鋼結(jié)構(gòu)拉彎和壓彎構(gòu)件課件.ppt

5、構(gòu)件的剛度,小結(jié),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1、拉彎、壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)內(nèi)容 拉彎構(gòu)件： 承載能力極限狀態(tài)：強(qiáng)度 正常使用極限狀態(tài)：剛度,承載能力極限狀態(tài),正常使用極限狀態(tài),剛度,壓彎構(gòu)件：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,2、拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度,對(duì)拉彎構(gòu)件、截面有削弱或構(gòu)件端部彎矩大于跨間彎矩的壓彎構(gòu)件，需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。,拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則,邊緣纖維屈服準(zhǔn)則;,全截面屈服準(zhǔn)則;,部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則,對(duì)于三種情況，在設(shè)計(jì)時(shí)采用邊緣屈服作為構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。,單向拉彎、壓彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算公式：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn) 在N和M同時(shí)作用下，

6、一開(kāi)始構(gòu)件就在彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生變形，呈彎曲狀態(tài)，當(dāng)N和M同時(shí)增加到一定大小時(shí)則到達(dá)極限狀態(tài)，超過(guò)此極限狀態(tài)，要維持內(nèi)外力平衡，只能減 小N和M。在彎矩作用平面內(nèi)只產(chǎn)生彎曲屈曲。,圖 壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn),6.3 壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定,壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)形式,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,圖 壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn),壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外失穩(wěn)當(dāng)構(gòu)件在彎矩作用平面外沒(méi)有足夠的支撐以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件可能發(fā)生彎扭屈曲而破壞，這種彎扭屈曲又稱(chēng)為壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外的整體失穩(wěn)。,雙向壓彎構(gòu)件的失穩(wěn)同時(shí)產(chǎn)生雙向彎曲變形并伴隨有扭轉(zhuǎn)變形屬?gòu)澟なХ€(wěn)。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.3.1 彎矩

7、作用平面內(nèi)的穩(wěn)定 邊緣纖維屈服準(zhǔn)則 以構(gòu)件截面邊緣纖維屈服的彈性受力階段極限狀態(tài)作為強(qiáng)度計(jì)算的承載能力極限狀態(tài)。此時(shí)構(gòu)件處于彈性工作階段。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,邊緣屈服準(zhǔn)則,構(gòu)件處于彈性工作階段，在最危險(xiǎn)截面上，截面邊緣處的最大應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，即：,,,N、Mx驗(yàn)算截面處的軸力和彎矩； A驗(yàn)算截面處的截面面積； Wex驗(yàn)算截面處的繞截面主軸x軸的截面模量；,NP屈服軸力 ， NPAfy; Mex屈服彎矩 ， MexWexfy,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,規(guī)范規(guī)定單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式為：,壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定的計(jì)算公式,a) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件和

8、繞實(shí)軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,b) 對(duì)于單軸對(duì)稱(chēng)截面壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對(duì)稱(chēng)軸平面內(nèi)且使較大翼緣受壓時(shí)，有可能在較小翼緣或無(wú)翼緣一側(cè)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)破壞。對(duì)于這種情況，除按上式計(jì)算外，還應(yīng)補(bǔ)充如下計(jì)算：,圖6.3.3 單軸對(duì)稱(chēng)截面的壓彎構(gòu)件,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,,N驗(yàn)算截面處的軸力 A壓彎構(gòu)件的截面面積 Mx驗(yàn)算截面處的彎矩 x截面塑性發(fā)展系數(shù) W1,x、W2x最大受壓纖維的毛截面模量和受壓較小翼緣或無(wú)翼緣端的毛截面模量 bmx---等效彎矩系數(shù),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1）懸臂構(gòu)件和在內(nèi)力分析中未考慮二階效應(yīng)的無(wú)支撐框架和弱

9、支撐框架柱 mx=1.0 2）框架柱和兩端支承的構(gòu)件 無(wú)橫向荷載作用時(shí) mx=0.65+0.35M2 / M1， M1和M2是構(gòu)件兩端的彎矩。M2

