第五章 轴心受力构件..ppt

第五章轴心受力构件
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
1、概述2、轴心受力构件的强度和刚度3、轴心受压构件的稳定4、轴心受压构件的设计5、柱头和柱脚设计
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
轴心受力构件的应用和截面形式
§ 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)。
a)
+
+
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+
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+
+
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+
+
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b)
轴心受压构件的应用
在钢结构中应用广泛,如桁架、网架中的杆件,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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钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
柱的形式
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
实腹式构件和格构式构件
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。
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a)型钢截面; b)实腹式组合截面;c)格构式组合截面
轴心受力构件的截面形式
实腹式截面
格构式截面
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。
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钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
柱的形式
格构式构件
实轴和虚轴
格构式构件截面中,通过分肢腹板的主轴叫实轴,通过分肢缀件的主轴叫虚轴。
缀条和缀板
一般设置在分肢翼缘两侧平面内,其作用是将各分肢连成整体,使其共同受力,并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。
缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成,它们与分肢翼缘组成桁架体系;缀板常用钢板,与分肢翼缘组成刚架体系。
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格构式构件的常用截面形式
格构式构件常用截面形式
缀板柱
第五章轴心受力构件
第五章轴心受力构件
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强度计算准则。
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。
轴心受力构件的强度计算
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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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。
()
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
构件以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
(5-1)
An——构件的净截面面积
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轴心受力构件的刚度计算(正常使用极限状态)
轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量,越大,表示构件刚度越小;长细比过大,构件在使用过程中容易由于自重产生挠曲,在动力荷载作用下容易产生振动,在运输和安装过程中容易产生弯曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比。
max——构件最不利方向的最大长细比;
l0——计算长度,取决于其两端支承情况;
i——回转半径;
[] ——容许长细比,,。
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轴心受力构件的强度计算
1. 截面无削弱
2. 有孔洞等削弱
轴心受力构件采用螺栓连接时最危险净截面的计算
轴心受力构件的刚度计算(正常使用极限状态)
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