影响稳定承载力的因素
【考研 钢结构复试题库】钢结构简答题1
简答题1.简述钢结构对钢材的基本要求。
答:(1)较高的抗拉强度和屈服点;(2)较高的塑性和韧性;(3)良好的工艺性能,包括冷加工、热加工和可焊性能;(4) 根据结构的具体工作条件,有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。
2.什么情况下会产生应力集中,应力集中对钢材材性能有何影响?答:实际的钢结构构件有时存在着孔洞、槽口、凹角、截面突然改变以及钢材内部缺陷等。
此时,构件中的应力分布将不再保持均匀,产生应力集中。
在负温或动力荷载作用下,应力集中的不利影响将十分突出,往往是引起脆性破坏的根源。
3.化学成分碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响?答:碳含量增加,强度提高,塑性、韧性和疲劳强度下降,同时恶化可焊性和抗腐蚀性。
硫使钢热脆,磷使钢冷脆。
但磷也可提高钢材的强度和抗锈性。
4.简述钢结构连接方法的种类。
1答:钢结构的连接方法可分为焊接连接、螺栓连接和铆钉连接三种。
5.简述普通螺栓连接与高强度螺栓摩擦型连接在弯矩作用下计算时的不同点。
答:在弯矩作用下,普通螺栓连接计算时假定中和轴位于弯矩所指的最下列螺栓处,高强度螺栓摩擦型连接计算时中和轴位于螺栓形心轴处。
6.抗剪普通螺栓有哪几种可能的破坏形式?如何防止?答:螺栓抗剪连接达到极限承载力时,可能的破坏形式有四种形式:①栓杆被剪断;②螺栓承压破坏;③板件净截面被拉断;④端板被栓杆冲剪破坏。
第③种破坏形式采用构件强度验算保证;第④种破坏形式由螺栓端距≥2d0保证。
第①、②种破坏形式通过螺栓计算保证。
7.格构式构件截面考虑塑性发展吗?为什么?答:格构式构件截面不考虑塑性发展,按边缘屈服准则计算,因为截面中部空心。
8.哪些因素影响轴心受压构件的稳定承载力?2。
影响稳定承载力的因素
影响稳定承载力的因素影响钢结构稳定的因素主要有以下几个:(1)刚度对钢结构的稳定承载力会产生影响。
随着刚度的增大稳定承载力也会提高。
(2)支承条件。
因为支承条件不一样,其约束程度也就不一样。
例如,固端梁梁端对梁的约束程度高,简支梁梁端对梁的约束程度低,在其它条件相同的前提下,梁的内力分布不一样。
比方说,固端梁和简支梁都承受跨中竖直向下的集中力作用,固端梁梁端存在负弯矩,下翼缘受压,跨中存在正弯矩,上翼缘受压;简支梁在跨度范围内,只有正弯矩,全跨范围内都是上翼缘受压,由钢梁整体稳定的概念可知,钢梁的整体失稳是由受压翼缘的侧向位移引起的,因此,固端梁的整体稳定性能和简支梁的整体稳定性能是不一样的。
(3)侧向支撑系统。
侧向支撑能够减少梁的平面外计算长度,提高梁的侧扭刚度,因此,侧向支撑的间距不同,梁的稳定承载能力不同,还有,梁的整体稳定是由受压翼缘的侧向位移引起的,要提高梁的整体稳定承载能力,主要就是要抑制受压翼缘的侧向位移,所以当侧向支撑设置在梁的受压翼缘平面内时,其效果是最好的。
但是由于构造原因或者是施工方面的原因,侧向支撑无法设置在受压翼缘平面内,此时侧向支撑的有效性必然会遭到不同程度的降低。
(4)截面形式和尺寸。
现行的钢结构设计中,用的比较多的有单轴对称工字形截面梁、双轴对称工字形截面梁、箱形截面梁等,为了提高钢梁的整体稳定承载能力,就是要提高钢梁的侧扭刚度,在上面提到的三种截面形式的梁中,当截面面积差不多时,箱形截面梁的侧扭刚度最大,其整体稳定承载能力也就最大。
同一截面形式的梁,梁的截面尺寸越大,其整体稳定承载能力越大。
(5)梁所承受的荷载形式及荷载作用在梁截面上的位置。
梁通常承受的荷载形式有纯弯矩、集中荷载、均布荷载以及三种荷载形式的不同组合,因为梁的整体稳定破坏是由受压翼缘的侧向位移引起的,所以在荷载作用下梁的弯矩图越不饱满,梁的受压区段越短,梁的稳定承载能力越大。
在三种荷载单独作用下,纯弯矩作用时,梁的弯矩图是饱满的,均布荷载次之,集中荷载作用时最不饱满,因此,纯弯矩作用时,梁的稳定承载能力最小,均布荷载次之,集中荷载作用时梁的稳定承载能力最大。
简述钢屋盖中屋面支撑的作用
1简述钢屋盖中屋面支撑的作用。
屋面支撑的作用主要有:(1)保证结构的空间整体作用;(2)避免压杆侧向失稳,防止拉杆产生过大的振动;(3)承担和传递水平荷载;(4)保证结构安装时的稳定和方便。
2简述钢梁的整体稳定承载力与哪些因素有关
影响钢梁整体稳定承载力的因素有:(1)与钢梁的侧向抗弯刚度成正比;(2)与钢梁的抗扭刚度成正比;(3)与受压翼缘自由长度成反比;(4)与钢梁的截面型式、荷载作用位置及荷载形式也有一定的关系。
3屋盖结构体系可分为有檀体系屋盖、无檀体系屋盖两种。
4简述当轴心受压钢柱腹板局部稳定验算不满足要求时,可采取何种措施?
