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鋼結結構構設設計計原原理理TheoryofSteelStructure1參考考資資料料1:《鋼結結構構》,陳陳紹紹蕃蕃主主編編,,中中國國建建筑筑工工業(yè)業(yè)出出版版社社,,2003。2:《鋼結結構構》,劉劉聲聲揚揚主主編編,,武武漢漢工工業(yè)業(yè)大大學學出出版版社社,,1992。3:《鋼結結構構設設計計原原理理》,王王肇肇民民主主編編,,同同濟濟大大學學出出版版社社,,1991。4:《鋼結結構構》,周周綏綏平平主主編編,,武武漢漢工工業(yè)業(yè)大大學學出出版版社社,,1997。5:《鋼結結構構疑疑難難釋釋義義》,劉劉聲聲揚揚主主編編,,武武漢漢工工業(yè)業(yè)大大學學出出版版社社,,1993。6:《鋼結結構構構構件件的的穩(wěn)穩(wěn)定定》,孫孫紹紹文文主主編編,,冶冶金金工工業(yè)業(yè)出出版版社社,,1993。7:《建筑筑鋼鋼結結構構設設計計》,王王肇肇民民主主編編,,同同濟濟大大學學出出版版社社,,2001。8:《鋼結結構構設設計計規(guī)規(guī)范范理理解解與與應應用用》,崔崔佳佳等等編編著著,,中中國國建建筑筑工工業(yè)業(yè)出出版版社社,,2003。9:《鋼結結構構設設計計規(guī)規(guī)范范》GB50017——2003。10:《冷彎彎薄薄壁壁型型鋼鋼結結構構技技術術規(guī)規(guī)程程》GB50018——2002。———————————————鋼結結構構設設計計原原理理2主要要內內容容1:緒論論2:鋼鋼結結構構的的材材料料3:鋼鋼結結構構的的連連接接4:軸軸心心受受力力構構件件5:受受彎彎構構件件6:拉拉彎彎和和壓壓彎彎構構件件———————————————鋼結結構構設設計計原原理理3第一一章章緒緒論論1.1鋼結結構構的的特特點點1.2鋼結結構構的的設設計計方方法法1.3鋼結結構構的的應應用用和和發(fā)發(fā)展展———————————————————鋼結結構構設設計計原原理理4第一一章章緒緒論論1.1鋼結結構構的的特特點點1.1鋼結結構構的的特特點點1.輕質質高高強強★2.塑性性、韌性性好好★3.材質質均均勻勻、性性能能穩(wěn)穩(wěn)定定4.制作簡便便,施工工工期短短★5.密閉性好好6.耐腐蝕性性差7.耐熱不耐火★5第一章緒緒論論1.2鋼結構的的設計方方法1.2鋼結構的的設計方方法設計方法法:以概率理理論為基基礎的極限狀態(tài)態(tài)設計方方法計算疲勞勞仍采用容許應力力幅法計算強度、穩(wěn)穩(wěn)定、連連接用荷載設計值計算疲勞、變變形用荷載標準值對于直接承受動力荷載載的結構::在計算強度和穩(wěn)穩(wěn)定時,動力力荷載設設計值應乘動力系數(shù)數(shù)在計算疲勞和變變形時,動力力荷載標標準值不應乘動力系數(shù)數(shù)6第一章緒緒論論1.3鋼結構的的應用與與發(fā)展1.3鋼結構的的應用與與發(fā)展1.鋼結構的的應用(1)重:重工業(yè)廠廠房★(2)大:大跨度結結構★(3)高:高層建筑筑、高聳聳結構★(4)動:受動荷載載作用的的廠房(5)輕:荷載較小小的輕鋼鋼結構★(6)?。盒⌒?、可可拆裝的的結構7第一章緒緒論論1.3鋼結構的的應用與與發(fā)展2.鋼結構的的發(fā)展(1)高性能鋼鋼材的研究與與應用(2)設計方法法的改進(3)穩(wěn)定理論論的進一步步發(fā)展(4)預應力鋼鋼結構的研究與與應用(5)空間鋼結結構與高層鋼結結構的研究與與應用(6)組合結構構的研究與與應用8輕質——材料的質量密度與強度的比值小Q235鋼C30混凝土附1:輕質高高強Q235鋼密度:7850kg/m3強度:235N/mm2C30混凝土密度:2450kg/m3強度:20N/mm29鋼結構設設計原理理第二章.鋼結構的的材料2.1鋼結構對對材料的要求2.2鋼材的破壞形式式2.3鋼材的主要性能能2.4各種因素對鋼材主主要性能能的影響響2.5復雜應力力作用下鋼鋼材的屈服條件件2.6鋼材的疲勞2.7鋼的種類和鋼材規(guī)格10第二章鋼鋼結結構的材材料2.1鋼結構對對材料的的要求較高的強強度2.1鋼結構對對材料的的要求足夠的變變形能力力。即塑塑性、韌韌性好。。良好的加加工性能能(包括括冷加工工、熱加加工和可可焊性))《鋼結構設設計規(guī)范范》GB50017-2003規(guī)定:承重結構構的鋼材應應具有抗拉強度度、伸長率、屈服強度度和硫、磷含含量的合格保保證,對對焊接結構構尚應具有有碳含量量的合格格保證。。焊接承重重結構以以及重要要的非焊焊接承重重結構采采用的鋼鋼材還應具有有冷彎試驗驗的合格保保證。需需要驗算算疲勞的焊接結構構的鋼材,,應具有有常溫或負負溫沖擊韌性性的合格保保證。對對需要驗驗算疲勞的非焊接結結構的鋼材應應具有常溫沖擊韌性性的合格保保證。11第二章鋼鋼結結構的材材料2.2鋼材的破破壞形式式塑性破壞壞:破壞前前有明顯的變變形,破壞歷歷時時間長,可可以采取取補救措措施。2.2鋼材的破破壞形式式脆性破壞壞:破壞前前沒有明顯的變變形,破壞發(fā)發(fā)生突然,沒沒有機會會補救。。脆性破壞壞的原因因:鋼材內內部缺陷陷,焊接接缺陷、、構造不合理、、使用不不當?shù)取?。應盡量發(fā)發(fā)揮材料料的塑性性避免一切切脆性破破壞的可可能性12第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能一、強度度2.3鋼材的主主要性能能強度指標標是由鋼鋼材的單向均勻勻受拉試驗測得得的強度指標:比例極限;屈服強度;極限強度試驗條件件:標準試件件在常溫((20℃)下緩慢慢加載,,一次完成成13第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能鋼材在單單向均勻勻受拉時時工作性性能表現(xiàn)現(xiàn)為四個個階段

