钢结构设计原理 L6-3偏心受力构件
1,第六章 拉弯和压弯构件,第四节 压弯构件局部稳定,受压柱限制宽厚比，等稳定性原则 受弯梁限制宽厚比，不先于强度破坏原则 压弯柱限制宽厚比，应力分布类似梁，采用梁的限制值,弹性设计时,考虑部分塑性发展(gx>1),一、翼缘,2,轴压柱限制高厚比 受弯梁布置加劲肋 压弯柱轴力+弯矩，正应力为主，应力分布接近受压构件，限制高厚比,二、腹板,第四节 压弯构件局部稳定,3,二、腹板,板边应力线性分布，最大应力smax，最小应力smin，压应力为正,应力梯度ao,ao =0时，均匀受压板， ao =2时，均匀受弯板,第四节 压弯构件局部稳定,4,二、腹板,四边简支、二对边非均匀分布压力、同时四边受剪应力作用的板，其受力和支承情况与压弯构件腹板相似，由理论分析得出其弹性屈曲临界应力为：,第四节 压弯构件局部稳定,5,二、腹板,ke为不均匀正应力和剪力联合作用下板的弹性屈曲系数。考虑到压弯构件工作时，腹板都不同程度地发展了塑性，按塑性屈曲理论用塑性屈曲系数kp代替ke，则：,kp与腹板的剪应力与正应力比值/1、正应力梯度a0=（1-2）/1以及截面上塑性发展深度有关。,规范按/1=0.15a0；截面塑性发展深度不超过0.25h0的情况，由上式算出不同a0值时的cr，经简化处理后，按crfy的条件导出保证压弯构件腹板局部稳定的高厚比限制条件如下：,第四节 压弯构件局部稳定,6,二、腹板,构件在弯矩作用内的长细比。当100时，取=100。,工形截面用双折线近似,第四节 压弯构件局部稳定,7,二、腹板,假定腹板中央部分（见图（b）已因局部失稳退出工作，而用其余有效截面（图（b）中阴影所示部分）计算构件的强度和整体稳定性。但在计算构件的长细比和稳定系数时，仍用全部截面。这一规定与轴心受压构件相同。,对于十分宽大工字形实腹柱，可以在腹板中央设置纵向加劲肋（图（a），以提高其稳定性；,腹板构造要求,第四节 压弯构件局部稳定,8,第五节 压弯构件设计,选择截面形式，确定钢号 估算截面尺寸，估算计算长度，计算内力 验算截面，修改截面，重新计算,一、设计要求,参考类似工程，或经验估算,二、初估截面,9,(1)确定计算长度系数(2)计算正截面强度N+M(3)验算长细比(4)挠度，侧移(5)验算平面内稳定，平面外稳定(6)验算局部稳定(7)调整截面重新计算,三、验算截面,第五节 压弯构件设计,10,例题7.3图中Q235钢火焰切割边工字形截柱，两端铰接，中间1/3长度处有侧向支承，截面无削弱，承受轴心压力的设计值为900kN，跨中集中力设计值为100kN。试验算此构件的承载力。,11,解：（1）构件截面特性的计算,12,（2）强度验算,13,（3）验算弯矩作用平面内的稳定,查附表4.2（b类截面)，得,（安全）,14,从计算结果可知，此压弯构件是由弯矩作用平面外的稳定控制设计的。,（4）验算弯矩作用平面外的稳定 按,所计算段为BC段，有端弯矩和横向荷载作用，但使构件段产生同向曲率，故取,查附表4.2（b类截面)，得,15,（5） 局部稳定验算,（拉应力）,16,（5） 局部稳定验算,腹板：,翼缘：,17,第六节 压弯构件计算长度,(1)平面内和平面外设计和计算理论按有端弯矩、两端铰接建立，对于有端部约束非铰接，采用计算长度系数。 (2)框架整体失稳导致框架柱失稳，非线性分析。 (3)现行规范用计算柱的稳定性代替计算框架稳定性，柱的内力计算采用一阶线弹性分析，计算长度系数按二阶非线性分析确定。,一、计算长度概念,18,一、计算长度概念,1、失稳模式 (1)有侧移失稳失稳时框架整体产生侧向变形。 (2)无侧移失稳失稳时框架整体基本无侧向变形，柱子产生很大弯曲变形。 (3)无侧移失稳对称变形，有侧移失稳反对称变形。,第六节 压弯构件计算长度,19,一、计算长度概念,(4)无侧移框架侧向刚度强，通过柱间支撑、剪力墙、电梯井等使侧向刚度达到纯框架的5倍以上。 (5)有侧移框架侧向刚度弱，纯框架。有侧移框架的临界荷载远小于无侧移框架的临界荷载。 (6)计算长度框架失稳变形后柱反弯点间距。,第六节 压弯构件计算长度,20,(1)有无侧移。 (2)梁柱线刚度比k (3)柱脚约束。,二、单层框架平面内计算长度,第六节 压弯构件计算长度,1、决定计算长度(稳定性)的主要因素,21,二、单层框架平面内计算长度,第六节 压弯构件计算长度,可以认为各柱是同时失稳的，假定失稳时横梁两端的转角相等，其计算长度系数亦可查表求得， 梁、柱的线刚度比采用与柱相邻的两根横梁的线刚度之和K1,2、有侧移单层框架柱计算长度系数m,22,二、单层框架平面内计算长度,2、有侧移单层框架柱计算长度系数m (1)固接柱、刚性梁m=1.0 (2)铰接柱、刚性梁m=2.0 (3)固接柱、铰接梁m=2.0 (4)铰接柱、刚接梁m>2.0，按梁柱线刚度比k查表 (5)固接柱、刚接梁2.0 >m>1.0，按梁柱线刚度比k查表,第六节 压弯构件计算长度,23,第六节 压弯构件计算长度,框架顶部设有防止其侧移的支承，因此框架在失稳时无侧移，横梁两端的转角大小相等方向相反，呈对称形式失稳。 计算长度系数取决于柱底支承情况以及梁对柱的约束程度。梁对柱约束程度又取决于横梁线刚度I0/l与柱的线刚度I/H之比K0,3、无侧移单层框架柱m,24,二、单层框架平面内计算长度,3、无侧移单层框架柱m (1)固接柱、刚性梁m=0.5 (2)铰接柱、刚性梁m=0.7 (3)固接柱、铰接梁m=0.7 (4)铰接柱、刚接梁1.0>m>0.7，按梁柱线刚度比k查表 (5)固接柱、刚接梁0.7>m>0.5 ，按梁柱线刚度比k查表,第六节 压弯构件计算长度,25,(1)计算长度与柱顶、柱底，梁柱线刚度比有关,(2)分别考虑有侧移、无侧移 (3)柱脚刚接、铰接,三、多层框架,第六节 压弯构件计算长度,26,四、框架柱在框架平面外的计算长度,在框架平面外，柱与梁一般是铰接，并设有支撑，当框架平面外失稳时，可假定侧向支承点是其变形曲线的反弯点,27,第七节 节点形式和设计要求,(1)构件拼接 (2)主次梁连接 (3)梁柱连接 (4)支撑连接 (5)柱脚,一、节点形式,1、按构造分,(1)全焊接 (2)全螺栓连接 (3)栓焊混接,2、按连接方法分,28,一、节点形式,(1)刚接传弯矩、剪力和轴力，无转动变形 (2)铰接传剪力和轴力，自由转动变形 (3)半刚接传弯矩、剪力和轴力，有转动变形,3、按受力分,29,(1)安全可靠、承受荷载 (2)符合假定、传力明确 (3)构造简单、施工方便,二、设计要求,
