柱的承載壓力設計

1、：柱的承載力設計：柱的承載力設計9 815軸心受力構件軸心受力構件截面組成型式：實腹式、格構式；截面組成型式：實腹式、格構式；設計內容：極限狀態(tài)設計內容：極限狀態(tài)1、強度；、強度；2、剛度；、剛度；3、整體穩(wěn)定；、整體穩(wěn)定；4、局部穩(wěn)定；、局部穩(wěn)定；柱腳yyxxx11柱腳(實軸)xxy1y(虛軸)(虛軸)y1x(實軸)y柱頭柱身柱身ll綴板l = l綴條柱頭第第37講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 816軸心受力構件強度計算軸心受力構件強度計算無孔洞等削弱的軸心受拉構件或受壓構件中，軸心力無孔洞等削弱的軸心受拉構件或受壓構件中，軸心力作用使截面內引起均勻的受拉和受壓正應力，以全截作用使截

2、面內引起均勻的受拉和受壓正應力，以全截面剛到達屈服壓力為強度極限狀態(tài)。面剛到達屈服壓力為強度極限狀態(tài)。有孔洞削弱：有孔洞削弱：彈性階段應力分布不均勻；彈性階段應力分布不均勻；極限狀態(tài)凈截面上的應力為均勻屈服應力。極限狀態(tài)凈截面上的應力為均勻屈服應力。fAN/fANn/第第37講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 817軸心受力構件剛度計算軸心受力構件剛度計算軸心受拉和軸心受壓構件的剛度通常用長細比來衡量，長細比是構件的計算長度l0與構件截面的回轉半徑i 的比值 越大，表示構件剛度越??；長細比過大，構件在使用過程中容易由于自重產(chǎn)生撓曲，在動力荷載作用下容易產(chǎn)生振動，在運輸和安裝過程中容易產(chǎn)生彎

3、曲。因此設計時應使構件長細比不超過規(guī)定的容許長細比il /0/00yyyxxxilil第第37講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 818軸心受力構件剛度計算軸心受力構件剛度計算對于受壓構件，長細比更為重要。長細比過大，會使對于受壓構件，長細比更為重要。長細比過大，會使其穩(wěn)定承載力降低太多，在較小荷載下就會喪失整體其穩(wěn)定承載力降低太多，在較小荷載下就會喪失整體穩(wěn)定；因而其容許長細比穩(wěn)定；因而其容許長細比 限制應更嚴。限制應更嚴。構件計算長度構件計算長度l0l0 x、 l0y取決于其兩端支承情況。取決于其兩端支承情況。受拉構件容許長細比承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結構項 次構 件 名 稱無

4、吊車和輕、中級工作制吊車的廠房有重級工作制吊車的廠房直接承受動力荷載的結構1桁架的桿件3502502502吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐3002003支撐（第2項和張緊的圓鋼除外400350第第37講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 819軸心受力構件剛度計算軸心受力構件剛度計算受 壓 構 件 容 許 長 細 比項 次構 件 名 稱容 許 長 細 比柱 、 桁 架 、 和 天 窗 架 構 件1柱 的 綴 條 、 吊 車 梁 或 吊 車 桁 架 以 下 的 柱 間 支 撐150支 撐 （ 吊 車 梁 或 吊 車 桁 架 以 下 的 柱 間 支 撐 除 外 ）2用 以 減 少 受 壓 構 件

5、長 細 比 的 桿 件200第第37講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 8201、鋼軸心受壓構件的整體失穩(wěn)概念；、鋼軸心受壓構件的整體失穩(wěn)概念；2、理想鋼軸心受力構件彎曲屈曲承載力；、理想鋼軸心受力構件彎曲屈曲承載力；3 3、構件缺陷對彎曲屈曲承載力的影響；、構件缺陷對彎曲屈曲承載力的影響；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第第 三十八三十八 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第38講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 上一講內容上一講內容 8211 1、柱的穩(wěn)定破壞形式；2、鋼軸心受力構件的強度和剛度計算；第第38講：柱的承載

6、力設計講：柱的承載力設計9 822軸心受壓構件的整體穩(wěn)定軸心受壓構件的整體穩(wěn)定現(xiàn)象與定義：失穩(wěn)形式：彎曲失穩(wěn)、扭轉失穩(wěn)、 彎扭失穩(wěn)理想軸心受壓構件： 1、等截面直桿； 2、荷載作用在截面形心； 3、材料符合虎克定律；NNNNNN(a)(b)(c)第第38講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 823理想軸心受壓構件的整體穩(wěn)定理想軸心受壓構件的整體穩(wěn)定歐拉公式： 方程通解： 臨界力： 臨界應力：NBzCyy屈 曲 彎 曲狀 態(tài)ANz0/22 NydzyEIdkzBkzAycossinEINk/2222222/)/(/EAilEAlEINcr22/EANcrcr第第38講：柱的承載力設計講：柱的承