彈性階段:應力最高點對應比例極限彈性模量應力2.彈塑性階段:應力介于和之間彈塑性模量是變數(shù)3.塑性階段:應力達到屈服強度4.強化頸縮階段:應力最高點對應抗拉極限14第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能鋼材的工工作性能能可以看看作理想想彈性塑塑性體1.計算簡便便2.與相差不大3.雖然>,但對應的應變非常大(不滿足正常使用極限狀態(tài))4.以作為設計強度的依據(jù),具有較大的強度儲備,若出現(xiàn)偶然因素,使人們有機會補救

屈強比:Q235鋼為0.57,Q345鋼為0.6715第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能簡化計算算,采用理想想彈塑性性模型作為鋼結構設計的最大應力作為鋼材實際破壞強度16第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能二、塑性性性能塑性:在靜力荷載載作用下,,鋼材吸吸收變形能的能力衡量塑性性能的指標:伸長率17第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能三、沖擊擊韌性沖擊韌性性:在動力荷載載作用下,,材料吸吸收能量的能力衡量沖擊擊韌性的的指標::沖擊功韌性是鋼鋼材強度度和塑性性的綜合合指標梅氏U型缺口試件:沖擊試驗的標準試件型式:夏比V型缺口試件:我國采用夏比V型缺口試件沖擊韌性性受溫度度的影響響沖擊韌性性由沖擊韌韌性試驗驗獲得18第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能四、冷彎彎性能冷彎性能能是檢驗鋼鋼材適應應冷加工(常溫下下加工))的能力和和顯示鋼材內部部缺陷狀況的一一項指標標冷彎性能能是考察鋼鋼材在復雜應力力狀態(tài)下發(fā)展塑性變形能力的指指標冷彎性能能由冷彎試驗驗確定19第二章鋼鋼結結構的材材料2.3鋼材的主主要性能能鋼材物理理性能指指標彈性模量泊松比剪變模量線膨脹系數(shù)質量密度20附2:拉伸試試件21附3:沖擊韌韌性試驗驗22附4:冷彎試試驗23第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響一、化學學成分2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響普通碳素素鋼中Fe占99%,其他雜質元素素占1%普通低合合金鋼中有<5%的合金元元素碳(C):鋼材強度度的主要要來源,,但是隨隨其含量增加加,強度增加,塑性性降低,,可焊性性降低,,抗腐蝕蝕性降低低。一般控制在0.12%~0.2%,在0.2%以下時時,可焊焊性良好好硫(S):熱脆性,不得超超過0.05%磷(P):冷脆性??垢g蝕能力略略有提高高,可焊焊性降低低。不得超過過0.045%24第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響錳(Mn):合金元素素。弱脫氧劑劑。與S形成MnS,熔點為1600℃,可以消消除一部部分S的有害作作用。硅(Si):合金元素素。強脫氧劑劑。氧(O):有害雜質質,效果果同S。氮(N):有害雜質質,效果果同P。25第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響二、冶金金缺陷常見的冶金缺陷陷有偏析、非金屬夾夾雜、氣孔、裂紋等。偏析——化學成分分分布的的不均勻勻程度。。三、加荷荷速度1.材性試試驗要求求緩慢加載載2.要考慮慮動荷載對結構的的不利影響響加荷速度度高,鋼材屈屈服點提提高,呈呈脆性。因此,,26第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響四、鋼材材硬化冷作硬化化—當加載超超過材料料比例極限限卸載后,,出現(xiàn)殘余變形形,再次加加載則屈服點提提高,塑塑性和韌韌性降低低的現(xiàn)象,,也稱““應變硬硬化”應變時效效——鋼材產生生塑性變變形時,,碳、氮氮化合物物更易析析出。即即冷作硬化化的同時時可以加加速時效效硬化,因此也也稱“人人工時效效”。時效硬化化——隨時間的的增長,碳和氮的的化合物物從晶體中中析出,,使材料料硬化的的現(xiàn)象。。27第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響五、溫度度的影響響1.正溫范圍圍100℃℃以內對鋼材性性能無影響;100℃℃以上隨溫度升升高,總總的趨勢勢是強度、彈彈性模量量降低,塑性增大大250℃℃左右抗拉強度度略有提提高,塑塑性和韌韌性降低低,脆性性增加——藍脆現(xiàn)象象。該溫度度區(qū)段稱稱為“藍藍脆區(qū)””。260~320℃℃在應力不不變的情情況下,,鋼材以以很緩慢慢的速度度繼續(xù)變形——徐變現(xiàn)象象。600℃℃左右彈性模量量趨于零零,承載能能力幾乎乎完全喪喪失。28第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響2.負溫范圍圍當溫度低于常溫溫時,鋼材材的脆性傾向隨隨溫度降降低而增增加。T1~T2之間溫度轉變變脆性區(qū)區(qū),沖擊功功急劇下下降。而而且不同同的鋼材材其脆性性轉變區(qū)區(qū)溫度不不同,必必須通過過試驗確確定。使使用溫度必須須高于T1,但不一定定高于T229第二章鋼鋼結結構的材材料2.4各種因素素對鋼材材主要性性能的影影響六、應力力集中的的影響構造缺陷陷:構件表表面不平平整,有有刻槽、、缺口,,厚度突突變等應力集中中:由于構構造缺陷陷,應力力不均勻勻,力線線變曲折折,缺陷處有高峰應應力。應力集中中的危害害:塑性性降低,,脆性增增加構造設計計時應避免截面面突變和和尖銳角角的情況七、厚度度的影響響隨著厚度度的增加加,鋼材材的抗拉、抗抗壓、抗抗彎、抗抗剪強度度均下降30第二章鋼鋼結結構的材材料2.5復雜應力力作用下下鋼材的的屈服條條件2.5復雜應力力作用下下鋼材的的屈服條條件假定:1.材料由彈彈性轉入入塑性的的強度指指標用變變形時單單位體積積中積聚的的能量來來表達;;2.當復雜應應力狀態(tài)態(tài)下變形形能等于于單軸受受力時的的變形能能時,鋼材材即由彈彈性轉入入塑性。。彈性狀態(tài)態(tài)塑性狀態(tài)態(tài)平面應力力狀態(tài)梁的應力力狀態(tài)純剪應力力狀態(tài)31第二章鋼鋼結結構的材材料2.6鋼材的疲疲勞2.6鋼材的疲疲勞一、鋼材材疲勞破破壞的特特征1.概念鋼材的疲疲勞——鋼材在連續(xù)循環(huán)環(huán)荷載作用下,,當循環(huán)次數(shù)數(shù)達到某一值n時鋼材的的破壞循環(huán)荷載載——結構或構構件承受受的隨時間變變化的荷載應力循環(huán)環(huán)次數(shù)n——結構或構構件破壞壞時所經經歷的應應力變化化次數(shù)應力幅——在循環(huán)荷載作用下,應力從最大到最小重復一次為一次循環(huán),最大應力與最小應力之差為應力幅。直接承受動力荷載載重復作用用的鋼結構構構件及及其連接,當當應力變變化的循環(huán)次數(shù)數(shù)n≥5××104時,應進行疲疲勞計算算。32第二章鋼鋼結結構的材材料2.6鋼材的疲疲勞同號應力循環(huán):應力比應力循環(huán)的形式異號應力循環(huán):應力比

