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设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【例4.1】图4.9示一有中级工作制吊车的厂房屋架的双 角钢拉杆，截面为2┗100×10，角钢上有交错排列的普 通螺栓孔，孔径 d＝200mm试计算此拉杆所能承受的 最大拉力及容许达到的最大计算长度钢材为Q235钢 第4章 例题 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 图4.9 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【解】 查型钢表附表7.4， 2∠100×10角钢， ， ， ，角钢的厚度为10mm,在确 定危险截面之前先把它按中面展开如图5.9(b)所示 正交净截面的面积为： 齿状净截面的面积为： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 危险截面是齿状截面，此拉杆所能承受的最大拉力为： 容许的最大计算长度为： 对x轴， 对y轴， 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【例4.2】图4.21(a)所示为一管道支架，其支柱的设计 压力为N=1600kN(设计值)，柱两端铰接，钢材为Q235, 截面无孔眼削弱试设计此支柱的截面：①用普通轧制 工字钢；②用热轧H型钢；③用焊接工字形截面，翼缘 板为焰切边。

图4.21 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 图4.21 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【解】 支柱在两个方向的计算长度不相等,故取如图4.21(b) 所示的截面朝向，将强轴顺X轴方向,弱轴顺Y轴方向这 样，柱在两个方向的计算长度分别为： 1. 轧制工字钢[图4.21(b)] (1)试选截面 假定 ，对于轧制工字钢，当绕x轴失稳时属 于a类截面，由附表4.1查得 ;绕y轴失稳时属 于b类截面，由附表4.2查得 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 需要的截面几何量为： 由附表7.1中不可能选出同时满足 和 的型号 ，可适当照顾到 和 进行选择现试选I56a， 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 (2) 截面验算 因截面无孔眼削弱，可不验算强度又因轧制工字 钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行 整体稳定和刚度验算 长细比： 远大于 ，故由 查附表4.2得 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 2.热轧H型钢 (1)试选截面[图4.21(c)] 由于热轧H型钢可以选用宽翼缘的形式，截面宽度 较大，因此长细比的假设值可适当减小，假设 。

对宽翼缘H型钢，因 ，所以不论对x轴或y轴 都属于b类截面，当 时，由附表4.2查得 ， 所需截面几何量为： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 由附表7.2中试选 HW250×250×9×14, 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 (2) 截面验算 因截面无孔眼削弱，可不验算强度又因轧制工字钢 的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定，只需进行整体 稳定和刚度验算 长细比： 因对x轴和y轴 值均属于b类，故长细比的较大值 查表得 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 3.焊接工字形截面[图4.21(d)] (1)试选截面 参照H型钢截面，选用截面如图5.15(d)所示，翼缘2－ 250×14，腹板1－250×8，其截面面积： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 (2)整体稳定和长细比验算 长细比： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 因对x轴和y轴 值均属于b类,故由长细比的较大值 查附表4.2得 (3)局部稳定验算 翼缘外伸部分： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 腹板的局部稳定： 截面无孔眼削弱，不必验算强度。

(4)构造 因腹板高厚比小于80，故不必设置横向加劲肋翼缘 与腹板的连接焊缝最小焊脚尺寸为： 采用 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【例4.3】（注册结构师考题题型） 封闭式通廊的中间支架如图4.22所示，通廊和支架 均采用钢结构,材料为Q235B钢,焊条采用E43型支架柱 肢的中心距为7m和4m，支架的交叉腹杆按单杆受拉考虑 （1）已知支架受压柱肢的压力设计值N=26989kN，柱 肢采用热轧H型钢HW394×398×11×18， ，柱肢近似作为桁架的弦杆，按轴 心受压杆件设计,其整体稳定计算数值（ ）与（） 最接近 提示：按b类截面查轴心压杆稳定系数 （A）191.5 （B）179.2 （C）163.1 （D）214.3 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 图4.22 例4.3图 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 答案（A） 主要作答过程： 查附表4.2得 （2）同上题条件,用焊接钢管代替H型钢,钢管 其由强度计算所得的压应力 和整体稳定计算数值分别为： （A）175.2，185.8（B）152.3，185.8 （C）175.2，195.3（D）152.3，195.3 提示：按b类截面查轴心压杆稳定系数。

