钢结构0405【荐】.ppt

第五章 轴心受力构件 第一节 概 述 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 第三节 轴心受压构件的稳定 第四节 轴心受压柱的设计 第五节 柱头和柱脚 第一节 概 述 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 当拉杆的截面有局部削弱时，截面上的应力分布就不均匀，在孔边或削弱处边缘就会出现应力集中。但当应力集中部分进入塑性后，内部的应力重分布会使最终拉应力分布趋于均匀。 因而须保证两点： （1）选用的钢材要达到规定的塑性（延伸率）； （2）截面开孔和消弱应有圆滑和缓的过渡，改变截面、厚度时坡度不得大于1:2.5/1:4。 另外，当轴心拉杆与其它构件采用螺栓或高强螺 栓连接时，连接处的净截面强度计算按第三章所述。 第三节 轴心受压构件的稳定 轴心压杆的破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和 局部失稳破坏三种。截面若无削弱，不会发生强度破 坏。 一、钢结构稳定问题的重要性 1、钢材的特点决定了稳定问题更加突出 轻质、高强、力学性能好； 与砼比，尺寸轮廓小，构件细长，板件薄柔； 易发生整体失稳和局部失稳； 失稳时经常具有突然性的几何形状的改变。 二、理想轴心受压构件的整体失稳 1、理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性。 2、典型失稳形式 弯曲失稳－只有弯曲变形； 扭转失稳－只有扭转变形； 弯扭失稳－弯曲变形的同时 伴随有扭转变形。 三、实际构件的整体稳定 实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏心。 ⑴初始弯曲的影响 ⑶残余应力的影响 前面已讲：钢构件在轧制、焊接、剪切等过程 中，会在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残 余应力对构件的强度无影响，但会对构件的稳定承载 力产生不利影响。 通常只考虑纵向残余应力的影响（横向残余应力一 般很小） 五、局部稳定 1、定义： 轴心受压构件中的板件如翼缘和腹板等均处 于受压状态，如板件的宽度和厚度之比较大，会在压应 力的作用下出现局部失稳，出现波浪状的鼓曲变形。局 部失稳会加速整体失稳的发生。 例题2 右图示轴心受压构件， Q235钢，截面无消弱， 翼缘为轧制边。 问：1、此柱的最大承载力设计值N？ 2、局部稳定是否满足要求？ 解： 1、整体稳定承载力计算 对x轴： 翼缘轧制边，对x轴为b类截面，查表有： 对y轴： 翼缘轧制边，对y轴为c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，故构件的最大承载力为： 2、局部稳定验算 ⑴较大翼缘的局部稳定 结论：满足要求 ⑵腹板的局部稳定 结论：满足要求 例3、截面的几何特征计算： A=500*20*2+500*8=24000mm2 Ix= Iy= ix= iy= 第四节 轴心受压柱的设计 一、实腹柱设计 1、截面形式 工字形（热轧工字型钢少用，ixiy)、H型钢（b=h)，箱形和圆钢形截面（双轴对称，防弯扭失稳） 2、设计原则： ●截面面积分布应尽量远离主轴线，即尽量加大截面轮廓尺寸而减小板厚，以增加截面的惯性矩和回转半径，从而提高构件的整体稳定性和刚度； ● 等稳要求：使关于两个主轴的整体稳定承载力尽量接近，即两轴等稳定，可近似表示为两个方向的长细比相等 ，节约材料； ● 构造简单，便于制作；便于与其他构件连接；选择可供应的钢材规格。 二、轴心受压格构柱 1、截面类型 ●截面组成：一般由两个或多个分肢用缀件（缀板或缀条）组成。 肢件—槽钢、工字钢、角钢或圆管（双肢三肢或四肢） 缀材—缀条（横缀条和斜缀条）和缀板两种。 ●实轴：穿过单肢的轴，垂直于分 肢腹板平面的主轴y-y； 虚轴：穿过缀材的轴，垂直于分 肢缀件平面的主轴x-x。 （d） 重新验算对y轴的稳定性，直到合适为止。 （e）计算对虚轴的稳定性可确定肢件之间的距离a 缀条柱 假设 故 第五节 柱头和柱脚 单个构件必须通过相互联接，才能形成结构整体；由于连 接节点处于复杂的受力状态中，无法精确地确定其工作状况， 给设计带来不少困难，所以，在处理连接节点时，要求遵循下 列基本原则： 1）安全可靠。应尽可能使受力分析接近于实际工作状况，采用和构件实际连接状况相符或相接近的计算简图；连接处应有明确的传力路线和可靠的构造保证。 2）便于制作、运输、安装。减少节点类型；拼接的尺寸应留有调节的余地；尽量方便施工时的操作，如：避免工地焊缝的仰焊、