钢结构 轴心受力构件课件.ppt

1、第四章轴心受力部件、4.1轴心受力部件的特点、1 .拉力或压力严格通过截面中心。 2、部件形式：实腹式部件或格构式部件。 实腹式：主要适用范围：索、支、网信息帧、管桁架格构式：主要使用范围：大截面结构柱、典型轴心受力构件截面形式、木钢柱、常见钢柱形式、4.2轴心受力构件强度、N An、f d、N An f d、or=、应力再分布(3)工程设计式、or、f K f d=f y/R，(1)截面形式：圆形、方形、矩形等(2)截面强度截面没有弱化： Np=Af y截面弱化：部件屈服前截面的弱化部位没有被破坏的条件没有弱化的位置：弱化的位置： N min (Af d，AFD An f d，轴心拉伸部件，

2、强度(负荷能力极限状态):摩擦类型之外，摩擦类型，刚性(正常使用极限状态):注意：根据方向的不同，l0和I的值不一定相同，请求最大值。 (3)考虑连接部净截面效率的强度管理，4.2轴心被拉伸构件的有效截面(1)净截面效率连接部结构截面力的分布和传递效率有效传递内力的截面与计算截面之比(2)截面效率的计算a被连接部的心脏到连接面的距离l连接长度，情况1 :支撑被拉伸破坏， 情况2 :网信息帧被拉伸破坏(接前页)网信息帧通过拉伸细节，允许长细节比，按照设计规范管桁架的部件为250400，P80 4.2轴心为拉伸部件的刚性(1)由于控制部件的刚性控制弯曲变形，运输安装使用中的过度变形(2)刚性a；

3、I x； 一； l及边界条件限制长细比max，附属：轴心拉伸部件的长细比，4.3拉杆和电缆，4.3.1电缆.拉杆的受力特性，电缆：1.仅拉伸不受压力。 2 .初始垂直度。 拉杆：1.虽然可以拉，但是根据情况有可能会受到压迫，所以需要注意。 2 .可忽略初始垂直度。 拉杆？ 拉或压？ 拉杆？ 拉或压？ stress (MPa )、电缆材料1的应力应变特性2钢材的比较3缓和变形、电缆材料和截面图案、0.002、0.010、2000.000、1200、800、400、e1=76.7gpa0.004、006、strain stress 10 4.3.2索的基本特性，n，u，E A L，k=，4.3.3

4、索的刚性方程式，q :平均布荷重，n :索的轴力，刚性棒，柔软索，试考：刚性拉杆的刚性方程式？Ernst效应、4.3.4电缆的连接、1端部为铸造节点2大头针连接3套管连接、电缆的连接、4.3.5电缆的强度计算、1电缆截面强度计算注意：电缆截面面积的取值在k值不同的条件下变化很大的2钢大头针结节点是a大头针的大头针棒强度(负载能力极限状态):(同轴拉伸)、摩擦类型之外，摩擦类型、刚性(正常使用极限状态):注意：根据方向的不同，l0和I的值不一定相同，请求最大值。 限制比轴严格，稳定(能力极限状态):总是发挥控制作用，4.4实腹式轴心受压部件、轴心受压部件3种弯曲弯曲形式，轴心受压部件3种弯曲弯曲

5、形式，附属：轴心受压部件的长细比，情况1 :受压支承弯曲弯曲，情况2 :受压支承弯曲弯曲，情况3 :受压支承弯曲弯曲情况4 :网架部件受压弯曲连接例4 :网架部件的受压弯曲弯曲，4.4.1受压部件为小：输送、安装中发生弯曲或过大变形的使用期间中，由于自重明显下降，在弯曲负荷下，大的振动极限的承载力显着降低，思考：长细比对拉伸和受压部件的承载力的影响改进的欧拉式切线模量理论：式(4.8 )、式(4.7 )重要概念：强度问题与稳定问题、强度问题研究部件最不利点的应力或最不利截面的内力极限值，与材料的强度极限(或钢材的屈服强度)、截面的大小有关.稳定问题是研究元素(或结构)受载荷变形后的平衡态特性及

6、其相应临界载荷，并涉及元素(或结构)的变形，即元素(或结构)的总体刚度。 4.4.2强度问题与稳定问题不同，从材料性能来看，在弹性阶段，构件(或结构)的整体刚度仅与材料的弹性模数e有关，而各品种钢材的强度极限各不相同，而弹性模数e相同。 因此，高强度钢材只能提高其强度承载力，不能提高其弹性阶段的稳定承载力。 相反，钢材的强度越高，强度问题越不能发挥控制作用，稳定问题发挥控制作用的可能性越大。 差异2、强度问题采用一次(线性)分析方法在构件和结构的原始位置(受力前的位置)建立平衡方程，求出其内力(称为一次内力)，根据内力管理强度是否满足要求。 在弹性阶段，无论结构变形如何，用一次(线性)分析方法