设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 答案（C） 主要作答过程： 2、整体稳定计算 查附表4.2得 1、强度验算： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【例4.4】 设计一缀板柱，柱高6m，两端铰接，轴心压力为 1000kN(设计值),钢材为Q235钢，截面无孔眼削弱 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【解】 柱的计算长度为 1.按实轴的整体稳定选择柱的截面 假设 ,查附表4.2(b类截面)得 ， 需要的截面面积为： 选用2［22a， ， 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 验算整体稳定性： 查表得 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 2.确定柱宽b 假定 (约等于 )， 采用图4.23的截面形式， ，故 ，取 单个槽钢的截面数据(图4.23) x a x1 1 l1 a l01 b yy z0 图4.23 按等稳定原则确定两分肢间距，即使λ0x=λy 双肢缀板柱： A=31.8 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 整个截面对虚轴的数据： 查得附表4-2 x a=188 x1 1 b=230 yy z0 xx lll+= 2 1 2 0 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 3.缀板和横隔 选用一180×8， ，采用 。

分肢线刚度 两侧缀板线刚度之和: 横隔 l1 a l01 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 横向剪力: 缀板与分肢连接处的内力为: 剪力： V1=V/2 V1=V/2 V 剪力分配 V1/2 l1／2l1／2 V1/2 a/2 T 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 N l z y v0 V N y vmaxvmax 图4.4.6 剪力计算简图 剪力实际分布线 规 范 规 定 分 布 x x1 1 a 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 取角焊缝的焊脚尺寸 ，不考虑焊缝绕角部 分长[图4.21(b)]，采用 剪力T产生的剪应 力（顺焊缝长度方向）： 弯矩M产生的应力(垂直焊缝长度方向)： T M d 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 合应力： 横隔采用钢板[图4.22(a)]，间距应小于9倍柱宽（即 9×23＝207cm）此柱的简图如图4.24所示 图4.24 横隔 (a) 横隔 缀板 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 l1 a l01 x a=188 x1 1 b=230 yy z0 图4.23 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 图4.24 横隔 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【例4.5】根据例4.2所选择的焊接工字形截面柱设计其柱 脚。

轴心压力的设计值为1700kN，柱脚钢材为Q235钢，焊 条E43型基础混凝土的抗压强度设计值 . 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 图4.36 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 【解】 采用图4.34(b)的柱脚形式 1.底板尺寸 需要的底板净面积： 采用宽为450mm,长为600mm的底板（图4.36）,毛面 积为450×600＝270000mm2，减去锚栓孔面积（约为 4000mm2），大于所需净面积 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 基础对底板的压应力为： 底板的区格有三种，现分别计算其单位宽度的弯矩 区格①为四边支承板， ,查表4.7, 区格②为三边支承板， ,查表4.8, 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 区格③为悬臂部分， 这三种区格的弯矩值相差不大，不必调整底板平面尺 寸和隔板位置最大弯矩为： 底板厚度： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 2.隔板计算 将隔板视为两端支于靴梁的简支梁，其线荷载为： 隔板与底板的连接（仅考虑外侧一条焊缝）为正面角焊缝 ， 。

取 ，焊缝强度计算： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 设hf=8mm，求焊缝长度（即隔板高度）： 取隔板高270mm，设隔板厚度t=8mmb/50=278/50=5.6mm 隔板与靴梁的连接（外侧一条焊缝）为侧面角焊缝， 所受隔板的支座反力为： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 验算隔板抗剪抗弯强度： 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 3.靴梁计算 靴梁与柱身的连接(4条焊缝)，按承受柱的压力N=1700kN 计算，此焊缝为侧面角焊缝，设hf=10mm，求其长度： 取靴梁高400mm 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 靴梁作为支承于柱边的悬伸梁[图4.36(b)]，设厚度 t=10mm，验算其抗剪和抗弯强度 设计原理 钢结构 第四章 轴心受力构件例题 靴梁与底板的连接焊缝和隔板与底板的连接焊缝传 递全部柱的压力，设焊缝的焊脚尺寸均为hf=10mm 所需的焊缝总计算长度应为： 显然焊缝的实际计算总长度已超过此值 柱脚与基础的连接按构造采用两个20mm的锚栓。