《轴心受压构件的整体稳定性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴心受压构件的整体稳定性（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章第四章 轴心受力构件轴心受力构件第一节第一节第一节第一节 轴心受力构件强度和刚度轴心受力构件强度和刚度轴心受力构件强度和刚度轴心受力构件强度和刚度第二节第二节第二节第二节 实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲第四节第四节第四节第四节 实腹式轴心压杆设计实腹式轴心压杆设计实腹式轴心压杆设计实腹式轴心压杆设计第五节第五节第五节第五节 格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计第六节第六节第六节第六节 柱头和柱脚柱头和柱脚柱头和柱脚柱头和柱脚第七节第七节第七节第七节 钢索简
2、介钢索简介钢索简介钢索简介轴心受拉构件轴心受拉构件轴心受压构件轴心受压构件强度强度 （承载能力极限状态）（承载能力极限状态）刚度刚度 （正常使用极限状态）（正常使用极限状态） 强度强度 刚度刚度 （正常使用极限状态）（正常使用极限状态） 稳定稳定（承载能力极限状态）（承载能力极限状态）1 1、概念：二力杆概念：二力杆概念：二力杆概念：二力杆力沿轴线方向力沿轴线方向约束：两端铰接约束：两端铰接2 2 2 2、分类、分类、分类、分类第一节第一节第一节第一节 轴心受力构件强度和刚度轴心受力构件强度和刚度轴心受力构件强度和刚度轴心受力构件强度和刚度3 3、截面类型：截面类型：截面类型：截面类型：实腹式
3、实腹式格构式格构式型钢截面型钢截面组合截面组合截面缀条式缀条式缀板式缀板式4 4 4 4、应用：网架、索杆体系、塔架、桁架等、应用：网架、索杆体系、塔架、桁架等、应用：网架、索杆体系、塔架、桁架等、应用：网架、索杆体系、塔架、桁架等3.3.塔架塔架1.1.桁架桁架2.2.网架网架u 实腹式截面实腹式截面热轧型钢热轧型钢冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢组合截面组合截面组合截面组合截面uu 格构式截面格构式截面格构式截面格构式截面: : : :由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。一、一、一、
4、一、 强度计算强度计算强度计算强度计算 N N 轴心拉力或压力设计值；轴心拉力或压力设计值； A An n 构件的净截面面积；构件的净截面面积； f f 钢材的抗拉钢材的抗拉( (压压) )强度设计值强度设计值轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。二、刚度计算：二、刚度计算： 保证构件在运输、安装、使用时不产生过大变形保证构件在运输、安装、使用时不产生过大变形1 1、受拉构件。、受拉构件。2 2、受压构件。、受压构件。1 1）双轴对称截面）双轴对称截面2 2）单轴对称截面）单轴对称截面u 绕非对称轴：绕非对称轴：u 绕对称轴：采用换算长细比，对
5、于单角钢和双角钢截绕对称轴：采用换算长细比，对于单角钢和双角钢截面可采用简化公式。面可采用简化公式。第二节第二节第二节第二节 实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲强度破坏：强度破坏：应力超过设计强度；应力针对某个截面应力超过设计强度；应力针对某个截面稳定问题：稳定问题：达到某荷载值时变形将急剧增加，过渡到达到某荷载值时变形将急剧增加，过渡到不稳定的状态；变形针对整个结构。不稳定的状态；变形针对整个结构。提高稳定性措施：提高稳定性措施：增大截面惯性距，增强约束，减小增大截面惯性距，增强约束，减小计算长度；计算长度；u 轴
6、压构件三种屈曲形态：轴压构件三种屈曲形态：弯曲屈曲弯曲屈曲扭转屈曲扭转屈曲弯扭屈曲弯扭屈曲一、理想构件弹性弯曲失稳一、理想构件弹性弯曲失稳一、理想构件弹性弯曲失稳一、理想构件弹性弯曲失稳根据右图列平衡方程根据右图列平衡方程根据右图列平衡方程根据右图列平衡方程解平衡方程：得解平衡方程：得解平衡方程：得解平衡方程：得理想条件：理想条件：理想条件：理想条件： （1 1 1 1）绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性；绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性；绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性；绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性； （2 2
7、 2 2）不考虑剪力对临界力的影响作用）不考虑剪力对临界力的影响作用）不考虑剪力对临界力的影响作用）不考虑剪力对临界力的影响作用二、考虑剪力影响后构件的弹性弯曲失稳二、考虑剪力影响后构件的弹性弯曲失稳二、考虑剪力影响后构件的弹性弯曲失稳二、考虑剪力影响后构件的弹性弯曲失稳总变形总变形总曲率：总曲率：弯距曲率剪力产生的附加曲率弯距曲率剪力产生的附加曲率剪力曲率剪力曲率：总曲率：总曲率：式中：式中： 表示单位剪力引起的剪切角：表示单位剪力引起的剪切角：绕实轴：绕实轴：绕虚轴：绕虚轴：三、实际构件的整体稳定三、实际构件的整体稳定三、实际构件的整体稳定三、实际构件的整体稳定（1 1 1 1）当）当）当
8、）当N N N N 趋于趋于趋于趋于N N N NE E E E时，挠度无穷大；时，挠度无穷大；时，挠度无穷大；时，挠度无穷大；（2 2 2 2）不管初弯曲多小，承载力总是小于）不管初弯曲多小，承载力总是小于）不管初弯曲多小，承载力总是小于）不管初弯曲多小，承载力总是小于N N N NE E E E（3 3 3 3）初弯曲越大，最终挠度也越大；）初弯曲越大，最终挠度也越大；）初弯曲越大，最终挠度也越大；）初弯曲越大，最终挠度也越大；1 1 1 1、初始弯曲的影响、初始弯曲的影响、初始弯曲的影响、初始弯曲的影响几何缺陷几何缺陷：初始弯曲初始偏心：初始弯曲初始偏心：初始弯曲初始偏心：初始弯曲初始偏
9、心力学缺陷：残余应力力学缺陷：残余应力力学缺陷：残余应力力学缺陷：残余应力截面屈服：截面屈服：截面屈服：截面屈服：取取取取v v v v0 0 0 0为为为为L L L L/1000/1000/1000/1000，令，令，令，令 0 0 0 0=v=v=v=v0 0 0 0/(W/A)= v/(W/A)= v/(W/A)= v/(W/A)= v0 0 0 0/ / / / i i i i /1000/1000/1000/1000 ，式中式中式中式中 0 0 0 0相对初弯曲；相对初弯曲；相对初弯曲；相对初弯曲； =W/A=W/A=W/A=W/A截面的核心距；截面的核心距；截面的核心距；截面的核
10、心距；（1 1 1 1）杆件愈细长，）杆件愈细长，）杆件愈细长，）杆件愈细长， 值大值大值大值大N N N N 值小，初弯曲不利影响愈大；值小，初弯曲不利影响愈大；值小，初弯曲不利影响愈大；值小，初弯曲不利影响愈大；（2 2 2 2）不同截面形式的比值）不同截面形式的比值）不同截面形式的比值）不同截面形式的比值i/i/i/i/ 是不同的。是不同的。是不同的。是不同的。i/i/i/i/ 值愈大，值愈大，值愈大，值愈大，则截面边缘纤维愈早屈服，初弯曲的不利影响也愈大。则截面边缘纤维愈早屈服，初弯曲的不利影响也愈大。则截面边缘纤维愈早屈服，初弯曲的不利影响也愈大。则截面边缘纤维愈早屈服，初弯曲的不利