7、載力設計9 824理想軸心受壓構件的彈性屈曲理想軸心受壓構件的彈性屈曲歐拉公式特點： 1、理想軸心受壓構件彎曲屈曲臨界力隨抗彎曲屈曲 彎剛度的增加和構件長度的減小而增大； 2、臨界應力與材料種類無關； 3、當構件兩端為其它支承情況時，通過桿件計算長度的方法考慮。22/EANcrcr2220222/)/(EAlEIlEINcr第第38講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 825理想軸心受壓構件的彈塑性屈曲理想軸心受壓構件的彈塑性屈曲切線模量理論：切線模量理論：柱子曲線：雙曲線柱子曲線：雙曲線軸壓構件的臨界應力與長細比的關系曲線。軸壓構件的臨界應力與長細比的關系曲線。22202/AElIENtt

8、cr22/tcrENNl直線平衡狀態(tài)N+ NN+ NymyCzzy屈曲微彎狀態(tài)bb屈曲微彎狀態(tài)應力分布衡狀態(tài)直線平應力分布跨度中點截面fyfpddtEs1E1曲線pfEOOpffy曲線EEEEcrfy曲線Oapaaacryf1yffpfycryf2E2fyfycrf2yE2t(切線模量公式)(歐拉公式)(b)(a)(c)(d)(e)(f)craatacta第第38講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 826構件缺陷對屈曲臨界力的影響構件缺陷對屈曲臨界力的影響構件初彎曲初撓度的影響：構件初彎曲初撓度的影響：ABCNNzylvomymYyyoz處彎曲狀態(tài)受壓后彎曲狀態(tài)lzvy/sin00ENN

9、/)1/(02/vYYzm）（1.00.80.60.40.201246810acdbN/NEY /vmo第第38講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 827構件缺陷對屈曲臨界力的影響構件缺陷對屈曲臨界力的影響構件初偏心的影響：120)2/1(EzmNNsceeyyNBxCyy狀態(tài)受壓彎曲ANzyeom02468100.20.40.60.81.0ymN / NE/0edcab第第38講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 8281 1、剩余應力對彎曲屈曲承載力的影響；、剩余應力對彎曲屈曲承載力的影響；2 2、幾種缺陷綜合影響、幾種缺陷綜合影響極限承載力理論；極

10、限承載力理論；3 3、軸心受壓構件整體穩(wěn)定的計算方法；、軸心受壓構件整體穩(wěn)定的計算方法；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第第 三十九三十九 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 上一講內容上一講內容 9291、鋼軸心受壓構件的整體失穩(wěn)概念；、鋼軸心受壓構件的整體失穩(wěn)概念；2、理想鋼軸心受力構件彎曲屈曲承載力；、理想鋼軸心受力構件彎曲屈曲承載力；3 3、構件缺陷對彎曲屈曲承載力的影響；、構件缺陷對彎曲屈曲承載力的影響；第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 930剩余應力的影響剩余應力的影響剩余應力近似分布：剩余應力近

11、似分布：當當 ，截面保持彈性，截面保持彈性， NZlNyfyrc=rcyrf=c yfyf=NA( 1_)yfyf=ANyf)1_yf_( 1yf)yf21fy=_A=( 1yf)N yf(_1fy)fyxxyyh1h0ttbcrrct r殘余應力(a)(b)(d)(e)(c)crcypffAN/22/lEINcr第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 931剩余應力的影響剩余應力的影響當當 ，截面的，截面的一局部將屈服；一局部將屈服；繞繞x x強軸，強軸，繞繞y y弱軸，弱軸，rcyPff22/lEINecrIIEIIAEIANeecrcr222khbthkbtIIxex4/24/)

12、(2/212122/xcrEk33312/212/)(2/kbtkbtIIyey232/ycrEk第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 932剩余應力的影響剩余應力的影響結論：剩余應力對穩(wěn)定承載力繞弱軸的降低影響將比結論：剩余應力對穩(wěn)定承載力繞弱軸的降低影響將比繞強軸影響嚴重得多。繞強軸影響嚴重得多。盡管構件截面的剩余應力分布不同，但其對構件穩(wěn)定盡管構件截面的剩余應力分布不同，但其對構件穩(wěn)定承載力的影響有相似的結論。承載力的影響有相似的結論。22/xcrEk232/ycrEk第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 933幾種缺陷綜合影響幾種缺陷綜合影響極限承載力理論極限承載力

