水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件

第一節(jié)鋼柱與鋼壓桿的應(yīng)用和構(gòu)造形式一、基本概念軸心受力構(gòu)件：只受通過(guò)構(gòu)件截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。軸心受拉構(gòu)件：軸向力為拉力時(shí)稱軸心受拉構(gòu)件。軸心受壓構(gòu)件：當(dāng)軸向力為壓力時(shí)稱軸心受壓構(gòu)件。柱：用來(lái)支承梁、桁架等構(gòu)件并將荷載傳遞給基礎(chǔ)的受壓構(gòu)件。它由柱頭、柱身、柱腳組成。拉彎構(gòu)件：同時(shí)受拉和受彎的構(gòu)件稱為拉彎構(gòu)件。壓彎構(gòu)件：同時(shí)受壓和受彎的構(gòu)件稱為壓彎構(gòu)件。第一節(jié)鋼柱與鋼壓桿的應(yīng)用和構(gòu)造形式一、基本概念軸心受1二：柱的組成二：柱的組成2三、軸心受壓構(gòu)件的分類：實(shí)腹式按截面形式分格構(gòu)式綴條式綴板式三、軸心受壓構(gòu)件的分類：實(shí)腹式按截面形式分格構(gòu)式綴條式綴板式3

格構(gòu)式柱實(shí)例綴條柱綴板柱格構(gòu)式柱實(shí)例綴條柱綴板柱4實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱5水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件6水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件7水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件8

構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定性剛度（長(zhǎng)細(xì)比）狀態(tài)

軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算與受拉構(gòu)件相同。

軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)往往由穩(wěn)定所決定。穩(wěn)定問(wèn)題包括整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。四、軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)內(nèi)容構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定9第二節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的整體穩(wěn)定性NN結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞失穩(wěn)形態(tài)與截面形式有密切關(guān)系軸心整體屈曲形式:彎曲屈曲—構(gòu)件僅繞弱軸彎曲。扭轉(zhuǎn)屈曲—截面僅發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。彎扭屈曲—既有彎曲變形又發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。第二節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的整體穩(wěn)定性NN結(jié)構(gòu)的整體失10一、理想軸心壓桿的臨界力

理想軸心受壓構(gòu)件（理想直，理想軸心受力）當(dāng)其壓力小于某個(gè)值（Ncr）時(shí)，只有軸向壓縮變形和均勻壓應(yīng)力。達(dá)到該值時(shí)，構(gòu)件可能彎曲或扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。此現(xiàn)象稱：構(gòu)件整體失穩(wěn)或整體屈曲。意指：失去了原先的直線平衡形式的穩(wěn)定性。直線直線平衡直線平衡直線平衡彎曲平衡○○。N

＜Ncr○○。N

＜Ncr○○。Ncr○○。Ncr?！稹餘

>Ncr?！稹饛澢茐氖ブ本€平衡一、理想軸心壓桿的臨界力理想軸心受壓構(gòu)件（理11理想軸心壓桿的彈性彎曲屈曲計(jì)算公式的推導(dǎo)穩(wěn)定平衡狀態(tài)對(duì)兩端鉸支的理想細(xì)長(zhǎng)壓桿，當(dāng)壓力N較小時(shí)，桿件只有軸心壓縮變形，桿軸保持平直。如有干擾使之微彎，干擾撤去后，桿件就恢復(fù)原來(lái)的直線狀態(tài)，這表示直線狀態(tài)的平衡是穩(wěn)定的。lNNFNN理想軸心壓桿的彈性彎曲屈曲計(jì)算公式的推導(dǎo)穩(wěn)定平衡狀態(tài)12lFNNNN隨遇平衡狀態(tài)

當(dāng)逐漸加大N力到某一數(shù)值時(shí)，如有干擾，桿件就可能微彎，而撤去此干擾后，桿件仍然保持微彎狀態(tài)不再恢復(fù)其原有的直線狀態(tài)，這時(shí)除直線形式的平衡外，還存在微彎狀態(tài)下的平衡位置。這種現(xiàn)象稱為平衡的“分枝”，而且此時(shí)外力和內(nèi)力的平衡是隨遇的，叫做隨遇平衡或中性平衡。lFNNNN隨遇平衡狀態(tài)當(dāng)逐漸加大N力到某一數(shù)值時(shí)13lFNcrNcrNcrNcrNcrNcr臨界狀態(tài)

當(dāng)外力N超過(guò)此數(shù)值時(shí)，微小的干擾將使桿件產(chǎn)生很大的彎曲變形隨即破壞，此時(shí)的平衡是不穩(wěn)定的，即桿件“屈曲”。中性平衡狀態(tài)是從穩(wěn)定平衡過(guò)渡到不穩(wěn)定平衡的一個(gè)臨界狀態(tài)，所以稱此時(shí)的外力N值為臨界力。此臨界力可定義為理想軸心壓桿呈微彎狀態(tài)的軸心壓力。lFNcrNcrNcrNcrNcrNcr臨界狀態(tài)當(dāng)外14理想軸心受壓桿件隨N的增加，整個(gè)工作狀態(tài)如下：lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcr穩(wěn)定平衡狀態(tài)隨遇平衡狀態(tài)臨界狀態(tài)理想軸心受壓桿件隨N的增加，整個(gè)工作狀態(tài)如下：lNNFFFN15下面按隨遇平衡法推導(dǎo)臨界力NcrNcrNcrlyy1y2NcrNcrM=Ncr?yx取微彎狀態(tài)平衡分析，如下：下面按隨遇平衡法推導(dǎo)臨界力NcrNcrNcrlyy16軸心壓桿發(fā)生彎曲時(shí),截面中將引起彎矩M和剪力V，任一點(diǎn)由彎矩M產(chǎn)生的變形為y1，由剪力V產(chǎn)生的變形為y2，總變形y=y1+y2。

由材料力學(xué)知：剪力V產(chǎn)生的軸線轉(zhuǎn)角為軸心壓桿發(fā)生彎曲時(shí),截面中將引起彎矩M和剪力V，任17因?yàn)椋核裕阂驗(yàn)椋核裕?8則：這是常系數(shù)線性二階齊次方程，其通解為:則：這是常系數(shù)線性二階齊次方程，其通解為:19解上式，得：

A=0不符合桿件微彎的前提，不是問(wèn)題的解答。解上式，得：20解出N即為中性平衡的臨界力Ncr臨界應(yīng)力解出N即為中性平衡的臨界力Ncr臨界應(yīng)力21對(duì)實(shí)腹式構(gòu)件剪切變形的影響較小，可忽略不計(jì)，即得歐拉臨界力和臨界應(yīng)力：上述推導(dǎo)過(guò)程中，假定材料滿足虎克定律，E為常量，因此當(dāng)截面應(yīng)力超過(guò)鋼材的比例極限fp

后，歐拉臨界力公式不再適用，以上公式的適用條件應(yīng)為：對(duì)實(shí)腹式構(gòu)件剪切變形的影響較小，可忽略不計(jì)，即得歐拉22或長(zhǎng)細(xì)比4、理想軸心壓桿的彈塑性彎曲屈曲歷史上曾出現(xiàn)過(guò)兩種理論來(lái)解決該問(wèn)題，即：切線模量理論和雙模量理論。