11、影响也愈大。 截面回转半径与核心距的比值截面回转半径与核心距的比值截面回转半径与核心距的比值截面回转半径与核心距的比值 由表可见由表可见由表可见由表可见: : : :（1 1 1 1）材料向弯曲轴聚集得多，则）材料向弯曲轴聚集得多，则）材料向弯曲轴聚集得多，则）材料向弯曲轴聚集得多，则i/i/i/i/ 值大。值大。值大。值大。（2 2 2 2）i/i/i/i/ 值值值值大大大大的的的的截截截截面面面面，表表表表征征征征塑塑塑塑性性性性发发发发展展展展能能能能力力力力的的的的形形形形状状状状系系系系数数数数也也也也比较大。比较大。比较大。比较大。 2 2 2 2、初始偏心的影响、初始偏心的影响、
12、初始偏心的影响、初始偏心的影响 杆轴的挠曲线为：杆轴的挠曲线为：杆轴的挠曲线为：杆轴的挠曲线为： 杆中央的最大挠度为：杆中央的最大挠度为：杆中央的最大挠度为：杆中央的最大挠度为：（1 1 1 1）当）当）当）当N N N N 趋于趋于趋于趋于N N N NE E E E时，挠度无穷大；时，挠度无穷大；时，挠度无穷大；时，挠度无穷大；（2 2 2 2）初偏心越大，最终挠度也越大；）初偏心越大，最终挠度也越大；）初偏心越大，最终挠度也越大；）初偏心越大，最终挠度也越大；（3 3 3 3）初偏心对短杆影响比较明显，而初弯曲对中长杆影响）初偏心对短杆影响比较明显，而初弯曲对中长杆影响）初偏心对短杆影响
13、比较明显，而初弯曲对中长杆影响）初偏心对短杆影响比较明显，而初弯曲对中长杆影响比较明显；比较明显；比较明显；比较明显；3 3 3 3、残余应力的影响、残余应力的影响、残余应力的影响、残余应力的影响uu 产生原因；产生原因；产生原因；产生原因；uu 影响影响影响影响: : : :uu 分布规律：分布规律：分布规律：分布规律： 1 1 1 1）短柱试验法：）短柱试验法：）短柱试验法：）短柱试验法： 2 2 2 2）应力释放法：）应力释放法：）应力释放法：）应力释放法：将短柱锯割成条以释放应力，然后测量将短柱锯割成条以释放应力，然后测量每条在应力释放后前长度以确定应变；每条在应力释放后前长度以确定应
14、变；u 残余应力对压杆临界荷载的影响残余应力对压杆临界荷载的影响图4.7残余应力对短柱段的影响对对x-xx-x轴屈曲时轴屈曲时: :对对y-yy-y轴屈曲时轴屈曲时: :残余应力对弱轴的影响比残余应力对弱轴的影响比对强轴严重得多对强轴严重得多!4 4 4 4、杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响、杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响、杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响、杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响 杆件临界力：杆件临界力：杆件临界力：杆件临界力： 计算长度系数计算长度系数计算长度系数计算长度系数 四、压杆曲线的确定四、压杆曲线的确定四、压杆曲线的确定四、压杆曲线的确定焊接工字
15、形截面轴心受压柱稳定系数焊接工字形截面轴心受压柱稳定系数1212种不同截面尺寸，种不同截面尺寸，不同残余应力和分布不同残余应力和分布以及不同钢材牌号轴以及不同钢材牌号轴心压构件曲线。心压构件曲线。 u 轴心受压构件的柱子曲线分布在一个相当宽的轴心受压构件的柱子曲线分布在一个相当宽的带状范围内，用单一柱子曲线，即用一个变量（长带状范围内，用单一柱子曲线，即用一个变量（长细比）细比）来反映来反映显显然是不然是不够够合理的。合理的。现现在已有不少国在已有不少国家包括我国在内已家包括我国在内已经经采用多条柱子曲采用多条柱子曲线线。 五、我国规范的整体稳定计算五、我国规范的整体稳定计算五、我国规范的整体
