钢结构轴心受力构件PPT课件

14.2 轴心受力构件强度和刚度
2. 刚度要求
受拉构件的容许长细比
承受静力荷载和间接承
项 次
构件名称
受动力荷载的结构 直接承受
一般建筑结 构
有重级工 作制吊车
厂房
动力荷载 结构
1
桁架的杆件
350
250
250
2
吊车梁或吊车桁架以下 的柱间支撑
300
200
-
2
其他拉杆、支撑、系杆 （张紧的圆钢除外）
400
a
max 塑性变形发展
fy
应力重分布
N
N
N
N
弹性状态应力
孔洞截面处产 生应力集中
极限状态应力
(1) 除摩擦型高强度螺栓连接处外强度计算式
NAnf An —构件的净截面面积
构件净截面面积An及计算截面的选取
Ⅰ
ⅡⅠ
N
N
并列
Ⅰ
ⅡⅠ ⅡⅠ
错列
N
ⅡⅠ
1.强度计算
（2）摩擦型高强度螺栓连接处
由于摩擦阻 力存在，一部分 荷载已由孔前接 触面传递。
最小临界压力
2 EI N cr l 2
cr
N cr A
2E li2
2E 2
3. 弹塑性屈曲
当 cr f p 需要考虑弹塑性屈曲
N
N N
NcrNcra
直线平 衡状态
11
l
l
b
屈曲微
弯状态
cr
非细长压杆
N
11
N N
3. 弹塑性屈曲
根据切线模量理论
fy a
Ncra2E 2 atA，cra2E 2 at
网架
14.1 轴心受力构件的工程应用
网壳
14.1 轴心受力构件的工程应用
1. 实腹式构件的截面形式
型钢截面
1. 实腹式构件的截面形式
角钢或双角钢组合截面 型钢或钢板组成的组合截面
冷弯薄壁型钢截面
14.1 轴心受力构件的工程应用
2. 格构式构件的截面形式
x
x
1
1
y
y
y
y
y
y
x
x
1
1
x
x
y
yy
y
x
x
格构式构件的 虚轴和实轴
l1
l1
l01
40～70
1x
缀条柱
y
y
1x
1a y
缀板柱
y
h
1b
14.1 轴心受力构件的工程应用
3. 轴向受力构件的设计要求
强度和稳定
轴心受拉：强度 轴心受压：强度和稳定（整体和局部）
刚度要求
保证构件不产生过度的变形，用长细比控制。
14.2 轴心受力构件强度和刚度
1.强度计算（以全截面达到屈服应力为极限状态）
N
N
孔前传力系数
孔前传 递的力
N
净截面处的传力
N N10.5n1
n
净截面处的强度公式 N An f
同时毛截面处还应满足 N / A f
n1：计算截面（最 外列螺栓处）高强 度螺栓数目；
n：节点或拼接处构 件一端连接的高强 度螺栓总数。
1.强度计算
(3) 单面连接的单角钢按轴心受力计算强度时，钢材 的强度设计值应乘以0.85
14.2 轴心受力构件强度和刚度
2. 刚度要求
(2) 长细比限值
max
l0 i
max—x和y中 的 较 大 值
1）在承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构 件在竖向平面内的长细比；
2）在直接或间接承受动力荷载的结构中，计算 单角钢受拉构件的长细比时，应采用单角钢 的最小回转半径；计算单角钢交叉杆件平面 外的长细比时，应采用角钢肢边平行轴的回 转半径 。
验算长细比
xli0xx
30 090.8 4[]35满 0
3.0 5
足
yli0yy
780 107.42 []35满 0
4.5 25
足
作 业 P462
1.思考题 1 2.计算题 1, 2
14.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定
1. 理想轴心压杆的整体失稳
理想轴心压杆 杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴 作用，杆件在受荷之前没有初始应力，也没有初弯 曲和初偏心等缺陷，截面沿杆件是均匀的。
傅昶彬课件系列—结构设计原理
第14章 钢结构轴心受力构件 （1）
主要内容
14.1 轴心受力构件的工程应用 14.2 轴心受力构件的强度和刚度 14.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定 14.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定
四川大学建环学院 2018.3
14.1 轴心受力构件的工程应用
桁架
塔架
14.1 轴心受力构件的工程应用
解：1）强度验算 I-I截面
A n 2 (4 1 5 0 4 0 2 5 ) 0 1 0 34 m 2 0m 0 II-II截面
A n 2 ( 4 5 12 0 4 2 0 0 4 2 5 2 0 ) 1 0 3m 12 5
II-II截面起控制作用
N 6 2 13 0 0 1.6 9 N /6 m2 m f 2N 1/m 52m A n 3154
比如单面连接角钢受压杆件，实际上受力是双向 压弯，为了计算简便还是按轴心受压考虑，只是通过 强度乘以折减系数来反映简化计算的不利影响。
14.2 轴心受力构件强度和刚度
2. 刚度要求
（1）长细比过大产生的不利影响： 1）在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形； 2）使用期间因其自重而屈曲； 3）在动力荷载作用下发生较大的振动； 4）压杆的长细比过大时，还将使构件的承载力 降低过多。
350
-
14.2 轴心受力构件强度和刚度
2. 刚度要求
受压构件的容许长细比
项 次
构件名称
柱、桁架和天窗架中的杆件
1 柱的缀条、吊车梁吊车桁架以下的 柱间支撑
支撑（吊车梁吊车桁架以下的柱间
2
支撑除外)
用以减少受压构件长细比的杆件
容Baidu Nhomakorabea长细比 150 200
例1 某中级工作制吊车的 厂房屋架的下弦拉杆，有 双角钢组成，型号为 L100×10，布置有交错排 列的普通螺栓连接，螺栓 孔直径d0＝20mm。已知 轴心拉力设计值N＝ 620kN，计算长度l0x= 3000mm，l0y=7800。材料 为Q235钢，试验算该杆 件的强度和刚度。
2）刚度验算
查表（P513) ix=30.5mm A 2 1.2 96 31 .5 8c 22 m 2
I y 2 [ 1.5 7 1 1 9 .2 9 ( 6 0 .5 1 2 .8 ) 2 ] 4 7.7 8 c 5 4 8 m 6
iy
Iy A
78 .7856 4.52 cm 5 4.2 5m 5 m 3.5 822
N
N
N
整体失稳类形
➢ 弯曲屈曲
➢ 扭转屈曲 ➢ 弯扭屈曲
u
Φ
uΦ
2. 理想压杆的临界力（弹性弯曲屈曲）
N→Ncr A
cr
Ncr A
f（ p 比例极限）
欧拉方程的建立
细长压杆
EI d2 y / dz2 N y 0
l
yN
y
EIy
z
z
y
y
B
B
N
弹性屈曲的临界压力
N cr
n 2 2 EI l2
,当 n 1时，
fp
令 Et /E，cra2E 2 a
E E t ,