13、理論鋼構件的各種缺陷總是同時存在的。鋼構件的各種缺陷總是同時存在的。初彎曲和初偏心的影響是類似的，剩余應力的存在那初彎曲和初偏心的影響是類似的，剩余應力的存在那么使構件受力時更早地進么使構件受力時更早地進入彈塑性受力狀態(tài)，使入彈塑性受力狀態(tài)，使屈曲時截面抵抗彎曲變屈曲時截面抵抗彎曲變形的剛度減小，而導致形的剛度減小，而導致穩(wěn)定承載力降低。穩(wěn)定承載力降低。NupNNbddaacc111初彎曲彈性曲線初彎曲無殘余應力初彎曲有殘余應力v0v0v0v00Ymv0ym=+NzyNmyv0初始狀態(tài)第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 934幾種缺陷綜合影響幾種缺陷綜合影響極限承載力理論極限承載力

14、理論考慮考慮l/1000l/1000初彎曲和實測剩余應力，按極限承載力理初彎曲和實測剩余應力，按極限承載力理論求得的繞強軸和繞弱軸的兩條柱子曲線。同時給出論求得的繞強軸和繞弱軸的兩條柱子曲線。同時給出只有剩余應力時相應的兩條曲線。只有剩余應力時相應的兩條曲線。歐拉曲線對x軸曲線對y軸曲線無初彎曲，有殘余應力初彎曲 ,有殘余應力v0=l1000yyxxI180.34fy0.24fy0.06fy0.24fy殘余應力Q235鋼 (f =290N/mm )y25010015000.51.0Nu=Ayf第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 935軸心受壓構件整體穩(wěn)定的實用計算方法軸心受壓構件整

15、體穩(wěn)定的實用計算方法按極限承載力理論，用計算機算出了按極限承載力理論，用計算機算出了9696條柱子曲線。條柱子曲線。標準將標準將9696條曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個條曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個窄帶，取每組的平均值窄帶，取每組的平均值5050的分位值曲線作為該的分位值曲線作為該組代表曲線，給出組代表曲線，給出a a、b b、c c、d d四條曲線多條柱子曲四條曲線多條柱子曲線。線。050100150200250(Q235)0.20.40.60.81.0abcd第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 936軸心受壓構件整體穩(wěn)定計算公式軸心受壓構件整體穩(wěn)定計算公式根據(jù)軸心

16、受壓構件的 曲線，依據(jù)截面的類型、長細比可得到穩(wěn)定系數(shù)，進行構件穩(wěn)定承載力的計算。ffAfNANRyyuyuyufAfNfAN)/(第第39講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 9371 1、軸心受壓構件的局部穩(wěn)定；軸心受壓構件的局部穩(wěn)定；2 2、實腹式軸心受壓構件的截面設計和構造要求；實腹式軸心受壓構件的截面設計和構造要求；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第第 四四 十十 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 上一講內容上一講內容 9381 1、剩余應力對彎曲屈曲承載力的影響；、剩余應力

17、對彎曲屈曲承載力的影響；2 2、幾種缺陷綜合影響、幾種缺陷綜合影響極限承載力理論；極限承載力理論；3 3、軸心受壓構件整體穩(wěn)定的計算方法；、軸心受壓構件整體穩(wěn)定的計算方法；第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 939軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法單向均勻受壓薄板的屈曲：(a)(b)bNuaNzy)1 (1223EtD22bDNcr222)()1 (12btEcr第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 940軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法采用限制構件截面板件寬厚比的方法來實現(xiàn)，即限制采用限制構件截面板件寬厚比的方法來實

18、現(xiàn)，即限制板件寬度與厚度之比不要過大，否那么臨界應力板件寬度與厚度之比不要過大，否那么臨界應力crcr很低，會過早發(fā)生局部屈曲。很低，會過早發(fā)生局部屈曲。確定板件寬高厚比限值的準那么：確定板件寬高厚比限值的準那么：使構件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈使構件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲臨界應力大于或等于整體臨界應力或極限應力，曲臨界應力大于或等于整體臨界應力或極限應力，稱作等穩(wěn)定性準那么。稱作等穩(wěn)定性準那么。第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 941軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法工形截面： 翼緣為三邊簡支、一邊自由， =0.425

19、， =1.0， 222)()1 (12btEcryfh0tth0h0bbtwtw(a)(b)(c)(d)b0wttwttDttyftb/235)1 . 010(/ ywfth/235)5 . 025(/0第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 942軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法箱形截面：圓管截面：h0tth0h0bbtwtw(a)(b)(c)(d)b0wttwttDttywfthtb/23540/00或)/235(100/yftD第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 943加強局部穩(wěn)定的措施加強局部穩(wěn)定的措施所選截面如不滿足規(guī)定， 應調整板件厚

