钢结构轴向受压和受弯构件PPT资料.pptx

1、计算单角件的长细比时，应采用单角钢的最小回转半径；计算单角钢交叉杆件平面外的长细比时，应采用角钢肢边平行轴的钢交叉杆件平面外的长细比时，应采用角钢肢边平行轴的回转半径回转半径。1.理想轴心压杆的整体失稳（杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用，杆件在受荷之前没有初始应力，也没有初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿杆件是均匀的）1）弯曲屈曲2）扭转屈曲3）弯扭屈曲双轴对称截面双轴对称截面发生弯发生弯曲屈曲或扭转屈曲；曲屈曲或扭转屈曲；单轴对称截面单轴对称截面发生弯发生弯曲屈曲（绕非对称轴）曲屈曲（绕非对称轴）或弯曲扭转屈曲（绕或弯曲扭转屈曲（绕对称轴）；对称轴）；没有对称没有对称轴的截面轴的截面均属弯扭屈均

2、属弯扭屈曲。曲。柱子曲线与稳定系数考虑初弯曲和残余应力的不利条件，初弯曲的矢高定为考虑初弯曲和残余应力的不利条件，初弯曲的矢高定为1/1000杆长，残余应力按杆件加工条件确定，利用数值积分杆长，残余应力按杆件加工条件确定，利用数值积分求极限承载力求极限承载力根据截面形式根据截面形式分为分为a、b、c三类三类a类截面残余类截面残余应力与初弯曲应力与初弯曲影响较小；影响较小；c类类则较大；则较大；b类类介于其中。介于其中。当板件厚度超过当板件厚度超过40mm时，残余应力较大，单独增加时，残余应力较大，单独增加d类类根据柱子曲线拟合的稳定系数根据柱子曲线拟合的稳定系数计算公式计算公式1.轴心受压构件

3、板件局部失稳局部失稳实际上是由于薄板在轴心压力下的局部屈曲，可根据板理论计算临界应力受压构件板件的局部稳定以板件屈服不先于构件的整体屈服为条件，并以限制构件的宽厚比来实现。截面及板件尺寸宽厚比限值1）调整板件的厚度或宽度2）对于箱形和工形截面腹板设置纵向加劲肋，以减小腹板的计算高度。纵向加劲肋通常在横向加劲肋之间设置。加劲肋的设置要求1.轴心受压构件一般采用双轴对称截面，如图所示：轧制宽翼缘轧制宽翼缘H型型面积分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定性和刚度。在满足局部稳定和使用等条件下，尽量加大截面轮廓尺寸而减小板厚，在工字形截面中取腹板较薄而翼缘较厚。使两个主轴方向等

4、稳定性便于与其他构件进行连接尽可能构造简单、制造省工、取材方便假定长细比，求稳定系数，初选截面合理的长细比合理的长细比=60100按求得的A，直接查型钢表选择，如采用组合截面，确定回转半径，并近似确定宽度、高度验算整体稳定、局部稳定、长细比限值如不满足要求，修改截面或重新假设如截面开洞，验算净截面处的强度1.格构式柱的构造1）格构式柱的特点和用途2）截面形式：双肢柱、三肢柱和四肢柱。柱肢可采用槽钢、工字钢、角钢、钢管等。3）缀件：缀条（剪力较大以及两肢相距较远者）和缀板（用于荷载较小者）4）实轴和虚轴5）缀件的作用（分肢间的整体工作和减小分肢的计算长度）及缀件与柱的连接（焊接，缀条和柱肢的轴心

5、应汇交于一点）6）格构式柱的横隔 为了避免柱肢局部受弯和提高柱的抗扭刚度，保证柱子在运输为了避免柱肢局部受弯和提高柱的抗扭刚度，保证柱子在运输和安装过程中的截面形状不变，应在受有较大水平力处和运输和安装过程中的截面形状不变，应在受有较大水平力处和运输单元的端部设在横隔，横隔的间距不得大于柱子较大宽度的单元的端部设在横隔，横隔的间距不得大于柱子较大宽度的9倍或倍或8m。横隔可采用钢板或交叉角钢。横隔可采用钢板或交叉角钢1）整体稳定计算a.格构式构件整体稳定性的特点取决于对虚轴的稳定性必须考虑剪切变形对稳定承载力的影响用加大长细比来考虑剪切变形对稳定承载力的影响，加大后的长细比称为换算长细比。双肢