(拉應力取正號,壓應力取負號)常幅疲勞勞荷載——所有應力力循環(huán)中中,應力力幅保持持常量。。變幅疲勞勞荷載——在應力循循環(huán)過程程中,應應力幅是是變量。。33第二章鋼鋼結結構的材材料2.6鋼材的疲疲勞2.疲勞破壞壞的特點點(1)疲勞破破壞時,,應力小于材料靜力強度度;(2)疲勞破破壞屬于于突然的脆性破壞壞。3.疲勞破壞壞的過程程缺陷微觀裂紋宏觀裂紋斷裂4.影響疲勞勞強度的的主要因因素(1)應力幅(2)應力循環(huán)環(huán)次數(shù)n材料內部缺陷(3)缺陷

構造缺陷(應力集中)

殘余應力34第二章鋼鋼結結構的材材料2.6鋼材的疲疲勞二、常幅幅疲勞計計算35第二章鋼鋼結結構的材材料2.6鋼材的疲疲勞三、變幅幅疲勞計計算重級工作作制吊車車梁和重重級、中中級工作作制吊車車桁架的疲勞可可作為常幅疲勞勞,按下式式計算::吊車類別重級工作制硬鉤吊車(如均熱爐車間夾鉗吊車)1.0重級工作制軟鉤吊車0.8中級工作制吊車0.5吊車梁和和吊車桁桁架欠載載效應的的等效系系數(shù)36第二章鋼鋼結結構的材材料2.6鋼材的疲疲勞疲勞計算算時應注注意的問問題1.直接承受動力荷載重復作用的鋼結構構構件及其連連接,當應應力變化的循環(huán)次數(shù)n≥5×104時,應進行行疲勞計算算。2.疲勞計算采采用容許應力幅幅法,荷載采用標準值。3.由于來源于試驗,已考慮動力效應,計算時不再考慮動力系數(shù)。4.在應力循環(huán)環(huán)中不出現(xiàn)拉應應力的部位可不不計算疲勞勞。37第二章鋼鋼結構的的材料2.7鋼的種類和和鋼材規(guī)格格2.7鋼的種類和和鋼材規(guī)格格一、鋼的種類1.化學成分普通碳素鋼鋼Q235普通低合金金鋼Q345、Q390、Q420平爐成成本高,,質量好((6小時100t左右)氧氣頂吹轉轉爐成成本低低,質量也也可(15分鐘150t)2.爐種3.脫氧程度沸騰鋼(F)脫氧較差鎮(zhèn)靜鋼(Z)脫氧充分半鎮(zhèn)靜鋼((b)脫氧程度介介于沸騰鋼鋼和鎮(zhèn)靜鋼鋼之間特殊鎮(zhèn)靜鋼鋼(TZ)38第二章鋼鋼結構的的材料2.7鋼的種類和和鋼材規(guī)格格4.質量等級A級:保證抗抗拉強度、、屈服點和和伸長率及及硫、磷含含量B、C、D級:保證抗抗拉強度、、屈服點、、伸長率、、冷彎和沖沖擊韌性(分別別為20℃、0℃、-20℃)及碳、硅硅、錳、硫、磷磷含量E級:除滿滿足D級的要求外外,還要求求-40℃時的沖擊韌韌性5.鋼材編號碳素鋼:Q×××質量等級((A~D)脫氧程度((F,b)低合金鋼::Q×××質量等級((A~E)如Q235-A·F、Q345-C39第二章鋼鋼結構的的材料2.7鋼的種類和和鋼材規(guī)格格6.鋼材的選擇擇(1)結構或構構件的重要要性;(2)荷載的種種類(靜荷荷載或動荷荷載);(3)連接方法法(焊接或或非焊接));(4)工作條件件(溫度,,腐蝕等))《鋼結構設計計規(guī)范》(GB50017-2003)規(guī)定:承重結構的鋼材應具具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量量的合格保證證,對焊接結構尚應具有碳碳含量的合合格保證。。焊接承重結結構以及重重要的非焊焊接承重結結構采用的的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證證。需要驗驗算疲勞的焊接結構的鋼材,應應具有常溫或負溫溫沖擊韌性的合格保證證。對需要要驗算疲勞的非焊接結構構的鋼材應具具有常溫沖擊韌性的合格保證證。40第二章鋼鋼結構的的材料2.7鋼的種類和和鋼材規(guī)格格二、鋼材的的規(guī)格1.熱軋鋼板(1)工字鋼普通工字鋼鋼Ⅰ20aH型鋼HW300×300×10××15T型鋼TW150×300×10××15(2)槽鋼[32b(3)角鋼L125××10L125××80×10(4)鋼管φ400××62.熱軋型鋼(P321,附錄7型鋼表)413.冷彎薄壁型型鋼壁厚1.5~5mm第二章鋼鋼結構的的材料2.7鋼的種類和和鋼材規(guī)格格42鋼結構設計計原理第三章.鋼結構的連連接3.1鋼結構的連連接方法3.2焊接方法和和焊縫連接接形式3.3角焊縫的構構造與計算算3.4對接焊縫的的構造與計計算3.5焊接應力和和焊接變形形3.6螺栓連接的的構造3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算3.8高強度螺栓栓連接的工工作性能和和計算43第三章鋼鋼結構的的連接3.1鋼結構的連連接方法3.1鋼結構的連連接方法焊縫連接鉚釘連接螺栓連接焊接連接應用最廣泛泛優(yōu)點:不削弱截面面,方便施施工,連接接剛度大,,密閉性好好;缺點:材質易脆,,存在殘余余應力,對對裂紋敏感感,疲勞性性能差。螺栓連接應用較廣泛泛優(yōu)點:裝拆方便,,高強螺栓栓摩擦型連連接的動力力、疲勞性性能較好。。缺點:削弱了截面面。鉚釘連接已基本淘汰汰優(yōu)點:傳力可靠,,塑性、韌韌性好,動動力性能好好。缺點:施工不便,,費工費料料。44第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式3.2焊接方法和和焊縫連接接形式電弧焊一、焊接方法電弧焊、電電阻焊、氣氣焊手工電弧焊優(yōu)點:方便,特別在高空和野外作業(yè);缺點:質量波動大,要求焊工等級高,勞動強度大,效率低。焊條:E43型——適用于Q235鋼E50型——適用于Q345鋼(P307,附表1.2)E55型——適用于Q390鋼,Q420鋼其中43,50,55——熔敷金屬的最小抗拉強度,單位不同鋼種的鋼材相焊接時,宜采用與低強度鋼材相適應的焊條45

焊機導線熔池焊條焊鉗保護氣體焊件電弧46第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式2.自動(半自自動)埋弧弧電弧焊優(yōu)點:質量量好,效率率高;缺點:需要要專用設備備。3.氣體保護焊焊優(yōu)點:質量量好;缺點:對環(huán)環(huán)境要求高高。47第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式二、焊縫連接形形式及焊縫縫形式1.焊縫連接形形式對接連接((用蓋板的的對接)、、搭接連接接、T形連接、角角部連接48附5:對接49附6:搭接50附7:T型連接51第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式2.焊縫形式焊縫:對接接焊縫、角角焊縫

正對接焊縫:焊縫垂直于力線對接焊縫

斜對接焊縫:焊縫傾斜于力線

正面角焊縫:焊縫垂直于力線

角焊縫側面角焊縫:焊縫平行于力線

斜角焊縫:焊縫傾斜于力線按受力方向劃劃分52第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式按沿長度方向的的布置劃分分角焊縫:連連續(xù)角焊縫縫、間斷角角焊縫按施焊位置置劃分平焊、橫焊焊、立焊、、仰焊平焊立焊橫焊仰焊53第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式三、焊縫缺陷和和焊縫質量量檢驗1.焊縫缺陷裂紋、焊瘤瘤、燒穿、、弧坑、氣孔等2.焊縫質量檢檢驗一級:外觀觀檢查、超超聲波檢驗驗、X射線檢查二級:外觀檢查、、超聲波檢檢驗三級:外觀觀檢查5455第三章鋼鋼結構的的連接3.2焊接方法和和焊縫連接接形式四、焊縫的標注方法56第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算一、角焊縫的形形式和強度度3.3角焊縫的構構造與計算算按截面形式式劃分直角角焊縫角焊縫