20、度或寬度。對工形和箱形截面的腹板 也可采用設置縱向加勁肋 的方法予以加強，以縮減 腹板計算高度，縱向加勁 肋宜在腹板兩側成對配置， 其一側外伸寬度不應小于 10tw。b+40mm0hs3003hh0橫 向加 勁 勒加 勁 勒縱 向s15btssb20tw235fy(a)(b)bz10twtz0.75wttwatw間距0橫 隔9倍截面的較大寬度，8m3h0橫向加勁勒間距3h0橫向加勁勒橫向加勁勒bsh030+40mmbst15sh第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 944實腹式軸心受壓構件的截面設計實腹式軸心受壓構件的截面設計幾個原那么：幾個原那么：1 1、具體措施是在滿足局部穩(wěn)定和

21、使用等條件下，盡、具體措施是在滿足局部穩(wěn)定和使用等條件下，盡量加大截面輪廓尺寸；量加大截面輪廓尺寸；2 2、使兩個主軸方向的長細比盡量接近，即、使兩個主軸方向的長細比盡量接近，即xyxy， 等穩(wěn)定性；等穩(wěn)定性；3 3、便于與其它構件連接，構造簡單，制造省工，節(jié)、便于與其它構件連接，構造簡單，制造省工，節(jié)約鋼材。約鋼材。第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 945實腹式軸心受壓構件的截面設計實腹式軸心受壓構件的截面設計設計步驟：設計步驟：1 1、先按整體穩(wěn)定要求初選截面尺寸長細比的初步、先按整體穩(wěn)定要求初選截面尺寸長細比的初步假定；假定；2 2、然后驗算是否滿足容許長細比、整體穩(wěn)定和局

22、部、然后驗算是否滿足容許長細比、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定要求，如有孔洞削弱，還應驗算強度。如不滿足，穩(wěn)定要求，如有孔洞削弱，還應驗算強度。如不滿足，那么調整截面尺寸，再進行驗算，直到滿足為止。那么調整截面尺寸，再進行驗算，直到滿足為止。3 3、型鋼柱、焊接組合柱設計步驟略不同。、型鋼柱、焊接組合柱設計步驟略不同。實腹式軸心受壓構件構造要求：實腹式軸心受壓構件構造要求：焊縫、橫隔、加勁肋、最小板厚焊縫、橫隔、加勁肋、最小板厚第第40講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 9461 1、格構式軸心受壓構件截面形式；格構式軸心受壓構件截面形式；2 2、格構式軸心受壓構件整

23、體穩(wěn)定；格構式軸心受壓構件整體穩(wěn)定；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第四十一講第四十一講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 上一講內容上一講內容 9471 1、軸心受壓構件的局部穩(wěn)定；軸心受壓構件的局部穩(wěn)定；2 2、實腹式軸心受壓構件的截面設計和構造要求；實腹式軸心受壓構件的截面設計和構造要求；第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 948格構式軸心受壓構件格構式軸心受壓構件格構式構件一般由兩個或多個分肢格構式構件一般由兩個或多個分肢用綴件綴板或綴條組成。用綴件綴板或綴條組成。垂直于分肢腹板平面的主軸實軸；垂直于分肢腹

24、板平面的主軸實軸；垂直于分肢綴件平面的主軸虛軸；垂直于分肢綴件平面的主軸虛軸；格構式軸心受壓構件的設計與格構式軸心受壓構件的設計與實腹式軸心受壓構件相似，應實腹式軸心受壓構件相似，應考慮強度、剛度、整體穩(wěn)定和考慮強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定分肢的穩(wěn)定和板件局部穩(wěn)定分肢的穩(wěn)定和板件的穩(wěn)定幾個方面的要求。的穩(wěn)定幾個方面的要求。柱頭柱頭綴板綴條柱身柱身柱腳柱腳lll = lxxyyxxyy11(虛軸)(實軸)1x(實軸)xy1y(虛軸)第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 949格構式軸心受壓構件格構式軸心受壓構件格構式軸心受壓構件繞實軸的彎曲屈曲情況與實腹式格構式軸心受壓構件繞實軸的彎

25、曲屈曲情況與實腹式軸面受壓構件沒有區(qū)別，因此穩(wěn)定計算也相同。按軸面受壓構件沒有區(qū)別，因此穩(wěn)定計算也相同。按b b類截面進行計算。類截面進行計算。格構式軸心受壓構件繞虛軸格構式軸心受壓構件繞虛軸x-xx-x彎曲屈曲時，由彎曲屈曲時，由于兩個分肢不是實體相連，連接兩分肢的綴件的抗剪于兩個分肢不是實體相連，連接兩分肢的綴件的抗剪剛度比實腹式構件腹板弱，除彎曲變形外，還需要考剛度比實腹式構件腹板弱，除彎曲變形外，還需要考慮剪切變形的影響在實腹式構件彎曲屈曲時，剪切慮剪切變形的影響在實腹式構件彎曲屈曲時，剪切變形影響很小，一般忽略不計，因此穩(wěn)定承載力有變形影響很小，一般忽略不計，因此穩(wěn)定承載力有所降低。

