《《结构设计原理教学课件》ch4轴心受压构件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《结构设计原理教学课件》ch4轴心受压构件.ppt(60页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 第第4 4章章 轴心受力构件轴心受力构件 丝 悠 解 梢 锌 袭 波 歌 逆 谆 艘 术 过 践 玉 剔 陡 杉 恭 缴 券 树 鼎 恿 颁 进 昭 栋 漱 读 库 墅 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 u了解“轴心受力构件”的应用和截面形式 u了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分析方法 u掌握现行规范关于实腹式轴心受压构件设计方法,重点及 难点是构件的整体稳定和局部稳定 u掌握格构式轴心受压
2、构件设计方法。 大纲要求 痊 诅 流 氖 勒 嗽 义 筒 雏 园 烹 誊 惩 裙 札 摈 免 激 勃 元 阁 排 眼 基 狐 喝 蜗 理 缆 厅 桓 湃 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 4.1 概述 一、轴心受力构件的应用 3.塔架 1.桁架 2.网架 拈 脖 楞 逮 差 洲 壕 刑 粪 谤 疼 怠 盒 茹 盔 喧 精 咬 偏 旁 押 均 砰 偏 聘 馅 关 条 去 增 橙 拳 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心
3、 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 钢结构支撑 平台钢架柱 4.1 概述 剥 集 铃 莹 短 乘 捍 孪 招 淡 挡 惕 傈 烈 岗 律 识 杂 虑 暑 俱 玛 酶 汕 瞧 重 煌 纂 挥 屯 宦 矣 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 截面形式 实腹式截面 轧制型钢截面冷弯薄壁截面 实腹式组合截面 4.1 概述 斑 希 圾 庇 丫 问 跳 喊
4、 饯 朱 蜀 挡 酣 锅 什 毗 痒 晤 纶 摧 可 望 逃 绰 鹤 蹈 困 盈 内 洗 拴 肄 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 y y xx (a) 实轴 虚 轴 xx y y (b) 虚 轴 虚轴 xx y y (c) 虚轴 虚 轴 V1 V1 单缀条 V1 V1 双缀条 a x x 1 1 l1 a 截面形式 4.1 概述 格构式截面 伍 褥 端 体 跃 炼 床 勉 拄 施 布 情 臂 硷 痒 只 譬 辐 站 疙 仪 姜 蛇 崩
5、掸 闺 狸 韧 凤 斡 刁 印 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 强度 刚度 承载能力极限状态 正常使用极限状态 轴心 受力 构件 井 盛 滓 限 笋 馆 窒 的 躯 惕 税 谊 娩 酮 胚 漱 目 拖 注 阶 蛔 粗 汽 拟 伺 植 董 疾 霍 呕 朽 矗 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构
6、件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 贩 递 洼 恐 拳 陋 布 敢 弗 蜡 涛 心 爸 釜 莽 乌 搂 烤 羊 咋 芭 扦 识 待 漱 茶 胡 笺 犁 杀 梁 秤 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 抉 叁 增 汤 戳 悼 躁 剃 露 廖 住 揭 梧 渊 归 涉 激 遂 痊 宠 绘 树 旋 熊 瘪 统 沿 怕 莫 苟 棕 蠢 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件
7、c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 一、轴心受压构件的整体稳定 弯曲失稳 轴心受压构件的失稳形式 4.3 轴心受压构件的整体稳定 扭转失稳弯扭失稳 唐 膀 戴 独 多 饭 饺 涕 液 裁 鄙 凿 每 幌 羽 梧 煽 盖 著 弄 似 卑 阑 癌 刻 惧 棋 换 媒 筷 舌 辆 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 弯曲失稳-只发生
8、弯曲变形,截面只绕一个主轴 旋转,杆纵轴由直线变为曲线,是双轴对称截面常 见的失稳形式;截面的剪切中心和形心重合。 y y xx (a) 实轴 虚 轴 xx y y (b) 虚 轴 虚轴 4.3 轴心受压构件的整体稳定 匝 桑 附 轩 旺 宿 挎 即 即 瓷 盲 歹 兵 赃 歧 垄 皱 呼 数 舀 嗜 棕 避 予 装 律 脾 羊 厘 缀 慨 俊 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 扭转失稳-失稳时除杆件的支撑端外,各截面均 绕纵轴扭转,是某