16、稳定计算五、我国规范的整体稳定计算uu 缺陷：初始弯曲残余应力；缺陷：初始弯曲残余应力；缺陷：初始弯曲残余应力；缺陷：初始弯曲残余应力；uu 五个假定：五个假定：五个假定：五个假定：uu 截面分类：截面分类：截面分类：截面分类：abcdabcdabcdabcd（不同截面类型、屈曲方向和不同（不同截面类型、屈曲方向和不同（不同截面类型、屈曲方向和不同（不同截面类型、屈曲方向和不同加工方法）加工方法）加工方法）加工方法）u a a类：类：轧制圆管和宽高比小于轧制圆管和宽高比小于0.80.8且绕强轴屈曲的轧制工且绕强轴屈曲的轧制工字钢；字钢；残余应力影响较小；残余应力影响较小；残余应力影响较小；残余
17、应力影响较小；u c c类：类：翼缘为轧制边或剪切边的绕弱轴屈曲的焊接工字翼缘为轧制边或剪切边的绕弱轴屈曲的焊接工字形截面和形截面和T T字形截面；字形截面；残余应力影响较大，并有弯扭失稳影残余应力影响较大，并有弯扭失稳影残余应力影响较大，并有弯扭失稳影残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响；响；响；响；u b b类：类：大量截面介于大量截面介于a a与与c c两类之间，属于两类之间，属于b b类，如翼缘为类，如翼缘为火焰切割边的焊接工字形截面，因为在翼缘的外侧具有较火焰切割边的焊接工字形截面，因为在翼缘的外侧具有较高的残余拉应力。它对轴心压杆承载力的影响较为有利，高的残余拉应力。它对轴心压杆承载
18、力的影响较为有利，所以绕强轴和弱轴屈曲都属于所以绕强轴和弱轴屈曲都属于b b类；类；轴心受压构件的截面分类轴心受压构件的截面分类( (板厚板厚t t 40mm40mm) )1 1、轴心受压构件稳定系数表达式、轴心受压构件稳定系数表达式1 1）当）当2 2）当）当1 1）钢材品种（即）钢材品种（即f fy y和和E E）；）；2 2）长细比；）长细比；3 3）截面分类；）截面分类；u 稳定系数影响因素：稳定系数影响因素：式中式中 N N 轴心受压构件的压力设计值；轴心受压构件的压力设计值； A A 构件的毛截面面积；构件的毛截面面积； 轴心受压构件的稳定系数，取两主轴稳定系数较小者；轴心受压构件
19、的稳定系数，取两主轴稳定系数较小者； f f 钢材的抗压强度设计值。钢材的抗压强度设计值。2 2、查表确定轴心受压构件稳定系数：、查表确定轴心受压构件稳定系数：根据截面分类，长根据截面分类，长细比，屈服强度等参数；细比，屈服强度等参数；3 3、整体稳定计算公式：、整体稳定计算公式：或者或者某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图。柱的上、下端某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图。柱的上、下端均为铰接，柱高均为铰接，柱高4.2m4.2m，承受的轴心压力设计值为，承受的轴心压力设计值为1000kN1000kN，钢材为钢材为Q235Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为，翼缘为火焰切割边，焊条为E43E43
20、系列，手工焊。系列，手工焊。试验算该柱是否安全。试验算该柱是否安全。 例题例题例题例题1 1 1 1：例题例题例题例题2 2 2 2：轴心受压构件，轴心受压构件，轴心受压构件，轴心受压构件，Q235Q235Q235Q235钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。 已知已知已知已知 问：问：问：问：1 1 1 1、此柱的最大承载力设计值、此柱的最大承载力设计值、此柱的最大承载力设计值、此柱的最大承载力设计值N N N N？ 2 2 2 2、此柱绕、此柱绕、此柱绕、此柱绕y y y y轴失稳的形式？轴失稳的形式？轴失稳