26、所降低。fANy/第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 950格構式軸心受壓構件格構式軸心受壓構件剛性斜綴條斜綴條剛性 V /2V /2VbV /2V /2l11 /2NNI1綴 板Ib211 /2I21l /211l /221Mb 1=V l112V /21411lVV = 1 時 的構 件 變 形4V l11l4V11V /2c /2c /2Vb 1=c11lV1l /2l /2141V1l21V l11V /211V /21 /21 /21 /2111=l212212=21( )l2133 E I1每 側 綴 板面 的 內 力cl121121l3 E Il1=21b()c2l0

27、1hbc32l1c(d )(a )(b )(c ) 第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 951格構式軸心受壓構件格構式軸心受壓構件假設格構式軸心受壓構件繞虛軸的長細比為假設格構式軸心受壓構件繞虛軸的長細比為xx那么那么其臨界力將低于長細比相同的實腹式軸心受壓構件，其臨界力將低于長細比相同的實腹式軸心受壓構件，而僅相當于長細比為而僅相當于長細比為 的實腹式構件。的實腹式構件。放大的等效長細比放大的等效長細比 稱為格構式構件繞虛軸的換算稱為格構式構件繞虛軸的換算長細比。以代替原始長細比長細比。以代替原始長細比xx，那么格構式軸心受，那么格構式軸心受壓構件繞虛軸穩(wěn)定性計算與實腹式構件相同

28、。壓構件繞虛軸穩(wěn)定性計算與實腹式構件相同。雙肢綴條式格構構件雙肢綴條式格構構件 綴板式格構構件綴板式格構構件x0 x0 xxxAA120/272120 xx第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 952格構式軸心受壓構件格構式軸心受壓構件四肢格構式軸心受壓構件：綴件為綴條的三肢組合構件yyxx11(a)(b)xxyyxxxAA120/40yyyAA120/4021202120cos42,)cos5 . 1 (42AAAAyyxx第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 953格構式軸心受壓構件分肢的穩(wěn)定和強度格構式軸心受壓構件分肢的穩(wěn)定和強度格構式軸心受壓構件的分肢既是組成整體截

29、面的一局格構式軸心受壓構件的分肢既是組成整體截面的一局部，在綴件節(jié)點之間又是一個單獨的實腹式受壓構件。部，在綴件節(jié)點之間又是一個單獨的實腹式受壓構件。當格構式構件的分肢長細比滿足以下條件時，即可認當格構式構件的分肢長細比滿足以下條件時，即可認為分肢的穩(wěn)定和強度可以滿足而不必再作驗算即能為分肢的穩(wěn)定和強度可以滿足而不必再作驗算即能保證分肢的穩(wěn)定和強度高于整體構件。保證分肢的穩(wěn)定和強度高于整體構件。綴條式構件：綴條式構件：綴板式構件：綴板式構件： 當當 ，取，取max17 . 0max15 . 04050max50max第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 954格構式軸心受壓構件的綴件

30、設計格構式軸心受壓構件的綴件設計格構式軸心受壓構件的剪力： 1、綴條設計： 綴條內力可按鉸接桁架進行分析， 設計時應按軸心受壓計算， 考慮鋼材強度設計值及連接焊縫 強度的折減。VlyN(a)(b)M=NYV=NdY(c)dzyYmaxVzNNcosN曲線Yy載力曲線初彎曲maxMV=NsinN簡化(d)V Vmax Vzy0mm極限承023585yfAfV sin/11VNd第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 955 2、綴板設計： 綴板與構件兩個分肢 組成單跨多層平面剛 架體系。常用角焊縫 與分肢相連。 V/2V/2VbV/2V/2l11/2NNI1綴板Ib211/2I21l /

31、211l /221Mb1=Vl1 12V /2141 1lVV=1時的構件變形4Vl11l4V1 1V /2c/2c/2Vb1=c1 1lV1l /2l /2141V1l21Vl11V /211V /21/21/21/2111=l212212=21( )l21 33EI1每側綴板面的內力cl121121l3EIl1=21b()c2l01hbc32l1c(d)(a)(b)(c) clVVb/1112/111lVMb第第41講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 9561 1、格構式軸心受壓構件的截面設計格構式軸心受壓構件的截面設計；2 2、格構式軸心受壓構件的構

32、造；格構式軸心受壓構件的構造；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第四十二講第四十二講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 上一講內容上一講內容 9571 1、格構式軸心受壓構件截面形式；格構式軸心受壓構件截面形式；2 2、格構式軸心受壓構件整體穩(wěn)定；格構式軸心受壓構件整體穩(wěn)定；3 3、格構式軸心受壓構件綴件的設計；、格構式軸心受壓構件綴件的設計；第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 954格構式軸心受壓構件的綴件設計格構式軸心受壓構件的綴件設計格構式軸心受壓構件的剪力： 1、綴條設計： 綴條內力可按鉸接桁架進行分析， 設

33、計時應按軸心受壓計算， 考慮鋼材強度設計值及連接焊縫 強度的折減。VlyN(a)(b)M=NYV=NdY(c)dzyYmaxVzNNcosN曲線Yy載力曲線初彎曲maxMV=NsinN簡化(d)V Vmax Vzy0mm極限承023585yfAfV sin/11VNd第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 955 2、綴板設計： 綴板與構件兩個分肢 組成單跨多層平面剛 架體系。常用角焊縫 與分肢相連。 V/2V/2VbV/2V/2l11/2NNI1綴板Ib211/2I21l /211l /221Mb1=Vl1 12V /2141 1lVV=1時的構件變形4Vl11l4V1 1V /2c

34、/2c/2Vb1=c1 1lV1l /2l /2141V1l21Vl11V /211V /21/21/21/2111=l212212=21( )l21 33EI1每側綴板面的內力cl121121l3EIl1=21b()c2l01hbc32l1c(d)(a)(b)(c) clVVb/1112/111lVMb第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 958格構式軸心受壓構件的截面設計格構式軸心受壓構件的截面設計實腹軸心受壓構件的截面設計應考慮的原實腹軸心受壓構件的截面設計應考慮的原那么在格構式柱截面設計中也是適用的。那么在格構式柱截面設計中也是適用的。：軸心受壓構件的壓力：軸心受壓構件的壓力

35、N設計值、設計值、計算長度計算長度l0 x和和l0y、f和截面類型。和截面類型。兩大步驟：兩大步驟：1、按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸；、按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸；2、按虛軸與實軸等穩(wěn)定性確定分肢間距。、按虛軸與實軸等穩(wěn)定性確定分肢間距。柱頭柱頭綴板綴條柱身柱身柱腳柱腳lll = lxxyyxxyy11(虛軸)(實軸)1x(實軸)xy1y(虛軸)第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 959格構式軸心受壓構件的截面設計格構式軸心受壓構件的截面設計1、按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸：、按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸：假定繞實軸長細比假定繞實軸長細比y，一般可先在，一

36、般可先在60100范圍選??；范圍選??；初選分肢型鋼規(guī)格或截面尺寸，并進行實軸整體初選分肢型鋼規(guī)格或截面尺寸，并進行實軸整體穩(wěn)定和剛度驗算；穩(wěn)定和剛度驗算；xxyy11bchy00yx10ychy01ybyx1y1xchbyx=(a)(b)(c)/( fNA第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 960格構式軸心受壓構件的截面設計格構式軸心受壓構件的截面設計2、按虛軸設為、按虛軸設為x軸與實軸等穩(wěn)定原那么確定兩分軸與實軸等穩(wěn)定原那么確定兩分肢間距肢間距c及截面高度及截面高度h：根據(jù)換算長細比根據(jù)換算長細比0 xy，那么可得所需要的，那么可得所需要的x最大最大值值xxyy11bchy00y

37、x10ychy01ybyx1y1xchbyx=(a)(b)(c)xyxxxAAAA12120/27/272122120yxxxxxli/02122iicx02ych第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 961格構式軸心受壓構件的截面設計格構式軸心受壓構件的截面設計3、截面驗算：、截面驗算： 強度、整體穩(wěn)定、單肢穩(wěn)定局部穩(wěn)定、剛度、強度、整體穩(wěn)定、單肢穩(wěn)定局部穩(wěn)定、剛度、 綴件綴板、綴條、焊縫等。綴件綴板、綴條、焊縫等。第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 961格構式軸心受壓構件的構造格構式軸心受壓構件的構造 橫隔的設置： 格構式構件在受有較大水平力處和每個運送單元的兩端，

38、應設置橫隔，以保證截面幾何形狀不變，提高構件抗扭剛度，以及傳遞必要的內力； 橫隔的間距不得大于構件 截面較大寬度的9倍或8m。橫綴條鋼板橫隔橫隔橫綴條角鋼(a)(b)第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 962軸心受力構件小結軸心受力構件小結1、設計內容：、設計內容：2、構件類型：實腹式、格構式、構件類型：實腹式、格構式3、截面設計：等穩(wěn)定性原那么；先初選截面，后、截面設計：等穩(wěn)定性原那么；先初選截面，后驗算驗算4、整體穩(wěn)定的概念及柱子曲線的應用：歐拉公式、整體穩(wěn)定的概念及柱子曲線的應用：歐拉公式、影響因素、截面分類影響因素、截面分類5、板件局部穩(wěn)定的概念及其控制與受彎構件有、板件局

