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第三章构件的截面承载力 一强度 1、轴心受力构件的截面形式强度和刚度 2、梁的类型和强度 3、梁的局部压应力和组合应力 4、按强度条件选择梁截面 5、拉弯、压弯构件的应用和强度计算 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 §31轴心受力构件的截面形式及强度和刚度 3.11轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件(轴心拉杆)和轴心 受压构件(轴心压杆 在钢结构中应用广泛,如桁架、网 架中的杆件,工业厂房及高层钢结 构的支撑,操作平台和其它结构的 支柱等。 图31轴心受压构件的应用 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 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: 上部结构一柱头一柱身一柱脚一基础 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。 格构式构件一般由两个或多个分肢 书出书用缓件联系组成。采用较多的是两 分肢格构式构件 图32柱的形式 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 a)型钢截面;b)实腹式组合截面;c)格构式组合截面 实腹式构件比格 工工 构式构件构造简 单,制造方便, 实腹式截面格构式截面 (a) 整体受力和抗剪 上+上 性能好,但截面 尺寸较大时钢材 用量较多;而格 构式构件容易实 现两主轴方向的 等稳定性,刚度 较大,抗扭性能 图33轴心受力构件的截面形式 较好,用料较省。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 格构式构件 实轴和虚轴 格构式构件截面中,通过分肢腹板的 主轴叫实轴,通过分肢缓件的主轴叫 虚轴 缀条和缀板 般设置在分肢翼缘两侧平面内,其作 用是将各分肢连成整体,使其共同受力, 并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。 书H缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成, 它们与分肢翼缘组成桁架体系;缀板常 用钢板,与分肢翼缘组成刚架体系 实)图34柱的形式 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 () 格构式构件的常用截面形式 格构式构件常用截面形式 缀板柱 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 3.12轴心受力构件的强度计算 轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。 1.截面无削弱 构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时,作用在轴心受力构件中的外力N应满足: N—轴心力设计值; 构件的毛截面面积 ∫——钢材抗拉或抗压强度设计值。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 2.有孔洞等削弱 ◎弹性阶段一应力分布不均匀; ◎极限状态一净截面上的应力为均匀屈服应力。 oua=30 (a)弹性状态应力 (b)极限状态应力 图35截面削弱处的应力分布 构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时应满足 ≤f(3-1) An—构件的净截面面积 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 313轴心受力构件的刚度计算(正常使用极限状态)P185 轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量,A越大,表示构 件刚度越小;长细比过大,构件在使用过程中容易由于自重产生挠 曲,在动力荷载作用下容易产生振动,在运输和安装过程中容易产 生弯曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比。 n=(0)n≤[ 2mx构件最不利方向的最大长细比;=(,,)m l—计算长度,取决于其两端支承情况 i回转半径; [a]—容许长细比,查P185表61,表62。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第三章构件截面强度 轴心受力构件的强度计算 1.截面无削弱a 2有孔洞等削弱a=Nf 轴心受力构件采用螺栓连接时最危险净截面的计算 轴心受力构件的刚度计算(正常使用极限状态) nx=()mx≤[A l 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure