钢结构构件计算课件.ppt

1、 1. 了解轴心受力构件的的概念及截面形式了解轴心受力构件的的概念及截面形式; 2. 理解轴心受力构件的强度、刚度验算理解轴心受力构件的强度、刚度验算; 3. 掌握实腹式轴心受压构件的整体稳定性验算。掌握实腹式轴心受压构件的整体稳定性验算。第十一章第十一章 钢钢 结结 构构教学目标：教学目标： 第五讲第五讲 1. 1. 轴心受力构件的强度、刚度验算；轴心受力构件的强度、刚度验算； 2. 2. 实腹式轴心受压构件的整体稳定性验算。实腹式轴心受压构件的整体稳定性验算。 实腹式轴心受压构件的整体稳定性与局部稳定性验算。实腹式轴心受压构件的整体稳定性与局部稳定性验算。重重 点点难难 点点概念：在例如桁

2、架、刚架、排架、塔架及网壳等杆件概念：在例如桁架、刚架、排架、塔架及网壳等杆件体系结构中，通常假设其节点为铰接连接，当无节间荷载体系结构中，通常假设其节点为铰接连接，当无节间荷载作用时，只有轴向拉力和压力的作用，分别称为轴心受拉作用时，只有轴向拉力和压力的作用，分别称为轴心受拉构件和轴心受压构件。构件和轴心受压构件。截面形式：一般分为两类，第一类是热轧型钢截面；截面形式：一般分为两类，第一类是热轧型钢截面；第二类是型钢组合截面或格构式组合截面。第二类是型钢组合截面或格构式组合截面。11.2 11.2 钢结构构件计算钢结构构件计算对轴心受力构件截面形式的要求：对轴心受力构件截面形式的要求： 能提

3、供强度所需要的截面面积；能提供强度所需要的截面面积； 制作简便；便于和相邻构件连接；制作简便；便于和相邻构件连接； 截面宽大而壁厚较薄，以满足刚度要求。截面宽大而壁厚较薄，以满足刚度要求。 对轴心受压构件而言，因为其稳定性直接取决于对轴心受压构件而言，因为其稳定性直接取决于它的整体刚度，所以其截面的两个主轴方向的尺寸应宽它的整体刚度，所以其截面的两个主轴方向的尺寸应宽大。根据以上情况，轴心受压构件除经常采用双角钢和大。根据以上情况，轴心受压构件除经常采用双角钢和宽翼缘工字形截面外，有时需要采用实腹式或格构式组宽翼缘工字形截面外，有时需要采用实腹式或格构式组合截面。合截面。1轴心受力构件的计算轴

4、心受力构件的计算 （1）强度计算）强度计算 轴心受力构件的强度承载能力极限状态是截面的轴心受力构件的强度承载能力极限状态是截面的平均应力达到钢材的屈服强度平均应力达到钢材的屈服强度fy。 轴心受力构件的强度按下式验算轴心受力构件的强度按下式验算式中式中 N构件的轴心拉力或压力设计值；构件的轴心拉力或压力设计值； An构件的净截面面积；构件的净截面面积； f 钢材的抗拉或抗压强度设计值。钢材的抗拉或抗压强度设计值。fANn（2 2）刚度验算刚度验算当构件刚度不足时：当构件刚度不足时： 容易在制造、运输和吊装过程中产生弯曲或过大容易在制造、运输和吊装过程中产生弯曲或过大的变形；的变形； 在使用期间

5、因其自重而明显下挠；在使用期间因其自重而明显下挠； 在动力荷载作用下会发生较大振动；在动力荷载作用下会发生较大振动； 可能使得构件的极限承载力显著降低；可能使得构件的极限承载力显著降低；初弯曲和自重产生的挠度也将对构件的整体稳定带来初弯曲和自重产生的挠度也将对构件的整体稳定带来不利影响。不利影响。轴心受力构件的刚度是以其长细比来衡量的。轴心受力构件的刚度是以其长细比来衡量的。 轴心受力构件的刚度按下式验算：轴心受力构件的刚度按下式验算： il0 式中式中 构件最不利方向的长细比构件最不利方向的长细比 l0 相应方向的构件计算长度；相应方向的构件计算长度； i 相应方向的截面回转半径相应方向的截

6、面回转半径 构件的容许长细比构件的容许长细比（3 3）实腹式轴心受压构件稳定性验算）实腹式轴心受压构件稳定性验算 稳定性验算的重要性：若结构或构件处于不稳定状态稳定性验算的重要性：若结构或构件处于不稳定状态时，轻微扰动就将使结构或其组成构件产生很大的变形而时，轻微扰动就将使结构或其组成构件产生很大的变形而最终丧失承载能力最终丧失承载能力,这种现象称为失去稳定性。这种现象称为失去稳定性。在轴心受力构件中，对于在轴心受力构件中，对于轴心受拉构件轴心受拉构件，由于在拉，由于在拉力作用下，构件总有拉直绷紧的倾向，其平衡状态总是稳力作用下，构件总有拉直绷紧的倾向，其平衡状态总是稳定的，定的，不必进行稳定

