钢结构设计原理——轴心受力构件..ppt

算例 验算下图（P85）所示结构中两端铰接的轴心受压柱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2-10×220，腹板为1-6×200，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lmax30 时，取lmax=30；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； t—翼缘板（肢）厚度； fy—钢材的屈服强度（N/mm2）； 箱形腹板高厚比 式中 h0—腹板计算高度； tw—腹板厚度。 （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 （4-10） 圆管外径与壁厚之比 式中 D—圆管外径； t—圆管壁厚； fy—钢材的屈服强度（N/mm2）； 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λ（60~100） 由截面形式与加工条件确定截面分类，结合假定的λ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 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：l0x=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=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