斜角角焊縫——角焊縫的焊腳尺寸——角焊縫的計算厚度(有效厚度),角焊縫一般用直角角焊縫。夾角的斜角角焊縫,不宜用作受力焊縫(鋼管結構除外)57第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算按受力方向向劃分正面角焊縫:焊縫軸線垂直于力線1)應力狀態(tài)復雜,存在正應力和剪應力,應力分布很不均勻2)三種破壞情況,ab面剪斷、ac面拉斷、ao面開裂3)破壞強度高,塑性差58B.正面角焊縫縫的破壞形形式59第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算2.側面角焊縫縫:焊縫軸線平行于力線1)主要受剪剪,剪應力力分布不均均勻,兩端端大,中間間小,焊縫縫越長剪應力分布布越不均勻勻2)剪斷面常常在45o斜截面上3)強度低,,但塑性好好正面角焊縫縫的強度是是側面角焊焊縫強度的的1.35~1.55倍3.斜角角焊縫縫:焊縫軸線傾斜于力線60第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算二、角焊縫的構構造要求1.最小焊腳尺尺寸注:對埋弧自動焊焊,最小焊腳腳尺寸可減小1mm;對T形連接的單面角焊縫縫,應增加1mm。當焊件厚度≤4mm時,最小焊焊腳尺寸應應與焊件厚度度相同。焊腳尺寸過過小,會在在焊縫金屬屬中由于冷冷卻速度快快而產生淬硬組織。。2.最大焊腳尺尺寸焊腳尺寸過過大,易使使母材形成成“過燒””現(xiàn)象,使使構件產生生翹曲、變變形和較大大的焊接應應力。61第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算對于貼邊焊焊3.角焊縫的最最小計算長長度焊縫焊腳尺尺寸大而長長度較小時時,焊件局局部加熱嚴嚴重且起落落弧的弧坑相距太太近,以及及可能產生生的缺陷,,使焊縫不不夠可靠。。此外,焊焊縫集中在在一很短距距離,焊件件的應力集集中也較大大。62第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算4.側面角焊縫縫的最大計計算長度側面角焊縫縫沿長度方方向受力不不均勻,兩兩端大中間間小,所以以一般均規(guī)定其最最大計算長長度。注:若內力力沿角焊縫縫全長分布,則計算長長度不受此限注意:焊腳尺寸寸和焊縫計計算長度取mm的整數(shù),小小數(shù)點以后后都進為1。63第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算5.搭接連接的的構造要求求為了避免應應力傳遞的的過分彎折折而使構件中中應力不均均勻僅有兩條側側面角焊縫縫時為了避免焊焊縫橫向收收縮時引起起板件的拱拱曲太大64第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算2)僅有正面面角焊縫時時為了減少收收縮應力以以及因偏心心在鋼板與與連接件中中產生的次次應力3)圍焊的轉角處必須連續(xù)施焊。

非圍焊時,可在構件轉角處作長度為的繞角焊65第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算焊縫實際長度取為5mm的倍數(shù),如192mm取為195mm,196mm取為200mm。66第三章鋼鋼結構的的連接3.3角焊縫的構構造與計算算三、直角角角焊縫強度度計算的基基本公式有效截面:作用在焊縫縫有效截面面上的應力力:角焊縫的通用計算公公式67第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算角焊焊縫縫的的基本本計計算算公公式式———角焊焊縫縫的的基基本本計計算算公公式式68第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算計算算步步驟驟(4)區(qū)分分正面面角角焊焊縫縫受力力和和側面面角角焊焊縫縫受力力,,視視荷載種種類類(靜荷荷或或動動荷荷))代代入入角角焊焊縫縫的的基基本本計計算算公公式進進行行計計算算。。(1)求求出出同一一平平面面焊縫縫群群的的形心心(2)將將荷荷載載向向形心心簡化化,,找找出出最不不利利位位置置(3)分分別別求求出出各荷荷載載分分量量在最最不不利利位位置置產產生生的的應力力69第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算四、、各各種種受受力力狀狀態(tài)態(tài)下下直直角角角角焊焊縫縫連連接接的的計計算算1.承受受軸軸心心力力作作用用(1)用蓋蓋板板的的對對接接連連接接70第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算例3-1雙蓋蓋板板對對接接連連接接的的角角焊焊縫縫計計算算條件件::已已知知鋼鋼板板截截面面為為--250××14,蓋板板截截面面為為2——190××10,承受受軸心心靜靜力力荷荷載載設設計計值值700kN,鋼材材為為Q235,焊條條為為E43型,,手工工焊焊。。要求求::設設計計此此蓋蓋板板。。解::確確定定角角焊焊縫縫的的焊焊腳腳尺尺寸寸19025251071第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算1)采采用用側側面面角角焊焊縫縫190252510用雙雙蓋蓋板板,,接接頭頭一一側側共共有有四四條條角角焊焊縫縫,,每條條焊焊縫縫所所需需的的計計算算長長度度為為::72第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算2)采采用用三三面面圍圍焊焊正面面角角焊焊縫縫所所能能承承受受的的內內力力為為::19025251073第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算(2)承受受斜向向軸心心力力74第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算(3)承受受軸軸心心力力的的角鋼鋼角角焊焊縫縫計算算1)三三面面圍圍焊焊75第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算2)兩兩面面?zhèn)葌群负?76第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算3)L形圍圍焊焊:77附8:角角鋼鋼與與節(jié)節(jié)點點板板的的連連接接78140第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算例3.2如圖所示,雙角鋼2L140×90×10和節(jié)點板用直角角焊縫連接,鋼材為Q345鋼,焊條E50型,手工焊,采用兩面?zhèn)群缚p連接,肢背、肢尖的焊縫長度均為300mm,焊腳尺寸為8mm,試問在軸心力設計值N=1200KN作用下,此連接焊縫是否能滿足強度要求?若不能則應采用什么措施,且如何驗算?7980第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算81第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算82第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算83第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算2.承受受彎彎矩矩、、軸軸心心力力和和剪剪力力聯(lián)聯(lián)合合作作用用的的角角焊焊縫縫連連接接計計算算AB84第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算AB85第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算88第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算3.圍焊焊縫縫承承受受剪剪力力和和扭扭矩矩作作用用時時的的計計算算假定定:((1)構構件件是是完完全全剛剛性性的的,,角角焊焊縫縫處處于于彈彈性性狀狀態(tài)態(tài);;(2)角角焊焊縫縫群群上上任任意意一一點點的的應應力力方方向向垂垂直直于于該該點點與與形形心心的連連線線,,且且應應力力大大小小與與連連線線長長度度r成正正比比。。89第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算90第三三章章鋼鋼結結構構的的連連接接3.3角焊焊縫縫的的構構造造與與計計算算91第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算92第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算40080-200×20-100×2010截面特特性計計算截面積積:上、下下翼緣緣及腹腹板截截面積積之和和中和軸軸(形形心))位置置:按全截截面對對某軸軸的面面積矩等于于各塊塊板分分別對對該軸軸的面面積矩矩之和和求得得。慣性矩矩:各板塊塊自身身慣性性矩再再加上上各板板塊面面積乘乘以板板塊中中心至至中和軸軸距離離的平平方。。93第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算40080-200×20-100×2010各點抵抵抗矩矩:慣性矩矩除以以該點點至中中和軸軸的距距離。。各點面面積矩矩:該點以以上((或以以下))的截截面積積對中中和軸軸的面面積矩矩。如按b點以下下面積積矩計計算,,中和軸軸以上上部分分取負負值,,以下下部分分取正正值94第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算3002002005.63005.65.620095第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算3002002005.63005.65.620096第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算3002002005.63005.65.620097第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.3角焊縫縫的構構造與與計算算問題::圖1中應驗驗算點的角角焊縫縫強度度?圖2中應驗驗算點的角角焊縫縫強度度?98第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算一、對對接焊焊縫的的構造造用引弧板焊接對接焊縫的坡口形式鋼板的拼接>4mm99附10:帶引引弧板板的對對接焊焊縫連連接100第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算二、焊焊透的的對接接焊縫縫的計計算對接焊焊縫是是焊件件截面面的組組成部部分,,焊縫縫中的的應力力分布布情況況與焊焊件的的情況況相同同,其其計算算方法法與構構件的的強度度計算算一樣樣。1、軸心心受力力的對對接焊焊縫計計算(1)正對對接焊焊縫通過一一、二二級檢檢驗的的對接接焊縫縫的強強度可可以認認為與與母材材等強強度,,連接接不必必驗算算101第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算(2)斜對對接焊焊縫如果用用正對對接焊焊縫不不能滿滿足強強度要要求,,可采用用斜對對接焊焊縫。。102第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算2.承受彎彎矩和和剪力力共同同作用用的對對接焊焊縫分別驗驗算最大正正應力力和最大剪剪應力力,對于于同時時受有有較大大正應應力和和較大剪剪應力力處,,還應應驗算算折算應應力。103第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算104第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算105第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算106第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算107第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.4對接焊焊縫的的構造造與計計算問題::圖1圖2圖1、圖2所示的的對接接焊縫縫截面面,強強度驗驗算應應分別別驗算算哪些些點??最大正正應力力驗算算:圖圖1點,圖圖2點。最大剪剪應力力驗算算:圖圖1點,圖圖2點。折算應應力驗驗算::圖圖1點,圖圖2點。108第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.5焊接應應力和和焊接接變形形3.5焊接應應力和和焊接接變形形2.特點::焊接應應力是是自相平平衡的。一、焊焊接應應力產產生的的原因因和特特點原因::焊接過過程中中存在在不均勻勻的溫度度場和和局部部高溫溫,焊焊縫和和焊縫附附近的的鋼材材不能自自由地地膨脹脹和收收縮,受到到約束束而產生焊焊接應應力。。109第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.5焊接應應力和和焊接接變形形2.降低構構件的的剛度度二、焊焊接應應力對對結構構性能能的影影響對強度度無影影響::+--110第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.5焊接應應力和和焊接接變形形4.降低構構件的的疲勞勞強度度3.降低構構件的的穩(wěn)定定承載載力5.加劇低低溫冷冷脆1.構件件不平平整,,安裝裝困難難2.變軸軸心受受力構構件為為偏心心受力力構件件三、焊焊接變變形對對構件件工作作性能能的影影響111第三章章鋼鋼結結構的的連接接3.5焊接應應力和和焊接接變形形1.設計計方面面四、減減少焊焊接應應力和和焊接接變形形的措措施(1)對稱稱布置置焊縫縫,減減小變變形(2)焊縫縫不宜宜過于于集中中,不要出出現(xiàn)三三向交交叉焊焊縫(3)注意意施焊焊方便便,以以保證證焊接接質量量2.制造造方面面(1)焊前預熱熱(2)焊后熱處處理(3)焊后機械械校正(4)合理施焊焊順序(5)焊前反變變形112第三章鋼鋼結構的的連接3.6螺栓連接的的構造3.6螺栓連接的的構造3.施工要求:螺栓間距距不能太近近,滿足凈凈空要求,,便于安裝裝2.構造要求:螺栓間距距不能太大大,避免壓壓不緊潮氣氣進入導致致腐蝕1.受力要求螺栓或鉚釘釘?shù)淖畲?、最小小容許距離離見P52,表3.4~3.7螺栓及其孔孔眼圖例見見P29,表3.3113第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算普通螺栓按按加工精度度可分為::1.粗制螺栓((C級)優(yōu)點:安裝簡單單,便于拆拆裝缺點:螺桿與鋼鋼板孔壁不不夠緊密,,傳遞剪力力時,連接接變形較大大。宜用于承受拉力的連接中,,或用于次要結構和可拆卸結構構的受剪連接及安裝裝時的臨時固定。2.精制螺栓((A、B級)優(yōu)點:受力性能能好缺點:安裝費時時費工,且且費用較高高。目前建筑結結構中已較較少使用。。114第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算剪力螺栓(抗剪螺栓):螺栓桿垂直于力線按受力情況分為拉力螺栓(抗拉螺栓):螺栓桿平行于力線既受剪又受拉的螺栓抗剪連接——板件之間有有相互錯動的趨勢抗拉連接——板件之間有有相互脫開的趨勢115第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算一、普通螺栓的的抗剪連接接(1)單個螺栓栓的受剪工工作性能4)彈塑性階段段(3~4):連接的剪切切變形迅速速增大,直直至破壞。。1.抗剪連接的的工作性能能1)彈性階段(0~1):板件間相互互擠壓,靠靠摩擦阻力力傳力;2)滑移階段(1~2):摩擦阻力被被克服后,,板件間產產生滑移,,栓桿與孔孔壁相接觸觸,滑移量取決決于栓桿與與孔的間距距;3)栓桿直接傳傳力的彈性性階段(2~3):螺栓桿既受受剪又受彎彎,孔壁受受到擠壓;;116第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算(2)受剪螺栓栓的破壞形形式1)栓桿被剪剪斷2)鋼板被擠擠壓破壞((螺栓承壓壓破壞)3)鋼板被拉拉斷4)鋼板被剪剪壞5)桿身彎曲曲破壞117第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算(3)針對以上上破壞形式式,應采取取以下措施施1)通過計算保證螺栓抗剪2)通過計算保證螺栓抗擠壓

3)通過計算保證板件有足夠的拉壓強度

4)螺栓端距≥——避免鋼板被拉豁118第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2.抗剪連接的的計算(1)單個普通通螺栓的抗抗剪承載力力在普通螺栓栓受剪的連連接中,單單個普通螺螺栓的承載載力設計值值應取抗剪剪承載力和和承壓承載載力設計值值中的較小值。單個普通螺螺栓的抗剪承載力設計計值單個普通螺螺栓的承壓承載力設計計值119第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算(2)普通螺栓栓群的抗剪剪連接計算算1)普通螺栓栓群軸心受剪120第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算普通螺栓群群軸心受剪的計算流程程121第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算340122第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算1201205050340123第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2)普通螺栓栓群偏心受剪124第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算125第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算126第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算127第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算普通螺栓群群偏心受剪的計算流程程128第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算5050100100129第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算5050100100130第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算131第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算二、普通螺螺栓的抗拉拉連接抗拉連接的的工作性能能抗拉螺栓的的工作特點點杠桿效應——由于被連接接件的剛度度不夠,在在螺栓中產產生附加應應力。規(guī)范中考慮慮杠桿效應應,降低了了螺栓的抗抗拉強度,,同時要求求設計中應應采取構造造措施以減減少不利影影響。抗拉螺栓連連接中,外外力使被連連接件的接觸面互相相脫離而使使螺栓受拉拉,最后螺栓桿被拉拉斷而破壞壞。132第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2.抗拉連接的的計算(1)單個普通通螺栓的抗抗拉承載力力133第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算(2)普通螺栓栓群的抗拉拉連接計算算1)普通螺栓栓群軸心受拉134第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算假定:①在彎矩作用用下,板件件繞最邊緣的螺栓旋轉轉;②每個螺栓受受力大小與與其到旋轉轉中心的距距離成正比比。2)普通螺栓栓群彎矩受拉135第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算3)普通螺栓栓群偏心受拉136第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算137第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算三、既受剪剪又受拉的的普通螺栓栓連接138第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2001001001001005050139第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2001001001001005050140第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2001001001001005050141第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算2001001001001005050142第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算5×80=400143第三章鋼鋼結構的的連接3.7普通螺栓連連接的工作作性能和計計算5×80=400144第三章鋼鋼結構的的連接3.8高強度螺栓栓連接的工工作性能和和計算3.8高強度螺栓栓連接的工工作性能和和計算一、高強螺螺栓的構造造優(yōu)質碳素鋼:8.8級8.8S材料合金結構鋼:10.9級(韌性差,只用一次)10.9S在摩擦阻力力被克服后后繼續(xù)靠栓栓桿承受荷荷載,承載載力高,連連接變形比摩擦型的的大。僅用于承受受靜力荷載載和間接承承受動力荷荷載結構中中的連接。采用高強度度鋼材制作作的螺栓稱稱為高強螺螺栓。高強度螺栓栓的連接形式分為兩種::只靠擠壓力力產生的摩摩擦阻力傳傳遞剪力,,摩擦阻阻力被克服服即為破壞壞。1.摩擦型連接接2.承壓型連接接145第三章鋼鋼結構的的連接3.8高強度螺栓栓連接的工工作性能和和計算高強螺栓的的設計準則則:以荷載設計計值引起的的剪力不超超過摩擦阻力力為設計準準則1.高強度螺栓栓摩擦型連接接(0~1)以連接達到到破壞的極極限狀態(tài)為為設計準則2.高強度螺栓栓承壓型連接接(0~4)高強度螺栓栓承壓型連接接的的預拉力力P和連接處構構件接觸面面的處理方方法應與高高強度螺栓栓摩擦型連接接相同。146第三章鋼鋼結構的的連接3.8高強度螺栓栓連接的工工作性能和和計算二、預拉力力的建立轉角法:通過工藝藝試驗,確確定滿足預預拉力要求求所需角度度,在實際工程中中采用固定定轉角,不不精確2.扭矩法:通過工藝藝試驗,確確定滿足預預拉力要求求所需扭矩矩,制做特殊扳手手,如機械械扳手,光光電扳手等等3.扭剪型高強強螺栓:一種特制制螺栓,用用特殊扳手手,擰斷為為止——預拉力建立立完成147附11:扭剪型型高強度度螺栓148第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算三、高強強度螺栓栓的計算算高強度螺螺栓的抗抗剪計算算(1)高強度度螺栓摩擦型連連接149第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算(2)高強度度螺栓承壓型連連接150第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算2.高強度螺螺栓的抗抗拉計算算(1)高強度度螺栓摩擦型連連接(2)高強度度螺栓承壓型連連接151第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算3.同時承受受剪力和和拉力的的高強度度螺栓計計算(1)高強度度螺栓摩擦型連連接(2)高強度度螺栓承壓型連連接152第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算1.高強螺栓栓群在彎彎矩作用用下的計計算2.高強螺栓栓群偏心心受拉的的計算四、高強強螺栓群群的計算算153第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算3.高強螺栓栓群在拉拉力、彎彎矩和剪剪力共同同作用下下的計算算(1)高強度度螺栓摩擦型連連接(2)高強度度螺栓承壓型連連接154第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算5050100100155第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算5050100100156第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算157第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算80808080158第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算80808080159第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算80808080160第三章鋼鋼結結構的連連接3.8高強度螺螺栓連接接的工作作性能和和計算80808080作業(yè):P69~70,習題3.1、3.2、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9161第4章軸軸心受力力構件4.軸心受力力構件4.1概述4.2軸心受力力構件的的強度和和剛度4.3軸心受壓壓構件的的穩(wěn)定4.4軸心受壓壓柱的設設計4.5柱頭和柱柱腳162第4章軸軸心受力力構件4.1概述4.1概述軸心受拉拉構件:桁架拉拉桿、網(wǎng)網(wǎng)架、塔塔架軸心受壓壓構件:桁架壓壓桿、工工作平臺臺柱、各各種結構構柱承載能力極限限狀態(tài):強強度、穩(wěn)定定正常使用極限限狀態(tài):剛度度一、軸心受力力構件的特點點軸心受拉構件件:強度、剛度控制軸心受壓構件件:強度、剛度、穩(wěn)定必須同同時滿足軸心受力構件件應滿足兩個個極限狀態(tài)::163第4章軸心受受力構件4.1概述實腹式構件:單個型鋼截截面焊接組合截面面冷彎薄壁型鋼鋼二、軸心受力力構件的截面面形式格構式構件三、柱的組成成164165166167第4章軸心受受力構件4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度一、強度計算算168第4章軸心受受力構件4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度關于凈截面面積169第4章軸心受受力構件4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度用摩擦型連接接高強度螺栓栓連接的構件件的強度計算算構件凈截面上上所受的力應應扣去已傳走走的力同時還應驗算算構件截面無無削弱處的強強度:孔前傳力——由于摩擦型連連接高強度螺螺栓是靠摩擦擦力傳力的,,每個螺栓所傳傳的力已由摩摩擦力在螺栓栓孔前傳走。。用摩擦型連接接高強度螺栓栓連接的構件件,存在孔前傳力170第4章軸心受受力構件4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度ⅠⅠⅡⅡ171第4章軸心受受力構件4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度ⅠⅠⅡⅡ172第4章軸心受受力構件4.2軸心受力構件件的強度和剛剛度二、剛度計算算受拉和受壓構件的剛度是以保證其長細比限值來實現(xiàn)的173第4章軸心受受力構件4.3軸心受壓構件件的穩(wěn)定4.3軸心受壓構件件的穩(wěn)定第二類穩(wěn)定——由于初始缺陷陷,壓桿一開開始就是偏心心受力,沒有平衡分枝現(xiàn)現(xiàn)象,變形從從小到大,直直到失穩(wěn)破壞為止。計算方法:極極限平衡法穩(wěn)定問題分為為兩類:第一類穩(wěn)定——由直桿平衡轉轉為微微彎曲曲的平衡,即即發(fā)生平衡形式的轉移,,變形從無到到有,稱為平平衡分枝現(xiàn)象,這種失穩(wěn)穩(wěn)通常稱為屈屈曲。計算方法:歐歐拉臨界力174第4章軸心受受力構件4.3軸心受壓構件件的穩(wěn)定兩端鉸接的等截面軸心心壓桿的屈曲曲臨界力為::對于其它支承承情況:歐拉臨界應力力歐拉(Euler)臨界力——理想軸心壓桿桿彎曲屈曲臨臨界力理想軸心壓桿桿的穩(wěn)定曲線線175第4章軸心受受力構件4.3軸心受壓構件件的穩(wěn)定一、軸心受壓壓構件的整體體穩(wěn)定1.理想軸心受壓壓構件理想的軸心壓壓桿——等截面、無初初始變形、無無初偏心、無無殘余應力、材質均均勻的軸心壓壓桿。由于截面形式式不同,軸心心受壓構件喪喪失整體穩(wěn)定定的形式有三三種:彎曲屈曲:雙軸對稱截面(工字鋼)彎扭屈曲:單軸對稱截面(槽鋼,等邊角鋼)扭轉屈曲:十字

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