当轴心受压钢柱腹板的局部稳定验算不满足要求时,可采用以下措施:(1)增加腹板钢板的厚度;(2)在腹板上增加纵向加劲肋;(3)利用屈曲后强度,采用有效截面法进行计算。
5杨建4.44.5第四章受弯构件的弯扭失稳
B、轧制普通工字形简支梁
可查附表b 16得到。
C、其他截面的稳定系数计算详见规范。
上述稳定系数时按弹性理论得到的,当 b 0.6
时梁已经进入弹塑性工作状态,整体稳定临界力
显著降低,因此应对稳定系数加以修正,即:
当b 0.6,稳定计算时应以b代替b,其中:
b
1.07
0.282
b
1
当截面同时作用Mx 、 My时: 规范给出了一经验公式:
0.8 修正系数;
(4 85)
此公式适用于双 轴对称截面
x 弯矩作用平面内轴压构件的稳定系数;
M x 计算区段的最大弯矩; W1x 在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量;
x 塑性发展系数; mx 等效弯矩系数,取值如下:
规范βmx对作出具体规定:
1、无侧移框架柱和两端支承构件
侧向弯曲,伴随扭转——出平面弯扭屈曲 。
一、原因: 受压翼缘应力达临界应力,
其弱轴为 1 -1轴,但由于有
1Y 1 XX
腹板作连续支承,(下翼缘和 腹板下部均受拉,可以提供稳 Y
定的支承),只有绕y轴屈曲,
侧向屈曲后,弯矩平面不再和
截面的剪切中心重合,必然产
生扭转。
梁维持其稳定平衡状态所承担的最大荷载或最大弯
π2 EA
N Ex
2 x
——欧拉临界力;
N M x N e0 1 (1)
Np
M
e
(1
N NEx
)
在上式中,令Mx=0,则式中的N即为有缺陷的轴心 受压构件的临界力N0,得:
e0 Me
N p N0 NEx N0 N p N0 NEx
(2)
将式(2)代入式(1),并令:N0 x Np ,经整理得:
影响地基承载力的因素
2019年9月影响地基承载力的因素王聪(山东省鲁南地质工程勘察院,山东济宁272100)[摘要]关于在地基的概念,土质的强度与结构关系,地质学角度还有环境条件等多个方面对影响地基承载力的因素进行分析与论述。
我们认为地基承载力影响的因素是多种不定性的,伴随着时间的变化而变化,并不是一直处于原本状态。
[关键词]地基;承载力;影响因素文章编号:2095-4085(2019)09-0005-02地基承载力英文名称:Subgrade bearing capacity,常用单位为kPa,是用于评价地基稳定性的综合通用性用词。
这里应该指出,地基承载力是针对地基基础设计提出的为方便评价地基强度与稳定性的实用性专业术语,不是土的基本性指标。
土质的抗剪强度理论是研究和确定地基承载力的理论基础。
1基础形状在运用极限荷载理论公式计算地基承载力时都是按照条形基础进行考虑的,对于其他非条形基础应当考虑其形状不同的地基承载影响。
根据有关实验中得出结论,地基基础形状并不影响地形地基承载力。
2荷载倾斜与偏心根据有关分析模式计算中关于荷载从零增加到破坏荷载时会对地基承载力产生影响,在一定的程度下可以假设地基破坏面形式为对数螺旋线:直线。
然后运用地基受偏心倾斜荷载作用时的地基承载力计算方法,可以从计算数据分析得出偏心倾斜荷载作用下地基会产生单向破坏。
按照中心受荷运用理论公式进行关于对地基承载力的计算分析,通过实验得出结论地基承载力是受于荷载的倾斜与偏心影响的。
3覆盖层抗剪强度在使用理论方法计算地基承载力时,无论是按照塑性区开展深度计算公式,极限荷载公式或者是按照规范公式,都必须要包含地基土的强度指标,因为地基土的强度指标会对地基承载力的计算结果产生影响,但是土的抗剪强度也会受到多方面影响,所以在研究抗剪强度对地基承载力的影响时也要对影响抗剪强度的因素进行研究,因为不同的抗剪强度指标也会对计算地基承载力的结果产生影响。
通过研究知道影响土的抗剪强度指标因素有很多,比如土质的成分,结构,孔隙比,所含水量,初始应力状态,应力历史以及剪破面的方向等,这些因素都会对抗剪强度造成影响,如果抗剪强度高,地基承载力就高,反之亦然,因而土质覆盖层的抗剪强度会对地基承载力产生影响。
钢结构测试卷3
第四章轴心受力构件1.选择题(1)实腹式轴心受拉构件计算的内容包括。
A. 强度B. 强度和整体稳定性C. 强度、局部稳定和整体稳定D. 强度、刚度(长细比)(2)实腹式轴心受压构件应进行。
A. 强度计算B. 强度、整体稳定性、局部稳定性和长细比计算C. 强度、整体稳定和长细比计算D. 强度和长细比计算(3)对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力,《钢结构设计规范》采用的准则为净截面。
A. 最大应力达到钢材屈服点B. 平均应力达到钢材屈服点C. 最大应力达到钢材抗拉强度D. 平均应力达到钢材抗拉强度(4)下列轴心受拉构件,可不验算正常使用极限状态的为。
A. 屋架下弦B. 托架受拉腹杆C. 受拉支撑杆D. 预应力拉杆(5)普通轴心钢构件的承载力经常取决于。
A. 扭转屈曲B. 强度C. 弯曲屈曲D.弯扭屈曲(6)在下列因素中,对轴心压构件的弹性屈曲承载力影响不大。
A. 压杆的残余应力分布B. 构件的初始几何形状偏差C. 材料的屈曲点变化D.荷载的偏心大小(7)为提高轴心压构件的整体稳定,在杆件截面面积不变的情况下,杆件截面的形式应使其面积分布。
A. 尽可能集中于截面的形心处B. 尽可能远离形心C. 任意分布,无影响D. 尽可能集中于截面的剪切中心(8)轴心受压构件的整体稳定系数ϕ与等因素有关。
A. 构件截面类别、两端连接构造、长细比B. 构件截面类别、钢号、长细比C. 构件截面类别、计算长度系数、长细比D. 构件截面类别、两个方向的长度、长细比(9)a类截面的轴心压杆稳定系数ϕ值最高是由于。