當(dāng)σcr＞fp后，σ-ε曲線為非線性,σcr難以確定。或長(zhǎng)細(xì)比4、理想軸心壓桿的彈塑性彎曲屈曲歷史上曾出現(xiàn)23臨界力Ncr：其對(duì)應(yīng)的臨界應(yīng)力：NcrNcrNcrNcr這是著名的L.Euler荷載，常用Ne表示。1744年俄國(guó)數(shù)學(xué)家歐拉提出，19世紀(jì)被實(shí)驗(yàn)證實(shí)對(duì)細(xì)長(zhǎng)柱是正確的。臨界力Ncr：其對(duì)應(yīng)的臨界應(yīng)力：NcrNcrNcrNcr這是24軸心受壓桿件的彈性彎曲屈曲lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcrA穩(wěn)定平衡狀態(tài)B隨遇平衡狀態(tài)C臨界狀態(tài)軸心受壓桿件的彈性彎曲屈曲lNNFFFNNNNNcrNcrN25整體彎曲屈曲實(shí)例整體彎曲屈曲實(shí)例26二、殘余應(yīng)力的影響1.殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因

①焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻；

②型鋼熱扎后的不均勻冷卻；

③板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮；

④構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。二、殘余應(yīng)力的影響1.殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因27殘余應(yīng)力的測(cè)量方法：鋸割法鋸割法測(cè)定殘余應(yīng)力的順序殘余應(yīng)力的測(cè)量方法：鋸割法鋸割法測(cè)定殘余應(yīng)力的順序28實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)算簡(jiǎn)圖）：典型截面的殘余應(yīng)力實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)29++-0.361fy0.805fy(a)熱扎工字鋼0.3fy0.3fy0.3fy(b)熱扎H型鋼fy(c)扎制邊焊接0.3fyβ1fy(d)焰切邊焊接0.2fyfy0.75fy(e)焊接0.53fyfyβ2fyβ2fy(f)熱扎等邊角鋼++-0.361fy0.805fy(a)熱扎工字鋼0.3fy302.從短柱段看殘余應(yīng)力對(duì)壓桿的影響以雙軸對(duì)稱工字型鋼短柱為例：殘余應(yīng)力對(duì)短柱段的影響2.從短柱段看殘余應(yīng)力對(duì)壓桿的影響殘余應(yīng)力對(duì)短柱段的影響31三、實(shí)際軸心壓桿的穩(wěn)定極限承載力1、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的臨界應(yīng)力

確定受壓構(gòu)件臨界應(yīng)力的方法，一般有：（1）屈服準(zhǔn)則：以理想壓桿為模型，彈性段以歐拉臨界力為基礎(chǔ)，彈塑性段以切線模量為基礎(chǔ)，用安全系數(shù)考慮初始缺陷的不利影響；（2）邊緣屈服準(zhǔn)則：以有初彎曲和初偏心的壓桿為模型，以截面邊緣應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)為其承載力極限；（3）最大強(qiáng)度準(zhǔn)則：以有初始缺陷的壓桿為模型，考慮截面的塑性發(fā)展，以最終破壞的最大荷載為其極限承載力；（4）經(jīng)驗(yàn)公式：以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。三、實(shí)際軸心壓桿的穩(wěn)定極限承載力1、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的臨322、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線

我國(guó)規(guī)范給定的臨界應(yīng)力σcr，是按最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，并通過(guò)數(shù)值分析確定的。由于各種缺陷對(duì)不同截面、不同對(duì)稱軸的影響不同，所以σcr-λ曲線（柱子曲線），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，為減小誤差以及簡(jiǎn)化計(jì)算，規(guī)范在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，給出了四條曲線（四類截面），并引入了穩(wěn)定系數(shù)。2、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線我國(guó)規(guī)范給定的臨界33柱子曲線

柱子曲線343、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算

軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，截面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力，并考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)γR后，即為：3、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失35（2）構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的確定①、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：xxyy對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：②、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：xxyy繞對(duì)稱軸y軸屈曲時(shí)，一般為彎扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長(zhǎng)細(xì)比λyz代替λy

，計(jì)算公式如下：xxyybt（2）構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的確定①、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：xxy36水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件37（3）其他注意事項(xiàng)：1、無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面連接的不等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強(qiáng)度折減系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；3、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸（y軸）的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用λy查穩(wěn)定系數(shù)。yyxx實(shí)軸虛軸（3）其他注意事項(xiàng)：1、無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面38第三節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的局部穩(wěn)定性1.

均勻受壓板件的屈曲現(xiàn)象軸心受壓柱局部屈曲變形軸心受壓構(gòu)件翼緣的凸曲現(xiàn)象第三節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的局部穩(wěn)定性1.均勻受壓板39b在外壓力作用下，截面的某些部分（板件），不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會(huì)降低構(gòu)件的承載力。ABCDEFOPABCDEFGb在外壓力作用下，截面的某些部分（板件），不能繼續(xù)維持40水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件41對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)，一般要求：局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)，即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的臨界應(yīng)力，所以：對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)，一般要求：局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)，即板件的臨42由上式，即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時(shí)，板件的寬厚比限值：

1、翼緣板：

A、工字形、T形、H形截面翼緣板btbttbtb由上式，即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時(shí)，板件的寬厚比限值：43B、箱形截面翼緣板bb0tB、箱形截面翼緣板bb0t442、腹板：

A、工字形、H形截面腹板twh0h0tw2、腹板：A、工字形、H形截面腹板twh0h0tw45B、箱形截面腹板C、T形截面腹板自由邊受拉時(shí)：twh0h0twB、箱形截面腹板C、T形截面腹板twh0h0tw463、圓管截面（三）、軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時(shí)的解決措施

1、增加板件厚度；2、對(duì)于H形、工字形和箱形截面，當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，腹板截面取有效截面，即取腹板計(jì)算高度范圍內(nèi)兩側(cè)各為部分，但計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)仍取全截面。Dt3、圓管截面（三）、軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時(shí)的解決措施2、47twh0由于橫向張力的存在，腹板屈曲后仍具有很大的承載力，腹板中的縱向壓應(yīng)力為非均勻分布：

因此，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，腹板截面取有效截面betW。腹板屈曲后，實(shí)際平板可由一應(yīng)力等于fy的等效平板代替，如圖。be/2be/2fytwh0由于橫向張力的存在，腹板屈曲后仍具有很大的承載力，腹483、對(duì)于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，也可以設(shè)縱向加勁肋來(lái)加強(qiáng)腹板。

縱向加勁肋與翼緣間的腹板，應(yīng)滿足高厚比限值。

縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，其一側(cè)的外伸寬度不應(yīng)小于10tw，厚度不應(yīng)小于0.75tw?！?0tw≥0.75twh0’縱向加勁肋橫向加勁肋3、對(duì)于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，也49水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件50第四節(jié)軸心受壓實(shí)腹柱設(shè)計(jì)一般采用雙軸對(duì)稱截面，以免彎扭失穩(wěn)1、實(shí)腹柱截面形式第四節(jié)軸心受壓實(shí)腹柱設(shè)計(jì)一般采用雙軸對(duì)稱截面，以免彎512、軸心受壓實(shí)腹柱截面設(shè)計(jì)步驟（1）假定柱的長(zhǎng)細(xì)比，，根據(jù)截面分類和鋼號(hào)確定穩(wěn)定系數(shù)，初步計(jì)算需要的截面積：