21、的形式？轴失稳的形式？1 1 1 1、整体稳定承载力计算、整体稳定承载力计算、整体稳定承载力计算、整体稳定承载力计算 对对对对x x x x轴：轴：轴：轴： 翼缘轧制边，对翼缘轧制边，对翼缘轧制边，对翼缘轧制边，对x x x x轴为轴为轴为轴为b b b b类截面，查表有：类截面，查表有：类截面，查表有：类截面，查表有： 对对对对y y y y轴：轴：轴：轴： 翼缘轧制边，对翼缘轧制边，对翼缘轧制边，对翼缘轧制边，对y y y y轴为轴为轴为轴为c c c c类截面，查表有：类截面，查表有：类截面，查表有：类截面，查表有： 由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的由于无截面消弱，强度
22、承载力高于稳定承载力，故构件的由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的由于无截面消弱，强度承载力高于稳定承载力，故构件的 最大承载力为：最大承载力为：最大承载力为：最大承载力为：2 2 2 2、绕、绕、绕、绕y y y y轴为弯扭失稳轴为弯扭失稳轴为弯扭失稳轴为弯扭失稳第三节第三节第三节第三节 实腹式轴心受压构件的局部屈曲实腹式轴心受压构件的局部屈曲实腹式轴心受压构件的局部屈曲实腹式轴心受压构件的局部屈曲u 组合截面板件的局部屈曲现象：宽厚比太大组合截面板件的局部屈曲现象：宽厚比太大一、均匀受压板件的弹性屈曲应力一、均匀受压板件的弹性屈曲应力（x单方向受压） 在弹性状态屈曲时，单位宽
23、度板的力平衡方程是：在弹性状态屈曲时，单位宽度板的力平衡方程是：式中式中 w w 板件屈曲以后任一点的挠度；板件屈曲以后任一点的挠度； NxNx 单位宽度板所承受的压力；单位宽度板所承受的压力； D D 板的抗弯刚度，板的抗弯刚度，D=EtD=Et3 3/12(1/12(12 2) )，其中，其中t t是板是板的厚度，的厚度， 是钢材的泊松比。是钢材的泊松比。板的挠度为板的挠度为板的挠度为板的挠度为：板的屈曲力为：板的屈曲力为：板的屈曲力为：板的屈曲力为： 式中式中式中式中 a a a a、b b b b 受压方向板的长度和板的宽度；受压方向板的长度和板的宽度；受压方向板的长度和板的宽度；受压
24、方向板的长度和板的宽度； m m m m、n n n n 板屈曲后纵向和横向的半波数。板屈曲后纵向和横向的半波数。板屈曲后纵向和横向的半波数。板屈曲后纵向和横向的半波数。 当当n =1n =1时，时，K K K K为板的屈曲系数：为板的屈曲系数：为板的屈曲系数：为板的屈曲系数：四边简支均匀受压板的屈曲系数四边简支均匀受压板的屈曲系数uu 当当当当a a a a b b b b时，减小板的非加载边时，减小板的非加载边时，减小板的非加载边时，减小板的非加载边a a a a的长度不能提高板的的长度不能提高板的的长度不能提高板的的长度不能提高板的临界承载力。临界承载力。临界承载力。临界承载力。uu不同
25、的边界约束条件取不同的屈曲系数；不同的边界约束条件取不同的屈曲系数；不同的边界约束条件取不同的屈曲系数；不同的边界约束条件取不同的屈曲系数；二、二、二、二、工字形组合工字形组合工字形组合工字形组合截面板件的局部屈曲截面板件的局部屈曲截面板件的局部屈曲截面板件的局部屈曲 对于局部屈曲问题，通常有两种考虑方法：对于局部屈曲问题，通常有两种考虑方法：方法方法1 1：不允许板件屈曲先于构件整体屈曲，目前一般钢结不允许板件屈曲先于构件整体屈曲，目前一般钢结构就是不允许局部屈曲先于整体屈曲来限制板件宽厚比。构就是不允许局部屈曲先于整体屈曲来限制板件宽厚比。方法方法2 2：允许板件先于整体屈曲，采用有效截面
26、的概念来考允许板件先于整体屈曲，采用有效截面的概念来考虑局部屈曲对构件承载力的不利影响，冷弯薄壁型钢结构，虑局部屈曲对构件承载力的不利影响，冷弯薄壁型钢结构，轻型门式刚架结构的腹板就是这样考虑的。轻型门式刚架结构的腹板就是这样考虑的。一般钢结构板件宽厚比的规定是基于局部屈曲不先于整体屈曲考虑的，根据板件的临界应力和构件的临界应力相等的原则即可确定板件的宽厚比。1 1 1 1、翼缘的宽厚比：、翼缘的宽厚比：、翼缘的宽厚比：、翼缘的宽厚比：在弹性阶段在弹性阶段在弹性阶段在弹性阶段：在弹塑性阶段在弹塑性阶段在弹塑性阶段在弹塑性阶段：设计规范采用：设计规范采用：设计规范采用：设计规范采用：2 2 2