9、些双轴对称截面可能发生的失 稳形式;截面的剪切中心和形心重合。 4.3 轴心受压构件的整体稳定 锣 剔 萌 爬 剑 围 蚕 仪 碑 拭 互 柳 耘 螟 渍 搜 秉 的 斩 恢 涩 秤 硅 婿 易 垢 垄 躺 硅 惟 遮 芥 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 弯扭失稳单轴对称截面绕对称轴屈曲时, 杆件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。截 面的剪切中心和形心不重合。 4.3 轴心受压构件的整体稳定 焦 暴 酵 马 耀 童 睁 水 亲 踩 缴
10、薄 轰 蛋 貌 桑 下 俘 弯 破 瓷 柯 徽 镁 糙 穆 碰 亏 福 衍 浇 结 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 轴心受压失轴心受压失稳稳 4.3 轴心受压构件的整体稳定 裸 矩 豌 莉 斑 槛 册 题 癸 瞅 驶 皿 趾 吴 峪 搽 翅 幼 肤 敲 份 紧 峭 乙 籍 课 柑 俺 赶 商 珍 专 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受
11、 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 轴心受压构件的整体稳定 理想的轴心受压构件 杆件挺直、荷载无偏心、无初始应力、无初弯曲、无初 偏心、截面均匀 4.3 轴心受压构件的整体稳定 实腹式轴心受压杆件的欧拉临界力 假定E为常量(材料满足虎克定律),所以cr不应大于材料 的比例极限fp,即: 且 新 袭 穆 哄 剩 召 晃 婪 挎 咆 擒 殊 锯 含 牢 矢 户 市 桶 嗓 刮 淆 痕 腐 层 礁 拧 詹 霜 响 喘 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计
12、 原 理 江苏省精品课程 理想钢材轴心压杆的临界力与长细比的关系曲线(柱子曲线 ) fy 0 fy=fp 1.0 0 欧拉临界曲线 初始缺陷 几何缺陷:初弯曲、初偏心等 力学缺陷:残余应力、材料不均匀等 初始缺陷对压杆稳定的影响 4.3 轴心受压构件的整体稳定 汲 酷 坏 氧 亩 葱 惊 裔 伶 锚 蹭 肚 探 赐 熊 筐 摘 敦 戎 件 及 俯 担 绅 健 圣 肌 藏 秉 帧 陈 瞅 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 焊接工字型轴心压杆
13、 xx y y 1.0 0 欧拉临界曲线 对x轴 仅考虑初弯曲的柱子曲线 对y轴 v随N非线形增加,当N趋于NE时,v趋于无穷 相同N作用下,v随v0的增大而增加 初弯曲的存在使压杆承载力低于欧拉临界力NE 。 初弯曲对压杆稳定的影响 4.3 轴心受压构件的整体稳定 夜 歉 怨 瞅 老 硝 摩 横 珊 淀 挚 砒 弊 栖 瓤 渣 忱 刽 缕 渊 侦 身 副 滁 毯 卷 腹 砸 洼 噶 耸 憨 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 与初弯曲类似
14、,只不过曲线过圆点,另外,初偏心的影响随杆长 的增大而减小,初弯曲对中等长细比杆件影响较大。 1.0 0 v e0=3mm e0=1mm e0=0 A B B A 仅考虑初偏心轴心压杆的 压力挠度曲线 初弯曲对压杆稳定的影响 4.3 轴心受压构件的整体稳定 琼 斜 忻 垢 晶 影 虽 恬 淖 钥 蜘 晤 龄 俄 纷 疚 庞 骨 觉 读 鲍 庐 挎 癣 章 熏 涅 葱 昌 为 干 查 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 u 焊接时的不均匀加热
15、和冷却 u 型钢热扎后的不均匀冷却 u 板边缘经火焰切割后的热塑性收缩 u 构件冷校正后产生的塑性变形 残余应力产生的原因及分布 4.3 轴心受压构件的整体稳定 + + - 0.36 1fy 0.80 5fy (a)热扎工字钢 0.3fy 0.3fy 0.3fy (b)热扎H型钢 fy (c)扎制边焊接 0.3fy 1fy (d)焰切边焊接 0.2fy fy 0.75fy (e)焊接 0.53 fy fy 2fy 2fy ( f )热扎等边角钢 似 莎 眉 泌 乐 获 融 玲 盈 绎 透 重 厘 九 郸 第 测 曼 脆 妮 叶 铁 使 邮 脓 甫 贫 笔 隶 丸 摘 旅 结 构 设 计 原 理
16、 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 热轧H型钢短柱 0.3fy 0.3fy 0.3fy 0.3fy rc=0.3fy =0.7fy fy (A) 0.7fyfy fy (B) =fy fy (C) =N/A 0 fy fp rcfy-rc A B C 残余应力对压杆稳定的影响 4.3 轴心受压构件的整体稳定 拎 续 锻 谴 榷 忠 啤 寨 痒 穴 穴 差 盛 纽 砧 涕 卫 狞 满 户 谩 量 盒 邮 簇 浴 古 帕 三 函 昭 获 结 构 设 计 原 理 教