（2）估算兩個(gè)主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑：（3）根據(jù)求出的A、ix、iy，選擇截面。優(yōu)先選用軋制型鋼，若現(xiàn)有型鋼規(guī)格不滿足，可采用組合截面。各種組合截面的尺寸與回轉(zhuǎn)半徑的近似關(guān)系見(jiàn)附錄八。初選截面強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定2、軸心受壓實(shí)腹柱截面設(shè)計(jì)步驟（1）假定柱的長(zhǎng)細(xì)比，52（4）進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。①截面無(wú)削弱時(shí)，可不進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算；截面有削弱時(shí)，按凈截面面積進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：②進(jìn)行剛度驗(yàn)算：③進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算：④進(jìn)行局部穩(wěn)定驗(yàn)算：熱軋型鋼可不驗(yàn)算；對(duì)于組合截面，應(yīng)符合寬厚比限值要求。初選截面強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定（4）進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。初選截面強(qiáng)度、剛度、533、構(gòu)造要求：

對(duì)于實(shí)腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比h0/tw>80時(shí)，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運(yùn)輸和施工中發(fā)生過(guò)大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：

橫向加勁肋間距≤3h0；橫向加勁肋的外伸寬度bs≥h0/30+40mm；橫向加勁肋的厚度ts≥bs/15。

對(duì)于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小，可不于計(jì)算，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可。bs橫向加勁肋≤3h0h0ts3、構(gòu)造要求：對(duì)于實(shí)腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比h0/54【例5.1】某管道支架，設(shè)計(jì)壓力N=1600kN，柱兩端鉸接，鋼材為Q235，截面無(wú)孔眼削弱。試設(shè)計(jì)此支柱的截面：1)用普通軋制工字形截面；2)用熱軋H型鋼；3)焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊緣。【例5.1】某管道支架，設(shè)計(jì)壓力N=1600kN，柱兩端鉸接551、取普通軋制工字形截面

假定λ=90，對(duì)x軸屬a類截面，查附表，φx=0.714。

對(duì)y軸屬b類截面，查附表，φy=0.621。

查附表選Ⅰ56a,ix=22.01cm,iy=3.18cm，A=135.38cm2。（1)試選截面解：計(jì)算長(zhǎng)度1、取普通軋制工字形截面假定λ=90，對(duì)56a類曲線，查附表4-3，b類曲線，查附表4-4，（2）強(qiáng)度驗(yàn)算：截面無(wú)削弱，可不驗(yàn)算。（3）剛度驗(yàn)算：（4)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：（5)局部穩(wěn)定性驗(yàn)算：熱軋型鋼不需驗(yàn)算。a類曲線，查附表4-3，b類曲線，查附表4-4，（2）強(qiáng)度驗(yàn)57第五節(jié)軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件的穩(wěn)定性1、格構(gòu)柱截面形式（1）一般采用雙軸對(duì)稱截面。（2）綴材形式：分綴條和綴板兩種。（3）肢數(shù)：雙肢柱，三肢柱和四肢柱。（4）對(duì)稱軸分實(shí)軸和虛軸。第五節(jié)軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件的穩(wěn)定性1、格構(gòu)柱截面形式（58(一)、格構(gòu)柱截面形式y(tǒng)yxx（a）實(shí)軸虛軸xxyy（b）虛軸虛軸xxyy（c）虛軸虛軸(一)、格構(gòu)柱截面形式y(tǒng)yxx（a）實(shí)軸虛軸xxyy（b）虛592、格構(gòu)柱設(shè)計(jì)內(nèi)容整體對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定和剛度整體對(duì)虛軸的穩(wěn)定和剛度分肢的穩(wěn)定和剛度綴材的設(shè)計(jì)綴材與分肢的連接計(jì)算2、格構(gòu)柱設(shè)計(jì)內(nèi)容整體對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定和剛度60(二)格構(gòu)式軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)1、強(qiáng)度

N—軸心壓力設(shè)計(jì)值；An—柱肢凈截面面積之和。yyxx實(shí)軸虛軸N(二)格構(gòu)式軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)1、強(qiáng)度

N—軸心壓力設(shè)計(jì)值；612、整體穩(wěn)定驗(yàn)算對(duì)于常見(jiàn)的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲，其彈性屈曲時(shí)的臨界力為：或：2、整體穩(wěn)定驗(yàn)算對(duì)于常見(jiàn)的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲62（1）對(duì)實(shí)軸（y-y軸）的整體穩(wěn)定

因

很小，因此可以忽略剪切變形，λo=λy,其彈性屈曲時(shí)的臨界應(yīng)力為：則穩(wěn)定計(jì)算：yyxx實(shí)軸虛軸（1）對(duì)實(shí)軸（y-y軸）的整體穩(wěn)定因63（2）對(duì)虛軸（x-x）穩(wěn)定繞x軸（虛軸）彎曲屈曲時(shí)，因綴材的剪切剛度較小，剪切變形大，γ1則不能被忽略，因此：則穩(wěn)定計(jì)算：（2）對(duì)虛軸（x-x）穩(wěn)定繞x軸（虛軸）彎曲屈曲時(shí)，因綴材的64

由于不同的綴材體系剪切剛度不同，γ1亦不同，所以換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算就不相同。通常有兩種綴材體系，即綴條式和綴板式體系，其換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算如下：①雙肢綴條柱

設(shè)一個(gè)節(jié)間兩側(cè)斜綴條面積之和為A1；節(jié)間長(zhǎng)度為l1,VV斜綴條長(zhǎng)度為：V=1V=1△△dγ1γ1l1ldαabcdb’單位剪力作用下斜綴條內(nèi)力為：由于不同的綴材體系剪切剛度不同，γ1亦不同，所以換65第六節(jié)軸心受壓格構(gòu)柱設(shè)計(jì)綴條格構(gòu)柱綴板格構(gòu)柱一、構(gòu)造形式第六節(jié)軸心受壓格構(gòu)柱設(shè)計(jì)綴條格構(gòu)柱綴板格構(gòu)柱一、構(gòu)造66軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件組成格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件{肢件綴材綴板、綴條格構(gòu)式柱l1l0xy11b)肢件綴板l1xy11a)綴條

肢件軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件組成格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件{肢件綴材綴67二、格構(gòu)柱截面形式y(tǒng)yxx（a）實(shí)軸虛軸xxyy（b）虛軸虛軸xxyy（c）虛軸虛軸二、格構(gòu)柱截面形式y(tǒng)yxx（a）實(shí)軸虛軸xxyy（b）虛軸虛68二、截面選擇二、截面選擇69三、綴條和綴板1、軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力 構(gòu)件在微彎狀態(tài)下，假設(shè)其撓曲線為正弦曲線，跨中最大撓度為v，則沿桿長(zhǎng)任一點(diǎn)的撓度為：

NlzyvVNyyyxxb三、綴條和綴板NlzyvVNyyyxxb70Nlzyv0VNyvmaxvmax圖4.4.6剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖剪力實(shí)際分布線規(guī)范規(guī)定分布截面任一點(diǎn)的彎矩為：Nlzyv0VNyvmaxvmax圖4.4.6剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖71所以截面任一點(diǎn)的剪力為：截面最大剪力在桿件兩端，為：跨度中點(diǎn)的撓度可由邊緣纖維屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出。當(dāng)截面邊緣最大應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，有：所以截面任一點(diǎn)的剪力為：截面最大剪力在桿件兩端，為：72從而，得最大剪力為：式中：經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，在常用長(zhǎng)細(xì)比范圍內(nèi)，k可取為常數(shù)，即從而，得最大剪力為：式中：經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，在常用長(zhǎng)細(xì)比范圍內(nèi)73

在設(shè)計(jì)時(shí)，假定橫向剪力沿長(zhǎng)度方向保持不變，且橫向剪力由各綴材面分擔(dān)。

因此，平行于綴材面的最大剪力為：在設(shè)計(jì)時(shí)，假定橫向剪力沿長(zhǎng)度方向保持不變，且橫向剪力由742、綴條的設(shè)計(jì)綴條布置尤如桁架腹桿。按桁架腹桿設(shè)計(jì)。剪力由斜桿承受。設(shè)斜桿（綴條）內(nèi)力為Nt，有Nt=V1/cos

