钢结构第四章钢柱与钢压杆

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1、第四章钢柱与钢压杆第一节应用和构造形式一、应用无节间荷载的钢桁架上弦杆和一部分腹杆——轴心受压构件有节间荷载的钢桁架上弦杆，框架柱——压弯构件第四章钢柱与钢压杆第一节应用和构造形式第四章钢柱与钢压杆第一节应用和构造形式二、构造柱头柱身柱脚按柱身构造形式分为实腹柱格构柱第四章钢柱与钢压杆第一节应用和构造形式第四章钢柱与钢压杆第二节轴心受压实腹式构件的整体稳定性截面设计第四章钢柱与钢压杆第二节轴心受压实腹式构件的整体稳定性一、理想轴心压杆的临界力理想轴心压杆：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力稳定平衡：N较小时，直线平衡状态随遇平衡（中性平

2、衡）：N增大到某一数值时，保持微弯平衡状态不稳定平衡：N再稍有增加，弯曲变形随即突然增大，杆件屈曲第四章钢柱与钢压杆轴心压杆保持微弯平衡状态的临界力临界应力：计算长度系数（与杆件支承情况有关）第四章钢柱与钢压杆两端铰支＝1.0一端固定，一端铰支＝0.7一端固定，一端自由＝0.5＝2两端固定提高稳定性方法：减小计算长度增大截面回转半径（A一定，增大I）欧拉公式适用条件：材料处于弹性范围，即进入非弹性阶段，用切线模量代替E当二、残余应力的影响第四章钢柱与钢压杆焊接工字形截面，翼缘为轧制边的残余应力分布：残余应力：在杆件尚未承受外荷载前已存在的一种初

3、应力，在截面上自相平衡。第四章钢柱与钢压杆残余应力的影响：1、在轴心压力N作用下，使截面的某些部位提前屈服当平均应力翼缘两外端达到第四章钢柱与钢压杆2、将截面分成变形模量不同的两部分降低截面刚度。3、降低压杆的稳定承载能力第四章钢柱与钢压杆4、对弱轴的影响比对强轴严重对强轴x-x轴屈曲对弱轴y-y轴屈曲第四章钢柱与钢压杆三、实际轴心压杆的稳定极限承载力极限承载力理论（压溃理论或最大强度准）：考虑初偏心、初弯曲、残余应力等的影响，按偏心压杆的稳定理论求其极限荷载C点之前：稳定平衡C点之后：不稳定平衡C点：稳定极限应力规范：按截面形式，加工方法，弯

4、曲方向不同及相应的残余应力，算出96条稳定系数与长细比的关系曲线并归为a，b，c,(d)四类GB50017的柱子曲线第四章钢柱与钢压杆计算公式：：轴心压杆的稳定系数根据表4-1的截面分类、构件钢号、长细比查附录七四、刚度验算第四章钢柱与钢压杆第三节　轴心受压实腹式构件的局部稳定性在计算中通常以限值板宽厚比来保证其局部稳定性计算原则：局部失稳不先于整体失稳1、工字形截面翼缘：三边简支，一边自由第四章钢柱与钢压杆翼缘板在弹塑性阶段工作弹塑性阶段弹性模量折减系数对上式简化为直线式第四章钢柱与钢压杆2、腹板：两边简支，两边弹性固定于翼缘b：翼缘自由外伸

5、宽度构件长细比的较大值第四章钢柱与钢压杆第四节　　轴心受压实腹式柱设计、截面形式常用截面形式有轧制普通工字钢、H型钢、焊接工字形截面、型钢和钢板组合截面、圆管、方管截面等。第四章钢柱与钢压杆选择截面的原则：1.面积分布尽量开展，以增加截面惯性矩和回转半径（提高柱的整体稳定性和刚度）2.等稳定性3.便于与其他构件连接，尽可能构造简单，制造省工第四章钢柱与钢压杆普通工字型钢：，当，采用不经济适用于宽翼缘H型钢：改善截面对y轴的稳定性焊接工字形截面：组合灵活，易使截面分布合理，应用广泛管形截面：两个方向的回转半径相近，构件为封闭式，内部不易生锈，但与

6、其他构件连接较麻烦第四章钢柱与钢压杆二、截面选择已知：N，截面形式，钢号，A与是相关联的两未知数，通过试算确定A步骤：1.假设长细比第四章钢柱与钢压杆2.确定截面尺寸（1）利用等稳定条件，一般由近似关系第四章钢柱与钢压杆特例:焊接工字形截面若由等稳条件，则形成扁而宽的截面，与其它构件连接困难按构造取第四章钢柱与钢压杆（2）由A，b1,h试选t,tw主要由局部稳定条件确定第四章钢柱与钢压杆（1）整体稳定性（2）强度（有孔洞削弱）3、验算（按选定的截面尺寸，求实际面积和实际长细比）第四章钢柱与钢压杆（3）局部稳定性验算（4）刚度第四章钢柱与钢压杆实

7、腹柱不满足局部稳定要求：1.增加腹板厚度tw（不经济）2.设置纵向加劲肋（减小腹板计算高度）3.板屈曲后还有很大承载能力按有效截面计算考虑腹板部分退出工作，腹板截面面积仅考虑腹板两侧各按有效截面计算整体稳定第四章钢柱与钢压杆三、构造要求1.腹板`或需设置纵向加劲肋的柱，应成对布置横向加劲肋间距2.轴压构件，翼缘与腹板连接焊缝厚度（偶然性弯曲引起的剪力很小）（防止腹板在运输和施工过程中发生变形，提高柱的抗扭刚度）第四章钢柱与钢压杆【例题4-1】某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图所示。柱的上、下端均为铰接，柱高4.2m，承受的轴心压力设计值为10

8、00kN，钢材为Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为E43系列，手工焊。试验算该柱是否安全。第四章钢柱与钢压杆第五节　轴心受压格构式构件的稳定性y－y：