钢结构基本原理四ppt课件PPT文档格式.ppt

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,n连接一侧螺栓数；

计算截面上的力为：

精选课件,12,摩擦型高强螺栓净截面强度：

摩擦型高强螺栓还应验算毛截面强度：

N-计算截面上的受到的力,精选课件,13,4.2.2刚度计算,-构件计算长度,i-截面的回转半径,-构件的最大长细比,精选课件,14,【例4-1】,精选课件,15,【解】,查得2L10010,A=219.26cm2,An=2（1926-2010）=3452mm2,AnI=2（245+402+1002-220）10=3150mm2,N=AnIf=3150215=677250N=677kN,lox=ix=35030.5=10675mm,lox=ix=35045.2=15820mm,精选课件,16,理想轴心压杆：

假定杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用,杆件在受荷之前无初始应力、初弯曲和初偏心,截面沿杆件是均匀的。

此种杆件失稳,称为发生屈曲。

4.3轴心受压构件的稳定,屈曲形式:

1）弯曲屈曲：

只发生弯曲变形,截面绕一个主轴旋转；

2）扭转屈曲：

绕纵轴扭转;

3）弯扭屈曲：

即有弯曲变形也有扭转变形。

4.3.1整体稳定的计算,1.整体稳定的临界应力,

（1）理想轴心压杆-屈曲准则,精选课件,17,弯曲屈曲：

双轴对称截面，单轴对称截面绕非对称轴；

扭转屈曲：

十字形截面；

弯扭屈曲：

单轴对称截面（槽钢，等边角钢）。

构件屈曲形式取决于截面形式、尺寸、杆件长度和杆端支承情况。

精选课件,18,欧拉临界应力,1）理想轴心压杆弹性弯曲屈曲临界应力,NE欧拉（Euler）临界力,精选课件,19,当，压杆进入弹塑性阶段。

采用切线模量理论计算。

Et-切线摸量,E为常量,因此cr不超过材料的比例极限fp,2）理想压杆的弹塑性弯曲屈曲临界应力,屈曲准则建立的临界应力,精选课件,20,

（2）实际轴心受压构件,实际轴心受压构件存在初始缺陷-初弯曲、初偏心、残余应力,精选课件,21,弹塑性阶段压力挠度曲线,有初弯曲（初偏心）时，一开始就产生挠曲,荷载，v,当NNE时，v,初弯曲（初偏心）越大,同样压力下变形越大。

初弯曲（初偏心）即使很小,也有,1）初弯曲和初偏心的影响,精选课件,22,弹塑性阶段压力挠度曲线,cr见式（4.6）-柏利公式（p80）,压力超过NA后,构件进入弹塑性阶段,塑性区,vB点是具有初弯曲压杆真正的极限承载力-“最大强度准则”-以NB作为最大承载力。

-最大强度准则,（结束）,精选课件,23,轴心压杆即使面积相同,材料相同,但截面形式不同,加工条件不同,其残余应力影响也不同-既承载力不同,柱子曲线不同。

2.轴心受压构件的柱子曲线,各国都采用多柱子曲线,我国采用4条曲线,即把柱子截面分为4类,a曲线包括的截面残余应力影响最小,相同的值,承载力大,稳定系数大；

c曲线包括的截面残余应力影响较大；

d曲线承载力最低；

cr与长细比的关系曲线称为柱子曲线，越大，承载力越低，即cr越小,稳定系数=cr/R越小。

精选课件,24,精选课件,25,3.轴心受压构件的整体稳定计算,由截面类型和,确定,根据表4.3和4.4分类,按附表4.1附表4.4查出,精选课件,26,对于第种情况的计算框图,已知荷载、截面，验算截面。

已知截面求承载力。

精选课件,27,例4.2:

验算轴心受压构件的强度、刚度和整体稳定性。

Q235钢材，热轧型钢，32a，强轴平面内一端固定,一端铰接，柱高6m,N=980KN。

【解】,截面对x轴为a类，对y轴为b类，x=0.957,y=0.712,精选课件,28,例4.3图示焊接工字形截面轴压柱，在截面有两个M20的C级螺栓孔，并在跨中有一侧向支撑，该杆能承担多大外荷载？

已知：

钢材Q235-AF，,精选课件,29,解：

所以,（结束）,精选课件,30,4.3.2局部稳定,图4.11,精选课件,31,由弹性稳定理论，板件的临界应力：

等稳定条件：

保证板件的局部失稳临界应力不小于构件整体稳定的临界力,由此确定宽厚比限值b/t,采用等稳定准则：

精选课件,32,

（1）翼缘（三边简支一边自由）,当小于30时，取30；

当大于100时，取100,t,tw,-两方向长细比的较大值,上面条件不满足时加大厚度t,精选课件,33,

（2）腹板（四边简支）,当小于30时，取30；

当大于100时，取100,t,tw,精选课件,34,腹板不满足局部稳定要求时可设置加劲肋,图4.19,精选课件,35,4.4轴心受压构件的设计,4.4.1实腹柱设计,1、截面形式,精选课件,36,截面设计的原则,

（1）截面尽量开展；

（2）两主轴方向等稳；

（3）便于连接；

（4）构造简单，制造省工，取材方便。

2、截面设计,假设（50-100）由查,

（1）初选截面面积,压力大、l0小，取小值；

型钢：

工字钢回转半径小，取大值；

H型钢回转半径大，取小值；

组合截面也取得小一些。

精选课件,37,（3）型钢构件由A、ix、iy选择型钢号，进行验算；

焊接截面由ix、iy求两个方向的尺寸,

（2）求两个主轴所需的回转半径,（结束）,精选课件,38,精选课件,39,精选课件,40,局部稳定验算,刚度验算,整体稳定验算,强度验算,热轧型钢,可不验算局稳。

截面无削弱可不验算强度。

精选课件,41,3.构造要求,当设横向加劲肋,间距，宽度,厚度,a,tw,bs,腹板与翼缘焊缝,hf=4-8mm,精选课件,42,实腹柱设计,精选课件,43,精选课件,44,X,y,X,y,X,精选课件,45,【解】,设=90,对x轴a类,对y轴b类,选I56a,A=135cm2,ix=22.0cm,iy=3.18cm.,精选课件,46,

（2）截面验算,刚度,整体稳定,截面无削弱，不验算强度；

热轧型钢，不验算局稳。

精选课件,47,设=60,b/h0.8,对x轴、对y轴b类,精选课件,48,

（2）截面验算,刚度,整体稳定,精选课件,49,设=60,参H型截面，翼缘2-25014，腹板2508,精选课件,50,精选课件,51,（3）局部稳定,翼缘板：

腹板：

（4）构造,不设加劲肋,腹板与翼缘焊缝,hf=6mm,（结束）,精选课件,52,二、格构柱设计,1格构柱的截面形式,4.4.2轴心受压构件的设计,精选课件,53,X轴-虚轴,X,y,y,X轴-虚轴,y轴-实轴,精选课件,54,2.格构柱绕虚轴的换算长细比,N,V,V,V,V,绕虚轴的承载力低，加大长细比。