A. 截面是轧制截面B. 截面的刚度最大C. 初弯矩的影响最小D. 残余应力影响的最小(10)轴心受压构件腹板局部稳定的保证条件是h 0/t w 不大于某一限值,此限值 。
A. 与钢材强度和柱的长细比无关B. 与钢材强度有关,而与柱的长细比无关C. 与钢材强度无关,而与柱的长细比有关D. 与钢材强度和柱的长细比均有关(11)提高轴心受压构件局部稳定常用的合理方法是 。
各章练习答案
第一章绪论1.选择题(1)在结构设计中,失效概率P f与可靠指标β的关系为 B 。
A. P f越大,β越大,结构可靠性越差B. P f越大,β越小,结构可靠性越差C. P f越大,β越小,结构越可靠D. P f越大,β越大,结构越可靠2.填空题(1)某构件当其可靠指标 减小时,相应失效概率将随之增大。
(2)承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。
(3)在对结构或构件进行正常使用极限状态验算时,应采用永久荷载和可变荷载的标准值。
3.简答题(1)钢结构和其他建筑材料结构相比的特点。
答:轻质高强;材性好,可靠性高;工业化程度高,工期短;有效使用空间大;运输、安装方便;可拆卸、改造,建筑垃圾少,材料可重复利用;密封性好;抗震性好;有一定耐热性,但抗火性能差;耐腐蚀性能差。
第二章钢结构的材料1.选择题(1)钢材的设计强度是根据 C 确定的。
A. 比例极限B. 弹性极限C. 屈服点D. 极限强度(2)钢结构设计中钢材的设计强度为 D 。
A. 强度标准值B. 钢材屈服点C. 强度极限值D. 钢材的强度标准值除以抗力分项系数(3)钢材是理想的 C 体。
A. 弹性B. 塑性C. 弹塑性D. 非弹性(4)钢结构中使用钢材的塑性指标,目前最主要用 D 表示。
A. 流幅B. 冲击韧性C. 可焊性D. 伸长率(5)钢材的伸长率 用来反映材料的 C 。
A. 承载能力B. 弹性变形能力C. 塑性变形能力D. 抗冲击荷载能力(6)建筑钢材的伸长率与 D 标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。
A. 达到屈服应力时B. 达到极限应力时C. 试件塑性变形后D. 试件断裂后(7)钢材的三项主要力学性能为 A 。
A. 抗拉强度、屈服强度、伸长率B. 抗拉强度、屈服强度、冷弯性能C. 抗拉强度、冷弯性能、伸长率D. 冷弯性能、屈服强度、伸长率(9)在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是 B 的典型特征。
钢筋混凝土梁的承载力分析
钢筋混凝土梁的承载力分析钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件,承载力分析对于工程设计和结构安全至关重要。
本文将对钢筋混凝土梁的承载力进行分析,并探讨影响承载力的主要因素。
一、钢筋混凝土梁的基本构造钢筋混凝土梁一般由混凝土和钢筋组成。
混凝土负责承载压力,而钢筋则用来承载拉力。
在构造中,钢筋通常布置在混凝土的底部,以增强梁的抗拉能力。
梁的形状可以是矩形、T形、L形等,根据设计要求确定。
二、钢筋混凝土梁的承载力计算钢筋混凝土梁的承载力计算是根据结构力学和材料力学原理进行的。
主要考虑以下几个因素:1. 弯矩的影响:钢筋混凝土梁在承受外力作用时会产生弯矩,该弯矩对梁的截面产生压力和拉力,从而影响承载力。
根据弯矩的大小和位置,可以计算出梁截面的最大受压区和最大受拉区。
2. 混凝土和钢筋的材料特性:混凝土和钢筋的强度是决定承载力的重要因素。
混凝土的强度可以通过抗压强度来衡量,钢筋的强度则通过抗拉强度来衡量。
在计算承载力时,需要根据材料的特性确定其强度参数。
3. 截面形状和尺寸:梁的截面形状和尺寸对其承载力有直接影响。
常见的梁截面形状有矩形、T形、L形等,设计中需根据实际要求选择合适的截面形状和尺寸。
截面尺寸的选择与受力分析密切相关。
4. 预应力和配筋设计:在一些要求较高的工程中,钢筋混凝土梁常采用预应力设计和配筋设计来增强其承载力。
预应力设计通过在混凝土中引入预应力钢筋来抵消荷载产生的应力,从而减小梁的变形和裂缝。
配筋设计则根据荷载和构件几何尺寸来确定钢筋的布置。
三、影响钢筋混凝土梁承载力的因素除了上述提及的弯矩、材料特性、截面形状和尺寸等因素外,还有其他影响钢筋混凝土梁承载力的因素,如环境荷载、温度变化、锚固和支座条件等。
1. 环境荷载:钢筋混凝土梁所承受的环境荷载包括恒载(如自重、设备重量)、可变活载(如人员、设备动载)和附加活载(如雪、风载等)。
这些环境荷载对梁的承载能力产生影响,需在设计中考虑。
2. 温度变化:温度变化会导致钢筋混凝土梁产生热胀冷缩和变形,从而影响其承载能力。
填空
填空1.在确定实际轴心压杆的稳定承载力,应考虑构件的初始缺陷。
初始缺陷是指初弯曲、荷载偏心、残余应力。
2.钢结构中采用的各种板材和型钢,都是经过多次辊扎形成的,薄钢板的屈服点比厚钢板的屈服点高。
3.受单向弯矩作用的压弯构件整体失稳可能存在两种形式为弯曲屈曲、侧扭屈曲。
4.钢梁进行刚度检算时,按结构的正常使用极限状态计算,荷载应按标准值计算;进行强度、稳定检算时,按结构承载能力极限状态计算,荷载应按设计值计算。
5.双轴对称截面理想轴心压杆失稳主要有两种形式弯曲屈曲和扭转屈曲;单轴对称截面的实腹式轴心压绕其非对称轴失稳是弯曲屈曲,而绕其对称轴失稳是弯扭屈曲。
6.对焊接板梁强度计算,除进行抗弯强度、抗剪强度计算外,还应检算局部稳定和整体稳定。
