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时间:2018-07-12
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1、《钢结构设计原理》第三阶段离线作业(答案)一、填空题:1.轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、和弯扭屈曲。2.轴心受压构件的稳定系数与残余应力、初弯曲和初偏心、长细比有关。3.提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和增加侧向支承点。4.影响钢梁整体稳定的主要因素有荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁。5.焊接组合工字梁,翼缘的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证,而腹板的局部稳定则常采用设置加劲肋的方法来解决。二、问答题:1.轴心压杆有哪些屈曲形式?答:受轴心压力作用的直杆或柱,当压力达到临界值
2、时,会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象,这种现象称为压杆屈曲或整体稳定,发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。由于压杆截面形式和杆端支承条件不同,在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式,即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。2.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响?答:在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。3.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时,对虚轴为什么要采用换算长细比?答:格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳,截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但
3、因缀材本身比较柔细,传递剪力时所产生的变形较大,从而使构件产生较大的附加变形,并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时,对虚轴要采用换算长细比(通过加大长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响)。4.什么叫钢梁丧失整体稳定?影响钢梁整体稳定的主要因素是什么?提高钢梁整体稳定的有效措施是什么?14答:钢梁在弯矩较小时,梁的侧向保持平直而无侧向变形;即使受到偶然的侧向干扰力,其侧向变形也只是在一定的限度内,并随着干扰力的除去而消失。但当弯矩增加使受压翼缘的弯曲压应力达到某一数值时,钢梁在偶然的侧向干扰力作用下会突然离开最大刚度平面向侧
4、向弯曲,并同时伴随着扭转。这时即使除去侧向干扰力,侧向弯扭变形也不再消失,如弯矩再稍许增大,则侧向弯扭变形迅速增大,产生弯扭屈曲,梁失去继续承受荷载的能力,这种现象称为钢梁丧失整体稳定。影响钢梁整体稳定的主要因素有:荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形式、侧向支承点的位置和距离、梁端支承条件。提高钢梁整体稳定性的有效措施是加强受压翼缘、增加侧向支承点。5.什么叫钢梁丧失局部稳定?怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定?答:在钢梁中,当腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时,就有可能在梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前,组成梁的腹板或翼缘出现偏离其
5、原来平面位置的波状屈曲,这种现象称为钢梁的局部失稳。组合钢梁翼缘局部稳定性的计算:梁受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度t之比的限值:箱形截面受压翼缘板在两腹板之间的宽度b0与其厚度t之比的限值:组合钢梁腹板局部稳定的计算:仅用横向加劲肋加强的腹板:同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板:a.受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格(区格I):b.受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格(区格II):同时用横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋加强的腹板:14a.受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格(区格I):b.受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格(区格II):6.压弯构件的
6、整体稳定计算与轴心受压构件有何不同?答:轴心受压构件中整体稳定性涉及构件的几何形状和尺寸(长度和截面几何特征)、杆端的约束程度和与之相关的屈曲形式(弯曲屈曲、扭转屈曲或弯扭屈曲)及屈曲方向等。另外,构件的初始缺陷(残余应力、初弯曲、初偏心)和弹性、塑性等不同工作阶段的性能,在计算整体稳定时,都需要考虑到。因此,在对轴心受压构件计算整体稳定性时,引入了整体稳定系数,计算公式为:。在计算时,根据截面形式、屈曲方向(对应轴)和加工条件,即可根据正确地查取值计算。压弯构件的整体失稳可能为弯矩作用平面内(弯矩通常绕截面强轴作用)时的弯曲屈曲,但当
7、构件在垂直于弯矩作用平面内的刚度不足时,也可发生因侧向弯曲和扭转使构件发生弯扭屈曲,即弯矩作用平面外失稳。在计算其稳定性计算时,除要考虑轴心受压时所需考虑的因素外,还需考虑荷载类型及其在截面上的作用点位置、端部及侧向支承的约束情况等。平面内失稳计算中,引入等效弯矩系数,截面考虑塑性发展,对于实腹式压弯构件,计算公式为。平面外失稳计算,同样引入等效弯矩系数,计算公式为。可见,压弯构件的整体稳定计算比轴心受压构件要复杂。轴心受压构件在确定整体稳定承载能力时,虽然也考虑了初弯曲、初偏心等初始缺陷的影响,将其做为压弯构件,但主要还是承受轴心压力
8、,弯矩的作用带有一定的偶然性。对压弯构件而言,弯矩却是和轴心压力一样,同属于主要荷载。弯矩的作用不仅降低了构件的承载能力,同时使构件一经荷载作用,立即产生挠曲,但其在失稳前只保持这种弯曲平衡状态,不存在达临
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