钢结构》考前辅导.doc

钢结构考前辅导.txt曾经拥有的不要忘记；不能得到的更要珍惜；属于自己的不要放弃；已经失去的留作回忆。 本文由liuyikg贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 钢结构考前辅导 钢结构 复习要点 例题, 例题,考题详解 第1章绪论 章绪论 钢结构的特点 (1)材料强度高,塑,韧性好,钢材质量 材料强度高, 韧性好, 材料强度高 相对) 轻(相对) (2)材质均匀 材质均匀 钢材内部组织较接近于匀质和各向同性 接近于匀质和各向同性 体,实际受力和根据力学情况计算的结果 相吻合. (3)制造简便,工期短 制造简便, 制造简便 (4)可焊性,密封性好 可焊性, 可焊性 缺点: 缺点: (1)耐腐蚀性差 耐腐蚀性差在潮湿和有腐蚀性介质的环境中,纲结构 耐腐蚀性差 容易锈蚀,要选用耐大气腐蚀的耐侯钢材,注意油漆防护,增 加了维护费用. (2)耐热不耐高温 耐热不耐高温当钢材受热温度在200以内时.其主 耐热不耐高温 要性能变化很小,具有较好的耐热性能.但是,当温度在600 以上时,其承载力几乎完全丧失.必须有隔热或采用防火涂料 等防护措施 (3)低温脆断 要高度重视 低温脆断 (4)变形较大(不利安装) 变形较大( 变形较大 不利安装) 钢结构的应用 大跨钢结构 大跨度钢屋架 网架,网壳结构 ,悬索结构,拱架结构,桥梁 结构 结构跨度越大,自重在荷载中所占的比例就越大,减轻结构的 自重会带来明显的经济效益. 高层建筑 高耸建筑 轻型钢结构 容器和其他构筑物 概率极限状态设计法 传统容许应力法(安全系数法57年以前 年以前) (一)传统容许应力法(安全系数法 年以前) 多系数半概率法( 年旧规范 年旧规范) (二)多系数半概率法(74年旧规范) (三)一次二阶矩概率极限状态设计法(分项系数法) 一次二阶矩概率极限状态设计法(分项系数法) 全概率极限状态设计法(发展方向) (四)全概率极限状态设计法(发展方向) 结构设计准则-结构由各种荷载所产生的效应(内力和变形)不大于结构 结构设计准则 (包括连接)由材料性能和几何因素等所决定的抗力或规定限值. 安全性-结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载,外加变 安全性 形等的作用,在偶然事件发生后,能保证整体稳定性,不致倒塌. 适用性-结构在正常使用荷载下,应具有良好的工作性能.如不发生影响结 适用性 构正常使用的过大的变形等. 耐久性-结构在正常维护下,随时间变化仍能满足预定功能要求,如锈蚀而 耐久性 影响寿命等. 安全度-度量安全性的指标. 安全度 可靠性-指结构在规定时间(设计基准期,一般50年)内,规定条件(正常 可靠性 设计,正常施工,正常使用和正常维护)下,完成预定功能的能力. 可靠度-可靠度():结构在预定时间内,在规定条件下,完成预定功能 可靠度 的概率,是度量结构可靠性的指标. 可靠概率-可靠概率(Ps ):结构能够完成预定功能的概率. 可靠概率 失效概率-失效概率(Pf):结构不能完成预定功能的概率. 失效概率 可靠概率与失效概率的关系:Ps + Pf =1 可靠概率与失效概率的关系 作用效应-作用效应(S):结构上的作用引起的结构或其构件的内力和变形. 作用效应 结构抗力-结构抗力(R):结构或构件承受内力和变形的能力. 结构抗力 极限状态方程:Z=R-S=0 功能函数:Z=g(R,S)=R-S 极限状态方程 功能函数 承载力极限状态(第一极限状态) 承载力极限状态(第一极限状态)-结构或构件达到最大承载力(如强度,稳定,疲劳) 或达到不适于继续承载的变形(如塑性变形)时的极限状态. 正常使用极限状态(第二极限状态) 正常使用极限状态(第二极限状态)-结构或构件达到正常使用的某项规定限值时的极 限状态. 荷载标准值-建筑结构在设计基准期内在正常情况下有可能出现的最大荷载值. 荷载标准值 荷载设计值-标准值乘以荷载分项系数. 荷载设计值 极限状态设计法公式(简单荷载情况) 极限状态设计法公式(简单荷载情况) ( + 0 G Gk Q1 Q1k + Qi i=2 n ci Qik ) f d ( .3.13 1 ) ( + n o G Gk i=1 Qi ci Qik ) f d (1.3.14) v = vGk + vQ1k + ci vQik v i=2 n (1.3.16) 第2章 材料 章 第一节 钢材的力学性能 一,强度 屈服强度fy-设计标准值(设计时可达的最大应力); -设计标准值 屈服强度 -设计标准值(设计时可达的最大应力); 抗拉强度fu-钢材的最大应力强度,fu/fy为钢材的强度 抗拉强度 -钢材的最大应力强度, 为钢材的强度 -钢材的最大应力强度 安全储备系数. 