39、部穩(wěn)定的概念及其控制與受彎構件有相同的力學原理相同的力學原理6、格構式構件單肢穩(wěn)定的概念、格構式構件單肢穩(wěn)定的概念第第42講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 9631 1、拉彎壓彎構件截面形式；、拉彎壓彎構件截面形式；2 2、拉彎壓彎構件的強度計算；、拉彎壓彎構件的強度計算；3 3、壓彎構件彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定；、壓彎構件彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第第 四十三四十三 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 上一講內容上一講內容 9641 1、格構式軸心受

40、壓構件綴件的設計；格構式軸心受壓構件綴件的設計；2 2、格構式軸心受壓構件截面形式；格構式軸心受壓構件截面形式；第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 965拉彎構件和壓彎構件拉彎構件和壓彎構件拉彎構件和壓彎構件是指同時承受軸心拉力或壓力N以及彎矩M的構件。 也常稱為偏心受拉構件或偏心受壓構件。eN12e2e1eNNNqqMNe1MeN2qFBCADNAAMDNMD(a)(b)(c)第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 966拉彎構件和壓彎構件拉彎構件和壓彎構件拉彎和壓彎構件的截面通常做成在彎矩作用方向具有較大的截面尺寸。與軸心受壓構件和受彎構件相仿，壓彎構件的設計應考慮強度

41、、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定等四個方面。(a)(b)第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 967拉彎構件和壓彎構件的強度計算拉彎構件和壓彎構件的強度計算強度計算一般可考慮截面塑性變形的開展，對直接強度計算一般可考慮截面塑性變形的開展，對直接承受動力荷載的構件和格構式構件等那么通常按彈承受動力荷載的構件和格構式構件等那么通常按彈性受力計算。性受力計算。對拉彎構件和截面有孔洞等削弱較多的或構件端部對拉彎構件和截面有孔洞等削弱較多的或構件端部彎矩大于跨間彎矩的壓彎構件，需要進行強度計算。彎矩大于跨間彎矩的壓彎構件，需要進行強度計算。MNMNN(b)(a)Nfy1fyyfyfyfyfyfyfy

42、f23456fy1fyyffyyffyyffyyffydd23456第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 968拉彎構件和壓彎構件的強度計算拉彎構件和壓彎構件的強度計算只在一個主平面有彎矩作用時：在兩個主平面有彎矩作用時：fWMANnxxxn)/(/fWMWMANnyyynxxxn)/()/(/xyxy第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 969實腹式單向壓彎構件的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件的穩(wěn)定壓彎構件的承載能力通常是由整體穩(wěn)定性決定的。壓彎構件的承載能力通常是由整體穩(wěn)定性決定的。在在N N和和M M同時作用下，一開始構件同時作用下，一開始構件就在彎矩作用平面內發(fā)生變形，呈就

43、在彎矩作用平面內發(fā)生變形，呈彎曲狀態(tài)，當彎曲狀態(tài)，當N N和和M M同時增加到一同時增加到一定大小時那么到達極限，超過此極定大小時那么到達極限，超過此極限，要維持內外力平衡，只能減限，要維持內外力平衡，只能減小小N N和和M M。這種現(xiàn)象稱為壓彎構件喪失彎矩這種現(xiàn)象稱為壓彎構件喪失彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定。作用平面內的整體穩(wěn)定。 NN( a )( b )NN第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 970實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定對側向剛度較小的壓彎構件那么有另一種可能。對側向剛度較小的壓彎構件那么有另一種可能。當當N N和和M M增

44、加到一定大小時，構件在增加到一定大小時，構件在彎矩作用平面外不能保持平面，突彎矩作用平面外不能保持平面，突然發(fā)生平面外的彎曲變形，并伴隨然發(fā)生平面外的彎曲變形，并伴隨著繞縱向剪切中心軸的扭轉。著繞縱向剪切中心軸的扭轉。這種現(xiàn)象稱為壓彎構件喪失彎矩這種現(xiàn)象稱為壓彎構件喪失彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定。作用平面外的整體穩(wěn)定。NN( a )( b )NN第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 971實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定NMyMNzyNMMzNyNMMzN(c)(d)(e)YmmYmYYm塑性受力區(qū)yNMzNM0ymyll/2l/2mYN