6、缀条柱规范规定的斜缀条和构件轴线的夹角规范规定的斜缀条和构件轴线的夹角=4070，否则，否则，应按下式计算应按下式计算为分肢对最小刚度轴1-1的长细比，其中计算长度 为相邻两缀板间的净距（缀板和分肢焊接时）或最近边缘螺栓间的距离（缀板与边缘螺栓连接时）。此处i1为分肢绕平行于虚轴方向的形心轴的回转半径。可视为单独的轴心受压实腹式构件，按两缀条或缀板间的长细比 计算，如满足下列要求，对分肢的稳定性和强度可不另作验算。对于缀条式格构构件对于缀条式格构构件对于缀板柱对于缀板柱 25 （max50时）时）或或 0.5max （max=5080）或或 40 （max80时时）轴心受压格构式构件的横向剪力

7、格构式构件的横向剪力由相应的缀材面承受格构式构件的横向剪力由相应的缀材面承受选择用缀板柱或缀条柱根据对实轴的稳定计算，选择柱肢截面。假设Ai，最后验算根据对虚轴的稳定计算，决定分肢的间距，按等稳定条件，对虚轴的换算长细比与对实轴的长细比相等。n 按实际尺寸验算虚轴按实际尺寸验算虚轴稳定性和分肢稳定性稳定性和分肢稳定性n 计算缀板或缀条计算缀板或缀条n 按规定设置隔板按规定设置隔板7.5 钢结构受弯构件钢结构受弯构件实际工程中的钢结构受弯构件 房屋建筑的楼面梁、工作平台梁、吊车梁、屋面檩条，以及桥梁、水工闸门、起重机、海上采油平台的梁等。型钢梁和组合梁（用于荷载或跨度较大的情况）实腹式钢梁的截面

8、形式实腹式钢梁的截面形式空腹式钢梁的截面形式空腹式钢梁的截面形式经济、利于通管道，但对梁整体稳定性不利。经济、利于通管道，但对梁整体稳定性不利。格构式受弯构件格构式受弯构件桁架桁架工程应用：屋架、托架、吊车桁架，桁架桥，起重机的臂架，水工闸门等钢桁架的结构类型：简支梁式、刚架横梁式、连续式、伸臂式、悬臂式。钢梁的设计要求钢梁的设计要求承载能力极限状态：要求在荷载设计值作用下，梁的弯曲正应力、剪应力、局部压应力和折算应力均不超过规范规定的相应强度设计值（强度问题）；同时还要保证局部稳定和整体稳定（稳定问题）。正常使用极限状态：在荷载标准值作用下，梁的最大挠度不超过规范规定的容许挠度。7.5.1

9、钢结构受弯构件的强度计算钢结构受弯构件的强度计算1.抗弯强度（假定钢材是理想的弹塑性材料）正应力发展的三个阶段1）弹性工作阶段：边缘纤维的最大应力2）弹塑性工作阶段：中间部分为弹性核心3）塑性工作阶段：塑性铰结构如按弹性设计结构如按弹性设计结构如按塑性设计结构如按塑性设计通常截面塑性抵抗矩大于弹性抵抗矩，如矩形截面通常截面塑性抵抗矩大于弹性抵抗矩，如矩形截面思考：梁应按弹性设计还是塑性设计？思考：塑性设计经济塑性设计经济 塑性设计的梁变形大塑性设计的梁变形大 一根梁只能形成一个塑性铰一根梁只能形成一个塑性铰 剪应力过大时会先于塑性铰发生剪切破剪应力过大时会先于塑性铰发生剪切破坏坏结论：只能有结

10、论：只能有限制地利用塑限制地利用塑性性抗弯强度计算公式不考虑塑性发展的情况不考虑塑性发展的情况为避免梁失去强度前受压翼缘局部失稳，规范规定：当梁受压翼缘的自由外伸宽度b与其厚度t之比大于直接承受动力荷载且需要计算疲劳的梁，如重级工作制的吊车梁，为避免发生疲劳破坏，取2.2.梁的抗剪强度梁的抗剪强度梁腹板剪应力分布抗剪强度的计算式3.3.局部承压强度局部承压强度梁在沿腹板平面的固定集中荷载（包括支座反力）作用处无支承加劲肋，或承受移动集中荷载（吊车轮压）作用时，应计算腹板计算高度边缘1-1截面的局部承压强度计算时通常假定集中荷载从作用标高处以一定角度扩散，并均计算时通常假定集中荷载从作用标高处以

11、一定角度扩散，并均匀分布于腹板计算边缘，假定分布长度为匀分布于腹板计算边缘，假定分布长度为lz腹板边缘的压应力分布腹板边缘的压应力分布局部承压强度计算公式在梁支座处，当不设置加劲勒时，也应验算局部应力。取在梁支座处，当不设置加劲勒时，也应验算局部应力。取=1.0，lz根据支座具体尺寸计算。根据支座具体尺寸计算。4.4.梁在复杂应力作用下的强度计算梁在复杂应力作用下的强度计算在组合梁的腹板计算高度边缘处，当同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力时，或同时受有较大的正应力和剪应力时，应按下式验算该处的折算应力：验算截面位置沿梁长方向连续梁、悬臂梁、固端梁、框架梁的支座处，以及梁上集中荷载作用点的

12、剪力较大侧；梁变截面处的截面较小一侧，该处弯曲应力和剪切应力比变截面前有较大增大。沿梁高方向：为腹板计算高度边缘处。7.5.2 钢结构受弯构件的刚度计算钢结构受弯构件的刚度计算一般梁的截面通常由抗弯强度决定，如果梁较粗而跨度较小时，则取决于抗剪强度；而较细长的梁则往往由刚度控制。在正常使用荷载作用下，梁的挠度验算公式钢梁在正常使用荷载作用下，挠度计算公式最大挠度限值f见表7-2简支梁承受均布荷载时7.5.3 钢结构受弯构件的稳定性计钢结构受弯构件的稳定性计算算整体失稳现象（弯扭屈曲）1.整体稳定整体稳定影响因素：侧向抗弯刚度影响因素：侧向抗弯刚度Eiy、抗扭刚度、抗扭刚度Git、侧向支承点的、

13、侧向支承点的距离。距离。侧向位移伴侧向位移伴有扭矩产生有扭矩产生实质上是由受压实质上是由受压翼缘沿强轴翼缘沿强轴y-y引起。引起。2.可不必验算整体稳定性的情况可不必验算整体稳定性的情况1）有铺板（各种钢筋混凝土和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固地连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时2）H形钢截面和工字形钢截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b之比不超过表4-7所规定的数值时3）箱形截面简支梁，其截面尺寸应满足l1：无侧向支承时为跨度，有侧向支承时为：无侧向支承时为跨度，有侧向支承时为支承间的距离，支座可视为侧向支承支承间的距离，支座可视为侧向支承。3.梁整体稳定的计算梁整体稳定的计算1

14、）计算公式在最大刚度主平面内受弯时的整体稳定性要求在最大刚度主平面内受弯时的整体稳定性要求2）2）轧制普通工字钢梁 按附表查值，当 时，由根据薄壁结构的弹性理论推导临界应力，然后加以简化。根据薄壁结构的弹性理论推导临界应力，然后加以简化。n 轧制槽钢简支梁轧制槽钢简支梁h、b、t槽钢截面的高、翼缘宽度和平均厚度槽钢截面的高、翼缘宽度和平均厚度4.局部稳定局部稳定局部失稳现象组合梁的翼缘板或腹板中压应力或剪应力达到某一数值后，腹板或受压翼缘板有可能偏离其平面位置，出现波状鼓曲。热轧型钢由于轧制条件限制，其板件的宽厚比较小，都能满足局部稳定的要求，不需要计算。5.受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定箱形截面n 工形截面工形截面6.腹板的局部稳定腹板的局部稳定提高腹板稳定性的措施：增加腹板的厚度和设置加劲肋。加劲肋的布置形式（1）（2）（4）（3）横向加劲肋主要防止由剪应力和局部压应力可能引起的腹板失稳；纵向加劲肋主要防止由弯曲压应力可能引起的腹板失稳；短加劲肋主要防止由局部压应力可能引起的腹板失稳。保证腹板稳定性的计算方法：1.先布置加劲肋，然后计算各区格板的各种作用应力和相应的临界应力，使其满足稳定条件。2.由腹板的稳定条件直接导出加劲肋的布置。