7.焊接组合梁截面高度h根据最大高度、最小高度、经济高度三方面因素确定。
8.螺栓连接中,沿受力方向规定螺栓端距大于2d,是为了防止构件受剪破坏;要求螺栓夹紧长度不超过螺栓杆的5倍,为了防止板材弯曲变形。
9.受静力荷载作用的受弯杆件强度计算中采用了截面塑性发展系数,目的是考虑部分截面塑性。
10.某钢种牌号为Q235-A,其中A的含义是质量较差,某型钢符号为∠110*10,其表示的含义为边长*厚度。
11.格构式轴心压杆中,对绕虚轴(x轴)整体稳定检算时应考虑剪切变形影响,以12.钢梁在承受固定位置集中荷载或支座反力处设置支撑加筋肋,支撑加筋肋的端部承压及其与腹板的连接计算等需要单独计算。
13.建筑用钢材应具有良好的机械性能和加工性能,目前我国和世界上大多数国家,在钢材中主要采用碳素结构钢和低合金结构钢中少数几种钢材。
14.钢材的抗剪强度屈服点是抗拉强的的0.58倍。
15.使钢材在高温下变脆的化学元素是O、S,使钢材在低温下变脆的化学元素是N、P。
16为化简计算,规范对重级工作制吊车梁和重级、中级制吊车衍架的变幅疲劳折算为等效常幅疲劳计算,等效应力幅σc采用潜在效应的等效系数αf和设计应力谱中的最大应力幅(⊿σ)max的乘积来表示。
圆管 稳定承载力
圆管稳定承载力
圆管的稳定承载力是指圆管在受到外部压力或扭矩作用时,能够保持稳定不产生屈曲或破坏的能力。
圆管的稳定承载力取决于其几何形状和材料强度等因素。
一般来说,圆管的稳定承载力与截面形状和截面面积有关,截面形状越圆,稳定承载力越大。
此外,圆管材料的强度和刚度对稳定承载力也有影响。
对于圆管的稳定承载力计算,可以使用欧拉公式。
对于受纯压力作用的圆管,欧拉公式表达式为:
P = (π²EI)/(KL)²
其中,P为圆管的稳定承载力,E为材料弹性模量,I为截面惯性矩,K为约束系数,L为圆管的长度。
对于受扭矩作用的圆管,欧拉公式表达式为:
T = (π²GJ)/(KL)²
其中,T为圆管的稳定承载力,G为材料剪切模量,J为截面极惯性矩。
需要注意的是,欧拉公式适用于较长、细长的圆管,在实际应用中可能需要考虑其他因素,如材料的强度、应力分布不均匀等,以确保圆管的真实稳定承载力。
因此在实际工程设计中,通常会根据具体情况进行相关的力学分析和计算。
两种曲线钢梁稳定承载力的比较和影响其承载力的因素
比对应的工字形 曲梁多 3 %。9 7 2 %和 2 %。下面是箱形 曲梁 比对应 工字 3ห้องสมุดไป่ตู้形 曲梁稳定 承载力 高出的比例 ( 见表 l 表 3 。 ~ ) 。
表 l 2 0 0 x . 7 m) 0 x10 45 f x m 的箱形 曲梁 比对应工字形 曲梁
稳定承载 力高出的比例
文献 标 识 码 : A
表 3 0 x 0 x x 2 m 的箱形 曲梁比对应工字形 曲梁 2 0 20 8 1 f m) 稳定承载 力高 出的比例
项目
5 。 4 m l . 87 l。 0 1 . 76
曲梁在竖 向荷载作用 下通 常是既弯又扭 。随着荷 载的增 加 , 向位 竖 移、 侧向位移和 截面的扭转角 也不断增加 , 外力产生 的二阶效应也 随之 增 加, 这些会使构件较早地进人弹塑性阶段。 随着截面逐渐进人塑性 , 构 件侧向抗弯扭刚度降低 , 最后常常因侧向位移 过大而破坏。 目前 , 平曲梁承载力 和稳定方 面的研究还不 完善 , 水 曲梁 的理论研 究工作相对滞后 。随着计算机技术 的不断改进 , 基于新建立 的工字形 曲 梁非线性理论 ,本文同时考虑几何 和材料 双重非线性的薄壁 曲梁单元 , 利用 A S S 限元程序进行分析计算 。有 限元分析采用增量—迭代方 NY有 法, 结合弧长 法, 确定 曲梁构件稳定极 限承载力 。
钢材 Q2 5 材料密度为 78 0k /3屈服 强度为 2 5MP 。 3, 5  ̄m 3 a 泊松 比为 03 .。 切线模量为 61 P , .8G a 弹性模量为 2 6G a 0 P 。
形。 主刚度平面 内的 , 当位移与荷载方 向相反时 , 会降低曲梁的实际承载 力, 反之则会提高承载力 。 平面外的初始挠度相当于改变 了构件所对应的圆心角。 从前 面的研 究可 以知道 , 如果初始 挠度使得 曲梁所对应 的圆心角变大 , 则承载力会 降低 , 反之则会增加承载力。 对于初始扭转 来说 。 在竖向荷载作 用下 , 曲梁会 绕梁 的纵 向 中心轴 顺 时针( 在此定义为 : 站在曲率 中心一侧 找到曲梁的右端 , 从右侧 梁端向 沿 轴线 向左侧 看去顺时针 ) 转一定 角度 , 以当初始扭转是绕 中心轴 扭 所 顺 时针方 向的, 这样会降低 曲梁的承载 力, 反之则会增加承载力 。
门式钢管脚手架稳定承载力影响因素分析
门式钢管脚手架稳定承载力影响因素分析摘要:目前,门式钢管脚手架被建筑行业所应用,因为建筑行业的快速发展,对脚手架的需求量也变得越来越大,他的使用可以确保施工作业顺利展开,当然也能够为后续施工作业提供有力的保障。
然而相关数据表明,门式钢管脚手架在使用过程中会受到诸多因素的影响,致使其承载能力下降。
所以本文针对影响因素加以分析并提出几点完善策略,希望能够切实降低各方因素对其稳定承载能力所带来的影响,且保障建筑施工作业能够有序展开。
关键词:门式钢管脚手架;稳定承载力;影响因素;分析前言:随着我国建筑行业的不断发展,其施工项目种类也变得越来越多,而在施工作业过程中经常会使用到脚手架,他的使用可以确保施工质量和效率。
其中门式钢管脚手架是常用的一种脚手架类别。
而数据表明,该脚手架在使用过程中会遇到很多问题,它的稳定承载力往往会受到很多因素的影响而下降,比如:节点连接刚度,这对于施工会产生影响。
