第四讲受压构件计算ppt课件.ppt

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1、钢结构基本原理土木工程学院2019年第二学期本章内容:(1)轴心受力构件的强度和刚度(2)轴心受压构件的稳定(3)轴心受压柱的设计(4)柱脚的构造与计算本章重点：轴心受压构件的稳定本章难点：轴心受压构件的稳定理论实腹柱、格构柱的设计4轴心受力构件4.1概述图4.1轴心受力构件在工程中的应用(a)桁架；(b)塔架；(c)网架轴心受力构件常用截面形式—实腹式、格构式图4.2柱的组成(a)型钢(b)组合截面1、实腹式构件截面形式图4.3轴心受力实腹式构件的截面形式(c)双角钢(d)冷弯薄壁型钢图4.3轴心受力实腹式构件的截面形式2.格构式构件的常用截面形式图4.4格构式构件常用截面形式图

2、4.5缀板柱3、格构式构件缀材布置——缀条、缀板图4.6格构式构件的缀材布置(a)缀条柱；(b)缀板柱4.2轴心受力构件的强度和刚度f—钢材强度设计值，；An—构件净截面面积4.2.1强度计算图4.7有孔洞拉杆的截面应力分布(a)弹性状态应力；(b)极限状态应力a）构件净截面面积计算An取Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ截面的较小面积计算(a)(b)(c)(d)图4.8净截面面积计算孔前传力一个螺栓受力N/n第一排受力；孔前:孔后:Nb）摩擦型高强螺栓连接的构件n1—计算截面上的螺栓数。n—连接一侧螺栓数；计算截面上的力为：Nnn1Nnn121Nnn121N图4.9高强度螺栓的孔前传力摩擦型高强螺栓

3、净截面强度：摩擦型高强螺栓还应验算毛截面强度：N′---计算截面上的受到的力—构件计算长度i--截面的回转半径λ—构件的最大长细比4.2.2刚度计算项次构件名称承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构直接承受动力荷载的结构一般建筑结构有重级工作制吊车的厂房1桁架的杆件3502502502吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑300200—3其他拉杆、支撑、系杆(张紧的圆钢除外)400350—表4.1受拉构件的容许长细比项次构件名称容许长细比1柱、桁架和天窗架构件150柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑2支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外)200用以减小受压构件长细比的杆件表4.2受

4、压构件的容许长细比4.2.3轴心拉杆的设计受拉构件的极限承载力一般由强度控制，设计时只考虑强度和刚度。钢材比其他材料更适于受拉，所以钢拉杆不但用于钢结构，还用于钢与钢筋混凝土或木材的组合结构中。此种组合结构的受压构件用钢筋混凝土或木材制作，而拉杆用钢材做成。[例4.1]图4.10所示一有中级工作制吊车的厂房屋架的双角钢拉杆，截面为2∟100×10，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，孔径d=20mm。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。钢材为Q235钢。(c)图4.10例4.1图查得2∟100×10,2/215mmNf=ii==yx4.52cm.3.05cm,A=2×

5、19.26cm2AnⅡ=2(1926-20×10)=3452mm2AnI=2×(2×45+402+1002-2×20×10)=3150mm2N=AnIf=3150×215=677250N=677kNlox=[λ]·ix=350×30.5=10675mm[]350=lloy=[λ]·iy=350×45.2=15820mm[解]：图4.10例4.1图(b)理想轴心压杆：假定杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用,杆件在受荷之前无初始应力、初弯曲和初偏心,截面沿杆件是均匀的。此种杆件失稳,称为发生屈曲。屈曲形式:1)弯曲屈曲：只发生弯曲变形,截面绕一个主轴旋转；2)扭转屈曲：绕纵轴扭转;3)

6、弯扭屈曲：即有弯曲变形也有扭转变形。1、整体稳定的临界应力（1）理想轴心压杆----屈曲准则4.3轴心受压构件的稳定4.3.1整体稳定的计算弯曲屈曲：双轴对称截面，单轴对称截面绕非对称轴；扭转屈曲：十字形截面；弯扭屈曲：单轴对称截面（槽钢，等边角钢）。图4.11轴心压杆的屈曲变形(a)弯曲屈曲；(b)扭转屈曲；(c)弯扭屈曲欧拉临界应力a）理想轴心压杆弹性弯曲屈曲临界应力NE—欧拉（Euler）临界力222222222222lpppppssE(l/I)EilEAIlEAlEIANEEcr===)(====图4.12有初弯曲的轴心压杆λ——杆件长细比，λ=l/i；i——截面对应于屈曲

7、的回转半径，i=I/A。当，，压杆进入弹塑性阶段。采用切线模量理论计算。Et---切线摸量E为常量,因此σcr不超过材料的比例极限fpb)理想压杆的弹塑性弯曲屈曲临界应力屈曲准则建立的临界应力或长细比图4.13应力-应变曲线εσfpσcrE(2)实际轴心受压构件实际轴心受压构件存在初始缺陷----初弯曲、初偏心、残余应力考虑初始缺陷的临界应力---边缘屈服准则e0kNe0kN0图4.14有初弯曲的轴心压杆及其压力挠度曲线e0zyyNke00Nvkvv=0.10y01.