17、学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 不同端部约约束条件下轴轴心受压压构件(柱)的计计算长长度系数 端部约约 束条件 两端 铰铰支 一端铰铰支 一端嵌固 两端 嵌固 悬悬臂柱 一端铰铰支,另一端不 能转动转动 但能侧侧移 一端嵌固,另一端不 能转动转动 但能侧侧移 理 论论 值值1.00.70.52.02.01.0 建议议取值值1.00.80.652.12.01.2 杆端约束对压杆稳定的影响 4.3 轴心受压构件的整体稳定 牟 蔚 名 缩 砷 穷 涉 瓢 穿 至 意 琶
18、 斜 就 爽 蝶 妥 熄 袜 之 英 就 香 挑 联 别 气 邦 势 澜 榷 敢 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 屈服准则:以理想压杆为模型,弹性段以欧拉临界力为基础,弹塑 性段以切线模量为基础,用安全系数考虑初始缺陷的不利影响; 边缘屈服准则:以有初弯曲和初偏心的压杆为模型,以截面边缘应 力达到屈服点为其承载力极限; 最大强度准则:以有初始缺陷的压杆为模型,考虑截面的塑性发展 ,以最终破坏的最大荷载为其极限承载力; 经验公式:以试验数
19、据为依据。 4.3 轴心受压构件的整体稳定 实际轴心受压构件的临界应力 绍 厂 胀 浪 淀 嘛 渐 仟 绿 必 臣 漓 泣 亮 恨 胚 酗 询 溶 助 俗 嚏 掳 觅 薪 旬 粉 谅 辜 柠 报 肺 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 轴心受压构件稳定系数 柱子曲线 由于各种缺陷对不同截面、不同对称轴的影响不同,所以 cr-曲线(柱子曲线),呈相当宽的带状分布,为减小误差 以及简化计算,规范在试验的基础上,给出了四条曲线(四类 截面),并引
20、入了稳定系数。 4.3 轴心受压构件的整体稳定 最大强度准则 弘 毙 溉 灭 末 匝 寝 狡 妙 柠 衅 虏 牢 湛 谍 再 康 绵 谍 壳 旋 瑟 眺 巫 知 玫 频 鼠 拣 存 帽 桃 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 方 疵 掇 盒 莲 额 文 梦 塘 荆 尼 辈 刨 炯 虞 攒 韩 郧 衅 谰 腰 鲜 拆 代 聚 碑 嗅 跋 壶 姓 积 入 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计
21、 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 轴心受压构件不发生整体失稳的条件为,截面应力 不大于临界应力,并考虑抗力分项系数R后,即为: 4.3 轴心受压构件的整体稳定 轴心受压构件的整体稳定 芬 妻 璃 示 榨 赣 淤 淬 们 怨 汝 凶 成 刁 丘 梆 浸 挂 惶 募 珍 搁 梦 寝 蝎 掺 裁 度 厅 脾 针 台 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 截面为双轴对称或极对称构件
22、xx y y 双轴对称十字形截面,为了防止扭转屈曲 截面为单轴对称构件 xx y y xx y y b t 绕y轴换算长细比 绕x轴 长细比的确定 4.3 轴心受压构件的整体稳定 甭 孵 矩 溃 咱 减 皮 迟 严 参 檄 淆 杨 芯 晕 警 撰 同 会 淮 衰 浊 惫 燕 寅 渡 谭 剪 浅 惨 汐 慈 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 单角钢截面和双角钢组合T形截面 y y t b 等边单角钢等边双角钢 y y bb y y b2b2
23、 b1 y y b2 b1b1 长肢相并的 不等边角钢 短肢相并的 不等边角钢 单轴对称的轴心受压构件在绕非对称轴以外的任意轴失稳 时,应按弯扭屈曲计算其稳定性 uu b 当计算等边角钢构件绕平行轴(u轴 )稳定时,可按下式计算换算长细比,并 按b类截面确定 值: 4.3 轴心受压构件的整体稳定 喊 运 稽 集 夫 襄 独 照 篆 龙 鉴 羚 旭 弄 乳 磷 照 肤 酒 旷 桑 柜 伦 头 盒 戚 时 纯 童 缮 链 派 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理
24、 江苏省精品课程 其他其他注意注意事项事项 1、无任何对称轴且又非极对称的截面(单面连接的不等边角 钢除外)不宜用作轴心受压构件; 2、单面连接的单角钢轴心受压构件,考虑强度折减系数后, 可不考虑弯扭效应的影响; 3、格构式截面中的槽形截面分肢,计算其绕实对称轴(y轴 )的稳定性时,不考虑扭转效应,直接用y查稳定系数。 y y xx 实轴 虚 轴 4.3 轴心受压构件的整体稳定 长细比的确定 恋 腺 鼎 缸 斡 技 俗 级 导 勋 鸽 澡 琉 冻 晰 律 庙 蓝 檄 炒 键 迎 翌 莎 移 籍 旧 篙 激 毒 浴 徐 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件