45、Nu0abc彈性曲線fyfy2fyfyf1yfy(a)(b)第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 972實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定壓彎構件在彎矩作用平面內整體穩(wěn)定的工作性狀與壓彎構件在彎矩作用平面內整體穩(wěn)定的工作性狀與有初彎曲和初偏心等幾何缺陷的軸心受壓構件一樣。有初彎曲和初偏心等幾何缺陷的軸心受壓構件一樣。對軸心受壓構件，引起彎矩的初始缺陷是偶然因素對軸心受壓構件，引起彎矩的初始缺陷是偶然因素引起的，引起的，M M數(shù)值相對較??；而壓彎構件中的彎矩數(shù)值相對較??；而壓彎構件中的彎矩M M與與軸心力軸心力N N同是主要內力。同是主要內

46、力。采用相關公式方法：采用相關公式方法：對單軸對稱截面如對單軸對稱截面如T T形或槽形壓彎構件：形或槽形壓彎構件：fNNWMANExxxxmxx)/8 . 01 (1fNNWMANExxxxmx)/25. 11 (2第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 973實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定 為等效彎矩系數(shù)。由于相關公式是以軸心受壓為等效彎矩系數(shù)。由于相關公式是以軸心受壓加上兩端承受大小相等、方向相反的彎矩純彎加上兩端承受大小相等、方向相反的彎矩純彎作為根本受力狀態(tài)推導的，對于其它受力狀態(tài)需要作為根本受力狀態(tài)推導的，對于其它受力狀態(tài)需要

47、在構件最大彎矩等效的根底上采用等效彎矩系數(shù)加在構件最大彎矩等效的根底上采用等效彎矩系數(shù)加以修正。以修正。梁端彎矩不相等：梁端彎矩不相等：mx=0.65+0.35M2/M1 mxmx=0.65+0.35M2/M1 mxmx第第43講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 下一講的主要內容下一講的主要內容 9741 1、壓彎構件彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定；、壓彎構件彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定；2 2、拉彎壓彎構件的局部穩(wěn)定；、拉彎壓彎構件的局部穩(wěn)定；東南大學遠程教育結構設計原理結構設計原理第第 四十四四十四 講講主講教師：主講教師： 曹雙寅曹雙寅 舒贛平舒贛平第第44講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計

48、9 上一講內容上一講內容 9751 1、拉彎壓彎構件截面形式；、拉彎壓彎構件截面形式；2 2、拉彎壓彎構件的強度計算；、拉彎壓彎構件的強度計算；3 3、壓彎構件彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定；、壓彎構件彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定；第第44講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 976實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定壓彎構件可以分解為純彎曲和軸心受壓兩種受力情壓彎構件可以分解為純彎曲和軸心受壓兩種受力情況。包括沿兩截面主軸況。包括沿兩截面主軸x x、y y軸的彎曲和沿縱向軸的彎曲和沿縱向扭轉軸的扭轉。扭轉軸的扭轉。zNNleeyxNeNNNezMNeNeN

49、i02NeMdudzdudzu(a)(b)(c)xMNe-NeMNuuy第第44講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 977實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定設計時采用相關公式方法：)/1 (2/4)()(2022022ieieNNNNNNNEyEyEyyyEylEIN202/2022/ )/(iGIlEINt1/crxEyMMNNfWMANxbxtxy第第44講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 978實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定實腹式單向壓彎構件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定 可采用近似計算公式求得。可采用近似計算公式求得。txtx為平

50、面外穩(wěn)定計算的等效彎矩系數(shù)。為平面外穩(wěn)定計算的等效彎矩系數(shù)。例題：例題：某壓彎構件的簡圖、截面尺寸、受力和側向支承情況某壓彎構件的簡圖、截面尺寸、受力和側向支承情況如下圖，試驗算所用截面是否滿足強度、剛度和整體如下圖，試驗算所用截面是否滿足強度、剛度和整體穩(wěn)定要求。鋼材為穩(wěn)定要求。鋼材為Q235Q235鋼，翼緣為焰切邊；構件承受鋼，翼緣為焰切邊；構件承受靜力荷載設計值標準值靜力荷載設計值標準值F=100kN(Fk=75kN)F=100kN(Fk=75kN)和和N=900kN(Nk=700kN)N=900kN(Nk=700kN)；容許撓度；容許撓度wwl/300l/300。b第第44講：柱的承載

51、力設計講：柱的承載力設計9 979 解：1.內力設計值 軸心力N =900kN4704002x8000=16000F=100KN(F =100KN)kNN =900KN700KNN =kxxyyBEC+DA+266.7+400+266.7KN.m彎矩圖(設計值)1015154004/161004/ FlMx第第44講：柱的承載力設計講：柱的承載力設計9 980 2.截面特性和長細比： m， m mm2 mm4 mm3 mm mm 3.強度驗算： N/mm2 f=215 N/mm2，滿足。160 xl80yl1670015400210470A633104 .79212/ )470390500400(xI6610370250/104 .792xW8 .217xi1505 .738 .217/16000 x9 .97yi1507 .819 .97/8000y66310170. 305. 1/1