所以笔者就影响其稳定承载力的因素加以分析,也提出几点个人观点,仅供参考和借鉴。
一、门式钢管脚手架稳定承载力影响因素分析1.节点连接刚度的影响能够影响门式钢管脚手架稳定承载力的因素有很多,其中节点连接刚度对其影响比较大。
而门式脚手架本身就是建筑行业在施工过程中所使用到的一个设备,近几年来随着发展速度的提升,对脚手架的需求量也变得越来越大。
但是在使用过程中往往会因节点连接刚度的影响,而致使其稳定承载力处于下降状态,这对于施工效率和质量的提升是不理的,而致使此类问题产生的原因,主要有以下几点。
第一,大多数是由于节点连接刚度不符合要求所致,这将影响整个施工质量,甚至还会对施工作业人员生命安全造成威胁。
第二,在门式钢管脚手架使用过程中,也会因连接件本身质量存在问题,而致使节点连接刚度发生变化,无形之中就会对脚手架的稳定承载力造成影响,对于后期施工作业难以创下有利条件。
1.水平加固杆的影响水平加固杆,也会对门式钢管脚手架稳定承载力带来影响。
结构的稳定分析
结构的稳定分析()华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074失稳破坏是一种突然破坏,人们没有办法发觉及采取补救措施,所以其导致的结果往往比较严重。
正因为此,在实际工程中不允许结构发生失稳破坏。
导致结构失稳破坏的原因是薄膜应力,也就是轴向力或面内力。
所以在壳体结构、细长柱等结构体系中具有发生失稳破坏的因素和可能性。
这也就是为什么在网壳结构的设计过程中稳定性分析如此被重视的原因。
下面根据本人多年来的研究及工程计算经验,谈谈个人对整体稳定性分析的一点看法,也算做一个小结。
1稳定性分析的层次在对某个结构进行稳定性分析,实际上应该包括两个层次。
(一)是单根构件的稳定性分析。
比如一根柱子、网壳结构的一根杆件、一个格构柱(桅杆)等。
单根构件的稳定通常可以根据规范提供的公式进行设计。
不过对于由多根构件组成的格构柱等子结构,还是需要做试验及有限元分析。
(二)是整个结构的稳定分析。
比如整个网壳结构、混凝土壳结构等结构整体的稳定性分析。
整体稳定性分析目前只能根据有限元计算来实现。
2整体稳定性分析的内容通常,稳定性分析包括两个部分:Buckling分析和非线性荷载-位移”全过程跟踪分析。
(1)Buckling 分析Buckling分析是一种理论解,是从纯理论的角度衡量一个理想结构的稳定承载力及对应的失稳模态。
目前几乎所有的有限元软件都可以实现这个功能。
Buckling分析不需要复杂的计算过程,所以比较省时省力,可以在理论上对结构的稳定承载力进行初期的预测。
但是由于Buckling分析得到的是非保守结果,偏于不安全,所以一般不能直接应用于实际工程。
但是Buckling又是整体稳定性分析中不可缺少的一步,因为一方面Buckling可以初步预测结构的稳定承载力,为后期非线性稳定分析施加的荷载提供依据;另一方面Buckling分析可以得到结构的屈曲模态,为后期非线性稳定分析提供结构初始几何缺陷分布。
另外本人认为通过Buckling分析还可以进一步校核单根构件截面设计的合理性。
第四章稳定性(轴压)
第4章 单个构件的承载能力—稳定性
4.1 稳定的一般问题
失稳的类别 完善直杆沿轴心受压时其失稳时其平衡形式由 直变弯——分支点失稳; 实际的轴心受压杆由于存在几何缺陷(初始弯 曲),受力后,挠度不断增加,失稳时是以变 形的发展导致承载力达到极限——极值点失稳
实腹式轴心压杆的截面形式的选择
截面选择原则:
1、截面面积的分布应尽量开展,以增加截面的惯 性惯性矩和回转半径,提高它的整体稳定性和 刚度; 2、等稳定性:使两个主轴方向的稳定系数(长细 比)大致相等; 3、便于与其他构件进行连接; 4、尽可能构造简单,制造省工,取材方便。
常用的截面形式及特点:
4.3 格构式柱的截面选择计算
一、截面形式
有两个肢件,
用缀材把它们 连成整体。 缀材有缀条和 缀板两种
二、剪切变形对虚轴稳定性的影响
当格构式轴心受压杆绕实轴发生弯曲失稳时情况和实
腹式压杆一样。 当绕虚轴发生弯曲失稳时,因为剪力要由比较柔弱的 缀材负担,剪切变形较大,导致构件产生较大的附加 侧向变形,它对构件临界力的降低是不能忽略的。 采用换算长细比λox来代替对x轴的长细比λx,以此来考 虑剪切变形对格构式轴心压杆临界力的影响。 换算长细比的计算公式:4-30、4-31
角钢:单角钢截面适用于塔架、桅杆结构、起
重机臂杆以及轻型桁架中受力较小的腹杆。双 角钢能满足等稳定性的要求,常用于由节点板 连接杆件的平面桁架。 热轧普通工宇钢:制造省工,但两个主轴方向 的回转半径差别较大,适用于两个主轴方向计 算长度相差较大的情况,如:工作平台柱; 轧制H型钢:面积分布较合理,制造简单,生 产量少。轴压构件宜采用宽翼缘。 焊接工字形:在工厂制造,利用自动焊焊接所 需的尺寸,其腹板按局部稳定的要求作得很薄 以节省钢材,应用十分广泛。
钢结构简答题
1.摩擦型高强度螺栓工作机理是什么?答:依靠连接板件间的摩擦力来承受荷载,以板件间的摩擦力刚要被克服作为承载能力极限状态。
2.拉杆为什么要控制刚度?如何验算?拉杆允许长细比于什么有关?答:(1)防止由于长细比过大在运输、施工过程中产生较大的变形,同时因自重作用产生较大挠度,对承受动力荷载的构件还将产生较大的振幅(2)控制其长细比小于容许值。
(3)允许长细比与构件类型的重要性、承受荷载的性质和截面的类型有关。
3.建筑结构用钢材必须具备哪些特点?答:强度高、塑性好、冲击韧性好,具有良好的加工性能,对于焊接结构需要有良好的可焊性。