V1V1VV1V1α綴條可能受拉、可能受壓，一律按受壓設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)于折減（考慮綴條自身穩(wěn)定性）折減系數(shù)R為：等邊角鋼R=0.6+0.0015短邊相連的不等邊角鋼R=0.5+0.0025長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼R=0.7——中間無(wú)聯(lián)系時(shí)，按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算的長(zhǎng)細(xì)比。2、綴條的設(shè)計(jì)綴條布置尤如桁架腹桿。按桁架腹桿設(shè)計(jì)。剪力由斜75綴條設(shè)計(jì)公式為：或At——單個(gè)綴條截面面積。此外，也可根據(jù)綴條查，用公式進(jìn)行設(shè)計(jì)。其概念是按軸心受壓桿件設(shè)計(jì)。橫桿一般不受力，采用和斜桿相同的截面。不論斜桿還是橫桿，都應(yīng)長(zhǎng)細(xì)比要求，

≤[]=150綴條設(shè)計(jì)公式為：或At——單個(gè)綴條截面面積。此外，也可根據(jù)綴763、綴板的設(shè)計(jì)

綴板內(nèi)力按綴板和肢件組成的框架體系進(jìn)行分析。l1l0xy11綴板式柱綴板式柱變形圖綴板式柱計(jì)算簡(jiǎn)圖l1al1l1彎矩圖3、綴板的設(shè)計(jì)綴板內(nèi)力按綴板和肢件組成的框架體系進(jìn)行分析。77V1/2V1/2V1/2V1/2aV1/2V1/2Ta/2l1分離體Ⅰ分離體Ⅱ由分離體Ⅱ力矩平衡條件，得式中a是兩柱肢軸線間的距離。V1/2V1/2V1/2V1/2aV1/2V1/2Ta/2l78V1/2V1/2Ta/2l1分離體ⅡA

綴板在柱肢連接處A的彎矩：可見(jiàn)，綴板一般按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。但因剪力、彎矩較小，可按構(gòu)造設(shè)計(jì)。V1/2V1/2Ta/2l1分離體ⅡA綴板在柱肢連接處A的79構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①同一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度之和不得小于柱肢線剛度的6倍。如果柱截面接近正方形，且x和y方向的長(zhǎng)細(xì)比又接近相等時(shí)，可取x11yab1，且b1——綴板寬度a——肢件間距離（形心軸至形心軸）t——綴板厚度構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)：x11yab1，且b1——綴板寬度80②綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長(zhǎng)度20～30cm。③應(yīng)設(shè)置橫隔（聯(lián)），間距不大于8m且不大于桿件較大寬度的9倍，每個(gè)發(fā)送單元不少于2個(gè)。

作用：保證柱子變形過(guò)程中截面幾何形狀的穩(wěn)定性；公式=M/W才能使用。截面抗彎模量W才能用材料力學(xué)公式計(jì)算。②綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長(zhǎng)度20～30cm。③81綴條隔板隔材肋綴條關(guān)于橫向支撐：有時(shí)，為了減少軸心構(gòu)件自由長(zhǎng)度需要設(shè)置橫向支撐，此支撐應(yīng)根據(jù)所受剪力按軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。綴條隔板隔材肋綴條關(guān)于橫向支撐：82[例]試設(shè)計(jì)一軸心受壓綴條柱，已N=1300kN，lx=ly=6m，采用3號(hào)鋼。采用二槽鋼組成的綴條柱。[例]試設(shè)計(jì)一軸心受壓綴條柱，已N=1300kN，lx831、按實(shí)軸選截面和回轉(zhuǎn)半徑（圖4－2）。xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板250[解]設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、按繞實(shí)軸屈曲設(shè)計(jì)槽鋼截面；2、以對(duì)實(shí)軸、虛軸的長(zhǎng)細(xì)比性相同設(shè)計(jì)槽鋼間距；3、驗(yàn)算槽鋼對(duì)虛軸的穩(wěn)定性；4、驗(yàn)算綴材強(qiáng)度和焊縫。1、按實(shí)軸選截面和回轉(zhuǎn)半徑（圖4－2）。xx1yy104b=84xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板250圖例題4－2

設(shè)y=80，屬b類，查得y=0.688；需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為：查附錄3槽鋼規(guī)格表，沒(méi)有同時(shí)滿足上述要求的截面，說(shuō)明所設(shè)的長(zhǎng)細(xì)比不合適?？蓮谋碇辛磉x一截面，xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板250圖例題4－285其截面面積稍大于要求值，回轉(zhuǎn)半徑稍小于要求值，或者相反。試選2[28a，查得：

A=2×40=80cm2；iy=10.9cm。2、確定兩個(gè)槽鋼間的距離

方法：使繞虛軸和繞實(shí)軸的穩(wěn)定性相等。

使繞虛軸的長(zhǎng)細(xì)比和繞實(shí)軸的長(zhǎng)細(xì)比相等。為此，則y=600/10.9=55，查得y=0.833驗(yàn)算=1300×103/8000=162.5N/mm2<yf=179N/mm2選此截面。驗(yàn)算截面：其截面面積稍大于要求值，回轉(zhuǎn)半徑稍小于要求值，或者相反。試選86查表，得x=0.807<xf(可)xx1yy104b=25028a查表，得x=0.80787先假定綴條截面∟45×4，A=2×3.94=7.0cm2。得相應(yīng)的回轉(zhuǎn)半徑：由附錄6，二肢間需要的距離：3、驗(yàn)算繞虛軸穩(wěn)定性

槽鋼慣性矩：I1=218cm4；

格構(gòu)柱對(duì)虛軸的慣性矩：

取25cm。先假定綴條截面∟45×4，A=2×3.94=7.0cm2。得884、計(jì)算綴條綴條按=45o布置∟45×4，A1=3.5cm2，imin=0.89cm，l1=b/cos=25/0.707=35cm，=l1/imin=35/0.89=39,=0.903按規(guī)范用折減系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算=0.6+0.0015=0.6+0.0015×39=0.695等邊角鋼4、計(jì)算綴條綴條按=45o布置∟45×4，89第七節(jié)實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的承載能力

一、彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定

在彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)屬第二類穩(wěn)定，偏心壓桿的臨界力與其相對(duì)偏心率有關(guān)，為截面核心矩，大則臨界力低。第七節(jié)實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的承載能力一、彎矩作用平面內(nèi)的90水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件91規(guī)范βmx對(duì)作出具體規(guī)定：1、框架柱和兩端支承構(gòu)件（1）沒(méi)有橫向荷載作用時(shí)：

M1、M2為端彎矩，無(wú)反彎點(diǎn)時(shí)取同號(hào)，否則取異號(hào)，｜M1｜≥｜M2｜

（2）有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí):使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí):βmx=1.0使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí):βmx=0.85（3）僅有橫向荷載時(shí)：βmx=1.02、懸臂構(gòu)件:βmx=1.0規(guī)范βmx對(duì)作出具體規(guī)定：（2）有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用92

較大翼緣受壓的單軸對(duì)稱截面壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算公式：較大翼緣受壓的單軸對(duì)稱截面壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)93二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定

