《钢结构》串讲(5)

2019-04-22 20:02

轴心拉力:T?3N5?3?3005?180kN 剪力:V?4N5?4?3005?240kN 弯矩:M?Te?180?35?6300kN?mm

在N、M作用下,最上面一排螺栓最不利,每个螺栓所受的最大拉力为:

Nt?6300??35?65?My1T180????36.5kN 22n2?yi282?2?35?2?100??Nv?V240??30kN n8Nvb?0.9nf?P?0.9?1?0.5?155?69.75kN Ntb?0.8P?0.8?155?124kN

NvNt3036.5????0.72?1 NvbNtb69.75124所以此螺栓连接安全。

第七节 连接的疲劳计算

高强螺栓摩擦型连接按毛截面计算应力幅,高强螺栓承压型连接按净截面计算应力幅。

第四章 轴心受力构件

一、复习建议

本章在历年考试中,各种题型都有可能出现,特别是近几年考试中,本章所占内容有增加趋势,并且可能结合其他章节进行考核。建议学员对全面掌握,重点复习。 二、本章重要知识点

第一节 轴心受力构件的特点和截面形式

学员掌握轴心受力构件两种极限状态的设计内容即可。

第二节 轴心受拉构件

承载能力极限状态以屈服点为极限,只有强度承载力计算,计算公式为:

??N?f An正常使用极限状态用以限制长细比来保证的,即:

??l0???? i第三节 实腹式轴心受压构件

(一)轴心受压构件计算

(1)承载能力极限状态包括强度承载力和稳定承载力 强度承载力以屈服点为极限状态,计算公式为: ??稳定承载力以临界力为极限状态,计算公式为: 式中:?? 轴心受压构件的整体稳定系数,??

N?f AnN?f ?A?crfy

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(2)正常使用极限状态用以限制长细比来保证的,即:

??l0???? i(二)轴心受压构件整体稳定性 1. 三种屈曲形式丧失稳定 (1) 弯曲屈曲

双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。 (2) 扭转屈曲

十字形截面构件可能发生扭转屈曲。 (3) 弯扭屈曲 单轴对称截面构件

2. 初始缺陷对轴心受压构件稳定承载力的影响

初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷,降低轴心受压构件的稳定承载力。 3. 稳定性的计算 (1)等稳定设计概念

构件在两个主轴方向的稳定承载力相等。两主轴方向的稳定系数不属于同一类截面时,等稳定的条件为

?x??y。两方向的稳定系数属于同一类截面时,等稳定的条件为?x??y。

(2)截面为双轴对称

?x?l0yl0x??yiy ix

(3)截面单轴对称的构件

用绕对称轴的换算长细比?yz代替?y

【例题】图示为一轴心受压柱的工字形截面,该柱承受轴心压力设计值N=4500kN,计算长度为?ox?7m,?oy?3.5m,钢材为Q235BF,f?205N/mm,验算该柱的刚度和整体稳定性。

2A?27500mm2,Ix?1.5089?109mm4,Iy?4.1667?108mm4[?]?150。

? ? 15 0.983 20 0.970 25 0.953 30 0.936 35 0.918 40 0.899 45 0.878

【解析】ix?Ix?234.2mmiy?AIyA?123.1mm

lox7000??29.9(3) 刚度验算:?x?ix234.2?y?loyiy?3500?28.4 123.1?max?29.9?[?]?150

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(4) 整体稳定算:当??29.9时,??0.936

N4500?103 ??192.3N/mm2?f?205N/mm2

?A0.936?27500柱的刚度、整体稳定性满足要求。

(三)工字形截面轴心受压构件的局部稳定性 1.翼缘

由于工字形截面的腹板一般较薄,对翼缘板几乎没有嵌固作用,因此翼缘可视为三边简支一边自由的均匀受压板,

b235?(10?0.1?) tfy (2)腹板

腹板可视为四边简支板,

式中:?—构件两方向长细比的较大值(当λ<30时,取λ=30;当λ>100时,取λ=100)

h0235??25?0.5??twfy(一)基本概念

第四节 格构式轴心受压构件

1.格构式轴心受压构件只产生弯曲屈曲。

2.通过柱肢的轴为实轴,通过缀材平面的轴为虚轴。 (二)格构式轴心受压构件的整体稳定 1.格构式轴心受压构件绕实轴的整体稳定

与实腹式轴心受压构件相同

N?f ?xA2.格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定

格构式轴心受压构件达临界状态时,剪力将引起缀材剪切变形,变形较大,不能忽略,因而对格构式轴压杆绕虚轴的整体稳定计算时,用换算长细比λ

当缀件为缀条时: ?0x?ox代替λx。

?x2?27A A12当缀件为缀板时: λ0x?λ2x?λ1

式中:?x ? 整个构件对虚轴的长细比;