4.我国钢结构设计规范梁的整体稳定验算中为什么要引入等效弯矩系数?答:以承受纯弯曲的压弯构件作为依据,并取βmx=1.0,对其他压弯构件规范所取βmx值可称为等效弯矩系数,其他荷载形式等效于纯弯曲形式时引入的βmx值。
5.钢结构规范规定哪些情况下,可不验算梁的整体性?答:1.当梁上有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能阻止梁受压翼缘的侧向位移;2.当梁在跨中设有中间侧向支承,使梁的整体性稳定性临界弯矩高于或接近于梁的屈服弯矩,此时在验算了梁的抗弯刚度后也就不需要验算梁的整体性;3.规范规定工字形截面(含H形钢)简支梁不需稳定性验算的最大长宽比的值;4.规范规定当箱形截面尺寸满足高宽比不大于6且长宽比不超过95时,不验算稳定性。
6.钢材有哪几项基本技术指标?各项指标可以来衡量钢材那些方面的性能?答:(1)屈服强度、抗拉强度、弹模、伸长率、断面收缩率、冷弯性能、冲击韧性及可焊性。
(2)屈服点反映强度指标;抗拉强度反映强度储备;弹模反映应力应变关系;伸长率、断面收缩率反映钢材塑性性能;冷弯试验评估钢材质量优劣;冲击韧性衡量钢材抵抗脆性破坏和动力荷载的能力,是强度和塑性的综合体现。
7.焊接残余应力对结构有什么影响?答:不影响构件静力强度;降低构件稳定承载力;降低结构的疲劳强度;降低结构的刚度;加速构件的脆性破坏;残余变形影响安装、正常使用。
建筑结构设计中的承载力与稳定性分析
建筑结构设计中的承载力与稳定性分析在建筑结构设计中,承载力与稳定性分析是一个至关重要的方面。
它涉及到建筑物能否承受重力、风载和地震等外力的作用,以及保持整体结构的稳定性。
本文将对建筑结构设计中的承载力与稳定性分析进行深入探讨。
第一部分:承载力分析一、重力承载力分析建筑结构的承载力首先要满足受力构件所承受的重力。
在承载力分析中,需要考虑建筑物的整体重量、每个构件的自重以及附加负载等因素。
通过采用静力学分析的方法,可以计算出各个构件所受到的重力大小,并作为设计依据。
二、风载承载力分析风是建筑结构设计中的一个重要的外力因素。
在风载承载力分析中,工程师需要考虑建筑物所在地的气象条件、建筑物的形状和尺寸,并根据相应的规范和标准进行计算。
通常采用风洞试验和计算模型模拟的方法,可以得到建筑物在强风作用下的风速分布,进而计算出风载作用引起的力和力矩,并进行结构设计。
三、地震承载力分析地震是建筑物结构设计中的另一个重要考虑因素。
通过地震承载力分析,可以确定建筑物在地震作用下的稳定性和安全性。
地震承载力的计算需要考虑建筑物的地震响应、地基土的特性以及结构的抗震性能等因素。
常用的方法包括静力法、动力法以及地震试验等。
第二部分:稳定性分析一、整体稳定性分析整体稳定性是指建筑物在荷载作用下不会发生倾覆或部分组件失稳的能力。
稳定性分析考虑了建筑物的外形、结构刚度和材料的强度等因素。
通过计算整体结构的静力平衡和刚度分析,可以确定建筑物的整体稳定性。
二、构件稳定性分析构件稳定性是指建筑物的各个构件在荷载作用下是否会产生稳定性问题。
对于柱、梁、桁架等构件,需要进行稳定性分析,以确定其在压力和弯曲力作用下的稳定性。
常用的方法包括欧拉公式、屈曲分析和有限元分析等。
结语建筑结构设计中的承载力与稳定性分析是保证建筑物安全性和可靠性的重要环节。
通过重力、风载和地震等外力的分析,以及整体和构件的稳定性分析,可以确保建筑物能够承受各种荷载的作用,并保持结构的稳定。
名词解释地基承载力
地基承载力地基承载力是指地基(土壤或岩石)能够承受的最大荷载或压力。
在建筑工程中,地基承载力是一个非常重要的参数,它直接影响着建筑物的稳定性和安全性。
合理评估和掌握地基承载力是建筑设计和施工的关键。
地基承载力的重要性建筑物的安全性和稳定性直接依赖于地基的稳定性和承载能力。
如果地基承载力不足,建筑物可能会出现沉降、倾斜、裂缝等问题,甚至引发倒塌风险。
在进行建筑设计时,必须对地基进行充分的调查和评估,确保其具有足够的承载能力。
影响地基承载力的因素1. 土壤类型不同类型的土壤具有不同的承载能力。
一般来说,坚硬、密实、均匀颗粒分布的土壤具有较高的承载能力;而松散、湿润、含有可压缩成分(如粘土)的土壤则具有较低的承载能力。
土壤类型是评估地基承载力的重要因素之一。
2. 土壤含水量土壤含水量对地基承载力有着重要影响。
过高或过低的含水量都会导致土壤的稳定性下降,从而降低地基的承载能力。
一般来说,过高的含水量会导致土壤流动性增加,减小土壤颗粒间的摩擦力,使地基容易发生沉降;而过低的含水量则会导致土壤干燥、收缩,产生裂缝和变形。
3. 地下水位地下水位也是影响地基承载力的重要因素之一。
当地下水位较高时,会对地基产生上浮力,减小有效应力,从而降低地基的承载能力。
地下水位变化也会引起土壤湿润程度的变化,进而影响地基的稳定性。
4. 地震活动在地震活动频繁的地区,地基承载力更为重要。
由于地震引起的振动和液化现象可能会导致土壤密实度和稳定性的降低,从而影响地基的承载能力。
在这些地区,需要特别关注地震因素对地基承载力的影响,并采取相应的设计和施工措施。
地基承载力的评估方法1. 岩土工程勘察岩土工程勘察是评估地基承载力的首要步骤。
通过采集土壤和岩石样本,并进行实验室测试和现场观测,可以获取有关土壤性质、含水量、密度、压缩性等参数,从而评估地基的承载能力。
2. 土壤力学分析土壤力学分析是一种常用的评估地基承载力的方法。
通过建立合理的土体模型和应力分析模型,计算出土体内部和土体与建筑物之间的应力分布,并根据材料强度参数确定地基是否具备足够的承载能力。
建筑施工模板支撑体系稳定性的影响因素及策略建议