彎矩作用平面外穩(wěn)定的機(jī)理與梁失穩(wěn)的機(jī)理相同，因此其失穩(wěn)形式也相同——平面外彎扭屈曲。

基本假定：1、由于平面內(nèi)截面剛度很大，故忽略該平面的撓曲變形。2．桿件兩端鉸接，但不能繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)。3．材料為彈性。二、彎矩作用平面外的穩(wěn)定彎矩作用平面外穩(wěn)定的機(jī)理94式中:式中:95（1）工字形（含H型鋼）截面

雙軸對(duì)稱時(shí)：

單軸對(duì)稱時(shí)：均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計(jì)算公式（1）工字形（含H型鋼）截面均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的近96（2）T形截面（M繞對(duì)稱軸x作用）①?gòu)澗厥挂砭壥軌簳r(shí)：

雙角鋼T形截面：

剖分T型鋼和兩板組合T形截面：

②彎矩使翼緣受拉，且腹板寬厚比不大于時(shí)：（2）T形截面（M繞對(duì)稱軸x作用）②彎矩使翼緣受拉，且腹板寬97注意：用以上公式求得的φb≤1.0；當(dāng)φb>0.6時(shí)，不需要換算，因已經(jīng)考慮塑性發(fā)展；閉口截面φb=1.0。注意：98三、強(qiáng)度計(jì)算

截面應(yīng)力的發(fā)展：

以工字形截面壓彎構(gòu)件為例：hhwAfAfAwfy(A)(A)彈性工作階段三、強(qiáng)度計(jì)算截面應(yīng)力的發(fā)展：hhwAfAfA99HHNhhwAfAfAwfy(A)fy(B)fyfy(C)fyfy(D)(D)塑性工作階段—塑性鉸(強(qiáng)度極限)(B)最大壓應(yīng)力一側(cè)截面部分屈服(C)截面兩側(cè)均有部分屈服ηhηhh-2ηh對(duì)于工字形截面壓彎構(gòu)件，由圖（D）內(nèi)力平衡條件可得，N、M無(wú)量綱相關(guān)曲線：HHNhhwAfAfAwfy(A)fy(B)fyfy(C)f100N、M無(wú)量綱相關(guān)曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡(jiǎn)化計(jì)算采用直線代替，其方程為：01.01.0式中：由于全截面達(dá)到塑性狀態(tài)后，變形過(guò)大，因此規(guī)范對(duì)不同截面限制其塑性發(fā)展區(qū)域?yàn)椋?/8-1/4）h

N、M無(wú)量綱相關(guān)曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡(jiǎn)化計(jì)算采101

因此，令：并引入抗力分項(xiàng)系數(shù)，得：上式即為規(guī)范給定的在N、Mx作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式。對(duì)于在N、Mx、My作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式，規(guī)范采用了與上式相銜接的線形公式：——兩個(gè)主軸方向的彎矩——兩個(gè)主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)因此，令：102如工字形，其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見(jiàn)教材。當(dāng)直接承受動(dòng)力荷載時(shí)，如工字形，其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見(jiàn)教材。當(dāng)直接承受動(dòng)力荷載時(shí)103第八節(jié)偏心受壓實(shí)腹柱設(shè)計(jì)一、截面形式雙軸對(duì)稱截面形式：偏心彎矩不大或正負(fù)彎矩的絕對(duì)值比較接近；單軸對(duì)稱截面形式：偏心彎矩較大或正負(fù)彎矩相差較大（加強(qiáng)受壓翼緣）

xxyyxxyyxxyybt第八節(jié)偏心受壓實(shí)腹柱設(shè)計(jì)一、截面形式xxyyxxyy104截面選擇原則：1、等穩(wěn)性2、寬肢薄壁3、連接方便4、制作省工twh0h0tw截面選擇原則：twh0h0tw105二、截面驗(yàn)算強(qiáng)度整體穩(wěn)定（彎矩作用平面內(nèi)、彎矩作用平面外）剛度（同軸心受壓構(gòu)件）局部穩(wěn)定二、截面驗(yàn)算局部穩(wěn)定106壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定驗(yàn)算1、受壓翼緣限制寬厚比，應(yīng)力分布類似梁，采用梁的限制值彈性設(shè)計(jì)時(shí)考慮部分塑性發(fā)展(gx>1)壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定驗(yàn)算彈性設(shè)計(jì)時(shí)考慮部分塑性發(fā)展(gx>1)1072.腹板腹板主要承受剪力和非均勻的彎曲正應(yīng)力。2.腹板腹板主要承受剪力和非均勻的彎曲正應(yīng)力。108板邊應(yīng)力線性分布，最大應(yīng)力smax，最小應(yīng)力smin，壓應(yīng)力為正應(yīng)力梯度aoao=0時(shí)，均勻受壓板，ao=2時(shí)，均勻受彎板板邊應(yīng)力線性分布，最大應(yīng)力smax，最小應(yīng)力smin，壓應(yīng)力109腹板邊緣屈服深度0.25mho，并設(shè)t=0.3s，代入方程得臨界應(yīng)力scr，不發(fā)生彎曲失穩(wěn)的條件scr≥fy彎曲和剪應(yīng)力聯(lián)合作用下失穩(wěn)臨界方程腹板邊緣屈服深度0.25mho，并設(shè)t=0.3s，代入方程110用雙折線近似用雙折線近似111一、概述對(duì)于寬度很大的偏心受壓柱為了節(jié)省材料常采用格構(gòu)式構(gòu)件。1.

截面形式——可以是單軸對(duì)稱或雙軸對(duì)稱截面。2.多用綴條柱——彎矩作用平面內(nèi)的截面寬度大。第九節(jié)偏心受壓格構(gòu)柱設(shè)計(jì)一、概述2.多用綴條柱——彎矩作用平面內(nèi)的截面寬度大。第九112一、彎矩繞虛軸(x軸)作用1、彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性用換算長(zhǎng)細(xì)比lox計(jì)算jx，NEx格構(gòu)柱中部是空心的，發(fā)展塑性變形潛力不大，一、彎矩繞虛軸(x軸)作用用換算長(zhǎng)細(xì)比lox計(jì)算jx，NE113水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件1142、單肢穩(wěn)定性計(jì)算

按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件計(jì)算，分肢內(nèi)力為：分肢1分肢2xxyy2211MxNy2y1aMy2、單肢穩(wěn)定性計(jì)算分肢1分肢2xxyy2211MxNy2y1115二、彎矩繞實(shí)軸(Y軸)作用時(shí)偏心作用在虛軸上——彎矩繞實(shí)軸作用時(shí)

彎矩作用平面內(nèi)和外的穩(wěn)定性計(jì)算方法與實(shí)腹式構(gòu)件相同。但在計(jì)算平面外的穩(wěn)定性時(shí)，虛軸應(yīng)取換算長(zhǎng)細(xì)比來(lái)確定x值，b應(yīng)取1.0。二、彎矩繞實(shí)軸(Y軸)作用時(shí)偏心作用在虛軸上——彎矩繞實(shí)軸作116三.綴材的設(shè)計(jì)——綴條內(nèi)力計(jì)算：取柱的實(shí)際剪力和軸壓格構(gòu)柱剪力的大值；計(jì)算方法：與軸壓格構(gòu)柱的綴條設(shè)計(jì)相同。三.綴材的設(shè)計(jì)——綴條內(nèi)力計(jì)算：取柱的實(shí)際剪力和軸壓格構(gòu)柱剪117４.構(gòu)造要求壓彎格構(gòu)柱必須設(shè)橫隔，做法同軸壓格構(gòu)柱。為了減少軸心構(gòu)件自由長(zhǎng)度需要設(shè)置橫向支撐，此支撐應(yīng)根據(jù)所受剪力按軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。４.構(gòu)造要求為了減少軸心構(gòu)件自由長(zhǎng)度需要設(shè)置橫向支撐，此支撐118綴條的設(shè)計(jì)