10、撐以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件可能發(fā)生彎扭屈曲而破壞，這種彎扭屈曲稱(chēng)為壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外整體失穩(wěn)。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外整體穩(wěn)定計(jì)算公式,規(guī)范規(guī)定單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式為：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,N驗(yàn)算截面處的軸力 A壓彎構(gòu)件的截面面積 Mx計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)(構(gòu)件側(cè)向支撐點(diǎn)間)的最大彎矩 h截面影響系數(shù)，箱形截面取0.7，其他截面取1.0 jy彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)單軸對(duì)稱(chēng)截面應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，采用換算長(zhǎng)細(xì)比確定 jb均勻彎曲的受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)按附錄3計(jì)算，對(duì)工形截面和T形截面的非懸臂構(gòu)件可

11、按受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)的近似公式計(jì)算(附3.5)；對(duì)閉口截面取1.0 btx---計(jì)算彎矩平面外穩(wěn)定的等效彎矩系數(shù),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,所計(jì)算段內(nèi)有端彎矩又有橫向力作用 產(chǎn)生相同曲率時(shí)，tx=1.0；產(chǎn)生反向曲率時(shí) tx=0.85,1） 在彎矩作用平面外有支承的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)兩相鄰支承點(diǎn)間構(gòu)件段內(nèi)荷載和內(nèi)力情況確定。,有關(guān)tx取值按下列方法采用,所計(jì)算的段內(nèi)無(wú)橫向荷載作用 tx =0.65+0.35M2/M1,所計(jì)算段內(nèi)無(wú)端彎矩，但有橫向力作用 tx=1.0,M1和M2是構(gòu)件兩端的彎矩。M2

12、件：tx =1.0,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.3.4 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定,一、受壓翼緣板的寬厚比限值,實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的板件與軸壓和受彎構(gòu)件的板件的受力相似，其局部穩(wěn)定也是采用限制板件的寬（高）厚比的辦法來(lái)保證。,外伸翼緣板,,兩邊支承翼緣板,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,腹板受力較復(fù)雜。同時(shí)受不均勻壓力和剪力的作用。,二、腹板的高厚比限值,腹板的局部穩(wěn)定主要與壓應(yīng)力的不均勻分布的梯度有關(guān)。,0應(yīng)力梯度 smax腹板計(jì)算高度邊緣的最大壓應(yīng)力 smin腹板計(jì)算高度另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力，壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù),1.工字形和H形截面的腹板,規(guī)范規(guī)定工字形和H形截面壓彎構(gòu)件腹板高厚比

13、限值：,當(dāng)0o <1.6時(shí):,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,當(dāng)1.6

14、失穩(wěn),雙向壓彎構(gòu)件的失穩(wěn),單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定,壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定的計(jì)算公式,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,b) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件和繞實(shí)軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件,,a) 繞虛軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算,規(guī)范規(guī)定單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式為：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,c) 對(duì)于單軸對(duì)稱(chēng)截面壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對(duì)成軸平面內(nèi)且使較大翼緣受壓時(shí)，有可能在較小翼緣或無(wú)翼緣一側(cè)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)破壞。對(duì)于這種情況，除按式(6.13)計(jì)算外，還應(yīng)補(bǔ)充如下計(jì)算,,,第六章 拉

15、彎、壓彎構(gòu)件,,,,,實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定,（1） 受壓翼緣板的寬厚比限值,實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定采用限制板件的寬（高）厚比的辦法來(lái)保證。,外伸翼緣板,,,兩邊支承翼緣板,當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)度和整體穩(wěn)定不考慮截面塑性發(fā)展時(shí)：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,（2）腹板的高厚比限值,腹板的局部穩(wěn)定主要與壓應(yīng)力的不均勻分布的梯度有關(guān)。,規(guī)范規(guī)定工字形和H形截面壓彎構(gòu)件腹板高厚比限值：,當(dāng)0o1.6時(shí):,當(dāng)1.6