安全储备系数. 理想弹塑性-工程设计时将钢材的力学性能, -工程设计时将钢材的力学性能 理想弹塑性-工程设计时将钢材的力学性能,假定为 一理想弹塑性体 塑性- -材料发生塑性变形而不断裂的性质 二,塑性-材料发生塑性变形而不断裂的性质 重要指标-好坏决定结构安全可靠度,内力重分布, -好坏决定结构安全可靠度 重要指标-好坏决定结构安全可靠度,内力重分布,保 证塑性破坏,避免脆性破坏. 证塑性破坏,避免脆性破坏. 用伸长率衡量 三,韧性-钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力,用于表 韧性-钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力, -钢材在断裂或塑变时吸收能量的能力 征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力, 征钢材抗冲击荷载及动力荷载的能力,动力指 是强度与塑性的综合表现. 标,是强度与塑性的综合表现. 用冲击韧性衡量,分常温与负温要求. 用冲击韧性衡量,分常温与负温要求. 冷弯性能-钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力. -钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力 四,冷弯性能-钢材发生塑变时对产生裂纹的抵抗能力. 是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标. 是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标. 可焊性- -钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的 五,可焊性-钢材在焊接过程中对产生裂纹或发生断裂的 抵抗能力, 抵抗能力,以及焊接后具备良好性能的指 标.通过焊接工艺试验进行评定 第二节 钢结构的破坏形式 塑性破坏与脆性破坏 影响因素-化学成分,冶金质量,温度,冷作硬化, 影响因素-化学成分,冶金质量,温度,冷作硬化, -化学成分 时效,应力集中,复杂应力. 时效,应力集中,复杂应力. 第3节 钢材性能的影响因素 节 一,化学成分-C,S,P,Mn,Si 化学成分- Mn, 二,冶金与轧制 三,时效 温度-正温与负温,热塑现象, 四,温度-正温与负温,热塑现象,冷脆现 象 五,冷作硬化 应力集中与残余应力- 六,应力集中与残余应力-残余应力的概念 以及它的影响. 以及它的影响. 复杂应力状态-强度理论,同号应力, 七,复杂应力状态-强度理论,同号应力, 异号应力. 异号应力. 钢材的品种, 第五节 钢材的品种,牌号与选择 品种-炭素钢Q235;低合金钢Q345,Q390, 品种-炭素钢Q235;低合金钢Q345,Q390,Q420 Q235 Q345 牌号的表示方法- 屈服强度值,质量等级( 牌号的表示方法-Q,屈服强度值,质量等级(碳 素钢AD 低合金钢AE AD, AE) 冶金脱氧方法( 素钢AD,低合金钢AE),冶金脱氧方法(F,b,Z, TZ) TZ) 影响选择的因素 结构的重要性(结构的安全等级分一级(重要), 结构的重要性(结构的安全等级分一级(重要), 二级(一般),三级(次要),荷载情况( ),三级 ),荷载情况 二级(一般),三级(次要),荷载情况(动, 静荷载),连接方法(Q235A不能用于焊接结构 ),连接方法 不能用于焊接结构), 静荷载),连接方法(Q235A不能用于焊接结构), 环境温度. 环境温度. 第3章 钢结构的连接 章 第1节 钢结构的连接方法与特点 节 焊接连接-对接焊缝, 焊接连接-对接焊缝,角焊缝 螺栓连接-普通螺栓, 螺栓连接-普通螺栓,高强螺栓 铆钉连接-已基本被高强螺栓代替. 铆钉连接-已基本被高强螺栓代替. 第2节 焊缝连接 节 一,焊接特性 1,焊接方法-电弧焊(手工,自动埋弧以及气体保护焊), ,焊接方法-电弧焊(手工,自动埋弧以及气体保护焊), 电阻焊和气焊. 电阻焊和气焊. 2,特点-省材,方便,适用强;热影响区变脆,残余应力 ,特点-省材,方便,适用强;热影响区变脆, 与变形,质量变动大. 与变形,质量变动大. 