A、綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，故一個(gè)斜綴條的軸心力為：V1V1單綴條θV1V1雙綴條θ綴條的設(shè)計(jì) A、綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，故119B、由于剪力的方向不定，斜綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計(jì)算，其長(zhǎng)細(xì)比按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算；C、斜綴條一般采用單角鋼與柱肢單面連接，設(shè)計(jì)時(shí)鋼材強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行折減，同教材；D、交叉綴條體系的橫綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計(jì)算，取其內(nèi)力N=V1；V1V1單綴條θV1V1雙綴條θE、單綴條體系為減小分肢的計(jì)算長(zhǎng)度，可設(shè)橫綴條（虛線），其截面一般與斜綴條相同，或按容許長(zhǎng)細(xì)比[λ]=150確定。B、由于剪力的方向不定，斜綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計(jì)算，其長(zhǎng)細(xì)比按最120第十節(jié)梁和柱的連接在軸心受壓柱中，梁與柱連接處的柱子頂部叫柱頭。

梁與柱的連接有兩類：一類是梁支承于柱頂，一類是梁連接在柱的兩側(cè)。(1)梁支承于柱頂柱頂焊有大于柱輪廓3cm左右的頂板，厚度為16～20mm，如果頂板較薄，可在頂板與梁的支承加勁肋間加焊一塊墊板，以提高頂板的剛度。第十節(jié)梁和柱的連接在軸心受壓柱中，梁與柱連接處的柱子121圖5.1為梁的支承加勁肋封在梁端，梁的支座反力通過(guò)支承加勁肋的突出部分(常稱為突緣)刨平頂緊傳給柱子。在計(jì)算時(shí)，考慮傳力過(guò)程，可偏于安全地認(rèn)為：支座反力由頂板——頂板與加勁肋(隔板)的焊縫——加勁肋(隔板)——加勁肋(隔板)與柱腹板的焊縫——柱子。圖5.2所示為梁的支承加勁肋對(duì)準(zhǔn)柱的翼緣。支座反力的傳遞為：支承加勁肋——支承加勁肋與下翼緣的焊縫(或刨平頂緊)——頂板——頂板與翼緣的焊縫——柱。

圖5.1為梁的支承加勁肋封在梁端，梁的支座反力通過(guò)支承加勁肋122圖5.1梁的支承加勁肋封在梁端

圖5.1梁的支承加勁肋封在梁端123圖5.2

梁的支承加勁肋對(duì)準(zhǔn)柱的翼緣

圖5.2梁的支承加勁肋對(duì)準(zhǔn)柱的翼緣124圖5.3

梁支承于柱側(cè)圖5.3梁支承于柱側(cè)125第十一節(jié)柱腳的設(shè)計(jì)一、軸心受壓柱腳構(gòu)造傳軸力和水平力柱腳的作用——

把柱下端固定并將其內(nèi)力傳給基礎(chǔ)。為什么要將柱腳放大？由于混凝土的強(qiáng)度遠(yuǎn)比鋼材低，所以，必須把柱的底部放大，以增加其與基礎(chǔ)頂部的接觸面積。鉸接柱腳第十一節(jié)柱腳的設(shè)計(jì)一、軸心受壓柱腳構(gòu)造傳軸力和水平力1261）傳力途徑

柱

靴梁

底板混凝土基礎(chǔ)

隔板（肋板）2.軸心受壓柱柱腳的計(jì)算1）傳力途徑柱隔板（肋板）2.軸心受壓柱柱腳127傳力途徑傳力途徑128水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件129底板的計(jì)算—底板面積式中：fce--混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；Ao--錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑

為錨栓直徑的1～1.5倍。cchBt1t1ab1靴梁隔板底板L2.軸心受壓柱柱腳的計(jì)算底板的計(jì)算—底板面積式中：fce--混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；130h—

構(gòu)件截面高度；tx—

靴梁厚度一般為10～20mm；c—

懸臂寬度，c=3～4倍螺栓直

徑d，d=20～24mm，則L≤２Ｂ可求。cchBt1t1ab1Lh—構(gòu)件截面高度；cchBt1t1ab1L131底板的厚度由底板在基礎(chǔ)的反力作用下產(chǎn)生的彎矩計(jì)算決定。底板的計(jì)算—底板厚度qm=N/An—作用于底板上的壓力底板的厚度由底板在基礎(chǔ)的反力作用下產(chǎn)生的彎矩計(jì)算決定。底板的132靴梁的計(jì)算靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其與柱間的焊縫長(zhǎng)度確定。按支承在柱邊的雙懸臂外伸梁驗(yàn)算懸臂處的抗彎與抗剪強(qiáng)度。靴梁的計(jì)算靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其與柱間的焊133按正面角焊縫，承擔(dān)全部軸力計(jì)算，焊腳尺寸由構(gòu)造確定。焊縫計(jì)算——靴梁及隔板與底板間的焊縫的計(jì)算按正面角焊縫，承擔(dān)全部軸力計(jì)算，焊腳尺寸由構(gòu)造確定。焊縫計(jì)算134★隔板的計(jì)算——隔板可視為簡(jiǎn)支于靴梁的簡(jiǎn)支梁hx隔板隔板的高度由計(jì)算確定，且略小于靴梁的高度?！锔舭宓挠?jì)算——隔板可視為簡(jiǎn)支于靴梁的簡(jiǎn)支梁hx隔板隔板的高135二、偏心受壓柱的柱腳設(shè)計(jì)偏心受壓柱的柱腳——?jiǎng)偨又_1.偏心受壓柱柱腳的構(gòu)造與形式1)整體式剛性柱腳——適用于實(shí)腹柱及分肢間距小于1.5m的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件；2)分離式剛性柱腳——適用于分肢間距不小于1.5m的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件。3)底板的錨栓的作用以及如何布置？二、偏心受壓柱的柱腳設(shè)計(jì)偏心受壓柱的柱腳——?jiǎng)偨又_1.偏心136２.整體式剛性柱腳的設(shè)計(jì)1）底板面積的確定

底板寬度Ｂ由構(gòu)造確定，c=20～30cm;底板長(zhǎng)度Ｌ計(jì)算確定:２.整體式剛性柱腳的設(shè)計(jì)1）底板面積的確定137底板厚度的確定同軸壓柱腳。計(jì)算各區(qū)格底板單位寬度上的最大彎矩，可偏安全地取各區(qū)格中的最大壓應(yīng)力作為作用于底板單位面積的均勻壓應(yīng)力qm進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)底板的最大彎矩，來(lái)確定底板的厚度。底板厚度的確定138ax合力點(diǎn)3）錨栓計(jì)算

承擔(dān)M作用下產(chǎn)生的拉力，且錨栓是柱腳與基礎(chǔ)牢固連接的關(guān)鍵部件，其直徑大小由計(jì)算確定。由Ａe即可查得錨栓個(gè)數(shù)和直徑ax合力點(diǎn)3）錨栓計(jì)算由Ａe即可查得錨栓個(gè)數(shù)和直徑139B、靴梁的強(qiáng)度

按支承于柱邊的懸臂梁計(jì)算，內(nèi)力可偏于安全按最大基底反力計(jì)算。C、隔板設(shè)計(jì)同軸壓柱腳，內(nèi)力可偏于安全按計(jì)算處的最大基底反力計(jì)算。4）靴梁、隔板及其焊縫計(jì)算

