钢结构课件06学习教案.pptx

钢结构课件钢结构课件06第一页，共65页。NMNe第1页/共64页第二页，共65页。NNeeNNa)b)第2页/共64页第三页，共65页。a)b)第3页/共64页第四页，共65页。 取值同轴压构件。取值同轴压构件。 ,maxmax yx第4页/共64页第五页，共65页。强度强度稳定稳定实腹式实腹式 格构式格构式 弯矩作用在实轴上弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定分肢稳定)整体稳整体稳定定局部稳定局部稳定平面平面(pngmin)内稳定内稳定(轴压轴压) 平面平面(pngmin)外稳外稳定（受弯）定（受弯） 承载承载能力能力极限极限(jxin)状状态态正正常常使使用用极极限限状状态态 取值同轴压构件。取值同轴压构件。 ,maxmax yx刚度刚度第5页/共64页第六页，共65页。)16( yfWMAN h hh hw wAAf fAAf fAAw wf fy y(A)(A)(A)弹性工作弹性工作(gngzu)(gngzu)阶段阶段第6页/共64页第七页，共65页。HHNh hh hw wAAf fAAf fAAw wf fy y(A)f fy y(B)f fy yf fy y(C)f fy yf fy y(D)(D)(D)塑性工作塑性工作(gngzu)(gngzu)阶段阶段塑性铰塑性铰( (强度极限强度极限) )(B)(B)最大压应力一侧截面最大压应力一侧截面(jimin)(jimin)部分屈服部分屈服(C)(C)截面两侧截面两侧(lin c)(lin c)均有部分均有部分屈服屈服h hh hh h-2-2h h 对于工字形截面压弯构件，由图（对于工字形截面压弯构件，由图（D）内力平衡条件可）内力平衡条件可得，得，N、M无量纲相关曲线：无量纲相关曲线：第7页/共64页第八页，共65页。01.01.01 pxxpMMNNpxxMMpNN)26(1 pxxpMMNN式中：式中：ypxpxypfWMAfN 由于全截面达到由于全截面达到(d (d do)do)塑性状态后，变形塑性状态后，变形过大，因此规范对不同过大，因此规范对不同截面限制其塑性发展区截面限制其塑性发展区域为（域为（1/8-1/41/8-1/4）h h 第8页/共64页第九页，共65页。ynxxpxynpfWMfAN ) 6 . 6(fWMANnxxxn上式即为规范给定的在上式即为规范给定的在N、Mx作用作用(zuyng)下的强度计算公式。下的强度计算公式。对于在对于在N、Mx 、My作用作用(zuyng)下的强度计算公式，下的强度计算公式，规范采用了与上式相衔接的线形公式：规范采用了与上式相衔接的线形公式：)7 . 6(fWMWMANnyyynxxxnyx,MMyx, 两个主轴方向的弯矩两个主轴方向的弯矩两个主轴方向的塑性发展因数两个主轴方向的塑性发展因数第9页/共64页第十页，共65页。注：注： 1 1）当压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度）当压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度b/b/其厚度其厚度t t： x=y=1.0 x=y=1.0 2 2）对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件：）对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件： x=y=1.0 x=y=1.0 3 3）xx与与Af/AwAf/Aw、截面、截面(jimin)(jimin)形状、形状、塑性发展深度、应力状态等因素有关塑性发展深度、应力状态等因素有关, ,但与钢但与钢种无关。种无关。 4 4）近似计算考虑截面）近似计算考虑截面(jimin)(jimin)部分塑性部分塑性发展，与前面受弯计算公式衔接。发展，与前面受弯计算公式衔接。yy13/235/15/235fb tf第10页/共64页第十一页，共65页。3.对单轴对称截面对单轴对称截面(jimin)的拉弯和压弯构件计算的注意事项的拉弯和压弯构件计算的注意事项拉弯构件（上边受压，下边拉弯构件（上边受压，下边(xi bian)受拉为例）受拉为例） 对对1点：点： 对对2点：点： 通常：通常：12x1nx1nx1MNfAWx2nx2nx2MNfAW第11页/共64页第十二页，共65页。