起重机械金属结构(第四章)概要.ppt

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1、第四章轴心受力构件轴心受力构件是起重机结构的基本构件之一。实际工程结构中很多都是如此。本章学习的重点1）轴心受力构件的构造特点2）轴心压杆的稳定性计算3）构件截面的选择、验算和构建长度的确定。§4.1种类及应用一，应用举例1.桁架中的弦杆和腹杆2.人字架3.八撑杆门架的八撑杆二，分类按受力性质：受拉（轴心拉杆）受压（轴心压杆或柱）按构造分：实腹式格构式§4.2轴心受拉构件的设计计算一、轴心受拉构件安全工作条件满足强度（静强度，疲劳强度）条件满足刚度条件静强度：σ=N/Aj≤[σ]刚度：λ=lc/r≤[λ]lc

2、──计算长度lc=μll──几何长度,μ──支座系数P178r=──截面回转半径A──构件毛截面积I──毛截面惯性矩§4.2轴心受拉构件的设计计算注意：有的构件两个方向的支承条件不相同，如臂架（钢绳变幅）在摆动平面内为两端铰支；在回转平面内为一端固定，一端自由，μx＝μy计算流程初选截面形式、确定截面尺寸；选截面形式，初定截面尺寸的方法方法（1）：参考同产品选定（2）：由强度，刚度条件初定验算强度、刚度；满意结束；不满意，调整截面尺寸。返回到第二步，重新验算。§4.2轴心受拉构件的设计计算计算举例，已知：载荷

3、N,构件的几何长度l1，初选截面形式，确定几何尺寸初定选用工字钢，（选什么型号？）应满足：σ＝N/Aj≤[σ],求A需。型钢表中由：A，Ix，Iy，rx，ryλx=lx/rx＝（μxl）/rx≤[λ]，求rx需。λy=ly/ry＝（μyl）/ry≤[λ]，求ry需。A≥N/(β[σ])β：截面削弱系数，0.8─0.85rx需≥l/[λ]，ry需≥l/[λ]由A需，rx需，ry需查表选工字钢。§4.2轴心受拉构件的设计计算若初定选用工字形组合截面（焊接），计算A需，rx需，ry需后，还需确定截面主要尺寸h,bh

4、＝rx需/α=r/0.43——来源老教材P376b=ry需/α=r/0.24由A需，h，b确定h,b,t,δ2，验算：强度：σ＝N/A≤[σ]疲劳：σ＝N’/A≤[σ]N’─由组合工计算的最大轴力刚度：λ＝lc/r≤[λ]λ取λx，λy两者中的大值。§4.3轴心受压构件的整体稳定性轴心受压构件的安全工作条件满足强度条件满足刚度条件满足整体稳定性条件满足局部稳定性条件一，压杆稳定性概念——Ⅰ类稳定性问题由于结构失稳造成事故的例子：（1）1907年，加拿大圣劳斯河上建造一座钢桥──魁北克桥，建好了边跨后，用悬臂法

5、架设中跨桥架时，由于悬臂杆架受压最大的下弦杆（在桥墩附近）丧失稳定性，致使桥梁倒塌，9000吨钢结构顷刻间变成一对废铁，正在桥上工作的86人中伤亡达75人。（2）1925年，原苏联的莫兹尔桥在试车时由于桥架的桁架压杆失稳发生事故。（3）美国华盛顿一座剧院（镍克尔卜克尔剧院）于1922年的一场大雪中，由于屋顶结构中的一根梁失稳，使柱和其它构件移动而导致整个剧院倒塌，事故中死亡98人，受伤100多人。§4－3轴心受压构件的整体稳定性二，轴心受压构件的临界力与临界应力以两端简支的轴压构件为例由材力，挠曲线微分方程：

6、d2y/dz2=M(z)/EI=－（N*y）/(EI)y’’+(N/EI)*y=0y’’+k2y=0(N/EI=k2)解以上二阶常系数线性齐次方程得通解：y=Asinkz+Bcoskz§2.2载荷的确定和计算系数A、B由边界条件：当z=0时,y=0,求得B=0y=Asinkz又当z=l时，y=0,有：0＝Asinkl讨论：若A=0,0=0无意义若有sinkl＝0，kl=nπ（n=0,1,2……）时，sinkl=0k=(nπ)/lk2=(n2π2)/l2=N/EIN=(n2π2EI)/l2§4.4轴心受压构件的

7、局部稳定性一，局部稳定性概念当实腹式轴心受压构件在未产生整体失稳前，薄板在压应力作用下产生局部屈曲现象──成为轴心受压构件的局部失稳。局部失稳后，屈曲部分退出工作，使受压构件整体承载能力下降，并可能引起整体破坏。二，轴心受压构件局部稳定性控制条件：（根据GBJ17-88）使局部稳定性不低于构件的整体稳定性，即σcr≥σcr表明局部稳定性承载能力大于整体稳定性承载能力，即局部失稳在整体失稳后§4.4轴心受压构件的局部稳定性其中：σE——板的欧拉应力t——板厚b——板宽χ-板支承边的弹性约束系数kσ-弹性屈曲系数

8、§4.4轴心受压构件的局部稳定性整体杆件的失稳条件其中：当不考虑初始缺陷时，所以：由于要求：所以：带入各种板的支撑条件等相关条件，即可得各种具体的条件§4.4轴心受压构件的局部稳定性1，对于工字型和T字型截面的翼缘板和T字型的腹板可视为三边简支，一边自由的两边受均匀压力的板，则：χ=1；Kσ=0.425或当λ<30时，取λ=30；>=100时，取100λ——构件的最大长细比。§4.4轴心受压构件的