3,焊缝缺陷-裂纹,气孔,未焊透,夹渣,烧穿等. ,焊缝缺陷-裂纹,气孔,未焊透,夹渣,烧穿等. 4,焊接形式 , 按焊件相对位置-平接(对接),搭接以及垂直连接. ),搭接以及垂直连接 按焊件相对位置-平接(对接),搭接以及垂直连接. 按施焊位置-俯焊(平焊),横焊,立焊以及仰焊. ),横焊 按施焊位置-俯焊(平焊),横焊,立焊以及仰焊. 按截面构造- 按截面构造-对接焊缝及角焊缝 第3节 对接焊缝的构造与计算 节 一,构造 破口形式- 单边V 双边V 型及X 破口形式-I型,单边V型,双边V型,U型,K型及X型. 引,落弧板 变厚度与变宽度的连接- 斜面. 变厚度与变宽度的连接-1:4斜面. 质量等级与强度-一级综合性能与母材相同; 质量等级与强度-一级综合性能与母材相同; 二级强度与母材相同; 二级强度与母材相同; 三级折减强度 计算-同构件. -同构件 二,计算-同构件. 第4节 角焊缝的构造与计算 节 一,构造 角焊缝分直角与斜角(锐角与钝角)两种截面. 角焊缝分直角与斜角(锐角与钝角)两种截面. 直角型又分普通,平坡,深熔型(凹面型); 直角型又分普通,平坡,深熔型(凹面型); 板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝(P56, 3.21) 板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝(P56,图3.21) 二,受力特性 正面焊缝应力状态复杂,但内力分布均匀,承载力高; 正面焊缝应力状态复杂,但内力分布均匀,承载力高; 侧面焊缝应力状态简单,但内力分布不均,承载力低. 侧面焊缝应力状态简单,但内力分布不均,承载力低. 破坏为45 喉部截面,设计时忽略余高. 破坏为45o喉部截面,设计时忽略余高. 三,角焊缝的计算 f f + ( f )2 f fw 2 M = f 6M 2 mhelw N f fw 2 helw T = f T r T r = IP Ix +I y f = N f f fw 2 helw f = 第5节 普通螺栓连接 节 一,连接性能与构造 受剪连接的破坏形式-板端冲剪,螺杆受弯,螺杆剪切, -板端冲剪 受剪连接的破坏形式-板端冲剪,螺杆受弯,螺杆剪切, 孔壁挤压,板件净截面(直线,折线).构造满足前两种, 孔壁挤压,板件净截面(直线,折线).构造满足前两种, ).构造满足前两种 t5d). (e2do;t5d). 受剪连接受力方向螺栓受力不均,一定长度时需折减. 受剪连接受力方向螺栓受力不均,一定长度时需折减. 受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限. 受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限. 施工及受力要求,螺栓有排布距离要求(栓距,线距,边距, 施工及受力要求,螺栓有排布距离要求(栓距,线距,边距, 端距). 端距). 分精制( 及粗制( 不能用于主要受力连接) 分精制(A,B级)及粗制(C级,不能用于主要受力连接) 二,计算 1,单个连接承载力 ,受剪连接 d 2 b b b b N min = min(NV , N cb ) N cb = d t f cb 抗剪与承压: NV = nV 抗剪与承压: fV 4 ,受拉连接 N = b V d e2 4 ftb 2 2 ,拉剪共同作用 2,螺栓群连接计算 , ,轴力或剪力作用 NV N t b + b 1 N N V t n= N V ;n = b b N min N min NV N cb ,弯矩轴力共同作用 N min = N My1 n yi2 N max = N My1 + N tb n yi2 ,扭矩,轴力,剪力共同作用 扭矩,轴力, N1 = (N T 1x b + N1N ) + (N1TY + N1vy ) NV x 2 2 其中: 其中: N1N = x N V V ; N1 y = ; N1Tx = n n Ty1 ; N1Ty = 2 2 (xi + yi ) Tx1 (xi2 + yi2 ) 第6节 高强度螺栓连接 节 一,高强螺栓的受力性能与构造 按计算原则分摩擦型与承压型两种. 按计算原则分摩擦型与承压型两种. 摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力. 摩擦型抗剪连接的最大承载力为最大摩擦力. 承压型抗剪连接的最大承载力同普通螺栓(Nbmin). 承压型抗剪连接的最大承载力同普通螺栓( 注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型. 