取值不同。取值不同。x1nx1nx1MNfAWx2nx2nx2MNfAW第12页/共64页第十三页，共65页。第13页/共64页第十四页，共65页。36x23nx2nx222800 1033 3 1038041 05 390 9 10129 9N/mm310N/mmMN.AW.f36x13nx 1n x 18 0 01 03 331 03 8 0 410 53 9 231 0MN.AM.222 9 14 4 N/ mm3 1 0 N/ mm.f36x13nx1nx122800 10333 103804105 2600 103320N/mm310N/mmMN.AW.f第14页/共64页第十五页，共65页。 在弯矩作用平面在弯矩作用平面(pngmin)内失稳属第二类稳定，偏心压杆的内失稳属第二类稳定，偏心压杆的临界力与其相对偏心率临界力与其相对偏心率=e /有关，有关，W/A为截面核心矩，为截面核心矩，=e /大则临界力低。大则临界力低。 压弯构件可能在压弯构件可能在弯矩作用平面内弯曲失稳弯矩作用平面内弯曲失稳，也可能在，也可能在弯矩作用平面外弯扭失稳弯矩作用平面外弯扭失稳。所以，压弯构件要分别计算弯。所以，压弯构件要分别计算弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定性矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定性第15页/共64页第十六页，共65页。)56(1)1 (Ee0p xxNNMeNMNN式中式中:NN、MxMx轴心压力和沿构件全长均布的弯矩轴心压力和沿构件全长均布的弯矩; ;e0e0各种初始缺陷的等效偏心距；各种初始缺陷的等效偏心距；NpNp无弯矩作用时，全截面屈服无弯矩作用时，全截面屈服(q (qf)f)的极限承载的极限承载 力，力， Np =Afy Np =Afy；MeMe无轴心力作用时，弹性阶段的最大弯矩无轴心力作用时，弹性阶段的最大弯矩, , Me=W1xfy Me=W1xfy第16页/共64页第十七页，共65页。 xNNE-112x2E EANx 欧拉临界力欧拉临界力;在上式中，令在上式中，令Mx=0，则式中的，则式中的N即为有缺陷的轴心受压构件即为有缺陷的轴心受压构件(gujin)的临界力的临界力N0，得：，得： )66(0000 ExpExpeNNNNNNNMe)56(1)1 (Ee0p xxNNMeNMNN第17页/共64页第十八页，共65页。)86()1(Ex1xmxx fNNWMANxx 上式是由弹性阶段的边缘屈服准则导出的，与实腹上式是由弹性阶段的边缘屈服准则导出的，与实腹式压弯构件的考虑塑性发展理论有差别，规范在数值式压弯构件的考虑塑性发展理论有差别，规范在数值计算计算(j sun)(j sun)基础上给出了以下实用表达式：基础上给出了以下实用表达式：) 76 (11Ep xxexxNNMMNN 考虑抗力分项系数考虑抗力分项系数(xsh)(xsh)并引入弯矩非均匀分布时的等效弯并引入弯矩非均匀分布时的等效弯矩系数矩系数(xsh)(xsh)mxmx后，得后，得第18页/共64页第十九页，共65页。)12. 6()8 . 01 (E1xmxxfNNWMANxxx下：下：等效弯矩系数，取值如等效弯矩系数，取值如塑性发展系数；塑性发展系数；量；量；大受压纤维的毛截面模大受压纤维的毛截面模在弯矩作用平面内对较在弯矩作用平面内对较计算区段的最大弯矩；计算区段的最大弯矩；件的稳定系数；件的稳定系数；弯矩作用平面内轴压构弯矩作用平面内轴压构修正系数修正系数的均值；的均值；抗力分项系数抗力分项系数，；计算段轴心压力设计值计算段轴心压力设计值式中：式中： mxxxxxRxExExExWMEANNNN 12;8 . 01 . 11 . 1最大强度最大强度(qingd)准则：准则：第19页/共64页第二十页，共65页。