16、架柱計(jì)算長(zhǎng)度的求解方法；掌握實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法；了解格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計(jì)算特點(diǎn)。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.4.1 框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度,一、計(jì)算長(zhǎng)度的概念,概念來(lái)源：理想軸心受壓構(gòu)件的彈性屈曲。 定義：當(dāng)任意支承情況的理想軸心壓桿（長(zhǎng)度為l）的臨界力與另一兩端鉸接的理想軸心壓桿（長(zhǎng)度為l0）的歐拉臨界力相等時(shí)，則l0定義為任意支承情況桿件的計(jì)算長(zhǎng)度，比值=l0/l為該桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。 幾何意義：任意支承情況桿件彎曲屈曲后撓度曲線兩反彎點(diǎn)間的長(zhǎng)度。 物理意義：將不同支承情況的桿件按穩(wěn)定承載力等效為長(zhǎng)度等于l0的兩端鉸接的理想軸心壓桿。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,l0（或值

17、）的大小與桿件支承情況有關(guān)： （1）端部為理想鉸接或理想固接桿件，值可直接查表； （2）框架柱，支承情況與各柱兩端相連的桿件（包括 左右橫梁和上下相連的柱）的剛度及基礎(chǔ)的情況有關(guān)。,計(jì)算方法： 框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度l0 x：按平面框架體系彈性整體穩(wěn)定分析； 框架柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度l0y：按框架平面外的支撐點(diǎn)的距離來(lái)確定。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,二、框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度,框架柱在框架的平面內(nèi)的失穩(wěn)有兩種形式： （1）無(wú)側(cè)移框架柱 框架中設(shè)有支撐架、剪力墻、電梯井等橫向支撐結(jié)構(gòu)，且其抗側(cè)移剛度足夠大，致使失穩(wěn)時(shí)柱頂無(wú)側(cè)向位移。 （2）

18、有側(cè)移框架柱 框架中未設(shè)橫向支撐結(jié)構(gòu)，失穩(wěn)時(shí)柱頂有側(cè)向位移。 由于兩種形式的失穩(wěn)時(shí)的承載能力相差甚大，需分別對(duì)待。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1.單層單跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 （1）無(wú)側(cè)移框架,下圖（a）為對(duì)稱(chēng)單跨等截面框架，柱與基礎(chǔ)剛接。因框架頂部有水平支承，框架表現(xiàn)為無(wú)側(cè)移的對(duì)稱(chēng)失穩(wěn)形式。橫梁對(duì)柱的約束作用取決于橫梁的線剛度 I0/l 和柱的線剛度 I/H 的比值K0 ，而K0=I0H/Il。柱的計(jì)算長(zhǎng)度H0=H 。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1.單層單跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 （2）有側(cè)移框架,下圖為對(duì)稱(chēng)單跨等截面框架，柱與基礎(chǔ)剛接。因框架頂部未設(shè)橫向支撐，框架表現(xiàn)

19、為有側(cè)移的失穩(wěn)形式。柱頂發(fā)生位移，橫梁也有變形，節(jié)點(diǎn)B與C的轉(zhuǎn)角相等方向相同。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取決于柱相臨的兩根橫梁的線剛度之和I1/l1+I2/l2 與柱的線剛度I/H的比值K1，而系數(shù)可查附表5得到。,2.單層多跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,例題：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,3.多層多跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度,計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取決于在該柱上端節(jié)點(diǎn)處相交的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K1，同時(shí)還取決于該柱下端節(jié)點(diǎn)處相交的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K2。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)