注意当连接板件较小时承压型的承载力小于摩擦型. 受拉连接时两者无区别,都以0.8P为承载力. 0.8P为承载力 受拉连接时两者无区别,都以0.8P为承载力. 板件净截面强度计算与普螺的区别为50 的孔前传力. 50% 板件净截面强度计算与普螺的区别为50%的孔前传力. 受剪连接时,螺栓受力不均,同普螺应考虑折减系数 受剪连接时,螺栓受力不均,同普螺应考虑折减系数. 由于承压型设计的变形较大,直接承受动荷不易采用. 由于承压型设计的变形较大,直接承受动荷不易采用. 设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d 范围内. 设计认为摩擦力主要分布在螺栓周围3d0范围内. 二,计算 一,摩擦型螺栓连接计算 一,摩擦型螺栓连接计算 1,抗剪连接 , 2,抗拉连接 , N v N vb = 0.9n f P N t N tb = 0.8P (抗弯时旋转中心在中排) 抗弯时旋转中心在中排) 3,拉剪共同作用 , N v N vb = 0.9n f ( N t 1.25) P; N t N tb = 0.8P 二,承压型螺栓连接计算 二,承压型螺栓连接计算 计算方法同普通螺栓连接, 计算方法同普通螺栓连接,应注意 抗拉承载力 N t N tb = 0.8 P 拉剪共同作用 NV N t b + b 1 N N V t 2 2 N cb NV 1.2 N t N tb = 0.8 P 抗弯时旋转中心在中排 第7节 例题详解 节 例题1, 例题 ,某T型牛腿,角焊缝连接,F=250kN,Q235钢,E43型 型牛腿,角焊缝连接,F=250kN,Q235钢 E43型 焊条,静荷载,确定焊脚尺寸. 焊条,静荷载,确定焊脚尺寸. 确定焊缝计算长度(两条L型焊缝) 解:1,确定焊缝计算长度(两条L型焊缝) 竖焊缝: 竖焊缝:lw1=200-5=195mm, 水平焊缝: lw2=(200-16)/2-5=87mm,取lw2=85mm 2,求焊缝形心及惯性矩: 求焊缝形心及惯性矩: 求焊缝形心及惯性矩 y= 2 195 he 195/ 2 = 67.9mm 2 195 he + 2 85 he 2 he 195 3 195 Iy = + 2 he 195 ( 67 .9 ) 2 + 2 he 85 67 .9 2 12 2 = 2361 10 3 he mm 4 3,力向形心转移 , M = F e = 2501000 65 = 16.25106 N mm V = F = 2.5 105 N 4,受力控制点分项应力(下点) ,受力控制点分项应力(下点) M f2 My2 16.25 106 (195 67.5) 874.7 N/mm2 = = = 2361 103 he Ix he V 2.5 105 64.1 N/mm2 = = = 2he 195 390he he V f2 5,焊缝强度结算: 焊缝强度结算: f f + ( f )2 f fw 2 2 1 874.7 2 + 641 160 he 6mm he 1.22 hf = he 6 = = 8.6mm 0.7 0.7 6,焊脚尺寸确定: ,焊脚尺寸确定: 取:h f = 10 mm hf hf min = 1.5 tmax = 1.5 16 = 6mm hf hf max = 1.2tmin = 1.2 16 = 19.2mm 例题2, 例题 , 图示摩擦型高强螺栓连接, 图示摩擦型高强螺栓连接, M20,10.9级 喷砂生赤锈, M20,10.9级,喷砂生赤锈, 验算连接强度. 验算连接强度. 已知:M=106k.m; 已知:M=106k.m; N=384kN; N=384kN; V=450kN. V=450kN. 解:1,查取有关参数 预拉力: 预拉力: P=155kN; 摩擦系数: 摩擦系数:=0.45 2,确定控制点 , 经受力分析控制点为最 上排螺栓. 上排螺栓 3,最上排螺栓分项受力 , 轴力N 轴力N:各螺栓均匀受拉 N 384 103 N = = = 2.4 104 N n 16 My1 N tM = = 44167 N 弯矩M作用: 弯矩M作用:最上排受最大拉力 m yi2 其中 y1 = 7 100 / 2 = 350mm m = 2 N t y 2 i = 2(50 2 + 100 2 + 250 2 + 350 2 ) = 410000 mm 2 总拉力: 总拉力: N t = N tN + N tM 4,承载力验算 = 24000 + 44167 = 68167 N V 450 103 N v= = = 2.81 104 N n 16 剪力V 剪力V:各螺栓均匀受剪 b N V = 0.9 n f ( P 1.25 N t ) = 0.9 1 0 .45(155000 1.25 68167 ) = 28 .2 10 3 N N v = 28 .1 10 3 N N t = 68167 N N tb = 0.8P = 0 .8 155000 = 124000 N 5,结论:连接承载力满足要求 结论: 第4章 轴心受力构件 章 第1 节 概述 钢结构各种构件应满足正常使用及承载能力两种极限状态 的要求. 