轴心受力构件例题

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1、轴心受拉构件•初始缺陷对拉杆承载力的影响：•对轴心受拉构件，初弯曲和残余应力等初始缺陷不会影响其承载力。因为有初弯曲的拉杆受拉后会逐渐拉直；残余应力是在截面上互相平衡，只要钢材具有一定的塑性，外力使整个截面达到屈服后，拉、压残余应力就自行抵消。对有孔拉杆，孔洞边缘存在应力集中，但如果应力高峰处材料屈服后应变增大而不断裂，应力就会逐渐平缓。由此可见，残余应力和应力集中不降低拉杆的静力强度都是依靠钢材的塑性达到的，所以，钢材的塑性性能对钢结构十分重要。•计算：•根据承载能力的极限状态，毛截面屈服时，杆

2、件伸长很大，达到“不适于继续承载的变形”；而净截面只是杆件的局部区域，达到屈服时整个杆件变形不大，不会影响继续承载，因而净截面达到钢材的抗拉强度才是极限状态。•所以，很多国家对轴心拉杆都是按“毛截面屈服”和“净截面拉断”的准则进行计算。毛截面屈服Nfyf的计算式：AR净截面断裂的计算式：NfuRfufyfu0.8fAffnRuRuyRyNfy为方便设计，我国规fA范按净截面屈服计算：nR毛截面屈服Nfyf的计算式：ARγR抗力分项系数；对Q235

3、钢，γR=1.087；对Q345、Q390、Q420钢，γR=1.111。净截面断裂的计算式：NfuRfufyfu0.8fAffnRuRuyRy由于净截面的孔眼附近应力集中较大，容易首先出现裂缝，所以其抗力分项系数应予提高。取γ/γ=0.8，即γ比γ增大25%。uRRURRNfyfARNfuRfufyfu0.8fAffnRuRuyRy现行国标GB50017-2003为了简化计算，采用了Nfyf净截面处应力不超过屈AnR服强度的计算方法

4、，即对规范推荐的Q235、Q345、Q390、Q420钢来说，其屈强比均小于或很接近0.8，因此偏于安全。若采用屈强比大于0.8的钢材，宜用公式（1）、（2）计算。高强度螺栓摩擦型连接，依靠摩擦面上的摩擦力传递荷载。摩擦力分布在每个螺栓中心附近的有效摩擦面上。有效摩擦面的直径为3d以上。计算时假定每个螺栓有效摩擦面均匀受力，则验算板件最外列螺栓处净截面强度时，一部分力在孔前已由有效摩擦面上的摩擦力传给另一个板件，净截面处的力已减小为：净截面处的力已减小为：Nnn11NN

5、10.5nn2因此高强度螺栓摩擦型连接的母材钢板截面验算，至少需要验算2个截面。【例题】图示高强度摩擦型连接，钢材为Q235-A，8.8级M20螺栓，螺栓孔径?0=21.5??，?=0.45，承受永久荷载标准值???=35??，可变荷载标准值???=210??。设计此螺栓连接。【解】1、设计连接螺栓。该连接承受轴心拉力设计值：?=?.?×??+?.?×???=?????单栓预拉力?=?????，单栓抗剪承载力：??=?.????=?.?×?×?.??×?????=???.???需要

6、螺栓数目：?=????=??????.?=?.??，取?=?。【考题】下图所示普通栓钉连接由于栓钉孔对截面的削弱，可能控制承载能力的截面（控制截面）有哪些？大家务必弄清楚这道题！【解】1-1截面和2-2截面(对被连构件，即主板)、4-4截面(对拼接板).2、验算母材及盖板。因为盖板宽度与主连接板相同，两盖板厚度之和与主板相同，故只需验算主板。净截面面积：??=?−????=??×?.?−?×?.??×?.?=??.?????????=?−?.????净截面强度：????×???=?−?.?××??

7、?.??×?=???.????

8、稳。并非所有的结构在屈曲时都立即丧失承载能力，因此，如果着眼于研究结构的极限承载能力，可依屈曲后性能分为如下三类:采用最大强度准则的逆算单元长度法，共计算出了200多条轴心受压柱子曲线，选出其中96条曲线作为归纳多条柱子曲线的依据。采用的计算假定为：轴压构件计算基本假设：（1）初弯曲为??=?????（2）残余应力共选用了13种模式，如图所示。（3）假定材料为理想弹塑性体，残余应力沿杆长各截面分布相同，未考虑应力退降的影响。（4）未计及初偏心和构件自重的影响；按两端铰接考虑端部约束