27、2、腹板的高厚比、腹板的高厚比、腹板的高厚比、腹板的高厚比 ：设计规范采用：设计规范采用：设计规范采用：设计规范采用： 三、其他组合截面板件的局部屈曲三、其他组合截面板件的局部屈曲三、其他组合截面板件的局部屈曲三、其他组合截面板件的局部屈曲某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图。柱的上、下端某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图。柱的上、下端均为铰接，柱高均为铰接，柱高4.2m4.2m，承受的轴心压力设计值为，承受的轴心压力设计值为1000kN1000kN，钢材为钢材为Q235Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为，翼缘为火焰切割边，焊条为E43E43系列，手工焊。系列，手工焊。试验算该柱是否安全。试
28、验算该柱是否安全。 例题例题例题例题1 1 1 1：例题例题例题例题3 3 3 3：轴心受压构件，轴心受压构件，轴心受压构件，轴心受压构件，Q235Q235Q235Q235钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。钢，截面无消弱，翼缘为轧制边。 已知已知已知已知 问：问：问：问：1 1 1 1、此柱的局部稳定是否满足要求？、此柱的局部稳定是否满足要求？、此柱的局部稳定是否满足要求？、此柱的局部稳定是否满足要求？3 3 3 3、局部稳定验算、局部稳定验算、局部稳定验算、局部稳定验算 较大翼缘的局部稳定较大翼缘的局部稳定较大翼缘的局部稳定较大翼缘的局
29、部稳定 满足要求满足要求满足要求满足要求 腹板的局部稳定腹板的局部稳定腹板的局部稳定腹板的局部稳定 满足要求满足要求满足要求满足要求1.1.1.1.实腹式轴心压杆截面形式实腹式轴心压杆截面形式实腹式轴心压杆截面形式实腹式轴心压杆截面形式 第四节第四节第四节第四节 实腹式轴心受压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计热轧型钢热轧型钢组合截面组合截面组合截面组合截面2 2 2 2、设计计算内容：、设计计算内容：、设计计算内容：、设计计算内容：（1 1 1 1）强度：）强度：）强度：）强度：（2 2 2 2）整体稳定：）整体稳定：）整体稳定
30、：）整体稳定：（3 3 3 3）刚度：）刚度：）刚度：）刚度：（4 4 4 4）局部稳定：）局部稳定：）局部稳定：）局部稳定： 宽厚比的验算宽厚比的验算宽厚比的验算宽厚比的验算 3.3.3.3.实腹式轴心压杆的计算步骤实腹式轴心压杆的计算步骤实腹式轴心压杆的计算步骤实腹式轴心压杆的计算步骤(1)(1)(1)(1)先先先先假假假假定定定定杆杆杆杆的的的的长长长长细细细细比比比比，根根根根据据据据以以以以往往往往的的的的设设设设计计计计经经经经验验验验，对对对对于于于于荷荷荷荷载载载载小小小小于于于于1500kN1500kN1500kN1500kN，计计计计算算算算长长长长度度度度为为为为5 5
31、5 56m6m6m6m的的的的压压压压杆杆杆杆，可可可可假假假假定定定定 =80=80=80=80100100100100，荷荷荷荷载载载载为为为为30003000300030003500kN3500kN3500kN3500kN的的的的压压压压杆杆杆杆，可可可可假假假假定定定定 =60=60=60=6070707070。再再再再根根根根据据据据截截截截面面面面形形形形式式式式和和和和加加加加工工工工条条条条件件件件由由由由表表表表4.34.34.34.3知知知知截截截截面面面面分分分分类类类类，而而而而后后后后从从从从附附附附表表表表4-14-14-14-1查查查查出出出出相相相相应应应应的的