的要求. 正常使用极限状态:刚度要求- 正常使用极限状态:刚度要求-控制长细比 承载能力极限状态:受拉-强度; 承载能力极限状态:受拉-强度; 受压-强度,整体稳定,局部稳定. 受压-强度,整体稳定,局部稳定. 截面形式: 截面形式:分实腹式与格构式 第2 节 强度与刚度 净截面强度-轴压构件如无截面消弱, 净截面强度-轴压构件如无截面消弱,整稳控制可不验算 强度. 强度. 刚度-注意计算长度. 刚度-注意计算长度. 第3节 轴压构件的整体稳定 节 典型的失稳形式-弯曲失稳,扭转失稳及弯扭失稳; 典型的失稳形式-弯曲失稳,扭转失稳及弯扭失稳; 理想构件的弹性弯曲稳定-欧拉公式; 理想构件的弹性弯曲稳定-欧拉公式; 弹塑性弯曲失稳-切线模量理论; 弹塑性弯曲失稳-切线模量理论; 实际构件的初始缺陷-初弯曲,初偏心,残余应力; 实际构件的初始缺陷-初弯曲,初偏心,残余应力; 初始缺陷的影响; 初始缺陷的影响; 肢宽壁薄的概念; 肢宽壁薄的概念; 格构式截面-缀条式与缀板式; 格构式截面-缀条式与缀板式; 格构式轴压构件换算长细比的概念与计算; 格构式轴压构件换算长细比的概念与计算; 格构轴压构件两轴等稳的概念(实腹式同); 格构轴压构件两轴等稳的概念(实腹式同); 单肢稳定性的概念. 单肢稳定性的概念. 掌握整体稳定的计算公式与方法; 掌握整体稳定的计算公式与方法; 第4 节 实腹式截面局部稳定 局部稳定的概念-板件的屈曲, 局部稳定的概念-板件的屈曲,局部失稳并不意味构件失 但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生; 效,但是局部的失稳会导致整体失稳提前发生;局部稳定 承载力与支承条件,受力形式与状态及板件尺寸有关. 承载力与支承条件,受力形式与状态及板件尺寸有关. 局部稳定的保证原则-保证整体失稳之前不发生局部失稳 局部稳定的保证原则- 等稳原则-局部稳定承载力等于整体稳定承载力. 等稳原则-局部稳定承载力等于整体稳定承载力. 等强原则- 等强原则-局部稳定承载力等于某一整体稳定达不到的强 度值. 度值. 局部稳定的控制方法-限制板件的宽( 厚比. 局部稳定的控制方法-限制板件的宽(高)厚比. 掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法. 掌握工字形截面局部稳定的计算公式与方法. 第5节 例题详解 例题1 例题 右图示轴心受压构件, 右图示轴心受压构件, I x = 2.54 104 cm4 I y = 1.25 103 cm4 A = 8760 cm 2 ; l = 5 .2 m Q235钢,截面无消弱, Q235钢 截面无消弱, 翼缘为轧制边. 翼缘为轧制边. 问:1,此柱的最大承载力设计值 ? ,此柱的最大承载力设计值N? 2,此柱绕y轴失稳的形式? ,此柱绕y轴失稳的形式? 3,局部稳定是否满足要求? ,局部稳定是否满足要求? 解: 1,整体稳定承载力计算 对x轴: l0 x = l = 5.2m i x = I x A = 2.54 104 87.6 = 17cm x = l0 x ix = 520 17 = 30.6 = 150 翼缘轧制边, 翼缘轧制边,对x轴为b类截面,查表有: x = 0.934 轴为b类截面,查表有: N x = x Af = 0.934 8760 215 10 3 = 1759 kN 对x轴:l0 y = l / 2 = 2.6m i y = I y A = 1.25 103 87.6 = 3.78cm y = l0 y i y = 520 3.78 = 68.8 = 150 翼缘轧制边, 翼缘轧制边,对y轴为c类截面,查表有: y = 0.650 轴为c类截面,查表有: N y = y Af = 0.65 8760 215 10 3 = 1224 kN 由于无截面消弱,强度承载力高于稳定承载力, 由于无截面消弱,强度承载力高于稳定承载力,故构件的 最大承载力为: 最大承载力为: N max = N y = 1224 kN 