20、度取決于支撐構(gòu)件的布置。支撐結(jié)構(gòu)可為框架柱提供平面外的支承點(diǎn)。柱在框架平面外失穩(wěn)時(shí)，支承點(diǎn)可看作變形曲線的反彎點(diǎn)，即計(jì)算長(zhǎng)度等于支承點(diǎn)間的距離。如下圖所示框架柱，在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，上下段的計(jì)算長(zhǎng)度分別為 H1 和 H2 。對(duì)于多層框架柱，在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度可能就是該柱的全長(zhǎng)。,三、框架柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.4.2 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì),實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)應(yīng)使構(gòu)件滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的要求。截面選擇的原則： （1）肢寬壁薄 （2）等穩(wěn)定性 （3）連接簡(jiǎn)便，制造省工,一、截面形式 1.對(duì)于N大、M小的構(gòu)件，可參照軸壓構(gòu)件初估； 2.對(duì)

21、于N小、M大的構(gòu)件，可參照受彎構(gòu)件初估；,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,截面選擇：,具體步驟為:, 選擇截面型式；, 確定鋼材及強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;, 定彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長(zhǎng)度;, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或已有資料初選截面尺寸;, 確定構(gòu)件承受的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，即彎矩設(shè)計(jì)值 、 軸心壓力設(shè)計(jì)值N和剪力設(shè)計(jì)值V；,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,二、截面驗(yàn)算 1. 強(qiáng)度驗(yàn)算 2. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 3. 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 4. 剛度驗(yàn)算,三、構(gòu)造要求 與實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件相似。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,例題：某壓彎構(gòu)件的簡(jiǎn)圖、截面尺寸、受力和側(cè)向支承情況如圖所示，試驗(yàn)算所用截面是否滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定

22、性要求。鋼材為Q235鋼，翼緣為焰切邊；構(gòu)件承受靜力荷載設(shè)計(jì)值F=100kN和N=900kN。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1.內(nèi)力（設(shè)計(jì)值） 軸心力N =900kN,2.截面特性和長(zhǎng)細(xì)比：,l0 x=16m，l0y=8m,彎 矩,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,3.強(qiáng)度驗(yàn)算,滿(mǎn)足要求,剛度滿(mǎn)足要求,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,4.在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性驗(yàn)算,滿(mǎn)足要求,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,5.在彎矩作用平面外的穩(wěn)定性驗(yàn)算：,AC段（或CB段）兩端彎矩為M1=400 kN.m，M20，段內(nèi)無(wú)橫向荷載：,滿(mǎn)足要求,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,本例題中若中間側(cè)

23、向支承點(diǎn)由中央一個(gè)改為兩個(gè)（各在l/3點(diǎn)即D和E點(diǎn)），結(jié)果如何？,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.局部穩(wěn)定驗(yàn)算,翼緣的寬厚比,腹板計(jì)算高度邊緣的應(yīng)力,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,腹板高厚比,滿(mǎn)足要求,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,重點(diǎn)： 1、框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 2、實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì),本節(jié)課小結(jié),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度,柱的計(jì)算長(zhǎng)度H0=H 。 1、柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度： 單層單跨等截面框架柱：橫梁對(duì)柱的約束取決于橫梁的線剛度 I0/l 和柱的線剛度 I/H 的比值K0 ，而K0=I0H/Il。,單層多跨等截面框架柱：橫梁對(duì)柱的約束取決于柱相臨

24、的兩根橫梁的線剛度之和I1/l1+I2/l2 與柱的線剛度I/H的比值K1,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,多層多跨等截面柱：取決于在該柱上端節(jié)點(diǎn)處相交的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K1，同時(shí)還取決于該柱下端節(jié)點(diǎn)處相交的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K2。,框架柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取決于支撐構(gòu)件的布置。,2、柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,一、 截面形式 1.對(duì)于N大、M小的構(gòu)件，可參照軸壓構(gòu)件初估； 2.對(duì)于N小、M大的構(gòu)件，可參照受彎構(gòu)件初估；,實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì),二、截面驗(yàn)算 1. 強(qiáng)度驗(yàn)算 2. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 3. 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 4.