规范规范mxmx对作出具体对作出具体(jt)(jt)规定：规定： 1 1、框架柱和两端支承构件、框架柱和两端支承构件 （1 1）没有横向荷载作用时：）没有横向荷载作用时： M1 M1、 M2 M2为端弯矩，无反弯点时取同号，否为端弯矩，无反弯点时取同号，否 则取异号，则取异号，M1M1M2M221mx0.350.65MM （2 2）有端弯矩和横向荷载同时）有端弯矩和横向荷载同时(tngsh)(tngsh)作用时作用时: :使构件产生同向曲率使构件产生同向曲率(ql)(ql)时时: mx =1.0: mx =1.0使构件产生反向曲率使构件产生反向曲率(ql)(ql)时时: mx =0.85: mx =0.85（3 3）仅有横向荷载时：）仅有横向荷载时：mxmx =1.0 =1.02 2、悬臂构件、悬臂构件: : mxmx =1.0 =1.0第20页/共64页第二十一页，共65页。 对于单轴对称截面，当弯矩使较大对于单轴对称截面，当弯矩使较大(jio d)(jio d)翼缘受翼缘受压时，受拉区可能先受拉出现塑性，为此应满足：压时，受拉区可能先受拉出现塑性，为此应满足：)106()1.251 (Ex2xxxmx fNNWMAN 其余符号同前。其余符号同前。）的毛截面模量；）的毛截面模量；对无翼缘端（受拉边缘对无翼缘端（受拉边缘式中：式中： xW212212211第21页/共64页第二十二页，共65页。)116(1xbxtxy fWMAN 式中式中:0.71.0y 弯矩作用平面外轴压构件的稳定系数；截面影响系数，闭口截面，其余截面；第22页/共64页第二十三页，共65页。txtx等效弯矩系数等效弯矩系数(xsh)(xsh)，取平面外两相邻支承点间，取平面外两相邻支承点间构件为构件为 计算单元，取值同计算单元，取值同mx mx ；：体稳定系数，计算如下体稳定系数，计算如下均匀弯曲受弯构件的整均匀弯曲受弯构件的整 b 2354400007. 12yybf 的惯性矩；的惯性矩；轴轴翼缘对翼缘对分别为受压翼缘和受拉分别为受压翼缘和受拉、，yIIIIIfAhWbyybxb2121121235140001 . 0207. 1 第23页/共64页第二十四页，共65页。2350017. 00 . 1yybf 2350022. 00 . 1yybf 2350005. 00 . 1yybf 弯矩使翼缘受拉，且腹板宽厚比不大于弯矩使翼缘受拉，且腹板宽厚比不大于 时：时：yf23518第24页/共64页第二十五页，共65页。第25页/共64页第二十六页，共65页。).( .tyymxxxxxyEyxbMNANMWWNf 11106 198.( .)myyyytxxybxyxEMMNANfWWN 11160208三、双向弯曲三、双向弯曲(wnq)实腹式压弯构件的整体稳实腹式压弯构件的整体稳定定第26页/共64页第二十七页，共65页。第27页/共64页第二十八页，共65页。_+xxxxxx y y y y y yex y0exexey y0 y0MN fya)c)b)d)xxx y y y1 y2a11A1A1N2NN1N el1第28页/共64页第二十九页，共65页。其余符号同前。其余符号同前。离，二者取大值。离，二者取大值。大分肢腹板外边缘的距大分肢腹板外边缘的距线距离或到压力较线距离或到压力较轴到压力较大分肢的轴轴到压力较大分肢的轴为由为由轴的毛截面惯性矩；轴的毛截面惯性矩；对对计算区段的最大弯矩；计算区段的最大弯矩；数；数；确定的轴压构件稳定系确定的轴压构件稳定系由由式中：式中：xyxIyIWMxxxxxx 0010, )146()1 (Ex1xmxx fNNWMANxx 第29页/共64页第三十页，共65页。第30页/共64页第三十一页，共65页。122121NNNaMayNNx ：分肢分肢：分肢分肢分肢按轴心受压构件分肢按轴心受压构件(gujin)计算。计算。分肢分肢1分肢分肢2xxyy2211MMx xNNy y2 2y y1 1a第31页/共64页第三十二页，共65页。二压弯格构柱弯矩绕实轴作用二压弯格构柱弯矩绕实轴作用(zuyng)(zuyng)时的整体时的整体稳定计算稳定计算 由于其受力性能与实腹式压弯构件相同，故其平面内、由于其受力性能与实腹式压弯构件相同，故其平面内、平面外的整体稳定计算平面外的整体稳定计算(j sun)(j sun)均与实腹式压弯构件相同，均与实腹式压弯构件相同，但在计算但在计算(j sun)(j sun)弯矩作用平面外的整体稳定时，构件的弯矩作用平面外的整体稳定时，构件的长细比取换算长细比，长细比取换算长细比，bb取取1.01.0。第32页/共64页第三十三页，共65页。