在剪力作用下，缀板柱：

刚架；

缀条柱：

桁架。

绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹柱差。

绕虚轴弯曲产生横向剪力，由缀材承担。

缀板柱,缀条柱,实腹柱,精选课件,55,A1两个缀条截面面积。

x双肢对x轴的长细比；

0x换算长细比；

A柱的毛截面面积；

（1）双肢缀条柱,精选课件,56,

（2）双肢缀板柱,1分肢长细比，1=l01/i1，i1-分肢弱轴的回转半径，l01缀板间净距。

精选课件,57,3缀材设计,

（1）轴心受压格构柱的横向剪力,N,V,A柱的毛截面面积；

f钢材强度设计值；

fy钢材的屈服强度；

精选课件,58,一个缀材面上的剪力,一个缀条的内力,4.20）。

内力弯曲可能或左或右，剪力方向变化，缀条或拉或压。

按受压计算。

（2）缀条的设计,精选课件,59,强度折减单角钢有偏心，受压时产生扭转。

斜缀条对最小刚度轴的长细比，20时,取=20,l01-斜缀条长度.,按轴压构件计算,按轴心受力计算构件的强度和连接时，=0.85。

按轴心受压计算构件的稳定性时等边角钢：

但不大于1.0短边相连的不等边角钢：

但不大于1.0长边相连的不等边角钢：

=0.70,精选课件,60,横缀条交叉缀条体系：

按承受压力N=V1计算;

单系缀条体系：

主要为减小分肢计算长度,取和斜缀条相同的截面。

精选课件,61,（3）缀板设计,1）确定,假设10.5max，140,2）计算内力按多层刚架计算,反弯点在中点。

精选课件,62,剪力,弯矩,2）计算内力,20-30mm,（结束）,精选课件,63,3）计算缀板的强度和连接,4）缀板尺寸,I1分肢截面对1-1的惯性矩。

精选课件,64,3格构柱的设计步骤,由,查,设,选槽钢型号,精选课件,65,缀板柱：

设140或0.5y,（4）设计缀条或缀板.,缀条柱：

选缀条A10.1A,精选课件,66,单肢的稳定,

（1）,

（2）,缀条柱分肢长细比,（3）,缀板柱分肢长细比,10.5max140,max50,精选课件,67,压柱计算框图格构式轴心受,精选课件,68,三、柱的横隔,沿柱身8m或9b设置,每运送单元端部均应设置,精选课件,69,精选课件,70,

（1）对实轴,设y=70,b类,图4.35例4.4图,例4.5设计一缀板柱,柱高6m，两端铰接，轴心压力为1000kN（设计值），钢材为Q235钢,截面无孔眼削弱.试分别设计一缀条柱和一缀板柱.,解,柱的计算长度为lox=loy=6m.,选用222a,A=63.6cm2,iy=8.67cm.,精选课件,71,验算整体稳定性,查得,

（2）对虚轴确定柱宽,假定1=35（约等于0.5y）,图4.35例4.4图,精选课件,72,验算对虚轴的稳定性,图4.35例4.4图,精选课件,73,（3）缀板和横隔,a）缀板间距,图4.35例4.4图,选用1808，,采用l1=96cm。

b）验算缀板线刚度,分肢,缀板,c）缀板与分肢的连接,精选课件,74,一侧剪力,缀板与分肢连接处内力为,取hf=6mm，采用lw=180mm。

剪应力：

弯矩M产生的应力（垂直焊缝长度方向）：

精选课件,75,图4.36缀板柱简图,横隔采用钢板，间距应小于9倍柱宽（即923=207cm）。

合应力：

（结束）,精选课件,76,某缀板式轴压柱由两槽钢220a组成,Q235-AF,柱高为7m,两端铰接,在柱中间设有一侧向支撑,l0x=7m,l0y=3.5m,全截面的回转半径iy=7.86cm,f=215N/mm2,试确定其确定最大承载力设计值（已知单个槽钢20a的几何特性:

=28.84cm2,I1=128cm4,）,精选课件,77,解：

精选课件,78,荷载：

梁支承加劲肋柱翼缘。

调整定位后，用螺栓固定。

4.5柱头和柱脚,4.5.1梁与柱的连接,图4.37梁与柱的铰接连接,（a）,精选课件,79,荷载：

突缘加劲肋短肋腹板,焊缝2,焊缝1和承压,焊缝1按N/2计算,焊缝2（2条）按N/2和M=Nbl/4计算,图4.37梁与柱的铰接连接,（b）,精选课件,80,设隔板-支撑顶板,焊缝按中心荷载计算,图4.37梁与柱的铰接连接,（c）,精选课件,81,图4.37梁与柱的铰接连接,（d）,（e）,精选