建筑施工模板支撑体系稳定性的影响因素及策略建议发表时间:2019-07-26T15:51:32.427Z 来源:《基层建设》2019年第14期作者:刘志伟[导读] 摘要:施工模板是整个建筑工程施工建设中的重要组成, 但是从当前建筑工程施工实际情况来看, 在整个工程施工过程中存在较多数量的模板支撑体系坍塌事故, 严重影响了整个建筑工程的施工质量, 甚至为整个工程施工带来了安全隐患。
身份证号码:13068419851006XXXX摘要:施工模板是整个建筑工程施工建设中的重要组成, 但是从当前建筑工程施工实际情况来看, 在整个工程施工过程中存在较多数量的模板支撑体系坍塌事故, 严重影响了整个建筑工程的施工质量, 甚至为整个工程施工带来了安全隐患。
基于此, 文章结合影响建筑施工模板支撑体系稳定的因素, 从工程施工的多个方面分析怎样增强建筑工程模板支撑体系的稳定性, 旨在能够更好的促进建筑工程顺利施工。
关键词:建筑工程; 模板; 支撑体系; 稳定性;引言从整个建筑工程施工情况来看, 建筑工程在施工过程中具有施工周期长、施工技术复杂、施工规模大的特点。
这些特点的存在加剧了整个工程施工的不稳定, 影响了整个工程的施工质量。
为此, 本文在阐述影响建筑施工模板支撑体系稳定性原因的基础上, 从强化材料质量、优化施工方案、搭设模板支撑体系等方面具体分析怎样提升整个建筑施工模板支撑体系的稳定性, 旨在能够更好的促进建筑工程施工建设发展。
1 影响建筑施工模板支撑体系稳定性的因素(1) 在建筑施工模板支撑体系方案设计的过程中施工人员没有严格按照建筑的具体情况来进行设计, 对建筑工程的分析仅仅是按照以往的设计经验和设计理论来开展工作, 缺乏对整个工程施工情况的分析和考虑, 这种单凭经验开展施工的方式使得模板支撑施工不够科学, 严重影响了整个工程的施工质量, 甚至容易引发施工模板倒塌事故。
(2) 建筑施工模板支撑体系的打造和审核过于形式化, 报审和审核人员没有严格按照规定的程序开展施工和审核, 质量参差不齐的施工设计方案严重影响了整个施工模板支撑的安全性和稳定性。
第四章-单个构件的承载能力-稳定性
实际结构总是存在缺陷的,这些缺陷通常
可以分为几何缺陷和力学缺陷两大类。杆件的 初始弯曲、初始偏心以及板件的初始不平度等 都属于几何缺陷;力学缺陷一般表现初始应力 和力学参数(如弹性模量,强度极限等)的不 均匀性。对稳定承载能力而言,残余应力是影 响最大的力学缺陷,它的存在使得构件截面的 一部分提前进入屈曲,从而导致该区域的刚度 提前消失,由此造成稳定承载能力的降低,所 有的几何缺陷实质上亦是以附加应力的形式促 使刚度提前消失而降低稳定承载能力的。
能力,因此,如果着眼于研究结构的极限承 载能力,可依屈曲后性能分为如下三类: (1)稳定分岔屈曲。分岔屈曲后,结构还可 以承受荷载增量。换言之,变形的进一步增 大,要求荷载增加。 (2)不稳定分岔屈曲。分岔屈曲后,结构只 能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位 形。 (3)跃越屈曲。结构以大幅度的变形从一个 平衡位形跳到另一个平衡位形。
1.已知荷载、截面,验算截面。 2.已知截面求承载力。 3.已知荷载设计截面。 对于1,2两种情况,计算框图如下:
已 知 荷 载、 截 面, 验 算 截 面
根据边界条件确定 lox , loy
计算 A, Ix , I y
已
知
ix
Ix A
, iy
Iy A
截 面
求
x
l ox ix
, y
l oy iy
k ——屈曲系数
o
a)
y
b)
a a
腹板和翼缘板的屈曲
b1 =b/2
b
x k
m=1
8 23 4
6
4
2
0
1 2 3 4 a/b
系数k和a/b的关系
如图,当 a/b1 时km , in4时。从中可以看出,减小板的长度 并不能提高板的稳定临界力,但减小板宽却可以大大提高板件临 界力。
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稳定承载力的影响因素
摘要:从理想弹性轴心受压构件失稳形式及各自稳定承载力计算公式出发,分析影响其稳定承载能力的因素,进一步分析各因素如何影响稳定承载力,为稳定承载力设计提供科学依据。
关键字:轴心受压 失稳形式 影响因素
引言
正如大家所知,理想弹性轴心受压直杆的失稳形式有弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。
各种失稳形式所对应的稳定承载力计算公式如式1-3所示。
对于双对称轴杆件,如工字型截面杆件,通常发生弯曲屈曲。
22
E EI
N l
π=
(1)
对于十字形截面,抗扭性能比较差,容易发生扭转屈曲。
222
01t EI N GI i l ωφπ⎛
⎫
=+ ⎪⎝⎭
(2) 对于单对称轴截面,如T 形截面构件,由于剪心和形心不重合,产生的剪力不经过截面剪心,容易发生弯扭失稳。
21142y y y y y N N N N N k k N N N φ
φ
φφ⎡⎤⎛⎫⎢⎥=+-+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎣⎦
201s y k i ⎛⎫
=- ⎪⎝⎭ (3) 式中:t GI 是杆件自由扭转刚度;EI ω是杆件约束扭转刚度;0i 是截面关于剪心的极回转半径;s y 是剪心的坐标;y N 是单轴对称截面按欧拉公式计算的绕对称轴y 轴的弯曲屈曲临界力。
只要构件有足够的抗弯和抗扭能力,构件就不会发生弯扭失稳。
为此,控制
抗弯和抗扭失稳是最基础也是最为重要的。
由公式可见,影响受压构件的稳定承载力的因素主要是材料特性、截面特性和边界条件,以上公式是以理想弹性为假定得到的,实际还存在初始缺陷,为此应该考虑初始缺陷的影响。