25、剛度驗(yàn)算,三、構(gòu)造要求 與實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件相似,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.4.3 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì),當(dāng)柱中彎矩不大，或柱中可能出現(xiàn)正負(fù)號(hào)的彎矩但二者的絕對(duì)值相差不大時(shí)，可用對(duì)稱(chēng)的截面形式(k、i、m)；當(dāng)彎矩較大且彎矩符號(hào)不變，或者正、負(fù)彎矩的絕對(duì)值相差較大時(shí)，常采用不對(duì)稱(chēng)截面(n、p)，并將截面較大的肢件放在彎矩產(chǎn)生壓應(yīng)力的一側(cè)。,格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的截面形式,圖6.7.1 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的截面形式,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,圖6.7.1 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的截面形式,由于截面的高度較大且受有較大的外剪力，所以綴板連接的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件很少采用。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,

26、,,,截面中部空心，不考慮塑性的深入發(fā)展。,1.彎矩平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算,注意：式中x及NEx均按格構(gòu)式柱的換算長(zhǎng)細(xì)比0 x 確定 ，W1x=Ix/y0。 y0為x軸到較大壓力分肢的軸線距離或壓力較大分肢腹板邊緣的距離，兩者中取較大者（見(jiàn)下圖）。,6.4.3.1 彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,圖6.7.2 格構(gòu)柱計(jì)算繞虛軸截面模量時(shí)y0的取值,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,雙肢綴條式柱：,A兩個(gè)肢柱的毛截面面積； A1兩個(gè)斜桿的毛截面面積。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,y2,y1,1,1,2.分肢的穩(wěn)定計(jì)算 構(gòu)件彎距作用平面外的整體穩(wěn)定一般通

27、過(guò)分肢的穩(wěn)定計(jì)算來(lái)保證而不必驗(yàn)算。, 兩分肢的軸心力,（6.31a）,（6.32b）,將整個(gè)構(gòu)件視為一平行弦桁架，分肢為弦桿，兩分肢的軸心力則由內(nèi)力平衡得：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,y2,y1,1,1, 綴條式構(gòu)件的分肢按軸心受壓柱計(jì)算,分肢計(jì)算長(zhǎng)度： 1）綴條平面內(nèi)（11軸）取綴條體系的節(jié)間長(zhǎng)度lox=l1 ； 2）綴條平面外，取構(gòu)件側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離。不設(shè)支承時(shí)取loy=柱子全高。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,, 綴板式構(gòu)件的分肢,對(duì)綴板柱的分肢計(jì)算時(shí)，除N1、N2外，尚應(yīng)考慮剪力作用下產(chǎn)生的局部彎矩，按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件計(jì)算。,在綴板平面內(nèi)，分肢的計(jì)算長(zhǎng)度對(duì)焊接綴板，計(jì)算長(zhǎng)

28、度取兩綴板間的單肢凈長(zhǎng)。螺栓連接的綴板，則取相鄰兩綴板邊緣螺栓的最近距離。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,3.綴件的設(shè)計(jì)和格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件相同。,當(dāng)剪力較大時(shí)，局部彎矩對(duì)綴板柱的不利影響較大，這時(shí)采用綴條柱更為適宜。,剪力取以下兩式的較大者：,實(shí)際剪力 和,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,彎矩作用平面內(nèi)屈曲：,由于其受力性能與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件相同，故其彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外整體穩(wěn)定計(jì)算均與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件相同。,6.4.3.2 彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,彎矩作用平面外屈曲：,但計(jì)算平面外穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸的長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)取換算長(zhǎng)細(xì)比來(lái)求x ，b應(yīng)取1