32、的的稳稳稳稳定定定定系系系系数数数数 ，并并并并算算算算出出出出对对对对应应应应于于于于假假假假定定定定长长长长细细细细比比比比的的的的回回回回转转转转半径半径半径半径i=li=li=li=l0 0 0 0 。 (2)(2)(2)(2)按按按按照照照照整整整整体体体体稳稳稳稳定定定定的的的的要要要要求求求求算算算算出出出出所所所所需需需需要要要要的的的的截截截截面面面面积积积积A=NA=NA=NA=N( ( ( ( f)f)f)f)，同同同同时时时时利利利利用用用用附附附附表表表表3 3 3 3中中中中截截截截面面面面回回回回转转转转半半半半径径径径和和和和其其其其轮轮轮轮廓廓廓廓尺尺尺尺寸寸
33、寸寸的的的的近近近近似似似似关关关关系系系系，i i i ix x x x= = = = 1 1 1 1h h h h和和和和i i i iy y y y= = = = 2 2 2 2b b b b确确确确定定定定截截截截面面面面的的的的高高高高度度度度h h h h和和和和宽宽宽宽度度度度b b b b，选择型钢型号或者确定组合截面尺寸。选择型钢型号或者确定组合截面尺寸。选择型钢型号或者确定组合截面尺寸。选择型钢型号或者确定组合截面尺寸。(3)(3)(3)(3)根根根根据据据据选选选选择择择择截截截截面面面面特特特特性性性性验验验验算算算算整整整整体体体体稳稳稳稳定定定定、局局局局部部部部稳
34、稳稳稳定定定定、刚刚刚刚度度度度，当当当当截截截截面面面面有有有有较较较较大大大大削削削削弱弱弱弱时时时时，还还还还应应应应验验验验算算算算净净净净截截截截面面面面的的的的强强强强度度度度。如如如如有有有有不合适的地方，对截面尺寸加以调整并重新计算。不合适的地方，对截面尺寸加以调整并重新计算。不合适的地方，对截面尺寸加以调整并重新计算。不合适的地方，对截面尺寸加以调整并重新计算。算例算例算例算例4 P124 4 P124 4 P124 4 P124 例例例例4-34-34-34-3算例算例算例算例5 P124 5 P124 5 P124 5 P124 例例例例4-44-44-44-4第五节第五
35、节第五节第五节 格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计uu 格构式截面格构式截面格构式截面格构式截面肢件：槽钢、工字钢、角钢肢件：槽钢、工字钢、角钢肢件：槽钢、工字钢、角钢肢件：槽钢、工字钢、角钢缀件：缀条、缀板缀件：缀条、缀板缀件：缀条、缀板缀件：缀条、缀板一、一、 格构式轴心受压构件长细比计算格构式轴心受压构件长细比计算1 1、绕实轴长细比计算：、绕实轴长细比计算：同实腹式；同实腹式；2 2、绕虚轴长细比计算：、绕虚轴长细比计算：考虑剪切变形，采用换算长细比；考虑剪切变形，采用换算长细比；换算长细比换算长细比式中式中 y y 整个构件对虚轴
36、的长细比；整个构件对虚轴的长细比； A A 整个构件的横截面的毛面积；整个构件的横截面的毛面积； A A1y1y 构件截面中垂直于构件截面中垂直于y y轴轴各斜缀条各斜缀条的毛截面面积之和；的毛截面面积之和；u 为防止单肢件失稳先于整体失稳，规范规定：为防止单肢件失稳先于整体失稳，规范规定：缀条构件：缀条构件：单肢长细比不大于两方向长细比较大值单肢长细比不大于两方向长细比较大值0.70.7倍；倍；3 3、缀条构件：、缀条构件：式中式中 节间距离；节间距离； 单肢对平行于虚轴的形心轴单肢对平行于虚轴的形心轴1 1的长细比的长细比；式中式中 y y 整个构件对虚轴的长细比；整个构件对虚轴的长细比；
