2015轴心受力构件2

在外压力作用下，截面的某些部分（板件），不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，称为局部失稳。ABCDEFOPABCDEFG局部失稳会降低构件的承载力。§4-4轴心受压构件的局部稳定根据弹性稳定理论，考虑板件的形状、尺寸、约束等得到板件在稳定状态承受的最大应力（临界应力）由上式，即可确定局部失稳不早于整体失稳时，板件的宽厚比限值。22min2121yEtfb对于普通钢结构，一般要求：局部失稳不早于整体失稳，即板件的局部屈曲临界应力大于构件整体稳定的临界应力，所以：1、工字型截面翼缘板：bt。时，取；当取时值，当构件两方向长细比较大式中：10010030,302351.010yftb2、工字型截面腹板：twh0。时，取；当取时值，当构件两方向长细比较大式中：10010030,302355.0250ywfth其余截面轴心受压构件板件宽厚比：教材P85表4.53、轴压构件的局部稳定不满足时的解决措施1、增加板件厚度；2、利用腹板屈曲后强度；be/2be/2fy腹板中的纵向压应力为非均匀分布：近似以虚线应力图形代替板件屈曲后纵向压应力的分布有效截面twh0因此，在计算构件的强度和稳定性时，腹板截面取有效截面betW。ywft23520ywft235203、对于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不满足以上规定时，也可以设纵向加劲肋来加强腹板。纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧的外伸宽度不应小于10tw，厚度不应小于0.75tw。≥10tw≥0.75twh0’纵向加劲肋横向加劲肋1、什么是局部失稳？2、常用截面轴心受压构件板件宽厚比是如何限制的？为什么λ取max{λx，λy}？一、实腹式柱的设计§4-5轴心受压构件的设计（2）尽量满足两主轴方向的等稳定要求，即：以达到经济要求；yx（4）尽可能构造简单，易加工制作，易取材。（1）截面积的分布尽量展开，以增加截面的惯性矩和回转半径；（3）便于其他构件的连接；1、截面的选取原则?2、截面的设计（1）截面面积A的确定)494(fNA（2）求两主轴方向的回转半径：yyxxlili00;假定λ=50~100查表得稳定系数φ（3）由A、ix、iy选截面：优先用轧制型钢，如工字钢、H型钢等。型钢截面不满足时，选用组合截面。组合截面的尺寸可由回转半径确定:表查得。系数，常用截面可由下、式中：2121;yxibih一般bh（4）由求得的A、h、b，确定截面尺寸；（5）构件的截面验算：A、截面有削弱时，进行强度验算；B、整体稳定验算；C、局部稳定验算；D、刚度验算：可与整体稳定验算同时进行。热轧型钢截面，因板件的厚度比较大，可不进行局部稳定的验算3、构造要求：(1)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bs≥h0/30+40mm；横向加劲肋的厚度ts≥bs/15。bs横向加劲肋≤3h0h0ts(2)翼缘与腹板间的焊缝受力较小，可不予计算，按构造选定焊脚尺寸。二、格构式轴心受压构件设计(一)、截面形式与选取原则yyxx（a）实轴虚轴xxyy（b）虚轴虚轴xxyy（c）虚轴虚轴尽可能做到等稳定性要求。等稳定？(二)格构式轴压构件设计1、强度fANnN—轴心压力设计值；An—柱肢净截面面积之和。yyxx实轴虚轴N－－柱肢强度2、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：12222crπ11lEIlEIN。换算长细比，（转角单位剪力作用时的轴线1220011;)/;EAGA20212222crπ11EAEAEAN或：－－对实轴、对虚轴（1）对实轴（y-y轴）的整体稳定得。并按相应的截面分类查由yyyfAN剪切变形可忽略，λo=λy则稳定计算：yyxx实轴虚轴（2）对虚轴（x-x）稳定绕x轴（虚轴）弯曲屈曲时，因缀材的剪切刚度较小，剪切变形大，γ1则不能被忽略，因此：20212222crxπ11xxxEAEAEAN12200πEAxxx绕虚轴的换算长细比：得。并按相应的截面分类查由xxxfAN0则稳定计算：λox如何计算？γ1如何计算①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sin1dNcos1lldVV单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为11lsindV=1V=1△γ1γ1αabcdb’1dddNlEA12201πxxEA0x102030405060708090(度)10080604020027αcossinπ22对于一般构件，α在40ｏ～70o之间，所以规范给定的λ0x的计算公式为：20127xxxAAA整个柱对虚轴的长细比；整个柱的毛截面面积。当α超出以上范围时应按教材4.29计算。22021πsincosxxAA两侧斜缀条面积和假定:缀板与肢件刚接，组成一多层刚架；弯曲变形的反弯点位于各节间的中点；只考虑剪力作用下的弯曲变形。取隔离体如下：abcdl1aI1Ibaxx11l1aa1-21-21-21-2l1-2l1-2l1-aT=θ1γ1γ1△1△2abcdef缀板变形引起的分肢变位分肢本身弯曲变形的变位②双肢缀板柱12110.5la1-21-21-21-2l1-2l1-2l1-aT=θ1γ1γ1△1△2abcdef缀板的弯曲变形引起的分肢水平位移△1:1112l分肢弯曲变形引起的水平位移△2:131248EIl因此,剪切角γ1:2201πxxEA0x。）