A ? 整个构件的毛截面面积;

A1 ?各斜缀条毛截面面积之和;

λ1 ?分肢对最小刚度轴1-1的长细比,?1?l1; i1l1 ?分肢计算长度。焊接时,取相邻两缀板的净距离;

i1 ? 分肢对弱轴的回转半径。

【例题】如图所示轴心受压缀板式格构柱,轴向压力N?1460kN,柱高7.2m,两端铰接,钢材的强度设计值

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f?215N/mm2,两个柱肢截面面积为A=2×45.6=91.2cm2,缀板间距、单肢截面几何特征已在图中注明。试验算

此柱绕虚轴的稳定性。

【解析】

解:构件在x轴方向的计算长度为:l0x?7200mm 构件的截面特性:

Ix?(242?45.6?132)?2?15897cm4,ix?Ix/A?15897/45.6?2?13.2cm故格构柱长细比:?x?l0x/ix?720/13.2?54.5 单肢长细比为:?1?l1/i1?(102?24)/2.3?33.9 所以换算长细比为:?0x??2x??21?54.52?33.92?64.2?[?]?150

查表可得:??0.785

故:N1460?103?A?0.785?91.2?102?204N/mm2?f?215N/mm2 所以该柱绕虚轴的稳定性能够满足要求。

第五节 柱头和柱脚

(一)柱头和柱脚的传力过程 (二)底板厚度的确定

第五章 受弯构件

一、复习建议

本章在历年考试中,各种题型均可能出现,所占分值较高。建议学员重点复习。二、本章重要知识点

第一节 梁的种类和梁格布置

学员了解即可。

第二节 梁的强度和刚度计算

(一)梁的强度计算

1.弯曲正应力和剪应力

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弯曲正应力 σ?Mx≤f γxWnxγx —截面塑性发展系数。对于直接承受动力荷载且需要计算疲劳,不考虑塑性发展,宜取γx=1.0, 剪应力 τ=2.局部压应力

VS≤fv ItwψF≤f twlzσc=式中:F—集中荷载,对动力荷载应考虑动力系数;

ψ—集中荷载增大系数;对重级工作制吊车梁,ψ=1.35;对其它梁,ψ=1.0; lz—集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度; f —钢材的抗压强度设计值。

其中lz?a?5hy?2hR

a —集中荷载沿梁跨度方向的支承长度。

hy —自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离; hR —轨道的高度,对梁顶无轨道的梁hR=0; 3.折算应力

在梁的腹板计算高度的边缘处,如同时受有较大的正应力σ、较大的剪应力τ、局部压应力σc,或同时受有较大的正应力σ和剪应力τ(如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变处等)时,应按下式计算折算应力:

σ2?σc2-σ?σc?3τ2≤β1f

【例题】一工字形截面梁绕强轴受力,截面尺寸如图,当梁某一截面所受弯矩M=400kN·m、剪力V=580kN时,试验算梁在该截面处的强度是否满足要求。已知钢材为Q235B,f=215N/mm2,fv=125N/mm2。

2?2?2?2?0【解析】A?2?20?2?50?1?130cm Ix?1?50123226?46c4m4 97Sx?20?2?26?1?25?12.5?1352.5cm3 S1?2?20?26?1040cm3

Wx?64497?2389cm3 276截面边缘纤维最大正应力:??MWx?400?10腹板上边缘处:

正应力:?1?500?/540?154.6N/mm

2?2389?10??167N3mm2?f?215Nmm2 满足要求

VS1580?103?1040?103??93.5Nmm2 剪应力:?1?4Ixtw64497?10?10折算应力:?1?3?1?154.6?3?93.5?223.9Nmm?236.5Nmm满足要求。 (二)梁的刚度计算

υ ≤ [υ]

222222

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