钢结构设计原理L6-1偏心受力构件
第6章钢结构偏心受力构件
min 63.9 116.0 52.1N/mm2
max min 179 .9 52 .1 0 max 179 .9
平面外稳定公式
tx M x N f y A bW1x
y—弯矩作用平面外轴心受压构件稳定系数 —截面影响系数:箱形截面0.7, 其他截面1.0 b—均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数(附录3) tx—弯矩作用平面外的等效弯矩系数
1)弯矩作用平面外有支承,由支点弯矩定 无横向荷载作用时 0.65 0.35 M 2
178.5N/mm2
f 215N/mm2
满足强度条件
2017/10/20 21
《钢结构》— 原理与设计
3. 弯矩作用平面内的稳定验算 x 55.3 b类截面 x 0.831
无端弯矩,有横向荷载:mx=1.0 2 EA 2 2.06105 14080 5 N Ex 85 . 1 10 N 2 2 1.1x 1.1 55.3 N mx M x x A xW1x 1 0.8 N / N Ex
《钢结构》— 原理与设计
第6章 拉弯和压弯构件
6.1 6.2 6.3 6.4 拉弯和压弯构件概述 拉(压)弯构件的强度和刚度 压弯构件的稳定 框架柱的设计要点
2017/10/20
1
《钢结构》— 原理与设计
6.1 拉弯和压弯构件概述
基本概念
外力因素
• 轴向拉力或轴向压力 • 弯矩:轴向力偏心、端弯矩、横向荷载
6
《钢结构》— 原理与设计
单偏心
N Mx f An xWnx
双偏心
My N Mx f An xWnx yWny
不考虑塑性发展的情况
钢结构偏心受力构件
my M y
N yW1 y 1 0.8 N Ey
f
(13)
三、实腹式压弯构件的局部稳定 规范采用了限制板件的宽厚比的方法。
§6.4 格构式压弯构件的稳定
对于宽度很大的偏心受压柱为了节省材料常采用 格构式构件,且通常采用缀条柱。
a)
ex
x
c)
x
②
x a
2 y
fy
fy W1 x b 1.07 2 b 0.1Ah 14000 235 I1 b ,I 1、I 2分别为受压翼缘和受拉 翼缘对y轴 I1 I 2 的惯性矩;
(2)T形截面(M绕非对称轴x作用)
①弯矩使翼缘受压时:
双角钢T形截面:
b 1.0 0.0017 y
§6-3
实腹式压弯构件的稳定
一、弯矩作用平面内的稳定 在弯矩作用平面内失稳属第二类稳定,偏心压杆的 临界力与其相对偏心率 e 有关, W A为截面核心 矩, e 大则临界力低。
a)
z e Nk
b)
0
=N/A
①
B1
1
②
B2 B3
2> 1 3> 2
y m y
l1 l
③
z
l/ 2
§6-2
拉弯和压弯构件的强度
一、截面应力的发展 以工字形截面压弯构件为例:
Af fy
Aw
hw
Af
h
(A)
(A)弹性工作阶段
N M fy A W
(1)
(B)最大压应力一侧截面部分屈服 (C)截面两侧均有部分屈服 (D)塑性工作阶段—塑性铰(强度极限)
fy
H
N
第6章 偏心受力构件
• 如前所述一般也只按 验算。注意当弯矩绕虚轴作用时,应 按换算长细比验算。大小,均应设置横隔,横隔 的设置方法与轴心受压格构柱相同。格构柱分肢的 局部稳定也同实腹式柱。
b1 15 235
t
fy
§6-5 偏心受力构件的设计
6.5.1 框架柱的计算长度
6.5.3 格构式压弯构件的截面设计
1.截面的初步选择
图6.16是格构式压弯构件的常用截面形式,当弯矩不 大时,可以用双对称的截面形式(图6.16a、b、d);如 果弯矩较大时,可以用单轴对称的截而(图6.24c),并 将较大的肢件放在压力较大的一侧。如前所述,由于格 构式压弯构件中存在着较大的剪力,故多采用缀条式构 件。缀条一般采用单角钢。
(b)、(c)],对此种构件应进行下列计算:
①弯矩作用平面内的整体稳定性计算
弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件,由于截面中部空心,不
能考虑塑性的深入发展,故弯矩作用平面内的整体稳定计算
适宜采用边缘屈服准则
N
mxM x
f
x A
W1x 1 x N
N
' Ex
• ②分肢的稳定计算
• 弯矩绕虚轴作用的压弯构件,在弯矩作用平面外的整体稳定性一 般由分肢的稳定计算得到保证,故不必再计算整个构件在平面外 的整体稳定性。
分肢2
分
肢
