壓力和沿構(gòu)件全長均布的彎矩;e0各種初始缺陷的等效偏心距；Np無彎矩作用時，全截面屈服的極限承載 力， Np =Afy；Me無軸心力作用時，彈性階段的最大彎矩, Me=W1xfy第十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 壓力和彎矩聯(lián)合作用下的彎矩放大因數(shù);歐拉臨界力;在上式中，令Mx=0，則式中的N即為有缺陷的軸心受壓構(gòu)件的臨界力N0，得：第十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于202

6、2年6月上式是由邊緣屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出的，與實腹式壓彎構(gòu)件的考慮塑性發(fā)展理論有差別，規(guī)范在數(shù)值計算基礎(chǔ)上給出了以下實用表達(dá)式： 將式（6）代入式（5），并令：N0=xNp，經(jīng)整理得：考慮抗力分項系數(shù)并引入彎矩非均勻分布時的等效彎矩系數(shù)mx后，得第十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月規(guī)范mx對作出具體規(guī)定： 1、框架柱和兩端支承構(gòu)件 （1）沒有橫向荷載作用時： M1、 M2為端彎矩，無反彎點時取同號，否 則取異號，M1M2 （2）有端彎矩和橫向荷載同時作用時:使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時: mx =1.0使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時: mx =0.85（3）僅

7、有橫向荷載時：mx =1.02、懸臂構(gòu)件: mx =1.0第十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月對于單軸對稱截面，當(dāng)彎矩使較大翼緣受壓時，受拉區(qū)可能先受拉出現(xiàn)塑性，為此應(yīng)滿足：第二十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定 彎矩作用平面外穩(wěn)定為“彎扭屈曲”，機(jī)理與梁 整體失穩(wěn)機(jī)理相同。 基本假定：1.忽略平面外的撓曲變形;2.桿件兩端鉸接，但不能繞縱軸轉(zhuǎn)動。3.材料為彈性。式中:第二十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）工字形（含H型鋼）截面 雙軸對稱時： 單軸對稱時：tx等效彎矩系數(shù)，取平面外兩相鄰支承點間構(gòu)件為 計算單元，取值同mx ；第二

8、十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）T形截面（M繞非對稱軸x作用） 彎矩使翼緣受壓時： 雙角鋼T形截面： 剖分T型鋼和兩板組合T形截面： 彎矩使翼緣受拉，且腹板寬厚比不大于 時：第二十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：用以上公式求得的應(yīng)b1.0；當(dāng)b 0.6時，不需要換算，因已經(jīng)考慮塑性發(fā)展；閉口截面b=1.0。第二十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 對于不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的雙軸對稱截面(包括箱形截面)，當(dāng)彎矩作用在兩個主平面時，公式可以推廣驗算穩(wěn)定： 及第二十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三、實腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定規(guī)范采用了限制板件的寬厚比

9、的方法。第二十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定 對于寬度很大的偏心受壓柱為了節(jié)省材料常采用格構(gòu)式構(gòu)件，且通常采用綴條柱。第二十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一壓彎格構(gòu)柱彎矩繞虛軸作用時的整體穩(wěn)定計算（一）彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定(N、Mx作用下：) 因截面中空，不考慮塑性發(fā)展系數(shù)，故其穩(wěn)定計算公式為：第二十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）彎矩作用平面外穩(wěn)定(N、Mx作用下：) 因受壓較大分肢所受平均壓應(yīng)力大于全截面壓應(yīng)力，故分肢在其兩主平面不失穩(wěn)，則構(gòu)件的彎矩作用平面外整體穩(wěn)定得以保證，即通過分肢穩(wěn)定驗算來保證構(gòu)件彎矩作用平面外

