轴心受压构件设计例题

《轴心受压构件设计例题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、DepartmentofCivilEngineering,UniversityofShanghaiforScience&Technology设计类例题1实腹式轴心受压构件的设计步骤：①选择截面；②按刚度条件假定一个λ，然后由λ→ϕ→A，确定截面尺寸；③截面特性计算；④截面验算：强度刚度整体稳定局部稳定【例题】设计一焊接H形截面轴心受压柱，钢材Q235-B，柱子承受永久荷载标准值NGk=400kN，可变荷载标准值NQk=600kN，柱上、下两端均为铰接，高度l=6.0m，柱高范围未设侧向支撑。翼缘板为火焰切割边，截面

2、无削弱。【解】（1）已知条件1）柱上、下端均为铰接，柱高度范围无侧向支撑，因而截面两主轴方向柱子的计算长度为：l0x=l0y=l=6m；2）柱子承受的轴心压力设计值为：N=1.2N+1.4N=1.2×400+1.4×600=1320kNGkQk（2）试选截面方案一1）H形截面l0x=l0y时，因ix=iy，不可能做到x和y两方向长细比相等，而由对y轴的长细比λ控制。先取λ=λ=100，则i=l/λ=600/100=6cm。yyy0yy注：长细比的取值在50~100左右，具体应根据轴心压力大小来确定，当N≤1500k

3、N时，可假定λ=80~100；当N在3000~3500kN时，可假定λ=60~70。压力越大，构件应越“矮胖”。翼缘板为火焰切割边，H形截面对x轴和y轴屈曲时均为b类截面，Q235钢，则得λ=λ=100时，ϕ=0.555y2）由截面尺寸与回转半径之间的近似关系，得截面翼缘板宽度为：b=i/0.24=6/0.24=25cmy23）需要的截面积为（钢材强度设计值f=215N/mm适用于钢板厚度t≤16mm）：N32A≥=1320×10/0.555/215/100=110.6cmϕf24）按b=25cm和需要A=110.

4、6cm的两个条件选用截面尺寸对于热轧截面、焊接截面等，腹板厚度取得比翼缘板要薄，一般取2t=(0.4~1.0)t，此处取腹板厚度t=16mm（用足f=215N/mm时的厚度），此时w2A=2×1.6×25=80cm；取tt=0.75=12mm，按A=2bt+(h−2t)t计算得h=292mm。fww本方案是否经济，必须经过比较才能知道。（3）试选截面方案二NelsonPage1of64/27/2008DepartmentofCivilEngineering,UniversityofShanghaiforScienc

5、e&Technology1）H形截面仍然由对y轴的长细比λ控制。取λ=80，则i=l/λ=600/80=7.5cm。yyy0yyb类截面，Q235钢，λ=λ=80时，ϕ=0.688y2）翼缘板宽度为：b=i/0.24=7.5/0.24=31.25cmy取b=32cm>31.25cm3）需要的截面积为：N32A≥=1320×10/0.688/215/100=89.2cmϕf4）选用截面尺寸2翼缘板：2－10×320A=64cmf2腹板：1－8×320A=25.6cmw22从而A=89.6cm>89.2cm（4）试选截

6、面方案三1）取λ=λ=70，则i=l/λ=600/70=8.57cm。yy0yyb类截面，Q235钢，λ=λ=70时，ϕ=0.751y2）翼缘板宽度为：b=i/0.24=8.57/0.24=35.7cmy取b=36cm>35.7cm3）需要的截面积为：N32A≥=1320×10/0.751/215/100=81.8cmϕf4）选用截面尺寸此时由于翼缘板较宽，根据翼缘板宽厚比（不计腹板厚度）有：b/2t≤(10+0.1λ)235/fy36即t≥=36/34=1.06cm，取t=12mm。2×(10+0.1×70)22

7、采用翼缘板：2－12×360，A=86.4cm>A=81.8cm，说明假定的λ=70偏小，因而f要求的翼缘板宽度偏大，不合适。由于为实腹式截面，因此加上腹板面积后，实际截面比A还要大。f比较上述三个方案，方案二所需钢材最少，决定采用此方案，如图所示。（5）所选截面几何特性2截面积：A=89.6cm1334惯性矩：I=[32×34−(32−0.8)×32]=19614cmx12134I=2××1×32=5461cmy12回转半径：i=I/A=19614/89.6=14.80cm，i=I/A=5461/89.6=7.8

8、1cmxxyyNelsonPage2of64/27/2008DepartmentofCivilEngineering,UniversityofShanghaiforScience&Technology长细比：λ=l/i=600/14.80=40.5<[λ]=150x0xxλ=l/i=600/7.81=76.8<[λ]=150y0yy（6）截面验算1）整体稳定