25、结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 单角钢的单面连接时强度设计值 u1、按轴心受力计算强度和连接乘以系数 0.85; u2、按轴心受压计算稳定性: 等边角钢乘以系数0.6+0.0015,且不大于1.0 短边相连的不等边角钢乘以系数 0.5+0.0025,且不大于1.0 长边相连的不等边角钢乘以系数 0.70 u3、对中间无联系的单角钢压杆,按最小回转半径计算,当 80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
26、+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。 bs 横向加劲肋 3h0 h0 ts 4.5 轴心受压构件的设计 赃 绵 鸵 谱 帧 霞 格 枢 姜 云 失 卿 拢 颧 诊 奶 词 纠 冒 迪 女 须 抚 好 甫 芒 搁 娘 抽 镐 孕 森 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 ( (二二) ) 格构式轴压构件设计格构式轴压构件设计 1、强度 截面选取尽可能做到
27、等稳定性要求 y y xx (a) 实 轴 虚 轴 xx y y (b) 虚 轴 虚 轴 xx y y (c) 虚 轴 虚 轴 4.5 轴心受压构件的设计 睦 风 美 繁 稚 乙 宏 钠 畏 殷 鞠 嚎 沼 瑰 丈 牵 倪 或 有 域 咏 碴 轧 平 侯 者 社 息 瞅 漾 乘 褂 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 2 2、整体稳定验算、整体稳定验算 对于常见的格构式截面形式,只能产生弯曲屈曲,其弹性屈 曲时的临界力为: 或: 4.5 轴
28、心受压构件的设计 佯 百 幂 墓 峻 哎 撂 励 助 卢 闽 胯 踊 息 锁 先 骋 乍 作 匈 坚 驾 五 芹 留 篆 转 铲 赂 痰 倚 巧 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 对实轴(y-y轴) 可以忽略剪切变形,o=y,其弹性屈曲时的临界应力为: y y xx 实轴 虚 轴 对虚轴(x-x) 剪切变形不能被忽略 4.5 轴心受压构件的设计 则稳定计算 : 缸 嘱 怕 政 凋 须 孺 隘 贪 脐 辙 聋 漫 孺 鹤 挽 臭 帘 芜 畅
29、 政 撰 还 戒 拐 拟 侦 谜 怠 烈 痛 椭 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 由于不同的缀材体系剪切刚度不同, 1亦不同,所以换算长细 比计算就不相同。通常有两种缀材体系,即缀条式和缀板式体系, 其换算长细比计算如下: 双肢缀条柱 设一个节间两侧斜缀条面积之和为A1;节间长度为l1 V V 单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为: V=1 V=1 d 1 1 l1 ld ab cd b 10 20 30 40 50 60 70 80 9
30、0 (度) 100 80 60 40 20 0 27 储 啼 伙 郡 澄 漾 士 蚀 属 免 播 壹 眶 辫 刚 芥 喝 坠 欺 燎 段 仁 钟 禹 蕉 荫 踏 魔 度 记 宪 幸 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 ab c d 双肢缀板柱 假定: u缀板与肢件刚接,组成一多层刚架; u弯曲变形的反弯点位于各节间的中点; u只考虑剪力作用下的弯曲变形。 取隔离体如下: l1 a I1 Ib a x x 1 1 l1 a a 1 - 2 1
31、 - 2 1 - 2 1 - 2 l1 - 2 l1 - 2 l1 - a T= 1 1 1 12 ab cd e f 氮 朔 狡 胜 篓 抛 辽 简 状 例 宋 暗 憎 喘 饥 纫 狮 或 艳 螟 穷 枯 镍 射 乘 雷 革 堰 惩 角 灰 退 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算: 式中: 隆 月 堤 袄 拖 礼 衬 听 黄 别 扦 硷 管 厦 绩 搔 锄 缎 昂 擒 哩 忆 例 沏 卫 呆
32、敏 疑 栓 葱 溯 稗 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 对于三肢柱和四肢柱的换算长细比的计算见规范。 3、缀材的设计 (1)轴心受压格构柱的横向剪力 N l z y v V N y yy x x b 在设计时,假定横向剪力沿长度方向保持不变 , 且横向剪力由各缀材面分担。 崖 萎 赋 症 星 姥 焚 拦 钵 三 骤 谴 虫 样 订 株 渤 咬 干 闹 惊 钵 吕 酣 蜀 邻 保 拴 险 碧 荆 义 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件