的
内
力
分肢1
计
算
图6.17
• •
③ 缀材的计算
计算压弯构件的缀材时,应取构件实际剪力和按式 V
Af
fy
85 235
计算所得剪力两者中的较大值。其计算方法与格构式轴心受压构件相同。 • 2)弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件 • 当弯矩作用在与缀材面相垂直的主平面内时〔图6.24 (d)〕,构件绕实轴产生
建筑结构(下册)20偏心受力构
03 偏心受力构件的设计与计 算
设计原则与步骤
确定结构形式和尺寸
根据建筑需求和规范要求,选 择合适的结构形式和尺寸。
计算偏心距
根据荷载分布和支承条件,计 算出偏心距。
确定截面尺寸
根据承载能力和稳定性要求, 确定合理的截面尺寸。
配筋设计
根据计算出的应力分布,进行 合理的配筋设计。
承载能力计算
01
偏心受力构件的重要性
工程实际中,许多结构构件在承受轴 向力的同时,也会受到弯矩的作用, 如梁、柱等。因此,偏心受力构件在 建筑结构中具有广泛的应用。
偏心受力构件的设计和计算对于保证 结构的稳定性和安全性至关重要,是 建筑结构设计中的重要环节。
偏心受力构件的工作原理
当偏心受力构件承受轴向力时,由于偏心作用,会在构件中产生弯矩。弯矩的作 用使得构件产生弯曲变形,进而产生剪力和扭矩。
某大跨度结构的偏心受力构件施工
总结词
施工难度大
详细描述
大跨度结构的偏心受力构件施工难度较大,需要采用先进的施工技术和设备。在某大跨度结构的施工 中,通过采用预制拼装施工方法、大型起重机械等措施,有效解决了施工难度大、质量难以保证等问 题,提高了施工效率和质量。
某历史建筑的偏心受力构件加固
总结词
保护历史建筑
详细描述
历史建筑由于具有特殊的历史和文化价值,因此在对偏心受力构件进行加固时,需要采 取特殊的保护措施。在某历史建筑的加固中,通过采用碳纤维加固、钢构套加固等措施,
有效保护了历史建筑的结构安全和外观完整性,实现了历史建筑的保护和利用。
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钢筋加工与安装
按照设计要求,对钢筋进行切割、弯 曲、绑扎等加工,确保钢筋安装位置 准确、固定牢固。
结构设计原理偏心受压构件PPT学习教案
偏心距增大系数η:当偏心受压构件较长时,会引起较大挠度,为计入挠
度影响而引入的系数。
1
11400 (e0来自h0)(
l0 h
)2
1
2
1
0.2
2.7
e0 h0
≤1.0
2
1.15
0.01 l0 h
≤1.0
《公路桥规》规定下面情况需考虑偏心距增大 系数对构件承载力的影响:
矩形截面 l0/h > 5 圆形截面 l0/h > 4.4 其他截面 l0/r > 4.4(r为构件截面回转半径)
e0 ≤ 0.3h0 时:假设按小偏心受压构件进行设计计算
第22页/共56页
N 0 d ≤
Nu
fcdbx
f
' sd
As'
s As
➢ 假设为大偏心受压构件
As和As′均未知
Ne ≤ 0 ds
Mu
fcd bx(h0
x) 2
f
' sd
As'
(h0
as' )
★两个基本方程中
取补充条件 b ,即 x bh0
如 (N,M )在曲 线外侧 ,则表 明截面 承载力 不足。
(2) 截面受 弯承载 力在b 点达到 最大, 该点近 似为界 限破坏 。
ab 段为大 偏心受 压,受 拉破坏 ;
bc 段为小 偏心受 压,受 压破坏 。
(3) 截面受 弯承载 力Mu与 作用的 轴压力 N大小 有关。
在 大偏心 受压段 ,当轴 压力较 小时,M u随N的 增加而 增加( ab段) ;
N
fyAs
f'yA's
第6页/共56页
第八章 偏心受力构件
ea=h/30≥20mm 则 ei= ea+ e0 e0=M/N ei----为偏心受压柱的初始偏心距 由于附加偏心距的存在,柱的弯矩增加量为 取 ∆M = Nea
第
钢筋混凝土结构设计原理
章
八
8.3.6. 偏心距增大系数 纵向弯曲 • 钢筋混凝土受压构件在承受偏心荷载后,将产 生纵向弯曲变形即会产生侧向挠度,对长细比 小的短柱,计算时一般忽略不计;对于长细比 较大的长柱,由于侧向挠度的影响,各个截面 的弯矩都有所增加,而弯矩的增加势必造成侧 向挠度的增加 ——“细长效应”或“压弯效用” Ne——为初始弯矩或一阶弯矩 增加弯矩——附加弯矩或二阶弯矩
2、什么情况下使用复合式箍筋?复合式箍筋 有什么具体要求?
