钢结构之钢柱与钢压杆.ppt

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1、第五章钢柱与钢压杆5.1应用与构造一、应用桁架、网架、塔架与框架中存在着大量的承受轴心压力的轴心受压构件以及同时承受轴心压力和弯矩的压弯构件。F基础二、种类实腹式、格构式5.2轴心受压实腹式构件的整体稳定轴心受压实腹式构件的截面设计需要满足强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性的要求，其中整体稳定性是主要决定因素。一、理想轴心压杆的临界力理想轴心压杆：（1）等截面直杆（2）压力线与形心线重合（3）材质均匀，各向同性，且无限弹性，符合虎克定律1、理想等直细长轴心压杆的稳定问题欧拉公式l0＝ll0＝2ll0＝0.5ll0＝0.

2、7l2、非弹性范围的压杆的临界应力柱子曲线Q235钢二、残余应力的影响实际结构中，理想的轴心压杆是不存在的，由于种种原因，经常出现一些不利的因素，例如杆件的初弯曲、荷载的初偏心等，都在不同程度上使压杆的稳定承载能力降低。影响降低压杆稳定承载能力的主要因素之一是由于残余应力的存在。轧制翼缘板焰切翼缘板1、不同加工方法的残余应力分布情况2、残余应力与作用平均应力的叠加3、非弹性范围的压杆的临界应力由于残余应力的存在，使压杆截面提前出现塑性区，从而降低了压杆临界应力，降低多少取决于Ie/I比值的大小，而Ie/I比值又与残余应力

3、的分布与大小、杆件截面的形状以及屈曲时的弯曲方向有关。三、实际轴心压杆的稳定极限承载力1、实际压杆的工作性能存在初始缺陷：初偏心、初弯矩、残余应力、材质不均匀2、压溃理论考虑初偏心和残余应力的影响，将压杆作为一根有小偏心压力作用的偏心压杆，由此求其稳定承载能力的理论方法3、验算方法（1）根据截面形式、尺寸、加工条件、残余应力的大小和分布等因素，按压溃理论计算出96条无量纲的柱子线（2）采用数理统计和可靠度分析方法，将承载能力相近的按截面形式、屈曲方向和加工条件归纳为a、b、c三类曲线稳定系数：（3）实腹式轴心受压构件的整

4、体稳定计算公式注意构件对截面主轴x和y得计算长度可能相等或不相等。在长细比的计算中：为了减小构件在制造、运输和安装过程中因偶然碰撞而产生变形，或在使用中因自重引起得弯曲以及因动载引起的振动而影响正常使用，要保证构件有足够的刚度，对轴心受力构件应按照下式验算刚度：λ＝l/i≤[λ]主要结构的压杆的容许长细比为150，支撑中的压杆的容许长细比为200，闸门构件的容许长细比见表5-2。5.3轴心受压实腹式构件的局部稳定1、翼缘板2、腹板一、截面形式工字形、圆管（1）等稳性x≈y，或λx≈λy（2）宽肢薄壁（3）制造省工（4

5、）连接简便5.4轴心受压实腹柱的设计二、截面选择（一）确定截面尺寸A、ix、iy、b1、h截面形式、计算长度l0和钢材钢号确定的前提下A.假定长细比λ查附录七查出相应的假定λ值时，可参考经验数据：当l0=5～6m，N<1500kN时，可假定λ=70～100；N=1500～3500kN时，可假定λ=50～70。求对x轴弯曲所需的回转半径ix求对y轴弯曲所需的回转半径iyB.根据假定的λ值和等稳定条件(一般取)，求得截面所需的回转半径，继而确定所需截面的宽度和高度。系数值根据所选的截面形式由附录八查得。轧制焊接（二）确定型钢

6、型号或组合截面的其它尺寸1、型钢根据A、ix、iy查型钢表选型号2、组合截面根据A、h、b1，考虑制造工艺，并结合钢材规格选择板件尺寸①截面高度h和翼缘宽度b1A.焊接工字形截面ix=0.43h，iy=0.24b1l0x≈l0y，λx=λyB.焊接工字形截面ix=0.43h，iy=0.24b1l0x≈2l0y，λx=λy②翼缘厚度t1和腹板厚度tw先选腹板厚度，考虑局部稳定性的影响三、截面验算1、整体稳定性验算N/A≤f2、局部稳定性验算3、有孔洞削弱，且截面强度验算N/An≤f四、构造要求1、需设纵向加劲肋的柱以及h

7、0/tw≥80时，须成对布置横向加劲肋2、每个运输单元至少应布置两道横向加劲肋3、轴心受压构件的翼缘焊缝为构造焊缝，不作计算，一般hf=6~8mm5.5轴心受压格构式构件的稳定性一、对实轴、虚轴的稳定性（1）对实轴y的稳定性相当于实腹式受压构件，只考虑了弯矩对临界力的作用（2）对虚轴x的稳定性需考虑弯矩和剪力对临界力的作用二、对虚轴的临界应力三、对虚轴的稳定验算5.6轴心受压格构柱的设计一、构造形式1、双肢槽钢、工字形钢2、四肢角钢3、三肢、四肢钢管4、角钢缀条和钢板缀板（1）缀条构成桁架体系，刚度大，受力大的柱采用缀条

8、式格构柱（2）缀板构成刚架体系，受力不大的柱采用缀板式格构柱二、轴心受压格构柱的设计方法（一）由实轴y的稳定性初选单肢截面1、假定长细比λy，按b类查表确定y，求出所需的总截面面积A=N/f，以及截面的回转半径iy=l0y/λy2、由A、iy查型钢表选择合适规格的型钢（二）由等稳条件λ0x=λy确定单肢间距1、由