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天大《钢结构设计原理》学习笔记三.pdf


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钢结构设计原理—学****笔记三
主题: 《钢结构设计原理》学****笔记
内容:
《钢结构设计原理》学****笔记三

教学目的、要求:
通过本周的学****了解轴心构件的应用和截面形式;轴心拉压构件受力性能
及强度计算,轴心受压构件的整体稳定及局部稳定计算,掌握柱头和柱脚的设计
计算方法。了解梁的类型与应用;掌握梁的正应力与剪应力的计算;掌握梁的整
体稳定和局部稳定的计算;掌握组合梁的设计方法。
教学内容:
基本内容:轴心构件的应用和截面形式;轴心受拉构件受力性能及计算;轴
心受压构件局部稳定计算;实腹式轴心受压杆;格构式轴心受压杆;轴压柱柱头;
轴压柱柱脚设计;梁的类型与应用;梁的正应力、剪应力;梁的扭转;梁的整体
稳定;型钢梁的设计;焊接组合梁;梁的局部稳定;吊车梁的设计。
重点:拉杆、压杆的刚度要求,轴心受拉构件的强度,轴心受压构件的强度;
梁的正应力、剪应力计算
难点:影响轴心受压构件的因素,轴心受压局部稳定,实腹式轴心受压杆件
计算;梁的扭转、整体稳定、局部稳定、型钢梁设计

基本要求:
1、了解轴心构件的应用和截面形式
2、掌握轴心受拉柱的强度计算
3、掌握轴心受压柱的强度和稳定计算
4、掌握梁的整体稳定计算
5、掌握梁的局部稳定计算
6、掌握型钢梁的设计

第四章轴心受力构件
§ 轴心构件的应用和截面形式
一、应用范围
轴心受力构件:承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件。
轴心受力构件按其截面组成形式分为:实腹式构件和格构式构件。
在格构式构件截面中,通过分肢腹板的主轴叫做实轴,通过分肢缀件的主轴
叫虚轴。缀件有缀条和缀板两种。
轴心受力构件广泛地用于主要承重钢结构,如平面、空间衍架和网架等。轴
心受压构件还常用于工业建筑的平台和其他结构的支柱。各种支撑系统也常常由
许多轴心受力构件组成。
二、截面形状
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钢结构设计原理—学****笔记三

§ 轴心受拉构件受力性能及计算
一、轴心受拉强度计算
1、设计准则
拉杆毛截面上的平均应力应以不超过屈服强度 f y 为准则。
2、计算公式
N
 f
An
式中 f 为钢材抗拉强度设计值
二、拉杆容许长细比
l
[]
i
I
式中为长细比;l 为计算长度;i 为回转半径,i 
A
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钢结构设计原理—学****笔记三


§ 轴心受压构件受力性能及整体稳定
一、铰接柱理想受压受力性能
1、屈曲形式
弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。
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钢结构设计原理—学****笔记三

产生不同形式屈曲的影响因素:
(1) 截面形式及尺寸
(2) 杆件长度
(3) 杆件约束条件
截面形式:
(1) 双轴对称截面
(2) 单轴对称截面
2、弹性弯曲屈曲

(1)假定:杆件为理想细长杆;杆件无初始内力;荷载无偏心
(2)临界应力:
根据平衡条件建立平衡微分方程为:
EIy Ny  0
通过微分方程解得临界力(欧拉力)为:
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钢结构设计原理—学****笔记三
 2 EI  2 EA
N 
cr l 2 2
 2 EI  2 E

cr l 2 2
3、弹塑性弯曲屈曲
(1)双模量理论
 2 (EI  E I )
N  1 t 2
cr l 2
(4-5)
I1 ——卸载区截面对通过原点的轴的惯性矩
I2 ——加载区截面对通过原点的轴的惯性矩
此时的平衡微分方程为:
(EI1  Et I2 )y Ny  0
令 Er  EI1  Et I2
 2 E I
则 N  r
cr l 2
 2 E I  2 E
 r  r
cr l 2 2
(2)切线模量理论
在加载时,微小弯曲力由 Ncr 变为 Ncr Ncr
增加的平均应力 cr 大于微小弯曲产生的应力 d1 ,即屈曲时整个截面都处于加
载过程中,应力应变关系假定遵循同一个切线模量 Et ,则此时屈曲应力为:
 2 E I
N  t (4-6)
cr l 2

屈曲应力为
 2 E
 t (4-7)
cr 2
理论分析表明,式(4-5)得到的双模量屈曲力为杆的弹塑性屈曲力的上限,
式(4-6)得到的切线模量屈曲力是它的下限。
二、实际轴心受压柱受力性能
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钢结构设计原理—学****笔记三
1、残余应力
残余应力对构件来说是存

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