柱的承载力设计主要内容.docx

1、柱的承载力设计主要内容:柱的承载力设计(9)8-15轴心受力构件截面组成型式：实腹式、格构式； 设计内容：(极限状态)1、强度；2、刚度；3、整体稳定;4、局部稳定；第37讲：柱的承载力设计(9)8-16轴心受力构件强度计算无孔洞等削弱的轴心受拉构件或受压构件中，轴心力 作用使截面内引起均匀的受拉和受压正应力，以全截 面刚达到屈服压力为强度极限状态。a = N/Af有孔洞削弱：弹性阶段一应力分布不均匀；极限状态一净截面上的应力为均匀屈服应力。a = N/Anfp=fyNcr=7T2EIe/l2残余应力的影响，截面的一部分将屈服；A A I I绕X （强）轴J IIex x绕y (弱)轴，/人=

2、2t(kb)叶 = 2严兀泡1氏 2皆/4二2缨空次 2尿/忑2rZ?3/12 cr 歹9-32残余应力的影响结论：残余应力对稳定承载力绕弱轴的降低影响将比 绕强轴影响严重得多。尽管构件截面的残余应力分布不同，但其对构件稳定 承载力的影响有相似的结论。(ycr =卅 Ek / 2： crcr =沪戢3 / 忑9-33几种缺陷综合影响一极限承载力理论钢构件的各种缺陷总是同时存在的。初弯曲和初偏心的影响是类似的，残余应力的存在则使构件受力时更早地进 入弹塑性受力状态，使 屈曲时截面抵抗弯曲变 形的刚度减小，而导致 稳定承载力降低。9-34几种缺陷综合影响一极限承载力理论考虑1/1000初弯曲和实测

3、残余应力，按极限承载力理 论求得的绕强轴和绕弱轴的两条柱子曲线。同时给出 只有残余应力时相应的两条曲线。第39讲：柱的承载力设计（9）9-35轴心受压构件整体稳定的实用计算方法按极限承载力理论，用计算机算出了96条柱子曲线。规范将96条曲线分成四组，也就是将分布带分成四个 窄带，取每组的平均值（50%的分位值）曲线作为该 组代表曲线，给出、b、c、d四条曲线一多条柱子曲第39讲：柱的承载力设计（9）9-36轴心受压构件整体稳定计算公式根据轴心受压构件的久一0 曲线，依据截面的类型、长细比可得到稳定系数，进行构件稳定承载力的N/A)f第39讲：柱的承载力设计(9)下一讲的主要内容 9-371、

4、轴心受压构件的局部稳定；2、 实腹式轴心受压构件的截面设计和构造要求；结构设计原理第四十讲主讲教师：曹双寅 舒赣平第40讲：柱的承载力设计(9)上一讲内容9-381、 残余应力对弯曲屈曲承载力的影响；2、 几种缺陷综合影响一极限承载力理论;3、 轴心受压构件整体稳定的计算方法；9-39轴心受压构件局部稳定的计算方法单向均匀受压薄板的屈曲：N =0卫P b2Et39-40轴心受压构件局部稳定的计算方法采用限制构件截面板件宽厚比的办法来实现，即限制 板件宽度与厚度之比不要过大，否则临界应力，很低, 会过早发生局部屈曲。确定板件宽（高）厚比限值的准则：使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲，即局部屈

5、曲临界应力大于或等于整体临界应力（或极限应力）， 称作等稳定性准则。9-41轴心受压构件局部稳定的计算方法工形截面：翼缘为三边简支、一边自由，0刃仁(10+0.12) 丁235/人ho/tw(25+O.5235/fy轴心受压构件局部稳定的计算方法箱形截面：b0 / f或瓜 / tw 40丁235/人管截面:(a)9-42(b)二二 二二 f tw of qD/r0.75t%v q sI E 号 o|O其一侧外伸宽度不应小于1治横向加劲勒第40讲：柱的承载力设计(9)9-44实腹式轴心受压构件的截面设计几个原则：1、 具体措施是在满足局部稳定和使用等条件下，尽 量加大截面轮廓尺寸；2、 使两个主

6、轴方向的长细比尽量接近，即人心， 等稳定性；3、 便于与其它构件连接，构造简单，制造省工，节 约钢材。第40讲：柱的承载力设计(9)9-45实腹式轴心受压构件的截面设计设计步骤：1、 先按整体稳定要求初选截面尺寸(长细比的初步 假定)；2、 然后验算是否满足容许长细比、整体稳定和局部 稳定要求，如有孔洞削弱，还应验算强度。如不满足, 则调整截面尺寸，再进行验算，直到满足为止。3、 型钢柱、焊接组合柱设计步骤略不同。实腹式轴心受压构件构造要求： 焊缝、横隔、加劲肋、最小板厚第40讲：柱的承载力设计(9) 下一讲的主要内容9461、 格构式轴心受压构件截面形式;2、 格构式轴心受压构件整体稳定;窑

7、南结构设计原理主讲教师：曹双寅 舒赣平第41讲：柱的承载力设计(9)上一讲内容 9-471、 轴心受压构件的局部稳定；2、 实腹式轴心受压构件的截面设计和构造要求；9-48格构式轴心受压构件格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件（缀板或缀条）组成。垂直于分肢腹板平面的主轴一实轴 垂直于分肢缀件平面的主轴一虚轴格构式轴心受压构件的设计与实腹式轴心受压构件相似，应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定（分肢的稳定和板件9-49格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件绕实轴的弯曲屈曲情况与实腹式轴面受压构件没有区别，因此稳定计算也相同。按b类截面进行计算。N/（pyA）f格构式轴心受压构件绕虚轴（x-x）弯