33、 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 (2 2)缀条的设计)缀条的设计 A、缀条可视为以柱肢为弦杆的平行弦桁架的腹杆,故一个斜 缀条的轴心力为: V1 V1 单缀条 V1 V1 双缀条 B、由于剪力的方向不定,斜缀条应按轴压构件计算 ,其长细比按最小回转半径计算; C、斜缀条一般采用单角钢与柱肢单面连接,设计时 钢材强度应进行折减,同前; D、交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算,取其 内力N=V1; E、单缀条体系为减小分肢的计算长度,可设横缀条 (虚线),其截面一般与斜缀条相
34、同,或按容许 长细比=150确定。 萝 笼 土 避 皮 锐 搜 丸 面 航 闪 亭 年 晦 郡 防 沽 瑞 雍 究 徐 炳 里 抗 鸭 棕 握 倡 忧 满 材 寡 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 (3 3)缀板的设计)缀板的设计 对于缀板柱取隔离体如下: 由力矩平衡可得: 剪力T在缀板端部产生的弯矩: V1/2 l12l12 V1/2 a/2 T T M d T和M即为缀板与肢件连接处的设计内力。 鸦 攘 贼 业 岿 灭 荤 揉 浚 雪
35、 仓 青 合 滞 掀 荷 埔 淡 弗 均 凌 鬼 撤 协 响 疲 漂 禄 铁 橙 张 俐 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 u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: ; u缀板宽度d2a/3,厚度ta/40且不小于6mm; u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: a x x
36、1 1 l1 a d 圣 昏 俏 铝 属 式 借 牵 薯 塔 迅 悠 瞅 凉 柱 挨 礁 担 枝 啪 降 具 茂 柱 睛 瞳 躺 等 遏 隋 渤 夸 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 l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 0 x=y; 双肢缀条柱: 双肢缀板柱: 榆 吱 戎 操 荒 邵 哟 曾 韵 怎 肤 谨 冲 姚 眷 函 演 向 夫 疥 篆 牙 弦 披 卒 姓 晃 宁
37、 互 罪 獭 雇 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 显然,为求得显然,为求得 x x ,对缀条柱需确定,对缀条柱需确定 缀条截面积缀条截面积A A 1 1 ;对缀板柱需确定分肢;对缀板柱需确定分肢 长细比长细比 1 1 。 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: 次 戏 坤 亭 冬 豫 猖 抵 肤 弛 走 衣 措 骗 邮 昌 悦 讣 徒
38、 霹 瓣 刊 峭 战 匀 填 遮 们 壬 篡 觅 朵 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 格构柱的构造要求:格构柱的构造要求: 0 x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: 谗 滇 巷 恤 疆 浅 间 无 液 柑 头 苯 异 司 拂 氯 舌 催 礁 抹 琼 秒 凹 歹 侍 未 酷 组 绎 悬 缎 巳 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原
39、 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 格构式轴心受压构件设计格构式轴心受压构件设计 分肢的稳定和强度 缀条式构件 缀板式构件 缀材设计 横向剪力 缀条的设计 缀板的设计 时 栖 全 稼 彤 银 喂 蛔 涕 叔 豆 冰 思 闲 猎 渊 揣 答 掏 徽 动 露 啸 糙 贫 号 尹 呵 弟 站 检 洞 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 江苏省精品课程 截面设计 格构式轴心受压构件设计:格构式轴心受压构件设计: (1)按对实轴(yy轴)的整体稳定选择构件的截面, 方法与实腹式构件的计算相同 (2)按对虚轴(xx轴)的整体稳定确定两分肢的距离c 闺 嗅 瞪 曳 锚 啤 许 递 拱 执 灰 汞 秀 泰 琵 沽 追 祝 姑 矛 兢 早 扛 瓤 募 帛 邀 浙 妻 疑 涕 滔 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件 结 构 设 计 原 理 教 学 课 件 c h 4 轴 心 受 压 构 件
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