鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 L6-3偏心受力構(gòu)件

1、123應(yīng)力梯度應(yīng)力梯度a ao oa ao o =0時(shí)，均勻受壓板時(shí)，均勻受壓板， a ao o =2時(shí)，均勻受彎板時(shí)，均勻受彎板42022)()1 (12htvEkwecr5k ke e為不均勻正應(yīng)力和剪力聯(lián)合作用下板的彈性屈曲系數(shù)。為不均勻正應(yīng)力和剪力聯(lián)合作用下板的彈性屈曲系數(shù)?？紤]到壓彎構(gòu)件工作時(shí)，腹板都不同程度地發(fā)展了塑性，考慮到壓彎構(gòu)件工作時(shí)，腹板都不同程度地發(fā)展了塑性，按塑性屈曲理論用塑性屈曲系數(shù)按塑性屈曲理論用塑性屈曲系數(shù)k kp p代替代替k ke e，則：，則： k kp p與腹板的剪應(yīng)力與正應(yīng)力比值與腹板的剪應(yīng)力與正應(yīng)力比值/1 1、正應(yīng)力梯度、正應(yīng)力梯度a a0 0= =

2、（1 1-2 2）/1 1以及截面上塑性發(fā)展深度有關(guān)。以及截面上塑性發(fā)展深度有關(guān)。 2022)()1 (12htvEkwpcr6構(gòu)件在彎矩作用內(nèi)的長細(xì)比。構(gòu)件在彎矩作用內(nèi)的長細(xì)比。 當(dāng)當(dāng)30100100時(shí)，取時(shí)，取=100=100。工形截面用雙折線近似工形截面用雙折線近似7假定腹板中央部分（見圖（假定腹板中央部分（見圖（b b）已因局部失穩(wěn)退出工作，而用其余已因局部失穩(wěn)退出工作，而用其余有效截面（圖（有效截面（圖（b b）中陰影所示部）中陰影所示部分）計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。分）計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。但在計(jì)算構(gòu)件的長細(xì)比和穩(wěn)定系數(shù)但在計(jì)算構(gòu)件的長細(xì)比和穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，仍用全部截面。這一規(guī)

3、定與軸時(shí)，仍用全部截面。這一規(guī)定與軸心受壓構(gòu)件相同。心受壓構(gòu)件相同。 對于十分寬大工字形實(shí)腹柱，可以對于十分寬大工字形實(shí)腹柱，可以在腹板中央設(shè)置縱向加勁肋（圖在腹板中央設(shè)置縱向加勁肋（圖（a a），以提高其穩(wěn)定性；），以提高其穩(wěn)定性；8選擇截面形式，確定鋼號選擇截面形式，確定鋼號估算截面尺寸，估算計(jì)算長度，計(jì)算內(nèi)力估算截面尺寸，估算計(jì)算長度，計(jì)算內(nèi)力驗(yàn)算截面，修改截面，重新計(jì)算驗(yàn)算截面，修改截面，重新計(jì)算參考類似工程，或經(jīng)驗(yàn)估算參考類似工程，或經(jīng)驗(yàn)估算9(1)確定計(jì)算長度系數(shù)確定計(jì)算長度系數(shù)(2)計(jì)算正截面強(qiáng)度計(jì)算正截面強(qiáng)度N+M(3)驗(yàn)算長細(xì)比驗(yàn)算長細(xì)比(4)撓度，側(cè)移撓度，側(cè)移(5)驗(yàn)算平

4、面內(nèi)穩(wěn)定，平面外穩(wěn)定驗(yàn)算平面內(nèi)穩(wěn)定，平面外穩(wěn)定(6)驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算局部穩(wěn)定(7)調(diào)整截面重新計(jì)算調(diào)整截面重新計(jì)算10 例題例題7.37.3圖圖中中Q235Q235鋼火焰切割邊工字形截柱，兩端鉸接，鋼火焰切割邊工字形截柱，兩端鉸接，中間中間1/31/3長度處有側(cè)向支承，截面無削弱，承受軸心壓力長度處有側(cè)向支承，截面無削弱，承受軸心壓力的設(shè)計(jì)值為的設(shè)計(jì)值為900kN900kN，跨中集中力設(shè)計(jì)值為，跨中集中力設(shè)計(jì)值為100kN100kN。試驗(yàn)算。試驗(yàn)算此構(gòu)件的承載力。此構(gòu)件的承載力。11解：解：（1）構(gòu)件截面特性的計(jì)算）構(gòu)件截面特性的計(jì)算28 .1400 . 1642 . 1322cmA43310

5、3475)64314 .6632(121cmIx436554322 . 11212cmIy3131172 .33/103475cmWxcmAIixx11.278 .140/103475/cmAIiyy82. 68 .140/6554/12（2）強(qiáng)度驗(yàn)算）強(qiáng)度驗(yàn)算223623/215/5 110375108 .14010900mmNmmNWMANnxxxnmkNMx375151004113（3）驗(yàn)算彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定）驗(yàn)算彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定831. 0 x查附表查附表4.2（b類截面類截面)，得，得 1503 .5511.271500 x22/215/202mmN

6、fmmNkNNEANxEx8510108510108 .1403 .551 . 1102061 . 13223222)8510/9008 . 01 (10311705. 1103750 . 136 （安全） 231108 .140831. 010900)/8 . 01 (ExxxxmxxNNWMAN14從計(jì)算結(jié)果可知，此壓彎構(gòu)件是由彎矩作用平面外的穩(wěn)定控從計(jì)算結(jié)果可知，此壓彎構(gòu)件是由彎矩作用平面外的穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)的。制設(shè)計(jì)的。730. 0y（4）驗(yàn)算彎矩作用平面外的穩(wěn)定）驗(yàn)算彎矩作用平面外的穩(wěn)定按按所計(jì)算段為所計(jì)算段為BC段，有端彎矩和橫向荷載作用，但使構(gòu)件段產(chǎn)生段，有端彎矩和橫向荷載作用，但使

7、構(gòu)件段產(chǎn)生同向曲率，故取同向曲率，故取0 . 1, 0 . 1tx查附表查附表4.2（b類截面類截面)，得，得948. 044000/3 .7307. 144000/07. 122yb 1503 .7382. 6500y36231103117948. 0103750 . 10 . 1108 .140730. 010900 xbxtxyWMAN22/215/5 .214mmNfmmN15（5） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算246230max/1803201010347510375108 .140109002mmNhIMANxx246230min/523201010347510375108 .1401

8、09002mmNhIMANxx（拉應(yīng)力）（拉應(yīng)力）16（5） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算腹板：腹板：翼緣：翼緣：0064023564(160.525)1016 1.290.5 55.32573.29wyhatfmaxmin0max180521.291.6180ax160523512.9131312(1.05)ybtf構(gòu)件計(jì)算時(shí)可取17(1)平面內(nèi)和平面外設(shè)計(jì)和計(jì)算理論按有端彎矩、兩端鉸平面內(nèi)和平面外設(shè)計(jì)和計(jì)算理論按有端彎矩、兩端鉸接建立，對于有端部約束非鉸接，采用計(jì)算長度系數(shù)。接建立，對于有端部約束非鉸接，采用計(jì)算長度系數(shù)。(2)框架整體失穩(wěn)導(dǎo)致框架柱失穩(wěn)，非線性分析?？蚣苷w失穩(wěn)導(dǎo)致框架柱失穩(wěn)

9、，非線性分析。(3)現(xiàn)行規(guī)范用計(jì)算柱的穩(wěn)定性代替計(jì)算框架穩(wěn)定性，柱現(xiàn)行規(guī)范用計(jì)算柱的穩(wěn)定性代替計(jì)算框架穩(wěn)定性，柱的內(nèi)力計(jì)算采用一階線彈性分析，計(jì)算長度系數(shù)按二階的內(nèi)力計(jì)算采用一階線彈性分析，計(jì)算長度系數(shù)按二階非線性分析確定。非線性分析確定。181、失穩(wěn)模式、失穩(wěn)模式(1)有側(cè)移失穩(wěn)有側(cè)移失穩(wěn)失穩(wěn)時(shí)框架整體產(chǎn)生側(cè)向變形。失穩(wěn)時(shí)框架整體產(chǎn)生側(cè)向變形。(2)無側(cè)移失穩(wěn)無側(cè)移失穩(wěn)失穩(wěn)時(shí)框架整體基本無側(cè)向變形，柱失穩(wěn)時(shí)框架整體基本無側(cè)向變形，柱子產(chǎn)生很大彎曲變形。子產(chǎn)生很大彎曲變形。(3)無側(cè)移失穩(wěn)對稱變形，有側(cè)移失穩(wěn)反對稱變形。無側(cè)移失穩(wěn)對稱變形，有側(cè)移失穩(wěn)反對稱變形。19(4)無側(cè)移框架無側(cè)移框架側(cè)