2,绕y轴为弯扭失稳 3,局部稳定验算 max = max x , y = 68 .8 30 max 100 ,较大翼缘的局部稳定 b1 / t = 95 / 14 = 6.79 (10 + 0.1max ) 235 f y = (10 + 0.1 68.8) 235 235 = 16.88 结论:满足要求 结论: ,腹板的局部稳定 h0 / tw = 400 / 10 = 40 ( 25 + 0.5max ) 235 f y = (25 + 0.5 68.8) 235 235 = 59.4 结论: 结论:满足要求 受弯构件( 第5章 受弯构件(梁) 第1节 概述 正常使用极限状态: 正常使用极限状态:控制梁的变形 承载能力极限状态:强度,整体稳定, 承载能力极限状态:强度,整体稳定,局部稳定 梁的截面: 梁的截面:型钢梁与组合梁 梁格布置:简单梁格,普通梁格,复杂梁格. 梁格布置:简单梁格,普通梁格,复杂梁格. 第二节 梁的强度与刚度 梁的工作状态 弹性阶段- 弹性阶段-边缘屈服 塑性铰- 塑性铰-全截面屈服 考虑部分发展塑性, 考虑部分发展塑性,塑性发展系数 不考虑塑性发展的情况-p142(动力荷载,翼缘宽厚比) 不考虑塑性发展的情况-p142(动力荷载,翼缘宽厚比) 掌握工字型截面的塑性发展系数 梁的强度-抗弯,抗剪,局部承压及折算应力( 梁的强度-抗弯,抗剪,局部承压及折算应力(掌握计算 方法-系数的取用,验算部位) 方法-系数的取用,验算部位) 4.梁的计算内容 梁的计算内容 强度 抗弯强度 抗剪强度 局部压应力 折算应力 承载能力极限状态 整体稳定 局部稳定 正常使用极限状态 刚度 2.抗弯强度计算 2.抗弯强度计算 梁设计时只是有限制地利用截面的塑性,如工字形截面塑性发 展深度取ah/8. fy (1)单向弯曲梁 单向弯曲梁 Mx f xWnx (2)双向弯曲梁 双向弯曲梁 6.2.4 x x 式中: x , y 截面塑性发展系数,对于工字形截面梁: 截面塑性发展系数,对于工字形截面梁 截面塑性发展系数 My Mx + f xWnx yWny 6.2.5 其他截面见表6.1. 其他截面见表6.1. 6.1 235 b 235 当翼缘外伸宽度b与其厚度 之比满足: 与其厚度t之比满足 当翼缘外伸宽度 与其厚度 之比满足 0.6 稳定计算时应以 b 代替 b,其中: , b = 1.07 不大于1.0 0.282 b 6.3.4 当截面同时作用Mx , My时: 当截面同时作用 y 取值同塑性发展系数, 但并不表示沿 y轴以进入 取值同塑性发展系数, 塑性阶段, 塑性阶段,而是为了降低后一项的 强度公式的一致性. 强度公式的一致性. 影响和保持与 My Mx + f W W b x y y 6.3.5 二,腹板加劲肋 腹板局部稳定的设计原则 限制高厚比-不经济,不采用 限制高厚比-不经济, 允许局部失稳-考虑屈曲后强度(轻钢结构采用) 允许局部失稳-考虑屈曲后强度(轻钢结构采用) 用加劲肋减小腹板支承尺寸提高局稳承载力(普钢) 用加劲肋减小腹板支承尺寸提高局稳承载力(普钢) 加劲肋的种类-横向,纵向及短加劲肋. 加劲肋的种类-横向,纵向及短加劲肋. 加劲肋的布置p169 p169表 加劲肋的布置p169表5.10 加劲肋的构造p169 5.10注及 p169表 注及p172 加劲肋的构造p169表5.10注及p172 支承加劲肋-加强的横向肋,除满足横向肋的构造要求外, 支承加劲肋-加强的横向肋,除满足横向肋的构造要求外, 还应满足受力要求. 还应满足受力要求. 支承肋分平板式与凸缘式-凸缘式应控制凸缘长度 支承肋分平板式与凸缘式-凸缘式应控制凸缘长度2t 第6章 拉弯与压弯构件 第1节 概述 拉弯,压弯构件实际为轴力构件与受弯的组合 拉弯, 三种典型的拉, 三种典型的拉,压弯构件 正常使用极限状态- 正常使用极限状态-控制构件的长细比 承载能力极限状态-强度, 承载能力极限状态-强度,整体稳定及局部稳定 截面形式-实腹式,格构式(一般选用缀条式) 截面形式-实腹式,格构式(一般选用缀条式) 第2节 拉,压弯构件的强度与刚度 理解公式中的号意义与应用(单对称截面, 理解公式中的号意义与应用(单对称截面,弯矩作用在 对称轴平面内,且使较大翼缘受压). 对称轴平面内,且使较大翼缘受压). 注意塑性发展系数的取用(同梁) 注意塑性发展系数的取用(同梁) 刚度- -控制构件的长细比 刚度-控制构件的长细比 第3节 压弯构件的整体稳定 整体稳定包括两方面-弯矩作用平面内的弯曲失稳及弯矩 整体稳定包括两方面-弯矩作用平面内的弯曲失稳及弯矩 弯曲失稳 作用平面外的弯扭失稳 弯扭失稳. 作用平面外的弯扭失稳. 整体稳定的计算 N mx M x + f x A xW1 x (1 0 .8 N N Ex ) M + tx x f bW 1 x yA N mx M x N f A 2 xW2 x (1 1.25 N N Ex ) N Ex = N Ex N = Ex 1 .1 2 EI x l 02x 2E = 2 A x 第4节 实腹式压弯构件的局部稳定 应力梯度的概念 max min = max 梁: = 2 轴力构件: = 0 轴力构件: 压弯构件: 拉,压弯构件: 0 2 翼缘的局部稳定-受力简单, 翼缘的局部稳定-受力简单,同梁按等强原则 腹板的局部稳定-受力复杂,影响因素多,等强原则. 腹板的局部稳定-受力复杂,影响因素多,等强原则. 腹板局部稳定的主要影响因素: 腹板局部稳定的主要影响因素: 正应力比: 剪,正应力比: = 1 正应力梯度: 正应力梯度: = ( max min ) max 塑性区发展深度 第5节 格构式截面压弯构件 一般宜采用缀条式,当弯矩较小时也可以采用缀板式. 一般宜采用缀条式,当弯矩较小时也可以采用缀板式. 一般弯矩绕虚轴作用,特殊情况弯矩也可绕实轴作用. 一般弯矩绕虚轴作用,特殊情况弯矩也可绕实轴作用. 弯矩绕实轴作用时,整体稳定计算同实腹式截面, 弯矩绕实轴作用时,整体稳定计算同实腹式截面,但平 面外稳定计算时,稳定系数应按换算长细比0x计算, 面外稳定计算时,稳定系数应按换算长细比 计算, 梁弯稳定系数 1.0. 梁弯稳定系数 b=1.0. 弯矩绕实轴作用时: 弯矩绕实轴作用时: 弯矩作用平面内的整体稳定- -不考虑塑性发展 弯矩作用平面内的整体稳定-不考虑塑性发展 mx M x N Ix + f W1x = x A W1x (1 x N N Ex ) y0 弯矩作用平面外的整体稳定-不需验算, 弯矩作用平面外的整体稳定-不需验算,但需保证单肢 -不需验算 的两向稳定性. 的两向稳定性. 单肢稳定-分肢相同时验算较大分肢; -分肢相同时验算较大分肢 单肢稳定-分肢相同时验算较大分肢;分肢不同时应分 别验算两单肢. 别验算两单肢. Af 235 缀材设计- -按实际剪力及 中较大值. 缀材设计-按实际剪力及 V = 85 中较大值. f y 局部稳定:两肢件应按轴压构件控制局部稳定. 局部稳定:两肢件应按轴压构件控制局部稳定. 轴压构件控制局部稳定 第6节 例题 验算下图示压弯构件的强度及平面内,外的整体稳定性. 验算下图示压弯构件的强度及平面内,外的整体稳定性. 已知:Q235钢 已知:Q235钢,A=20cm2,Ix=346.8cm4, Iy=43.6cm4, 4.4cm, 翼缘侧向1/3跨处设置两个侧向支承. 1/3跨处设置两个侧向支承 y1=4.4cm, 翼缘侧向1/3跨处设置两个侧向支承. 解:1,参数计算 ix = I x A = 4.16cm;i y = I y A = 1.48cm; W1x = I x y1 = 78.82cm;W2 x = I x y2 = 40.3cm x = l0 x ix = 600 4.17 = 144; x = 0.329(b类) y = l0 y i y = 200 1.48 =135; x = 0.325(c类) M x = ql 2 / 8 = 2 62 / 8 = 9kN m N Ex = 2 EA 2 = 3.142 206000 20 102 / 1442 = 196.1kN N Ex = N Ex 1.1 = 196.1 / 1.1 = 178.27kN mx = tx = 1.0; 1x = 1.05; 2 x = 1.2;b = 0.89(计算略) 2,强度计算 , N Mx 40 103 9 106 + = + = 128.75 f = 215N/mm2 An 1xW1x 20 102 1.05 78.82 103 N Mx 40 103 9 106 = + = 166.1 f = 215N/mm2 An 2 xW2 x 20 102 1.2 40.3 103 结论:强度满足要求. 结论:强度满足要求. 3,弯矩作用平面内的稳定性 , N mx M x + = x A xW1x (1 0.8N N Ex ) 40 10 3 1 9 10 6 = + 2 0.329 20 10 1.05 78 .82 10 3 (1 0.8 40 / 178 .27 ) = 60 .8 + 132 .5 = 193 .3 N/mm 2 f = 215 N/mm 2 40 10 1 9 10 mx M x N = A 2 xW2 x (1 1.25 N N Ex ) 20 102 1.2 40.3 103 (1 1.25 40 / 178.27) 3 6 = 20 258.65 = 238.65N/mm2 f = 215N/mm2 结论:平面内整稳不满足. 