下面逐一进行说明。
1 材料特性
E 、G 都是材料的特性。
从上述的计算公式中可以清晰地看到它们对稳定承载力的影响。
弹性模量和切线模量越大,受压杆件抗弯扭能力越强,稳定承载力就越高。
2 截面形式和尺寸 2.1构件尺寸
截面尺寸越大,构件长度越短稳定承载力越强,这毋庸置疑,但是可能造成
N
l
严重的浪费,为此需要分析其他影响因素,通过其他途径有效提高承载力和节省钢材。
2.2截面刚度
而截面形式主要是影响截面刚度。
对于等面积截面,截面形式不同,其抗弯刚度也不同。
x I 、y I 、t I 、I ω、0i 、s y 都与截面形式和尺寸有关,这些因素反映了对材料的利用是否科学合理,都直接影响到稳定承载力。
为了获得尽可能大的抗弯刚度,可以将面积适当扩散,增大面积距从而提高抗弯刚度,甚至可以使绕实轴和虚轴的抗弯刚度相等,即得到等稳截面形式。
图1 不同截面形式
3边界条件
边界条件对稳定承载力有很明显的影响,增设支承或改变支承方式改变了构件的长细比,从而改变了稳定承载力。
3.1增设支承
N N N
图2 不同支承形式
设置支撑是提高杆件稳定承载力的有效办法.例如图9.1(a)所示的工形截面柱,绕弱轴y-y 弯曲的刚度远远小于绕强轴x-x 弯曲的刚度.如果不设置图9.1(a)中所示的支撑(杆CD),则绕弱轴屈曲的临界力为
2212
2
4y
y
Ey EI EI N L l ππ=
=
设置支撑(杆CD)后,临界力将提高到222Ey y N EI l π=,即与绕x 轴的临界力22Ex x N EI L π=相接近,可使钢材的利用比较合理.即使因N 力增大而杆件进人非弹性工作,其临界值未达14Ey N ,也仍能节约材料。
从图2的简图来看,如果AB 柱是完善的直杆,则在它屈曲前支撑CD 不受力,然而因实际杆件都有几何缺陷,承受压力后必将进一步弯曲,会使撑杆受力.因此,设计时不能把CD 杆看作是零杆,而是对它的刚度和承载力有一定要求,一般支撑(杆CD)的截面不大,这时CD 杆只能对AB 杆起弹性支座的作用.如果弹簧刚度很弱,在AB 杆失稳时有较大变形,则AB 杆失稳时的计算长度就不能按减小一半计算了.只有支撑足够刚劲时,才能像刚性支座一样把计算长度减小到l .故支承只要有一定的刚度,就可以把计算长度减小为l ,从而大幅度提高稳定承载力。
下面给出支承刚度的影响说明。
对于理想轴心压杆,当有一个支承时,设撑杆刚度为2k ,解得刚度值为
22cr
N k l
=
此时稳定承载力提高了4倍。
当有两个支承时,设撑杆刚度为3k ,解得刚度值为
33cr
N k l
=
此时稳定承载力提高了9倍。
当长度为L nl =的压杆沿长度有()1n -道等间距设置的支撑时,支撑的刚度应至少为
2(1cos )cr n N k l n
π=
⋅+ 此时才能把计算长度减小为l ,稳定承载力提高了()2
1n -倍。
当n 无限增大时,
cr kl N 趋近于4.0,因此,对于完善直杆,不论设置几道支撑,只要它的刚度不小于4cr k N l =,就可以起刚性支座的作用.
3.2改变支承方式
理想轴心受压构件的欧拉公式是在两端交接的情况下得到的,实际情况中,不可能都是这种理想状态。
实际构件端部的构造情况既不可能没有一点转动约束,也不可能丝毫不发生转动。
理想轴心受压构件的临界力受到杆端约束条件的影响。
杆端约束越强,杆的抗弯能力就越大。
为此,应该根据不同的支撑条件对计算长度进行适当修正,从而与实际情况更为接近。
下面给出几种典型的理想支承约束条件下的影响情况和相应长度系数的设计建议值。
表1 计算长度系数
支承条件
两端铰接
一端固定, 一段铰接
两端固定
一端固定, 一端自由
上端可平移但不转动,下端
固定 上端可平移但不转动,下端
铰接 长度系数 1 0.7 0.5 2.0 1.0 2.0 建议值
1
0.8
0.65
2.1
1.2
2.0
4荷载形式和荷载作用位置
5缺陷的影响 5.1几何缺陷
(1)初弯曲对轴心受压构件的影响 初弯曲影响的弯矩放大系数为
1
1-m E A P P =
(2)初偏心对轴心受压构件的影响
初偏心影响的弯矩放大系数为
10.2341-E
m E
P P A P P +=
P y max
v 0
P E P u
P y max
P E P u
(a)
(b)
图3 初弯曲和初偏心轴心受压构件的荷载挠度曲线
5.2力学缺陷
残余压应力使压杆的一部分提前屈服,从而削弱了杆件的刚度,进而影响稳定承载力。
残余应力压杆性能的影响程度,主要取决于残余压应力的大小,它的变化情况、分布宽度以及在截面上占据的部位。
对于下图的焊接H 型钢,设其翼缘残余压应力为0.4y f 的宽度在两侧各占翼缘宽度b 的14。
当荷载加到平均应力为0.6y f 时,翼缘两边各宽4b 的范围都进入塑性。
若把钢材看做理想弹塑性体,则变形模量由弹性模量降低为0.继续加载时,塑性部分不再承受增加的荷载,有效截面只剩下弹性核部分,杆件的刚度大大削弱,尤其是绕y 轴的弯曲刚度,只是原来的18,而绕x 轴的削弱将近一半。
对图(B )的截面,其翼缘残余压应力为0.4y f 的宽度也在两侧各占翼缘宽度
b 的14。
当荷载加到平均应力为0.6y f 时,残余应力的不利效应对x 轴来说和(a )
图来说完全相同,对y 轴来说却没有(a )图那么严重。
具体如下图所示。
图4 H 型钢的残余应力分布 图5 H 型钢的残余应力不力作用
由此可见,残余应力不仅对不同截面形式和不同生产条件的压杆稳定承载力影响不同,对同一杆件的不同屈曲轴影响也不同。
x y
x
y
b
b/4b/4
x
y
(a )焊接H 型钢,板边轧制x
y +
-
+-
(b )焊接H 型钢,板边焰割
+
-。