10、向剛度強(qiáng)，通過柱間支撐、剪力側(cè)向剛度強(qiáng)，通過柱間支撐、剪力墻、電梯井等使側(cè)向剛度達(dá)到純框架的墻、電梯井等使側(cè)向剛度達(dá)到純框架的5倍以上。倍以上。(5)有側(cè)移框架有側(cè)移框架側(cè)向剛度弱，純框架。側(cè)向剛度弱，純框架。有側(cè)移框架有側(cè)移框架的臨界荷載遠(yuǎn)小于無側(cè)移框架的臨界荷載。的臨界荷載遠(yuǎn)小于無側(cè)移框架的臨界荷載。(6)計(jì)算長度計(jì)算長度框架失穩(wěn)變形后柱反彎點(diǎn)間距?？蚣苁Х€(wěn)變形后柱反彎點(diǎn)間距。20(1)有無側(cè)移。有無側(cè)移。(2)梁柱線剛度比梁柱線剛度比k(3)柱腳約束。柱腳約束。1、決定計(jì)算長度、決定計(jì)算長度(穩(wěn)定性穩(wěn)定性)的主要因素的主要因素21 可以認(rèn)為各柱是同時(shí)失穩(wěn)可以認(rèn)為各柱是同時(shí)失穩(wěn)的，假定失穩(wěn)

11、時(shí)橫梁兩端的，假定失穩(wěn)時(shí)橫梁兩端的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角相等，其計(jì)算長度相等，其計(jì)算長度系數(shù)系數(shù)亦可查表求得，亦可查表求得， 梁、柱的線剛度比采用與梁、柱的線剛度比采用與柱相鄰的兩根橫梁的線剛柱相鄰的兩根橫梁的線剛度之和度之和K K1 1 IHlIlIK)/(221112 2、有側(cè)移單層框架柱計(jì)算長度系數(shù)、有側(cè)移單層框架柱計(jì)算長度系數(shù)m m 222、有側(cè)移單層框架柱計(jì)算長度系數(shù)、有側(cè)移單層框架柱計(jì)算長度系數(shù)m m(1)固接柱、剛性梁固接柱、剛性梁m m=1.0(2)鉸接柱、剛性梁鉸接柱、剛性梁m m=2.0(3)固接柱、鉸接梁固接柱、鉸接梁m m=2.0(4)鉸接柱、剛接梁鉸接柱、剛接梁m m2.0，按梁

12、柱線剛度比，按梁柱線剛度比k查表查表(5)固接柱、剛接梁固接柱、剛接梁2.0 m m1.0，按梁柱線剛度比，按梁柱線剛度比k查表查表23框架頂部設(shè)有防止其側(cè)移的支承，因此框架在失穩(wěn)框架頂部設(shè)有防止其側(cè)移的支承，因此框架在失穩(wěn)時(shí)無側(cè)移，橫梁兩端的轉(zhuǎn)角時(shí)無側(cè)移，橫梁兩端的轉(zhuǎn)角大小相等方向相反，大小相等方向相反，呈對稱形式失穩(wěn)。呈對稱形式失穩(wěn)。計(jì)算長度系數(shù)計(jì)算長度系數(shù)取決于柱底支承情況以及梁對柱的約取決于柱底支承情況以及梁對柱的約束程度束程度。梁對柱約束程度又取決于橫梁線剛度。梁對柱約束程度又取決于橫梁線剛度I I0 0/l/l與柱的線剛度與柱的線剛度I/HI/H之比之比K K0 0 3 3、無側(cè)移

13、單層框架柱、無側(cè)移單層框架柱m m243、無側(cè)移單層框架柱、無側(cè)移單層框架柱m m(1)固接柱、剛性梁固接柱、剛性梁m m=0.5(2)鉸接柱、剛性梁鉸接柱、剛性梁m m=0.7(3)固接柱、鉸接梁固接柱、鉸接梁m m=0.7(4)鉸接柱、剛接梁鉸接柱、剛接梁1.0m m0.7，按梁柱線剛度比，按梁柱線剛度比k查表查表(5)固接柱、剛接梁固接柱、剛接梁0.7m m0.5 ，按梁柱線剛度比，按梁柱線剛度比k查表查表25(1)計(jì)算長度與柱頂、柱底，梁柱線剛度比有關(guān)計(jì)算長度與柱頂、柱底，梁柱線剛度比有關(guān)(2)分別考慮有側(cè)移、無側(cè)移分別考慮有側(cè)移、無側(cè)移(3)柱腳剛接、鉸接柱腳剛接、鉸接26四、框架柱在框架平面外的計(jì)算長度四、框架柱在框架平面外的計(jì)算長度 在框架平面外，柱與梁一般是鉸接，并設(shè)有支撐，當(dāng)在框架平面外，柱與梁一般是鉸接，并設(shè)有支撐，當(dāng)框架平面外失穩(wěn)時(shí)，可假定側(cè)向支承點(diǎn)是其變形曲線框架平面外失穩(wěn)時(shí)，可假定側(cè)向支承點(diǎn)是其變形曲線的反彎點(diǎn)的反彎點(diǎn) 27(1)構(gòu)件拼接構(gòu)件拼接(2)主次梁連接主次梁連接(3)梁柱連接梁柱連接(4)支撐連接支撐連接(5