37、 1 1 单肢对平行于虚轴的形心轴的长细比，其计算长度取缀单肢对平行于虚轴的形心轴的长细比，其计算长度取缀板之间的净距离，当缀板用板之间的净距离，当缀板用螺栓螺栓或铆钉连接时取缀板边缘螺栓中心线或铆钉连接时取缀板边缘螺栓中心线之间的距离之间的距离 , ,当当焊接焊接连接时，取相邻两缀板间净距。连接时，取相邻两缀板间净距。4 4、缀板构件：、缀板构件：u 为防止单肢件失稳先于整体失稳，规范规为防止单肢件失稳先于整体失稳，规范规定：定：缀板构件：缀板构件：单肢长细比小于等于40且不大于两方向长细比较大值0.5倍；二、杆件的截面选择二、杆件的截面选择肢件：肢件：对对实轴的稳定计算同实腹式压杆那样计算
38、确定截面尺寸；肢件距离：肢件距离：对实轴和虚轴的等稳定条件所决定；u 缀条构件：缀条构件：预先估计缀条面积预先估计缀条面积A A1y1yu 缀板构件：缀板构件：三、缀件计算三、缀件计算1 1、剪力计算、剪力计算 当格构式压杆绕虚轴弯曲时，因变形而产生剪力当格构式压杆绕虚轴弯曲时，因变形而产生剪力（由缀材承受）。（由缀材承受）。假设其初始挠曲线为假设其初始挠曲线为y y0 0=v=v0 0sinxsinxl l，则任意截面处的总挠度为：，则任意截面处的总挠度为：在杆的任意截面的弯矩：在杆的任意截面的弯矩：任意截面的剪力：任意截面的剪力：在杆的两端的最大剪力：在杆的两端的最大剪力：u 规范规定：规
39、范规定：2 2 2 2、缀条设计、缀条设计、缀条设计、缀条设计 内力：内力：内力：内力：V V V V1 1 1 1：分分分分配配配配到到到到一一一一个个个个缀缀缀缀材材材材面面面面的的的的剪剪剪剪力力力力。当当当当每每每每根根根根柱柱柱柱子子子子都都都都有有有有两两两两个个个个缀缀缀缀材材材材面面面面时时时时，此时此时此时此时V V V V1 1 1 1为为为为V/2V/2V/2V/2； n n n n 承承承承受受受受剪剪剪剪力力力力V V V V1 1 1 1的的的的斜斜斜斜缀缀缀缀条条条条数数数数，单单单单缀缀缀缀条条条条体体体体系系系系，n n n n =1=1=1=1；双双双双缀缀
40、缀缀条条条条超超超超静静静静定定定定体系，通常简单地认为每根缀条负担剪力体系，通常简单地认为每根缀条负担剪力体系，通常简单地认为每根缀条负担剪力体系，通常简单地认为每根缀条负担剪力V V V V2 2 2 2之半，取之半，取之半，取之半，取n n n n =2=2=2=2； 缀条夹角，在缀条夹角，在缀条夹角，在缀条夹角，在30303030 60606060 之间采用。之间采用。之间采用。之间采用。 uu 斜斜斜斜缀缀缀缀条条条条常常常常采采采采用用用用单单单单角角角角钢钢钢钢。由由由由于于于于角角角角钢钢钢钢只只只只有有有有一一一一个个个个边边边边和和和和构构构构件件件件的的的的肢肢肢肢件件件
41、件连连连连接接接接，考考考考虑虑虑虑到到到到受受受受力力力力时时时时的的的的偏偏偏偏心心心心作作作作用用用用，计计计计算算算算时时时时可可可可将材料强度设计值乘以折减系数将材料强度设计值乘以折减系数将材料强度设计值乘以折减系数将材料强度设计值乘以折减系数 r r r r 0.850.850.850.85。 u 横缀条主要用于减小肢件的计算长度，其截面尺寸与横缀条主要用于减小肢件的计算长度，其截面尺寸与斜缀条相同，也可按容许长细比确定，取较小的截面。斜缀条相同，也可按容许长细比确定，取较小的截面。3 3、缀板设计、缀板设计u 缀板用角焊缝与肢件相连接，搭接的长度一般为缀板用角焊缝与肢件相连接，搭接的长度一般为20203030 mmmm。角焊缝承受剪力。角焊缝承受剪力T T和弯矩和弯矩M M的共同作用。的共同作用。剪力：剪力： 弯矩弯矩( (与肢件连接处与肢件连接处) )： 算例算例算例算例6 P136 6 P136 6 P136 6 P136 例例例例4-54-54-54-5算例算例算例算例7 P138 7 P138 7 P138 7 P138 例例例例4-64-64-64-6