7、性验算不必进行稳定性验算。对于对于轴心受压构件，截面若没有孔洞削弱轴心受压构件，截面若没有孔洞削弱，一，一般不般不会因强度不足而丧失承载能力会因强度不足而丧失承载能力；但当其长细比较大时，稳但当其长细比较大时，稳定性是导致其破坏的主要因素。定性是导致其破坏的主要因素。1 1）柱子曲线）柱子曲线 2 2）整体稳定验算）整体稳定验算 轴心受压构件的整体稳定性按下式验算轴心受压构件的整体稳定性按下式验算 式中式中 N N轴心受压构件的压力设计值；轴心受压构件的压力设计值； A A构件的毛截面面积；构件的毛截面面积； f f 钢材的抗压强度设计值；钢材的抗压强度设计值； 轴心受压构件的整体稳定系数，见

8、附录轴心受压构件的整体稳定系数，见附录5 5。 在应用附录在应用附录5 5 查取查取值时，构件长细比值时，构件长细比应按照下列规定应按照下列规定确定：确定：fAN 截面为双轴对称或极对称的杆件截面为双轴对称或极对称的杆件式中式中 l loxox、l loyoy 杆件对主轴杆件对主轴x x和和y y的计算长度；的计算长度； i ix x、i iy y 杆件截面对主轴杆件截面对主轴x x和和y y的回转半径。的回转半径。 截面为单轴对称的杆件，绕非对称轴的长细比截面为单轴对称的杆件，绕非对称轴的长细比x x仍仍按上式计算。但是绕对称轴方向弯扭失稳比弯曲失稳按上式计算。但是绕对称轴方向弯扭失稳比弯曲

9、失稳临界荷载要低。因此要计及扭转效应的换算长细比临界荷载要低。因此要计及扭转效应的换算长细比yzyz代替代替y y。xxxil/0yyyil/02122202022222/1421yzyzyzyzie2207 .25wwtzlIIAl222020yxiiei式中式中 yz计算弯扭屈曲临界荷载的换算长细比；计算弯扭屈曲临界荷载的换算长细比； z扭转屈曲的换算长细比；扭转屈曲的换算长细比； y构件对称轴的长细比；构件对称轴的长细比； e e0 0 截面形心至剪切中心的距离；截面形心至剪切中心的距离； i i0 0 截面对剪切中心的回转半径；截面对剪切中心的回转半径； I I 毛截面抗扭惯性矩毛截面

10、抗扭惯性矩 I Iw w 毛截面扇性惯性矩；对毛截面扇性惯性矩；对T T形截面（轧制、双形截面（轧制、双板焊接、双角钢组合）、十字形截面和角形截面可以近板焊接、双角钢组合）、十字形截面和角形截面可以近似取似取I Iw w=0=0。 A A 毛截面面积；毛截面面积； l lw w 扭转屈曲的计算长度，对两端铰接端部截面扭转屈曲的计算长度，对两端铰接端部截面可自由翘曲或两端嵌固端部截面的翘曲完全受到约束的可自由翘曲或两端嵌固端部截面的翘曲完全受到约束的构件，构件，取取l lw w= =l loyoy 。 此外，无任何对称轴且又非极对称的截面（单面连接此外，无任何对称轴且又非极对称的截面（单面连接的

11、不等边单角钢除外）不宜用作轴心受压杆件。的不等边单角钢除外）不宜用作轴心受压杆件。 对单面连接的单角钢轴心受压杆件，考虑折减系数后，对单面连接的单角钢轴心受压杆件，考虑折减系数后，可不考虑弯扭效应。当槽形截面用于格构式构件的分肢，可不考虑弯扭效应。当槽形截面用于格构式构件的分肢，计算分肢绕对称轴（计算分肢绕对称轴（y轴）的稳定性时，不必考虑弯扭效应，轴）的稳定性时，不必考虑弯扭效应，直接直接用用y查出查出值。值。 小小 结：结： 1. 1. 轴心受力构件的强度、刚度验算；轴心受力构件的强度、刚度验算； 2. 2. 实腹式轴心受压构件的整体稳定性验算。实腹式轴心受压构件的整体稳定性验算。 作业布置：作业布置： 预预 习：轴心受压构件习：轴心受压构件的构造要求的构造要求； 思考题：思考题：11.1411.14、11.15 11.15 ； 习习 题题：11.711.7。 结束！结束！谢谢大家！谢谢大家！