第4章 轴心受力构件综述.ppt

研制单位：中南林业课件大学 钢结构设计原理 (电子教案) 研制单位：中南林业科技大学 研 制 人：胡习兵 袁智深 钢结构设计原理 第1章 绪论 第2章 钢结构材料 第3章 钢结构的连接 第4章 轴心受力构件 第5章 受弯构件 第6章 拉弯和压弯构件 钢结构设计原理 第 4 章 主 页 目 录 帮 助 上一章 下一章 第 4 章 轴心受力构件 主 页 目 录 帮 助 上一章 下一章 钢结构设计原理 第 4 章 主要目标： 1、掌握轴心受力构件的截面类型和选择、轴心受力构件强度和刚度计算； 2、掌握轴心受压构件整体稳定计算方法和局部稳定计算方法； 3、掌握实腹式轴心受压构件的设计方法； 4、掌握格构式轴心受压构件设计计算方法。 主要内容： 4.1 轴心受力构件的特点和截面形式 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 4.3 轴心受压构件的整体稳定 4.4 轴心受压构件的局部稳定 4.5 实腹式轴心受压构件设计 4.6 格构式轴心受压构件设计 4.7 柱头和柱脚的构造设计 3.1.1 焊缝连接 主 页 目 录 帮 助 上一章 下一章 钢结构设计原理 第 4 章 4.1 轴心受力构件的特点和截面形式 3.塔架 1.桁架 2.网架 轴心受力构件常用截面形式—实腹式、格构式 图4.2 柱的组成 (a)型钢 (b)组合截面 1、实腹式构件截面形式 图4.3 轴心受力实腹式构件的截面形式 (c)双角钢 (d)冷弯薄壁型钢 图4.3 轴心受力实腹式构件的截面形式 2.格构式构件的常用截面形式 图4.4 格构式构件常用截面形式 图4.5 缀板柱 3、格构式构件缀材布置——缀条、缀板 图4.6 格构式构件的缀材布置 (a) 缀条柱；(b)缀板柱 轴心受力构件的设计 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 f — 钢材强度设计值， ；An —构件净截面面积 4.2.1 强度计算 图4.7 有孔洞拉杆的截面应力分布 (a) 弹性状态应力；(b)极限状态应力 a）构件净截面面积计算 An 取Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ截面的较小面积计算 (a) (b) (c) (d) 图4.8 净截面面积计算 孔前传力 一个螺栓受力 N/n 计算截面上受力 ； 孔前: 孔后: N b）摩擦型高强螺栓连接的构件 n1—计算截面上的螺栓数。 n—连接一侧螺栓数； 计算截面上的力为： N 图4.9 高强度螺栓的孔前传力 摩擦型高强螺栓连接的净截面强度： 摩擦型高强螺栓连接还应验算毛截面强度： N′---计算截面上的受到的力 —构件计算长度 i--截面对应于主轴的回转半径 λ —构件的最大长细比 4.2.2 刚度计算 表4.1 轴心受压构件的计算长度系数 [例4.1] 图4.10所示一有重级工作制吊车的厂房屋架的双角钢拉杆，截面为2∟100×10，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，孔径d=20mm。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。钢材为Q235钢。 图4.10 例4.1图 查得2∟100×10, AnI = 2×(45+100+45-20)×10=3400 mm2 AnII = 2×(2×45+ 402+1002 -2×20)×10=3150 mm2 N=AnII f =3150×215=677250N=677 kN lox =[λ] · ix = 350×30.5=10675 mm loy =[λ] · iy = 350×45.2=15820 mm [解]： 图4.10 例4.1图(b) 理想轴心压杆： 4.3 轴心受压构件的稳定 4.3.1 整体稳定的计算  受荷前无初始缺陷（初始应力、初弯曲、初偏心）  力线与杆轴线重合  杆件为等截面直杆 预备知识： 弯曲屈曲：双轴对称截面，单轴对称截面绕非对称轴； 扭转屈曲：十字形截面； 弯扭屈曲：单轴对称截面（槽钢，等边角钢）。 图4.11 轴心压杆的屈曲变形 (a)弯曲屈曲；(b)扭转屈曲；(c)弯扭屈曲 （1）弯曲屈曲--只发生弯曲变形，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； （2）扭转屈曲--失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转，是某些双轴对称截面可能发生的失稳形式； （3）弯扭屈曲—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。 欧拉临界应力 1 理想轴心压杆——屈曲准则 欧拉（Euler）临界力 一、整体稳定的临界应力 的计算 a ）弹性状态： 采用切线模量理论计算。 Et ---切线摸量 b) 弹塑性状态 屈曲准则建立 的临界应力 2 实际轴心受压