8、曲屈曲时，由 于两个分肢不是实体相连，连接两分肢的缀件的抗剪 刚度比实腹式构件腹板弱，除弯曲变形外，还需要考 虑剪切变形的影响（在实腹式构件弯曲屈曲时，剪切 变形影响很小，一般忽略不计），因此稳定承载力有 所降低。9-50(a)格构式轴心受压构件/_/_/77_/X_X_X_X_X_MII刚斜条x_x_x_dM_M性饕刚斜条XXXXX乂A(Q)9-51格构式轴心受压构件若格构式轴心受压构件绕虚轴的长细比为人兀则其临 界力将低于长细比相同的实腹式轴心受压构件，而仅 相当于长细比为20的实腹式构件。放大的等效长细比人丫称为格构式构件绕虚轴的换算 长细比。以代替原始长细比人品 则格构式轴心受压 构件

9、绕虚轴稳定性计算与实腹式构件相同。（双肢）缀条式格构构件 缀板式格构构件Au = a/人 + 27A/Alx第41讲：柱的承载力设计(9)9-52格构式轴心受压构件四肢格构式轴心受压构件:几。x = +40A/AlxA)v = +40A/ Alv缀件为缀条的三肢组合构件71 42A2兀 H ,A (1.5-cos2 0) 厶2+4A cos2 99-53格构式轴心受压构件分肢的稳定和强度格构式轴心受压构件的分肢既是组成整体截面的一部 分，在缀件节点之间又是一个单独的实腹式受压构件。当格构式构件的分肢长细比满足下列条件时，即可认 为分肢的稳定和强度可以满足而不必再作验算（即能 保证分肢的稳定和强

10、度高于整体构件）。缀条式构件： 0.72max缀板式构件:入 兄max 当 Anax50,取人nax = 50hc(b)y(MM亠i *h 二 c(C)9-60幺格构式轴心受压构件的截面设计2、按虚轴（设为兀轴）与实轴等稳定原则确定两分肢 间距c及截面高酬J益一27心,戸五 人=J盂X -尤=J忑一尤根据换算长细比仏二心，则可得所需要的心最大值1 lx1 I x 1 |X幻丄宀V占-丄-出C = 2yli h = c 2y0Yu11 J J 4 IA i Tx i lxh(a)Yo Yo1 1h 二 i(C)9-61纟格构式轴心受压构件的截面设计3、截面验算:强度、整体稳定、单肢稳定（局部稳定

11、）、刚度、 缀件（缀板、缀条）、焊缝等。格构式轴心受压构件的构造横隔的设置：格构式构件在受有较大水平力处和每个运送单元的两 端，应设置横隔，以保证截面几何形状不变，提高构 件抗扭刚度，以及传递必要的内力；9-62轴心受力构件小结1、 设计内容：2、 构件类型：（实腹式、格构式）3、 截面设计：（等稳定性原则；先初选截面，后验 算）4、整体稳定的概念及柱子曲线的应用：（欧拉公式、影响因素、截面分类）5、（板件）局部稳定的概念及其控制与受弯构件有 相同的力学原理6、格构式构件单肢稳定的概念9-63第42讲：柱的承载力设计（9） 下一讲的主要内容1、 拉弯（压弯）构件截面形式；2、 拉弯（压弯）构件

12、的强度计算；3、 压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定;结构设计原理第四十三讲主讲教师：曹双寅 舒赣平第43讲：柱的承载力设计（9）上一讲内容9-641、格构式轴心受压构件缀件的设计;2、格构式轴心受压构件截面形式;第43讲：柱的承载力设计（9）9-65拉弯构件和压弯构件拉弯构件和压弯构件是指同时承受轴心拉力或压力 人以及弯矩啲构件。也常称为偏心受拉构件或偏心受压构件。第43讲：柱的承载力设计（9）9-66拉弯构件和压弯构件拉弯和压弯构件的截面通常做成在弯矩作用方向具 有较大的截面尺寸。与轴心受压构件和受弯构件相仿，压弯构件的设计 应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定等四个方 面。9-67拉弯构件

13、和压弯构件的强度计算强度计算一般可考虑截面塑性变形的发展，对直接 承受动力荷载的构件和格构式构件等则通常按弹性 受力计算。对拉弯构件和截面有孔洞等削弱较多的或构件端部 弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，需要进行强度计算。9-68拉弯构件和压弯构件的强度计算只在一个主平面有弯矩作用时： N/AnMx/(yVnx)f在两个主平面有弯矩作用时：N/MX /(人)土 M), /(/),/Wny) N | 0M f0/ X9-78实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面外的稳定 可采用近似计算公式求得。几龙为平面外稳定计算的等效弯矩系数。例题:某压弯构件的简图、截面尺寸、受力和侧向支承情况体稳定要求。钢材为Q235钢，翼缘为焰切边；构件承受静力荷载设计值(标准值)/100kN(=75kN)和 At900kN(=700kN)；容许挠度w =1/300。第44讲：柱的承载力设计（9）9-79轴心力N =900kN9-802.截面特性和长细比：/0x=16 m, ZOv =8 mA = 470x10 + 2x400x15 = 16700 mm2Ix = (400x 50tf-390x 47O3 )/12 = 7924 x 106 mm4W =7924x106/250=370x106 mm3217.8