第
钢筋混凝土结构设计原理
章
八
§8.3 偏心受压构件的受力性能 8.3.1 试验研究分析 偏心受压构件是介于轴压构件和受弯构件之间 的受力状态。 e0 → 0 e0 → ∝ 轴压构件 受弯构件
大量试验表明:构件截面中的符合 平截面假定 ,偏压 构件的最终破坏是由于混凝土压碎而造成的。其影响因 素主要与 偏心距 的大小和所配 钢筋数量 有关。
8.2.2 截面形式 截面形式应考虑到受力合理和模板制作方便。 矩形 b ≥250mm
( ) 工字型(截面尺寸较大时) h′f ≥ 100mm d ≥ 80mm 且 为避免长细比过大降低构件承载力 l0/h≤25, l0/d≤25。
第
l0/b ≤ 30
八 章
钢筋混凝土结构设计原理
8.2.3 配筋形式 • 纵筋布置于弯矩作用方向两侧面 d≥12mm 纵筋间距>50mm 中距≤ 350mm
(a)
N
(b)
(c)
4-钢结构设计原理-轴心受力构件1 钢结构设计原理
4 轴
主要内容:
心
受 力
1、轴心受拉构件的强度和刚度
构
件 设
2、轴心受压构件的强度
计
3、轴心受压实腹式构件的整体稳定
4、轴心受压格构式构件的整体稳定
5、轴心受压实腹式构件的局部稳定
6、轴心受压格构式构件的局部稳定
7、轴心受力构件的刚度
学习目标
1.掌握轴心受拉构件强度的计算方法、净截面的概念;
4
轴
心 受
所谓分支点失稳,是指当荷载逐渐增加到某一数值
力 构
时,结构除了按原有变形形式可能维持平衡之外,还可
件 设
能以其他变形形式维持平衡,这种情况称为出现平衡的
计
分支。出现平衡的分支是此种结构失稳的标志。
对于受偏心压力的细长直杆,当荷载逐渐增大而趋
于某一数值时,其原有变形形式急剧增大,致使结构丧
失承载能力。这种失稳现象称为极值点失稳。
结构或构件在外力增加到某一数值时,稳定的平衡
状态开始丧失,稍有扰动,结构变形迅速增大,使结构 丧失正常工作的能力,称为失稳。
在桥梁结构中,总是要求沿各个方向保持稳定的平
衡,也即沿各个方向都是稳定的,避免不稳定的平衡或 随遇平衡。
结构稳定问题的两种形式:
第一类稳定问题,分支点失稳问题; 第二类稳定问题,极值点失稳问题。
4
轴 心 受 力 构 件 设 计
4.3.3轴压稳定理论的沿革——具有初始缺陷的实际轴心压杆的稳 定问题
有关轴心压杆的整体稳定问题的理论经历了由理想状态杆件的
单曲线函数关系到实际状态杆件多曲线函数关系的沿革。传统的
理想状态压杆的单曲线稳定理论认为轴压杆是理想状态的,它在
钢结构构件受力分析
AnⅡ = 2 (1926 - 20×10)=3452 mm2
N=AnI f =3150×215=677250N=677 kN
lox =[λ] · ix = 350×30.5 = 10675mm
loy =[λ] · iy = 350×45.2 = 15820mm
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第2页,共48页。
第三第章三构章件截面强强度度
柱头
柱头
缀板
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构 件通常称为柱。柱由柱头、柱身和柱脚三 部分组成。
传力方式: 上部结构-柱头-柱身-柱脚-基础
l l
缀条
l =l
柱身
柱身
实腹式构件和格构式构件 实腹式构件具有整体连通的截面。
柱脚
柱脚
格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件 联系组成。采用较多的是两分肢格构式构
第12页,共48页。
第三第章三章构件截强面强度度
[例3.1] 图3.1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)
钢结构设计原理
例 3.1图
20
10
2 39
16.04cm
惯性矩:各板块自身惯性矩再加上各板块面积乘 以板块中心至中和轴距离的平方。
-100×20
y