29、.0。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,例題：圖示上端自由，下端固定的壓彎構(gòu)件，長(zhǎng)度為5m，作用的軸心壓力為500kN，彎矩為Mx，截面由兩個(gè)I25a型鋼組成，綴條用L505，在側(cè)向構(gòu)件的上下端均為鉸接不動(dòng)點(diǎn)，鋼材為Q235鋼，要求確定構(gòu)件所能承受的彎矩Mx的設(shè)計(jì)值。,1.對(duì)虛軸計(jì)算確定Mx,截面特性：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,查表，此獨(dú)立柱繞虛軸的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)2。,綴條面積： A1=24.89.6cm2。,換算長(zhǎng)細(xì)比：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,按b類(lèi)查附表,懸臂柱mx=1,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,2.對(duì)

30、單肢計(jì)算確定Mx,右肢的軸線壓力最大,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,按a類(lèi)查附表4.1,單肢穩(wěn)定計(jì)算,經(jīng)比較可知，此壓彎構(gòu)件所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值為283.3KN.m，整體穩(wěn)定和分肢穩(wěn)定的承載力基本一致。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1.截面選擇 1）對(duì)稱(chēng)截面（分肢相同），適用于M相近的構(gòu)件； 2）非對(duì)稱(chēng)截面（分肢不同），適用于M相差較大的構(gòu)件；,格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì),2.截面驗(yàn)算 1）強(qiáng)度驗(yàn)算 2) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算（含分肢穩(wěn)定） 剛度驗(yàn)算,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,3.構(gòu)造要求 1) 壓彎格構(gòu)柱必須設(shè)橫隔，做法同軸壓格構(gòu)柱； 2) 分肢局部穩(wěn)定同實(shí)腹柱。,4) 綴材設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)

31、內(nèi)力取柱的實(shí)際剪力和軸壓格構(gòu)柱剪力的較大值；計(jì)算方法與軸壓格構(gòu)柱的綴材設(shè)計(jì)相同。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.5 框架中梁與柱的連接,梁、柱連接的形式有哪些？ 如何區(qū)分鉸接與剛接？,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,在多、高層框架中，梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)一般都做成剛性連接，可以增強(qiáng)框架的抗側(cè)移剛度，減小框架橫梁的跨中彎矩。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,剛性連接的特點(diǎn)：,（1）可以增強(qiáng)框架的抗側(cè)移剛度，減小框架橫梁的跨中彎矩。 （2）剛性連接要保證將梁端的彎矩和剪力有效地傳給柱子。 （3）當(dāng)節(jié)點(diǎn)能夠承受理想剛性連接彎矩的90%以上時(shí)，即可認(rèn)為是剛性連

32、接。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,梁柱剛性連接的典型形式：,做法一：全焊接剛性連接,梁翼緣焊縫承受由梁端彎矩產(chǎn)生的拉力和壓力； 梁腹板與柱翼緣采用角焊縫連接以傳遞梁端剪力。 優(yōu)點(diǎn)：省工省料 缺點(diǎn)：梁需要現(xiàn)場(chǎng)定位、工地高空施焊，不便于施工。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,梁柱剛性連接的典型形式：,做法二：預(yù)留短梁段連接,焊縫在工廠焊接，可以很好的保證質(zhì)量； 框架橫梁拼接處的內(nèi)力比梁端處小，因而有利于高強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計(jì)。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,梁柱剛性連接的典型形式：,做法三：栓焊混合連接,梁腹板與柱翼緣采用連接角鋼和高強(qiáng)度螺栓連接。橫梁安裝就位

33、后再將梁的上、下翼緣與柱的翼緣用坡口對(duì)接焊縫連接。 高強(qiáng)度螺栓和焊縫兩種連接件聯(lián)合或分別承受梁端的彎矩和剪力，稱(chēng)為混合連接。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,框架柱在對(duì)應(yīng)于梁的上、下翼緣處為什么要設(shè)置水平加勁肋？,,,,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,框架中梁與柱的連接： 區(qū)分鉸接和剛接； 框架中梁與柱的連接形式主要是剛接，要了解實(shí)際工程中梁、柱剛性連接的構(gòu)造。,本節(jié)課小結(jié),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.6 框架柱的柱腳,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,一、剛性柱腳的形式(整體式、分離式),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,,第六章 拉彎、壓

