钢结构第四章(轴心受力构件).ppt

本章难点:轴心受压构件的稳定理论
实腹柱、格构柱的设计
本章内容:
本章重点:轴心受压构件的强度、稳定
§ 概述
§ 轴心受力构件的强度和刚度
§ 轴心受压构件的稳定
§ 轴心受压柱的设计
§ 柱头和柱脚
第四章轴心受力构件
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§ 概述

轴心受力构件是指承受通过截面形心轴线的轴向力作用的构件。包括轴心受拉构件(轴心拉杆)和轴心受压构件(轴心压杆)。
在钢结构中应用广泛,如桁架、网架、塔架中的杆件,工业厂房及高层钢结构的支撑,操作平台和其它结构的支柱等。
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轴心受力构件在工程中的应用
(a) 桁架;(b)塔架;(c)网架
§ 概述
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a)实腹式柱
b)格构式缀板柱
c)格构式缀条柱
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构件通常称为柱。柱由柱头、柱身和柱脚三部分组成。
传力方式:
上部结构→柱头→柱身→柱脚→基础
§ 概述
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§ 概述

实腹式构件:具有整体连通的截面。
格构式构件:一般由两个或多个分肢用缀件联系组成。采用较多的是两分肢格构式构件。
轴心受力构件的截面形式
实腹式截面
格构式截面
实腹式组合截面
型钢截面
格构式组合截面
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实腹式构件比格构式构件构造简单,制造方便,整体受力和抗剪性能好,但截面尺寸较大时钢材用量较多;而格构式构件容易实现两主轴方向的等稳定性,刚度较大,抗扭性能较好,用料较省。
§ 概述
格构式构件常用截面形式
格构式构件的缀材布置
缀条柱
缀板柱
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§ 概述

轴心受拉构件
强度(承载能力极限状态)
刚度(正常使用极限状态)
轴心受压构件
刚度(正常使用极限状态)
强度
稳定
(承载能力极限状态)
轴心压杆截面无削弱,一般不会发生强度破坏。只有截面削弱较大或非常短粗的构件,则可能发生强度破坏。
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强度计算
§ 轴心受力构件的强度和刚度
计算准则:轴心受力构件截面上的平均应力不超过钢材的屈服强度。
式中:N ——轴心力设计值;
          A——构件的毛截面面积;
        f ——钢材抗拉或抗压强度设计值() 。
1. 截面无削弱
构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时,作用在轴心受力构件中的外力N 应满足:
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§ 轴心受力构件的强度和刚度
2. 有孔洞等削弱
◎弹性阶段-应力分布不均匀;
◎极限状态-净截面上的应力为均匀屈服应力(实际达到抗拉强度)。
()
截面削弱处的应力分布
N
N
N
N
s
0
s
max
=3
s
0
fy
(a)弹性状态应力
(b)极限状态应力
以构件净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时应满足:
()
构件的净截面面积
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(a)构件净截面面积计算
§ 轴心受力构件的强度和刚度
N
N
b
t
t1
b1
I
I
N
N
t
t1
b
c2
c3
c4
c1
I
I
Ⅱ
Ⅱ
t≤2t1
螺栓并列布置按最危险的正交截面(Ⅰ-Ⅰ)计算:
螺栓错列布置可能沿正交截面(I-I)破坏,也可能沿齿状截面(Ⅱ- Ⅱ)破坏,取截面的较小面积计算:
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