图3.6 截面特性计算
Ix
1 12
20 23
20 2 15.042
1 12
1 363ຫໍສະໝຸດ 36 1 20 16.042
钢结构的设计原理和常见错误做法
钢结构的设计原理和常见错误做法钢结构的设计原理和常见错误做法钢结构是主要由钢制材料组成的结构,是主要的建筑结构类型之一。
结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。
因其自重较轻,且施工简便,广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
钢结构设计原理(1) 将预埋的插筋清理干净,按1:6调整其保护层厚度符合规范要求。
先绑2~4根竖筋,并画好横筋分挡标志,然后在下部及齐胸处绑两根横筋定位,并画好竖筋分档标志。
一般情况横筋在外,竖筋在里,所以先绑竖筋后绑横筋,横竖筋的间距及位置应符合设计要求。
(2) 墙筋为双向受力钢筋,所有钢筋交叉点应逐点绑扎,竖筋搭接范围内,水平筋不少于三道。
横竖筋搭接长度和搭接位置,符合设计图纸和施工规范要求。
(3) 双排钢筋之间应绑间距支撑和拉筋,以固定钢筋间距和保护层厚度。
支撑或拉筋可用φ6和φ8钢筋制作,间距600mm左右,用以保证双排钢筋之间的距离。
(4) 在墙筋的外侧应绑扎或安装垫块,以保证钢筋保护层厚度。
(5) 为保证门窗洞口标高位置正确,在洞口竖筋上画出标高线。
门窗洞口要按设计要求绑扎过梁钢筋,锚入墙内长度要符合设计及规范要求。
(6) 各连接点的抗震构造钢筋及锚固长度,均应按设计要求进行绑扎。
(7) 配合其他工程安装预埋管件、预留洞口等,其位置、标高均应符合设计要求。
2、顶板钢筋绑扎(1) 清理模板上的杂物,用墨斗弹出主筋,分布筋间距。
(2) 按设计要求,先摆放受力主筋,后放分布筋。
绑扎板底钢筋一般用顺扣或八字扣,除外围两根筋的相交点全部绑扎外,其余各点可交错绑扎(双向板相交点须全部绑扎)。
如板为双层钢筋,两层筋之间须加钢筋马凳,以确保上部钢筋的位置。
(3) 板底钢筋绑扎完毕后,及时进行水电管路的敷设和各种埋件的预埋工作。
(4) 水电预埋工作完成后,及时进行钢筋盖铁的绑扎工作。
绑扎时要挂线绑扎,保证盖铁两端成行成线。
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N、M无量纲相关曲线是一条外凸曲线,规范为简化 计算采用直线代替,其方程为:
式中:
N ? Mx ? 1 Np Mpx
N p ? Afy
N
M px ? Wpx f y
Np
1.0
由于全截面达到塑性
状态后,变形过大,
因此规范对不同截面
限制其塑性发展区域
为( 1/8-1/4 )h
0
(6 ? 2)
2
?N? ??? Np ???
二、构件的截面
a) b)
截面形式选择 承受弯矩很小轴力很大:采用轴心受压构件截面形式;
当仅一个方向的弯矩较大: 用单轴对称截面,较大翼缘位于受压一侧
三 压弯构件破坏形式
1、强度破坏 条件:杆端弯矩较大而出现强度破坏或杆件局部削弱而 强度破坏
2、平面内失稳 (弯矩作用平面内弯曲失稳破坏) 构件破坏的变形形式:弯矩作用平面内的弯曲变形 条件:侧向有足够支撑
《桥规》公式 :
N / A? M /W ? [? n ]
二、拉弯和压弯构件的刚度
?max ? ?? ?
注意 当弯矩为主,轴力较小,或有其它需要时,
也须计算拉弯或压弯构件的挠度或变形,使其 不超过容许值。
[例题1] 验算如图所示拉弯构件的强度和刚度。 轴心拉力设计值N=100KN,横向集中荷载设计值F=8KN,均为 静力荷载。构件的截面为2∟100×100×10,钢材为Q235, [λ ]=350。
(满足要求 )
?max ? 147.5?[? ] ? 350 (满足要求)
思考题:
1、实腹式压弯构件可能的破坏形式有哪几种? 2、如何控制压弯构件的刚度?
作业:
对2边缘
N An
?
Mx
? x2 ?W2x
?
100? 103 38.52? 102
?
12? 106 1.2? 50.2? 103
=26-199.2=-173.2N/mm 2(负号表示压应力 )
(2)刚度
?0x
?
l0 x ix
?
450 3.05
?
147.5
?0y
?
l0 y iy
?
450 4.52
?
99.6
N ? Mx ? My ? f
An ? xWnx ? yWny
(6 ? 4)
M x , M y ——两个主轴方向的弯矩
? x , ? y ——两个主轴方向的塑性发展因数
如工字形, ?x ? 1.05 ? y ? 1.20
当直接承受动力荷载时, ? x ? ? y ? 1.0
其他截面的塑性发展系数见教材。
Af
fy
Aw
w
hh
Af (A)
(A)弹性工作阶段
NM
?
?
?? AW
fy
(6 ? 1)
(B)最大压应力一侧截面部分屈服 (C)截面两侧均有部分屈服 (D)塑性工作阶段 —塑性铰(强度极限)
Af
fy
fy
fy
fy H
h η
Aw
w
hh
H
N
h η2-h
Af
fy
(A)
(B)
(C)
fy (D)
h η
对于工字形截面压弯构件,由图( D)内力平衡 条件可得, N、M无量纲相关曲线:
? ? ? max ? max ? x , ? y ? [? ]
[? ] ? ? 取值同轴压构件。
压弯构件:
承载 能力 极限 状态
强度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实腹式 稳定
格构式
整体稳定 局部稳定
平面内稳定 平面外稳定
弯矩作用在实轴上
弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定 )
正常 使用 极限 状态
刚度
? ? ? max ? max ? x , ? y ? [? ]
[? ] ? ?取值同轴压构件。
第一节 构件的形式和应用
五、设计要点
截面选型 ——双轴对称,或单轴对称 截面强度 ——截面正应力、剪应力 构件稳定性 ——弯矩作用平面内、平面外 板件稳定性 ——受压翼缘和腹板 构件刚度 ——长细比,变形 构造要求
第二节 构件的强度和刚度
一、截面应力的发展
以工字形截面压弯构件为例:
第一节 构件的形式和应用
一、应用
受拉+受弯杆 受压+受弯柱
引起弯矩的可能因素: 偏心受压柱 —厂房排架柱 有横向荷载 作用—抗风柱 有柱端弯矩 —框架柱
一、应用
有节间荷载作用的桁架上下弦杆; 风荷载作用下的墙架柱; 天窗架的侧立柱等等。
※压弯构件广泛用于柱: 厂房框架柱; 多层(或高层)建筑中的框架柱; 海洋平台立柱等等。
3、平面外失稳 (弯矩作用平面外失稳破坏、弯扭失稳) 弯矩作用方向存在弯曲变形,垂直于弯矩作用方向会突 然产生弯曲变形,同时截面会绕杆轴发生扭转 条件:侧向缺乏足够支撑或承受双向弯矩的压弯构件
4、局部失稳破坏 条件:板件较薄
四、计算内容
拉弯构件: 承载能力极限状态: 强度 正常使用极限状态: 刚度
第六章 拉弯和压弯构件
大纲要求:
1、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式; 2、了解压弯构件整体稳定的基本原理; 掌握其计算方法; 3、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理; 掌握其计
算方法; 4、掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算 ; 5、掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求 ; 6、了解压弯构件的计算长度
? Mx M px
?1
N ? Mx ? 1 N p Mpx
Mx
1.0
M px
因此,令:N p ? An f y 分项系数,得:
M px ? ? xWnx f y 并引入抗力
N ? Mx ? f
An ? xWnx
(6 ? 3)
上式即为规范给定的在 N、Mx作用下的强度计算公式。 对于在N、Mx 、My作用下的强度计算公式,规范采用 了与上式相衔接的线形公式:
对1边缘
N An
?
Mx
? x2 ?W2 x
?
100 ? 103 38.52 ? 102
?
12 ? 106 1.05 ? 126.4 ? 103
=26+90.4=116.4N/mm ≤f=215N/mm (满足要求) 2
2
N An
?
Mx
? x2 ?W2 x
?
100 ? 103 38.52 ? 102
12 ? 106 ? 1.2 ? 50.2 ? 103
解:1. 构件的最大弯矩。 Mx=F·a=8×1.5=12KN·m 2.截面几何特性,由附表5查得2∟100×100×10 An=2×19.26=38.52cm2 W1x=2×63.2=126.4cm3 W2x=2×25.1=50.2cm3 , ix=3.05cm, iy=4.52cm
3. 验算,设计强度f=215N/mm2 (1)强度