钢结构设计原理轴心受力构件PPT推荐.ppt

1、位于陆家嘴金融贸易区，建筑总面积335,420平方米，地下3层，地上94层。建成后的高度达460米。总用钢量26000t，钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。,轻型钢结构,容器和其他构筑物,陕西铜川天然气公司1000立方米天然气球罐,大连西太平洋石化有限公司1500立方米CF-62钢球罐,4.0 概述,钢结构的特点,优点 强度高，重量轻，塑性好，可焊性好，工业 化高，面积利用系数，基础费用，抗震，工期 等综合效益较好；缺点 耐火性差，耐腐蚀性差；高层中，用钢量大，造价较高，设计施工技术较复杂，防火差,4.0 概述,钢结构的破坏形式,整体失稳破坏局部失稳破坏强度破坏疲劳破坏,断裂破坏等,图：

2、整体失稳破坏1,钢结构的破坏形式,钢结构的破坏形式,图：整体失稳破坏2,图：局部失稳破坏,钢结构的破坏形式,第4章 钢结构,概述轴心受力构件 受弯构件 拉弯和压弯构件钢结构连接构造与设计,应用 桁架、塔架、网架、支柱等,4.1 轴心受力构件,4.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式,截面型式型钢截面热轧型钢，冷弯薄壁型钢组合截面实腹式，格构式,4.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式,截面型式,热轧型钢截面,冷弯薄壁型钢截面,4.1.1 轴心受力构件的应用和截面形式,截面型式,型钢和钢板连接而成实腹式组合截面,格构式组合截面,4.1.2 轴心受拉构件的强度计算和刚度验算,强度计算,式中，N轴拉

3、力设计值（基本组合值）An截面的净面积 f抗拉强度设计值，p336，附录一，对圆钢需乘以 折减系数0.95。,（4-1）,算例,验算图所示双角钢截面的轴心拉杆强度。轴心拉力设计值N=650kN。钢材为Q235钢，角钢截面为L100100mm，角钢两肢上各有一排交错排列的螺栓孔，孔径d=21.5mm。,解：先将其中的一个角钢截面展开，并比较截面-和-哪个危险截面，两截面厚度均为10mm。-净截面宽度,；,-净截面宽度,由于,因此-截面为危险截面。于是,因此，轴心拉杆满足强度要求。,4.1.2 轴心受拉构件的强度计算和刚度验算,刚度验算,（4-2）,式中，长细比 l0-计算长度，拉杆一般取l0=l

4、，l为节点中心间距。i 截面的回转半径，l受拉构件的容许长细比。,受拉构件的容许长细比,4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算,强度计算,式中，N轴压力设计值 An截面的静面积 f 抗压强度设计值，p336，附录一,（4-3）,4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算,整体稳定性,（4-6）,式中A-截面的毛面积j-稳定系数，与（，截面分类，钢材屈服强度）有关，按附录三取用。-构件长细比，（对格构柱换算长细比，复杂）截面分类abcd四类，按截面的形状和尺寸，加工条件，强弱轴不同而区分。主要考虑残余应力和初弯矩影响。p83,算例,验算下图（P85）所示结构中两端铰接的轴心受压柱

5、AB的整体稳定。该柱所承受的压力设计值N=1000kN，柱计算长度lx=4.2m，ly=2.1m，柱截面为焊接工字形，具有轧制边翼缘，其截面尺寸：翼缘2-10220，腹板为1-6200，由Q235A钢制作。已知，N=1000kN，抗压强度设计值f=215N/mm2.,解：（1）计算截面几何特征毛截面面积,截面惯性矩,截面回转半径,（2）压杆的长细比及稳定系数,算例,根据柱截面的组成条件，由表4-2（P84）可知，该截面对强轴属于b类，由附表3-2查得，jx=0.885；对弱轴属于c类，由附表3-3查得jy=0.856.,（3）整体稳定性验算,满足要求,4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚

6、度验算,局部稳定性 控制板件的宽（高）厚比,（4-7）,I形翼缘板自由外伸宽厚比,式中 b1翼缘板自由外伸宽度；t翼缘板（肢）厚度；fy钢材的屈服强度（N/mm2）；lmax构件两方向长细比的较大值。当lmax100，取lmax=100。,I形腹板高厚比,式中 h0腹板计算高度；tw腹板厚度。,（4-8）,4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算,局部稳定性 控制板件的宽（高）厚比,箱形翼缘板自由外伸宽厚比,式中 b0翼缘板自由外伸宽度；,箱形腹板高厚比,式中 h0腹板计算高度；,（4-9）,4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算,局部稳定性 控制板件的宽（高）厚比,（4-1

7、0）,圆管外径与壁厚之比,式中 D圆管外径；t圆管壁厚；,D,t,4.1.3 轴心受压构件强度、稳定计算和刚度验算,刚度验算,（4-11）,（4-12）,（4-13）,式中，l 受拉构件的容许长细比，见表4-4（P88）。一般杆件l=150，次 要压杆l=200。l 长细比，钢结构一般有两个长细比，设计要求同时不超过,4.1.4 实腹式轴心受压构件的设计,实腹式轴压柱截面选择与构造,单角钢 适用于塔架、桅杆、起重机臂杆或轻便桁架双角钢 适用于平面桁架轧制宽翼缘工字钢 适用于中点有侧向支撑的独立支柱焊接工字形截面 根据等稳度和局部稳度要求设计截面尺寸十字形截面 适用于重型轴心受压柱圆形截面 主要

8、是焊接圆管，多应用于海洋平台方管或箱形截面 刚度和承载能力都较大，多用于高大的承重支柱。冷弯薄壁型钢截面 轻型钢结构的压杆,4.1.4 实腹式轴心受压构件的设计,截面设计步骤,原则 等稳定性；宽肢薄壁；构造简单具体步骤,假定柱的（60100）由截面形式与加工条件确定截面分类，结合假定的按附录三确定相应的压杆稳度性系数jx jy.用较小的j按照整体稳度性计算公式计算所需截面面积及回转半径ix、iy。按A，ix、iy确定型钢型号或利用回转半径与截面轮廓尺寸近似关系（表4-5）确定h，b，从而获得初选截面。截面验算（强度，刚度，整体稳定，局部稳定）,4.1.4 实腹式轴心受压构件的设计,截面设计算例

9、,选用Q235钢的热轧普通工字钢，作为上下两端均为铰接的支撑结构的支柱。支柱长度为12m，在两个三分点处有侧向支撑，以阻止支柱在弱轴方向过早失稳。见图4-18（P91）。支柱承受最大的压力设计值N=150kN，其容许长细比l=200，试按截面面积An=A进行此轴心压杆的截面设计。,已知：l0 x=12m，loy=4m，N=150kN，f=215N/mm2。（1）假定取柱的长细比l=150，由附表3-1和附表3-2分别查得对截面强轴的和弱轴的稳定系数jx=0.339，jy=0.308。（2）按长细比l=150计算为所需的截面面积和回转半径,截面设计算例,（3）确定工字钢型号初选I20a，且b/h

10、=100/200=0.50.8，截面类别：对x轴为a类；对y轴为b类。查表得A=35.5cm2，ix=8.15cm，iy=2.12cm。（4）验算支柱的整体稳定性和刚度,查附表3-1和3-2分布查得：jx=0.35，jy=0.207，取较小值j=0.207，进行整体稳定计算,截面设计算例,满足要求,（5）局部稳定性因轧制型钢的翼缘和腹板一般都较厚，能满足局部稳定要求。,（6）强度,强度满足要求。,综上所述选用I20a合适。,作业,已知某焊接字钢平台柱，截面见下图。翼缘为大焰切边，Q235-A-F，柱高6m，两端铰接，受轴压设计值N=1270kN.试验算截面。,提示：,计算截面几何特征（ix 和iy等）强度验算刚度验算整体稳定性验算局部稳定性验算,