10、整體穩(wěn)定。 第二十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 將綴條柱視為一平行弦桁架， 分肢為弦桿，綴條為腹桿，則由 內(nèi)力平衡得：分肢按軸心受壓構(gòu)件計算。分肢1分肢2xxyy2211MxNy2y1a（三）分肢穩(wěn)定(N、Mx作用下：) 分肢計算長度： 1）綴材平面內(nèi)（11軸）取綴條體系的節(jié)間長度； 2）綴材平面外，取構(gòu)件側(cè)向支撐點間的距離。第三十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 對于綴板柱在分肢計算時，除N1、N2外，尚應(yīng)考慮剪力作用下產(chǎn)生的局部彎矩，按實腹式壓彎構(gòu)件計算。二壓彎格構(gòu)柱彎矩繞實軸作用時的整體穩(wěn)定計算 由于其受力性能與實腹式壓彎構(gòu)件相同，故其平面內(nèi)、平面外的整體穩(wěn)定計

11、算均與實腹式壓彎構(gòu)件相同，但在計算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定時，構(gòu)件的長細(xì)比取換算長細(xì)比，b取1.0。（四）綴材設(shè)計 同軸壓格構(gòu)柱，綴材內(nèi)力計算時取柱截面實際剪 力及 的較大值。第三十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1、整體穩(wěn)定 采用與彎矩繞虛軸作用時壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算公式相銜接的直線式公式：三雙向受彎格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算式中： W1y在My作用下，對較大受壓纖維的毛截面模量； 其余符號同前。第三十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、分肢穩(wěn)定 按實腹式壓彎構(gòu)件計算，分肢內(nèi)力為：分肢1分肢2xxyy2211MxNy2y1aMy第三十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作

12、于2022年6月一、截面選擇1、對于N大、M小的構(gòu)件，可參照軸壓構(gòu)件初估；2、對于N小、M大的構(gòu)件，可參照受彎構(gòu)件初估；因影響因素多，很難一次確定。二、截面驗算1、強(qiáng)度驗算2、整體穩(wěn)定驗算3、局部穩(wěn)定驗算組合截面4、剛度驗算三、構(gòu)造要求6.5 實腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計第三十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月6.6 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計一、截面選擇1、對稱截面（分肢相同），適用于M相近的構(gòu)件；2、非對稱截面（分肢不同），適用于M相差較大的構(gòu)件；二、截面驗算1、強(qiáng)度驗算2、整體穩(wěn)定驗算（含分肢穩(wěn)定）3、局部穩(wěn)定驗算組合截面4、剛度驗算5、綴材設(shè)計設(shè)計內(nèi)力取柱的實際剪力和軸壓格構(gòu)柱剪力的大值；

13、計算方法與軸壓格構(gòu)柱的綴材設(shè)計相同。第三十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三、構(gòu)造要求1、壓彎格構(gòu)柱必須設(shè)橫隔，做法同軸壓格構(gòu)柱；2、分肢局部穩(wěn)定同實腹柱。第三十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一、柱頭 自學(xué)二、柱腳 1、鉸接柱腳：同軸壓柱腳 2、剛接柱腳 1）整體式剛性柱腳 適用于實腹柱及分肢間距小的壓彎構(gòu)件，常 用形式如圖A： 2）分離式剛性柱腳 適用于分肢間距大的壓彎構(gòu)件，常用形式如圖B：6.7 壓彎構(gòu)件的柱頭和柱腳第三十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月圖A圖B第三十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3、整體式剛性柱腳的設(shè)計1）底面積確定 底板寬度b由構(gòu)造確定，c=2030cm; 底板長度l計算確定:2）底板厚度確定同軸壓柱腳，計算各區(qū)格板彎矩時，可取其范圍內(nèi)的最大反力。第三十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3）錨栓計算 承擔(dān)M作用下產(chǎn)生的拉力，且錨栓是柱腳與基礎(chǔ)牢固連接的關(guān)鍵部件，其直徑大小由計算確定。ax合力點由Nt即可查得錨栓個數(shù)和直徑錨栓承擔(dān)的拉力：第四十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：以上計算是假定底板為剛性，計算值偏大；由于栓徑較大，故應(yīng)考慮螺紋處的應(yīng)力集中，鋼材的強(qiáng)度取值應(yīng)降低，詳見規(guī)范；由于底板的剛度不足，錨栓不能直接連于底板，以防止底板變形而使錨栓不能可靠受拉，連接處應(yīng)做構(gòu)造處理