钢结构第4章例题.ppt
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1、例题4.3 一两端铰接的轴心受压柱,柱高9m,在两个三分点处均有侧向支撑(x方向),承受轴心压力设计值N=400kN,钢材为Q235。试为该柱选择热轧工字钢截面。,3000,3000,3000,例题4.3 一两端铰接的轴心受压柱,柱高9m,在两个 三分点处均有侧向支撑(x方向),承受轴心压力设计值 N=400kN,钢材为Q235。试为该柱选择热轧工字钢 截面。 解:1、初选截面: 3000 假定130, 3000 查得:x =0.434 (a类) 3000 y =0.387(b类) A=N/(f)400103/(0.387215)4807mm2 ix=lox/=900/130=6.92cm i
2、y=loy/=300/130=2.3cm,查工字钢表,初选 25a: A=48.54cm2, ix=10.18cm, iy=2.4cm, h=250mm, b=116mm 2、验算: xlox/ix=900/10.18=88.4 y=loy/iy=300/2.4=125 150 b/h=116/250=0.4640.8 查得:x=0.725(a类),y=0.411(b类) N/(A)=400103/(0.4114854)200.5N/mm2 f=215N/mm2 由于截面无削弱,不必验算强度。型钢截面局部 稳定也不需验算。所以,所选截面满足要求。,例题4.4:试设计一两端铰接的焊接工字形组合截
3、面 柱。柱高4.8m,钢材Q235,手工焊,E43型焊条,翼缘 为轧制边,板厚小于40mm。承受轴心压力设计值 N=800kN。 解:1、初选截面: 假定80, 查得x=0.688(b类), y=0.578(c类) A=N/(f)=800103/(0.578215)=6438mm2 ix=lox/=480/80=6cm iy=loy/=480/80=6cm 由近似关系:h=ix/0.43=60/0.43=140mm b=iy/0.24=60/0.24=250mm,试取b=250mm, t=10mm; h=260mm, tw=6mm 2、截面验算: (1)截面几何特性 A=2251.0240.6
4、64.42cm2 Ix=0.6243/12+2251.012.528503.7cm4 Iy=21.0253/12=2604.2cm4 ix=Ix/A=8503.7/64.42=11.5cm iy=Iy/A=2604.2/64.42=6.4cm (2)刚度验算: x=lox/ix=480/11.5=41.7 y=loy/iy=480/6.4=75 150,(3)整体稳定性验算 由x=41.7查得x=0.893(b类) 由y=75 查得y=0.610(c类) N/(A)800103/(0.6106440)203.6N/mm2 f=215N/mm2 (4)板件局部稳定性验算 翼缘:b1/t=122/
5、10=12.2 10+0.1max=10+0.17517.5 腹板:ho/tw=240/6=40 25+0.5max=25+0.57562.5 所选截面满足要求。,3、构造要求:,对于实腹式柱,当腹板的高厚比h0/tw80时,为提高柱的抗扭刚度,防止腹板在运输和施工中发生过大的变形,应设横向加劲肋,要求如下: 横向加劲肋间距3h0; 横向加劲肋的外伸宽度bsh0/30+40 mm; 横向加劲肋的厚度tsbs/15。 对于组合截面,其翼缘与腹板间 的焊缝受力较小,可不于计算,按构 造选定焊脚尺寸即可。,同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单个分肢线刚度的6倍,即: ; 缀板宽度d2a/3,厚度ta
6、/40且不小于6mm; 端缀板宜适当加宽,一般取d=a。 4、格构柱的设计步骤 格构柱的设计需首先确定柱肢截面和缀材形式。 对于大型柱宜用缀条柱,中小型柱两种缀材均可。 具体设计步骤如下:,缀板的构造要求:,以双肢柱为例: 1、按对实轴的整体稳定确定柱的截面(分肢截面); 2、按等稳定条件确定两分肢间距a,即 0x=y; 双肢缀条柱: 双肢缀板柱:,显然,为求得x,对缀条柱需确定缀条截面积A1;对缀板柱需确定分肢长细比1。,所以,由教材附表9求得截面宽度: 当然也可由截面几何参数计算得到b; 3、验算对虚轴的整体稳定,并调整b; 4、设计缀条和缀板及其与柱肢的连接。,对虚轴的回转半径:,格构柱
7、的构造要求:,0x和y; 为保证分肢不先于整体失稳,应满足: 缀条柱的分肢长细比: 缀板柱的分肢长细比:,例题4.5 试设计一两端铰接的轴心受压格构式柱。 已知轴心压力设计值N=1350kN, 此柱在x方向的计算 长度lox=6m,在y方向的计算长度loy=3m。钢材为 Q345,焊条为E50型。设计成缀条式格构柱; 解:(1)缀条式格构柱设计 a、按柱对实轴y的稳定性确定两个单肢截面 选取截面形式为双槽钢截面。 假定y60,则yfy/235=60345/235=72.7 查得y=0.734 (b类),则A=N/(y f) =1350103/(0.734315) 5839mm2 iy=loy/
8、y =300/60 =5cm 由A、iy查槽钢表,初选槽钢型号2 20a: A=228.8457.68cm2, 1 x iy=7.86cm, zo=2.01cm, I1=128cm4, i1=2.11cm。 y y 截面验算: y=loy/iy=300/7.86=38.2=150 zo 1 x 由yfy/235=38.2345/235=46.3, 查得y=0.873(b类) N/(yA)=1350103/(0.8735768)268.1N/mm2 f=315N/mm2 知所选槽钢满足要求。,b、按柱对虚轴x的稳定性确定两个单肢间距 设缀条布置为单斜式。 试选用最小角钢 454作为柱的斜缀条,
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