7、求得的内力与外载荷的大小成正比。 稳定问题采用二次(非线性)分析方法，在结构和构件受载荷后的位置形成平衡方程，求其载荷，该载荷就是稳定极限承载力。 差异3、在弹性阶段，强度问题所采用的一阶(线性)分析方法应用叠加原理，因为内力与载荷成正比，与结构变形无关。 即，在相同结构下，两组载荷所产生的内力等于各组载荷所产生的内力之和。 在二次分析中，由于结构内力与变形有关，稳定的分析不能采用叠加原理。 增加1断面惯性矩，减少2构件支撑间距，增加支撑台对构件的约束程度，减少构件变形的措施是提高构件稳定承载力的措施。 4.4.3基于提高稳定性的措施、稳定承载力公式，可区分4.4.3实际轴心受压部件与理想轴心

8、受压部件的差异、截面残馀应力压杆的第一个弯曲压杆的偏心轴端约束、焊接工字钢的纵残馀应力分布、左图焊接残馀应力的形成原因、轴心受压部件的计算长度系数这两个概念二主轴方向的计算长度分别为l0 x=300cm、l0y=600cm，【解】从附表7.5调查了A=99.48cm2、ix=3.52cm、iy=9.62cm。 因为、断面的两主轴属于b级(表4.2 )，所以在附表4.2中用=max=x=85查，=0.655，差为4%，在工程的允许范围内(大多数设计院不允许负误差)。 4.4.3实腹式轴心受压构件局部稳定、局部稳定的基本概念：有效利用截面和局部稳定的不符点，防止局部失稳的措施：宽比限制，确定板构件

9、宽比限制值的原则是板构件的局部失稳临界应力不低于整个构件的失稳临界应力，而板材局部失稳的临界应力附属：钢板的局部屈曲、附属：弹性薄板受压时的稳定平衡方程式、宽厚比限制值、山形、h形截面轴心受压构件、腹板、耳朵皮、宽厚比限制值、箱形截面轴心受压构件、腹板(腹板之间没有支承耳朵皮)、自由外伸耳朵皮、t形截面自由外伸耳朵皮和腹板的支承条件均为三边简单支承且自由， 两者的宽厚比管理式相同：焊接丁字钢，宽厚比限制值t形截面轴心受压部件、热轧分割丁字钢、宽宽比限制值、圆管截面轴心受压部件，式中d、t分别是圆管的外径和壁厚。 对于轧制模具钢部件，由于耳朵皮、腹板较厚，并且圆相连，因此必须指出，一般能够满足局

10、部稳定要求，不需要进行局部稳定(宽幅比)管理。 4.4.4宽断面腹板局部稳定的处理方法，(1)增加腹板厚度：不经济。 (2)设置纵向加强肋。 (3)允许腹板的局部屈曲，采用相关计算方法。附属：模具钢断面轴心受压构件设计流程，附属：结合断面轴心受压构件设计流程，已知N=1200kN，柱上下两端铰链。 钢材为Q345，断面没有弱化。试制设计该柱截面： 1、采用轧制工字钢2、采用焊接字形截面(耳朵皮为剪切边)。 由于该柱的两主轴方向的计算长度不同，所以将图示的截面的朝向，即x轴设为强轴，y轴设为弱轴。 这样，l0 x=7000mm，l0y=3500mm。 轧制工字钢，附表4.1 (先用b/h0.8，

11、即a类考虑)，x=0.488，附表4.2 (属于b类)，y=0.432，(1)断面，假设=100， 附表7.1选择Areq、ix、req、iy、req这3个值满足云同步的工字钢，尝试了I56a:A=135.38cm2、ix=22.01cm、iy=3.18cm、b/h=166/560=0.0)截面管理强度管理： 整体稳定管理：局部稳定(宽容比)管理：模具钢，不需要进行局部稳定管理。 刚性管理：通过x=31.8=150 y=110.1=150项目的管理，安全。 2、焊工字形截面(1)的试选截面：由于焊工字形截面的宽度可以合适地增大，所以屏幕纵横比可以合适地减小。 假设=70、附表4.2 (围绕x轴为b级)、x=0.655查阅附表4.3时(围绕y轴为c类)，由于y=0.547、试选h=200mm、b=220mm和耳朵皮厚度t=10mm，因此腹板高度比与其宽度厚度比限制值相比这明显不符合四肢壁薄、腹板比耳朵皮薄的经济原则，设想的长细比大、Areq大、集中在断面中心附近。 现在变更为=60，调查附表4.2(x轴周围属于b类)、x=0.732的附表4.3(y轴周围为c