三双向受弯格构式压弯构件三双向受弯格构式压弯构件(gujin)(gujin)的整体稳定计的整体稳定计算算)156()1 (1yytyEx1xxmxx fWMNNWMANx 式中：式中： W1y W1y在在MyMy作用下，对较大受压纤维作用下，对较大受压纤维(xinwi)(xinwi)的毛截面模的毛截面模量；量； 其余符号同前。其余符号同前。第33页/共64页第三十四页，共65页。121222111112121yyyyyyyyxMMMNNNMyIyIyIMaMayNN ：分肢分肢：分肢分肢轴线的距离。轴线的距离。、分肢、分肢轴到分肢轴到分肢、轴的惯性矩；轴的惯性矩；，对，对、分肢、分肢分肢分肢、21212121yyyyIIyy 分肢分肢1分肢分肢2xxyy2211MMx xNNy y2 2y y1 1aMMy y第34页/共64页第三十五页，共65页。第35页/共64页第三十六页，共65页。2(a)cr20.5EINH2(c)cr20.7EINH2(g)cr22EINH2(e)cr21.0EINH第36页/共64页第三十七页，共65页。第37页/共64页第三十八页，共65页。11/IlKI H11221/IlIlKI H第38页/共64页第三十九页，共65页。第39页/共64页第四十页，共65页。第40页/共64页第四十一页，共65页。第41页/共64页第四十二页，共65页。第42页/共64页第四十三页，共65页。 3）K1=0时，即横梁时，即横梁(hn lin)与柱铰接时；与柱铰接时；当柱与基础铰接时：当柱与基础铰接时：1.0；刚接：刚接：0.7。第43页/共64页第四十四页，共65页。第44页/共64页第四十五页，共65页。bbi0i3 1.2SNN第45页/共64页第四十六页，共65页。b010bi0i3 1.2SNN第46页/共64页第四十七页，共65页。 K2相交于柱下端节点的横相交于柱下端节点的横梁梁(hn lin)线刚度之和与柱线线刚度之和与柱线刚度之和的比值。刚度之和的比值。 K1和和K2查附表查附表5.1、5.2（P317）计算计算值。值。31421122123212/;/IlIlIlIlKKIHIHIHIH第47页/共64页第四十八页，共65页。第48页/共64页第四十九页，共65页。的非典型的非典型(dinxng)框架柱的计框架柱的计算长度应进行修正。算长度应进行修正。第49页/共64页第五十页，共65页。第50页/共64页第五十一页，共65页。分析：分析：对无侧移框架调整后，框架柱对无侧移框架调整后，框架柱计算长度将减小；计算长度将减小；对有侧移框架调整后，框架柱对有侧移框架调整后，框架柱计算长度将增大。计算长度将增大。第51页/共64页第五十二页，共65页。第52页/共64页第五十三页，共65页。屋架下弦纵向水平支撑或托架屋架下弦纵向水平支撑或托架弦杆弦杆柱下段：基础表面柱下段：基础表面吊车梁下吊车梁下翼缘翼缘第53页/共64页第五十四页，共65页。第54页/共64页第五十五页，共65页。第55页/共64页第五十六页，共65页。第56页/共64页第五十七页，共65页。第57页/共64页第五十八页，共65页。图图A图图B第58页/共64页第五十九页，共65页。2min2max66blMblNfblMblNc 2 2）底板厚度）底板厚度(hud)(hud)确定确定同轴压柱脚，计算各区格板弯同轴压柱脚，计算各区格板弯矩时，可取矩时，可取(kq)(kq)其范围内的其范围内的最大反力。最大反力。第59页/共64页第六十页，共65页。 xaxNMNt 点的距离；点的距离；锚栓至基底受压区合力锚栓至基底受压区合力作用点的距离；作用点的距离；锚栓至锚栓至弯矩和剪力；弯矩和剪力；换算至底板处的换算至底板处的、式中：式中： xNaNMa ax xtNM N 合力点合力点由由NtNt即可查得锚栓个数和直径即可查得锚栓个数和直径(zhjng)(zhjng)锚栓承担锚栓承担(chngdn)(chngdn)的拉力：的拉力：第60页/共64页第六十一页，共65页。hMNN 21B B、靴梁的强度、靴梁的强度(qingd)(qingd) 按支承按支承(zh chn)(zh chn)于柱边的悬臂梁计算，内力可偏于安于柱边的悬臂梁计算，内力可偏于安全按最大基底反力计算全按最大基底反力计算第61页/共64页第六十二页，共65页。第62页/共64页第六十三页，共65页。第63页/共64页第六十四页，共65页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第64页/共64页第六十五页，共65页。