结论:平面内整稳不满足. 4,平面外的整体稳定性 , N 40 10 3 1 9 10 6 tx M x + = + 1 2 yA bW 1 x 0.325 40 10 0.89 78 .82 10 3 = 61.5 + 128.3 = 189.8 N/mm 2 f = 215 N/mm 2 结论:平面外整稳满足. 结论:平面外整稳满足. 第8章 单层厂房结构 章 单层厂房钢结构的组成及布置原则 单层厂房钢结构一般是由屋盖结构,柱,吊车梁,制动梁(或制动桁架), 各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系 一,柱网布置 温度伸缩缝的布置 8.2 横向框架的结构 柱间支撑 屋盖的支撑 作用: (1)保证屋盖形成空间几何不变结构体系,增大其空间刚度. (2)承受屋盖各种纵向,横向水平荷载(如风载,吊车制动力, 地震力等),并将其传至屋架支座. (3)为上,下弦杆提供侧向支撑点,减小弦杆在屋架平面外的 计算长度,提高其侧向刚度和稳定性. (4)保证屋盖结构安装时的便利和稳定. 简支屋架设计 屋架的荷载计算与荷载组合 杆件的截面设计 杆件的截面 桁架的节点设计 钢桁架施工图 桁架施工图一般按运输单元绘制 运输单元绘制. (1) 桁架施工图一般按运输单元绘制. 当桁架对称时,可仅绘制半榀桁架 半榀桁架. 当桁架对称时,可仅绘制半榀桁架.施工图上应包括 桁架正面图,上弦和下弦平面图, 桁架正面图,上弦和下弦平面图,剖面图左右端视图及必要 的剖面图和特殊的零件图.这是屋架施工详图的主体. 的剖面图和特殊的零件图.这是屋架施工详图的主体. (2) 图纸的布置. 2) 图纸的布置. 图纸的左上角用适当比例绘制桁架简图 单线图),左半跨注 桁架简图( ),左半跨 图纸的左上角用适当比例绘制桁架简图(单线图),左半跨注 明桁架杆件的几何轴线尺寸,右半跨注明杆件的内力设计值,并注 明桁架杆件的几何轴线尺寸,右半跨注明杆件的内力设计值, 几何轴线尺寸 内力设计值 明桁架中央的起拱高度 桁架图上不必表示).图纸正中为桁架正 起拱高度( ).图纸正中为 明桁架中央的起拱高度(桁架图上不必表示).图纸正中为桁架正 面和上,下弦平面图.右上角是材料表 把所有杆件和零部件的编 材料表, 面和上,下弦平面图.右上角是材料表,把所有杆件和零部件的编 规格,长度,数量(正反)及重量等均填于表中 等均填于表中, 号,规格,长度,数量(正反)及重量等均填于表中,以备配料和 计算用钢量,并可供配备起重和运输设备时参考. 计算用钢量,并可供配备起重和运输设备时参考. 桁架施工图通常采用两比例尺绘制 两比例尺绘制. (3) 桁架施工图通常采用两比例尺绘制. 桁架杆件的轴线一般用1:201:30 1:201:30, 桁架杆件的轴线一般用1:201:30,而节点尺寸和杆件截面 尺寸用1:101:15的比例尺绘制 的比例尺绘制. 尺寸用1:101:15的比例尺绘制.对重要节点和特殊零部件还可 加大些.以清楚地表达节点的细部尺寸. 加大些.以清楚地表达节点的细部尺寸. 尺寸标注.施工图上应注明各零部件的型号和主要几何尺寸 应注明各零部件的型号和主要几何尺寸, (4) 尺寸标注.施工图上应注明各零部件的型号和主要几何尺寸, 加工尺寸( 5mm的倍数),定位尺寸 包括加工尺寸 宜取5mm的倍数),定位尺寸,孔洞位置以及对 包括加工尺寸(宜取5mm的倍数),定位尺寸,孔洞位置以及对 工厂制造和工地安装的要求 制造和工地安装的要求. 工厂制造和工地安装的要求. 至各杆件端 定位尺寸主要有:节点中心至各杆件端和至节点板边缘 定位尺寸主要有:节点中心至各杆件端和至节点板边缘 下和左, 的距离,轴线至角钢背的距离等 螺栓孔 的距离等. (上,下和左,右)的距离,轴线至角钢背的距离等.螺栓孔 位置要符合螺栓排列的要求. 位置要符合螺栓排列的要求. 螺栓排列的要求 工厂制造的工地安装要求包括 零部件切角,切肢, 的工地安装要求包括; 工厂制造的工地安装要求包括;零部件切角,切肢,削 孔洞直径和焊缝尺寸等均应在施工图中注明 等均应在施工图中注明. 棱,孔洞直径和焊缝尺寸等均应在施工图中注明.工地安装焊 缝和螺栓应标注其符号,以适应运输单元划分的拼接 拼接. 缝和螺栓应标注其符号,以适应运输单元划分的拼接. 编制材料表.对所有零件应进行详细编号, (5) 编制材料表.对所有零件