（两侧缀板线刚度之和线刚度）；（单个分肢对其弱轴的式中：aEIklEIkkkIAlbbbxx11111212202124π222101π1212xxbkk22111110.5AAAlI因为分肢截面积；，所以：由于规范规定这时：61kkb12112π12bkk所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算：2201xx1101101()11,xxlil整个构件对轴虚轴的长细比；分肢对最小刚度轴的长细比；分肢计算长度。axx11l1al01对于三肢柱和四肢柱的换算长细比的计算见规范。式中：公式计算时，按教材当不满足31.46/1kkb3、双柱肢格构式轴心受压柱对实轴（y-y轴）的整体稳定如何计算？2、实腹式柱的设计步骤？4、双柱肢格构式轴心受压柱对虚轴（x-x轴）的整体稳定如何计算？5、缀条式、缀板式双肢柱的换算长细比如何计算？1、什么是等稳定？3、缀材的设计缀材绕虚轴弯曲时，缀材承受横向剪力构件在微弯状态下，假设其挠曲线为正弦曲线，跨中最大挠度为v，则沿杆长任一点的挠度为：（1）轴心受压格构柱的横向剪力NlzyvVNy)(sinalzvy截面弯矩为：lzNvNyMsinddMVzmaxVvmax在设计时，假定横向剪力沿长度方向保持不变Vl85235yfAfV（2）缀条的设计V1V1单缀条θV1V1双缀条θyyxxbV1V111cosVNnA一个斜缀条的轴心力为：斜缀条的倾角。；交叉缀条时：；单系缀条时：数；一个缀材面上的斜缀条力；分配到一个缀材面的剪式中：211nnnVB斜缀条应按轴压构件计算1NfA0minliV1θ单角钢的单面连接时强度设计值的折减系数η：1、按轴心受力计算强度和连接乘以系数0.85；2、按轴心受压计算稳定性：等边角钢乘以系数0.6+0.0015λ，且不大于1.0；短边相连的不等边角钢乘以系数0.5+0.0025λ，且不大于1.0；长边相连的不等边角钢乘以系数0.70；xxy0y0当λ20时，取λ=20一个角钢面积（3）缀板的设计V1/2l1／2l1／2V1/2a/2T11VlTaTMd1122VlaMT肢件轴线间距；缀板中心间距；式中：al1T和M即为缀板与肢件连接处的设计内力。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: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d≥2a/3，厚度t≥a/40且不小于6mm；端缀板宜适当加宽，一般取d=a。61kkb缀板的构造要求：axx11l1ad111Ikl312bbItdkaa查表4、格构柱的设计步骤•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λ0x=λy；双肢缀条柱：双肢缀板柱：yxxAA12027yxx21202127xyAA即：221xy即：需确定缀条截面积A1需假定分肢长细比λ1xxxli0对虚轴的回转半径：求截面宽度：1xib（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。xNfAxxIiAoxoxxxlix2122xIIAaaxx11d5、格构柱的构造要求：λ0x和λy≤[λ]；为保证分肢不先于整体失稳，应满足：缀条柱的分肢长细比：yxil，0maxmax111max7.0缀条和缀板设计如前所述连接计算：TM缀条连接：缀板连接：角焊缝基本计算公式注意对钢材设计强度进行折减计算σf、τf如何计算（三）柱子的横隔为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不大于柱截面较大宽度的9倍或8m，且每个运输单元的端部均应设置横隔。横隔的形式教材P95缀板柱的分肢长细比：50,50max5.040maxmax0maxmax1011取时当，且yxil2、格构柱设计的步骤？1、斜缀条应如何设计？§4－6柱头和柱脚一、柱头（梁与柱的连接－铰接）（一）连接构造为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至柱身的连接构造称柱头；将荷载安全传至基础的构造称柱脚。设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。1、实腹式柱头顶部连接A、顶部插入式连接B、梁柱顶部连接2、格构式柱头顶部连接3、梁柱侧向连接(刚接、铰接）（二）、传力途径梁突缘柱顶板加劲肋柱身焊缝垫板焊缝焊缝柱顶板加劲肋柱梁梁突缘垫板填板填板构造螺栓二、柱脚（一）柱脚的型式和构造靴梁隔板底板隔板锚栓柱XYN与基础采用铰接，只传递轴心压力。抗剪健锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置2个，直径20-24mm。肋板b1（二）柱脚计算1.传力途径a1Bt1t1Lab1靴梁隔板底板隔板锚栓柱N柱靴梁底板混凝土基础2.计算内容(1)底板的面积(2)底板的厚度(3)靴梁的设计(4)隔板的计算(5)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算2.柱脚的计算(1)底板的面积假设基础与底板间的压应力均匀分布。式中：fc--混凝土轴心抗压设计强度；βl--基础混凝土局部承压时的强度提高系数。fc、βl均按《混凝土结构设计规范》取值。An—底板净面积，An=B×L-A0。Ao--锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的2～2.5倍。)634(clnfNAa1Bt1t1ab1靴梁隔板底板La1—构件截面高度；t1—靴梁厚度一般为10～14mm；c—悬臂宽度，c=3～4倍螺栓直径d，d=20～24mm，则L可求。(2)底板的厚度底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。①一边支承部分（悬臂板）)644(221cqMnANqctaB2211a1Bt1t1ab1L②二相邻边支承部分：)654(222aqβM--对角线长度；--系数，与有关。2aβ22/ab式中：b2/a20.30.40.50.60