34、彎構(gòu)件,,,,,箱型截面柱的柱腳,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,分離式柱腳,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,抗剪鍵,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,抗剪鍵,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,二、剛性柱腳中錨栓的布置 靴梁沿柱腳底板長(zhǎng)邊方向布置，錨栓布置在靴梁的兩側(cè)，并盡量遠(yuǎn)離彎曲軸。 錨栓要固定在由靴梁挑出的承托(牛腿)上。 在彎矩作用下，柱腳拉力由錨栓來(lái)承受，所以錨栓的數(shù)量和直徑需要通過(guò)計(jì)算決定。 為了便于柱子的安裝，錨栓不宜穿過(guò)柱腳底板。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,三、整體式剛性柱腳的計(jì)算 底板的計(jì)算 假定柱腳底板與基礎(chǔ)接觸面的壓應(yīng)力成直線分布，底板下基礎(chǔ)的最大壓應(yīng)力按下

35、式計(jì)算：,底板厚度計(jì)算方法與軸壓柱腳相同。在計(jì)算各區(qū)格底板的彎矩值時(shí)，可以偏于安全地按該區(qū)格的最大壓應(yīng)力計(jì)算。底板的厚度一般不小于20mm。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,錨栓的計(jì)算 底板另一側(cè)的應(yīng)力為： 當(dāng)最小應(yīng)力min出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，說(shuō)明底板與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于底板和基礎(chǔ)之間不能承受拉應(yīng)力，此時(shí)拉應(yīng)力的合力由錨栓承擔(dān)。 根據(jù)對(duì)混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)力合力作用點(diǎn)的力矩平衡條件M=0，可得錨栓拉力Z為：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,每個(gè)錨栓所需要的有效截面面積為：,錨栓直徑不小于20mm。錨栓下端在混凝土基礎(chǔ)中用彎鉤或錨板等錨固，保證錨栓在拉力Z作用下不被拔出。 錨栓承托肋板按懸

36、臂梁設(shè)計(jì)，高度不小于350400mm。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,靴梁、隔板、肋板及其連接焊縫的計(jì)算 柱身與靴梁連接焊縫承受的最大內(nèi)力N1按下式計(jì)算： 靴梁的高度由焊縫確定，不宜小于450mm。 靴梁的強(qiáng)度、靴梁與底板之間的連接焊縫、隔板、肋板等的設(shè)計(jì)方法均與軸壓柱腳相同。只是荷載按底板上不均勻反力的最大值計(jì)算。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.6.2 分離式柱腳 可以認(rèn)為是由兩個(gè)獨(dú)立的軸心受壓柱腳所組成。 每個(gè)分肢的柱腳都是根據(jù)其可能產(chǎn)生的最大壓力，按軸心受壓柱腳進(jìn)行設(shè)計(jì)。 受拉分肢的全部拉力由錨栓承擔(dān)并傳至基礎(chǔ)。 兩個(gè)獨(dú)立柱腳所受最大壓力為：,右肢： 左肢：,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,6.6.3 插入式柱腳,為了節(jié)約鋼材，可以采用插入式柱腳，即將柱端直接插入鋼筋混凝土杯形基礎(chǔ)的杯口中。 杯口構(gòu)造和插入深度可參照鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定。 插入式基礎(chǔ)主要需要驗(yàn)算鋼柱與二次澆灌層(采用細(xì)石混凝土)之間的粘剪力以及杯口的抗沖切強(qiáng)度。,,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,1、框架中梁與柱的連接 區(qū)分鉸接和剛接；框架中梁與柱的連接形式主要是剛接，要了解實(shí)際工程中梁、柱剛性連接的構(gòu)造。 2、框架柱的柱腳 熟悉整體式和分離式柱腳的形式和構(gòu)造，了解剛接柱腳的設(shè)計(jì)方法。,本節(jié)課小結(jié),,第六章 拉彎、壓彎構(gòu)件,,,,,