A、靴梁的高度按柱與其連接焊縫的長(zhǎng)度確定，

每側(cè)焊縫承擔(dān)的軸力為：B、靴梁的強(qiáng)度C、隔板設(shè)計(jì)4）靴梁、隔板及其焊縫計(jì)算140分離式柱腳每個(gè)肢的柱腳都根據(jù)分肢可能產(chǎn)生的最大壓力按鉸接柱腳設(shè)計(jì)，而錨栓的直徑則根據(jù)分肢可能產(chǎn)生的最大拉力確定。為保證運(yùn)輸和安裝時(shí)柱腳的整體剛性，應(yīng)在分離柱腳的兩底板之間設(shè)置連系桿。３.分離式剛性柱腳的設(shè)計(jì)分離式柱腳每個(gè)肢的柱腳都根據(jù)分肢可能產(chǎn)生的最大壓力按鉸接柱腳141（三）、柱頭的計(jì)算(1)梁端局部承壓計(jì)算(2)柱頂板平面尺寸超出柱輪廓尺寸15-20mm，厚度不小于14mm。（3）加勁肋加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力V=N/2和彎矩M=Nl/4計(jì)算。N/2l/2l15-20mm15-20mmt≥14mm（三）、柱頭的計(jì)算(1)梁端局部承壓計(jì)算(2)柱頂板平面尺寸142二、柱腳（一）柱腳的型式和構(gòu)造實(shí)際的鉸接柱腳型式有以下幾種：1、軸承式柱腳制作安裝復(fù)雜，費(fèi)鋼材，但與力學(xué)符合較好。樞軸二、柱腳（一）柱腳的型式和構(gòu)造實(shí)際的鉸接柱腳型式有以下幾種：1432、平板式柱腳XYN靴梁隔板底板隔板錨栓柱2、平板式柱腳XYN靴梁隔板底板隔板錨栓柱144錨栓用以固定柱腳位置，沿軸線布置2個(gè)，直徑20-24mm。肋板b1錨栓用以固定柱腳位置，沿軸線布置2個(gè)，直徑20-24mm。肋145（二）柱腳計(jì)算1.傳力途徑柱靴梁底板混凝土基礎(chǔ)隔板（肋板）實(shí)際計(jì)算不考慮cca1Bt1t1Lab1靴梁隔板底板隔板錨栓柱N（二）柱腳計(jì)算1.傳力途徑柱靴梁底板1462.柱腳的計(jì)算(1)底板的面積假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的壓應(yīng)力均勻分布。式中：fc--混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；βl--基礎(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)。

fc

、βl均按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》取值。An—底版凈面積，An=B×L-A0。Ao--錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑為錨栓直徑的1～1.5倍。cca1Bt1t1ab1靴梁隔板底板L2.柱腳的計(jì)算(1)底板的面積假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的壓應(yīng)力均勻分147a1—

構(gòu)件截面高度；t1—

靴梁厚度一般為10～14mm；c—

懸臂寬度，c=3～4倍螺栓直徑d，d=20～24mm，則L可求。(2)底板的厚度

底板的厚度，取決于受力大小，可將其分為不同受力區(qū)域：一邊(懸臂板)、兩邊、三邊和四邊支承板。①一邊支承部分（懸臂板）cca1Bt1t1ab1La1—構(gòu)件截面高度；(2)底板的厚度底板的厚度，取148

②二相鄰邊支承部分：

--對(duì)角線長(zhǎng)度；

--系數(shù)，與有關(guān)。

式中：b2/a20.30.40.50.60.70.80.91.01.1≥1.2β0.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125cca1Bt1t1ab1La2b2②二相鄰邊支承部分：--對(duì)角線長(zhǎng)度；式中：b2/a20149

③三邊支承部分：--自由邊長(zhǎng)度；

--系數(shù)，與有關(guān)。

式中：cca1Bt1t1ab1L當(dāng)b1/a1<0.3時(shí)，可按懸臂長(zhǎng)度為b1的懸臂板計(jì)算。b1/a10.30.40.50.60.70.80.91.01.1≥1.2β0.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125③三邊支承部分：--自由邊長(zhǎng)度；式中：cca1Bt1t150④四邊支承部分：

式中：

a--四邊支承板短邊長(zhǎng)度；

b--四邊支承板長(zhǎng)邊長(zhǎng)度；

α—系數(shù)，與b/a有關(guān)。b/a1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.03.0≥4.0α0.0480.0550.0630.0690.0750.0810.0860.0910.0950.0990.1010.1190.125cca1Bt1t1ab1L④四邊支承部分：式中：b/a1.01.11.21.31151(3)靴梁的設(shè)計(jì)A、靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其與柱間的焊縫（4條）長(zhǎng)度確定。cca1Bt1t1ab1L靴梁ha(3)靴梁的設(shè)計(jì)A、靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其152q’lhalRRB、靴梁的截面驗(yàn)算按支承在柱邊的雙懸臂外伸梁受均布反力作用。cca1Bt1t1ab1LleMq’lhalRRB、靴梁的截面驗(yàn)算按支承在柱邊的雙懸臂外伸梁153(4)隔板的計(jì)算

隔板的厚度不得小于其寬度的1/50，高度由計(jì)算確定，且略小于靴梁的高度。隔板可視為簡(jiǎn)支于靴梁的簡(jiǎn)支梁，負(fù)荷范圍如圖。cca1Bt1t1ab1Lha隔板h1q’h1a1(4)隔板的計(jì)算隔板的厚度不得小于其寬度的1/50，154隔板截面驗(yàn)算：q’h1a1式中：(5)靴梁及隔板與底板間的焊縫的計(jì)算

按正面角焊縫，承擔(dān)全部軸力計(jì)算，焊腳尺寸由構(gòu)造確定。隔板截面驗(yàn)算：q’h1a1式中：(5)靴梁及隔板與底板間的焊155柱腳零件間的焊縫布置焊縫布置原則：考慮施焊的方便與可能柱腳零件間的焊縫布置焊縫布置原則：156第一節(jié)鋼柱與鋼壓桿的應(yīng)用和構(gòu)造形式一、基本概念軸心受力構(gòu)件：只受通過(guò)構(gòu)件截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。軸心受拉構(gòu)件：軸向力為拉力時(shí)稱軸心受拉構(gòu)件。軸心受壓構(gòu)件：當(dāng)軸向力為壓力時(shí)稱軸心受壓構(gòu)件。柱：用來(lái)支承梁、桁架等構(gòu)件并將荷載傳遞給基礎(chǔ)的受壓構(gòu)件。它由柱頭、柱身、柱腳組成。拉彎構(gòu)件：同時(shí)受拉和受彎的構(gòu)件稱為拉彎構(gòu)件。壓彎構(gòu)件：同時(shí)受壓和受彎的構(gòu)件稱為壓彎構(gòu)件。第一節(jié)鋼柱與鋼壓桿的應(yīng)用和構(gòu)造形式一、基本概念軸心受157二：柱的組成二：柱的組成158三、軸心受壓構(gòu)件的分類：實(shí)腹式按截面形式分格構(gòu)式綴條式綴板式三、軸心受壓構(gòu)件的分類：實(shí)腹式按截面形式分格構(gòu)式綴條式綴板式159

格構(gòu)式柱實(shí)例綴條柱綴板柱格構(gòu)式柱實(shí)例綴條柱綴板柱160實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱161水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件162水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件163水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件164

構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定性剛度（長(zhǎng)細(xì)比）狀態(tài)

軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算與受拉構(gòu)件相同。

軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)往往由穩(wěn)定所決定。穩(wěn)定問(wèn)題包括整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。四、軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)內(nèi)容構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定165第二節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的整體穩(wěn)定性NN結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)破壞失穩(wěn)形態(tài)與截面形式有密切關(guān)系軸心整體屈曲形式:彎曲屈曲—構(gòu)件僅繞弱軸彎曲。扭轉(zhuǎn)屈曲—截面僅發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。彎扭屈曲—既有彎曲變形又發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。第二節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的整體穩(wěn)定性NN結(jié)構(gòu)的整體失166一、理想軸心壓桿的臨界力

理想軸心受壓構(gòu)件（理想直，理想軸心受力）當(dāng)其壓力小于某個(gè)值（Ncr）時(shí)，只有軸向壓縮變形和均勻壓應(yīng)力。達(dá)到該值時(shí)，構(gòu)件可能彎曲或扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。此現(xiàn)象稱：構(gòu)件整體失穩(wěn)或整體屈曲。意指：失去了原先的直線平衡形式的穩(wěn)定性。直線直線平衡直線平衡直線平衡彎曲平衡○○。N

＜Ncr○○。N

＜Ncr○○。Ncr○○。Ncr。○○N

>Ncr?！稹饛澢茐氖ブ本€平衡一、理想軸心壓桿的臨界力理想軸心受壓構(gòu)件（理167理想軸心壓桿的彈性彎曲屈曲計(jì)算公式的推導(dǎo)穩(wěn)定平衡狀態(tài)對(duì)兩端鉸支的理想細(xì)長(zhǎng)壓桿，當(dāng)壓力N較小時(shí)，桿件只有軸心壓縮變形，桿軸保持平直。如有干擾使之微彎，干擾撤去后，桿件就恢復(fù)原來(lái)的直線狀態(tài)，這表示直線狀態(tài)的平衡是穩(wěn)定的。lNNFNN理想軸心壓桿的彈性彎曲屈曲計(jì)算公式的推導(dǎo)穩(wěn)定平衡狀態(tài)168lFNNNN隨遇平衡狀態(tài)

當(dāng)逐漸加大N力到某一數(shù)值時(shí)，如有干擾，桿件就可能微彎，而撤去此干擾后，桿件仍然保持微彎狀態(tài)不再恢復(fù)其原有的直線狀態(tài)，這時(shí)除直線形式的平衡外，還存在微彎狀態(tài)下的平衡位置。這種現(xiàn)象稱為平衡的“分枝”，而且此時(shí)外力和內(nèi)力的平衡是隨遇的，叫做隨遇平衡或中性平衡。lFNNNN隨遇平衡狀態(tài)當(dāng)逐漸加大N力到某一數(shù)值時(shí)169lFNcrNcrNcrNcrNcrNcr臨界狀態(tài)

當(dāng)外力N超過(guò)此數(shù)值時(shí)，微小的干擾將使桿件產(chǎn)生很大的彎曲變形隨即破壞，此時(shí)的平衡是不穩(wěn)定的，即桿件“屈曲”。中性平衡狀態(tài)是從穩(wěn)定平衡過(guò)渡到不穩(wěn)定平衡的一個(gè)臨界狀態(tài)，所以稱此時(shí)的外力N值為臨界力。此臨界力可定義為理想軸心壓桿呈微彎狀態(tài)的軸心壓力。lFNcrNcrNcrNcrNcrNcr臨界狀態(tài)當(dāng)外170理想軸心受壓桿件隨N的增加，整個(gè)工作狀態(tài)如下：lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcr穩(wěn)定平衡狀態(tài)隨遇平衡狀態(tài)臨界狀態(tài)理想軸心受壓桿件隨N的增加，整個(gè)工作狀態(tài)如下：lNNFFFN171下面按隨遇平衡法推導(dǎo)臨界力NcrNcrNcrlyy1y2NcrNcrM=Ncr?yx取微彎狀態(tài)平衡分析，如下：下面按隨遇平衡法推導(dǎo)臨界力NcrNcrNcrlyy172軸心壓桿發(fā)生彎曲時(shí),截面中將引起彎矩M和剪力V，任一點(diǎn)由彎矩M產(chǎn)生的變形為y1，由剪力V產(chǎn)生的變形為y2，總變形y=y1+y2。

由材料力學(xué)知：剪力V產(chǎn)生的軸線轉(zhuǎn)角為軸心壓桿發(fā)生彎曲時(shí),截面中將引起彎矩M和剪力V，任173因?yàn)椋核裕阂驗(yàn)椋核裕?74則：這是常系數(shù)線性二階齊次方程，其通解為:則：這是常系數(shù)線性二階齊次方程，其通解為:175解上式，得：

A=0不符合桿件微彎的前提，不是問(wèn)題的解答。解上式，得：176解出N即為中性平衡的臨界力Ncr臨界應(yīng)力解出N即為中性平衡的臨界力Ncr臨界應(yīng)力177對(duì)實(shí)腹式構(gòu)件剪切變形的影響較小，可忽略不計(jì)，即得歐拉臨界力和臨界應(yīng)力：上述推導(dǎo)過(guò)程中，假定材料滿足虎克定律，E為常量，因此當(dāng)截面應(yīng)力超過(guò)鋼材的比例極限fp

后，歐拉臨界力公式不再適用，以上公式的適用條件應(yīng)為：對(duì)實(shí)腹式構(gòu)件剪切變形的影響較小，可忽略不計(jì)，即得歐拉178或長(zhǎng)細(xì)比4、理想軸心壓桿的彈塑性彎曲屈曲歷史上曾出現(xiàn)過(guò)兩種理論來(lái)解決該問(wèn)題，即：切線模量理論和雙模量理論。

當(dāng)σcr＞fp后，σ-ε曲線為非線性,σcr難以確定。或長(zhǎng)細(xì)比4、理想軸心壓桿的彈塑性彎曲屈曲歷史上曾出現(xiàn)179臨界力Ncr：其對(duì)應(yīng)的臨界應(yīng)力：NcrNcrNcrNcr這是著名的L.Euler荷載，常用Ne表示。1744年俄國(guó)數(shù)學(xué)家歐拉提出，19世紀(jì)被實(shí)驗(yàn)證實(shí)對(duì)細(xì)長(zhǎng)柱是正確的。臨界力Ncr：其對(duì)應(yīng)的臨界應(yīng)力：NcrNcrNcrNcr這是180軸心受壓桿件的彈性彎曲屈曲lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcrA穩(wěn)定平衡狀態(tài)B隨遇平衡狀態(tài)C臨界狀態(tài)軸心受壓桿件的彈性彎曲屈曲lNNFFFNNNNNcrNcrN181整體彎曲屈曲實(shí)例整體彎曲屈曲實(shí)例182二、殘余應(yīng)力的影響1.殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因

①焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻；

②型鋼熱扎后的不均勻冷卻；

③板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮；

④構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。二、殘余應(yīng)力的影響1.殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因183殘余應(yīng)力的測(cè)量方法：鋸割法鋸割法測(cè)定殘余應(yīng)力的順序殘余應(yīng)力的測(cè)量方法：鋸割法鋸割法測(cè)定殘余應(yīng)力的順序184實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)算簡(jiǎn)圖）：典型截面的殘余應(yīng)力實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)185++-0.361fy0.805fy(a)熱扎工字鋼0.3fy0.3fy0.3fy(b)熱扎H型鋼fy(c)扎制邊焊接0.3fyβ1fy(d)焰切邊焊接0.2fyfy0.75fy(e)焊接0.53fyfyβ2fyβ2fy(f)熱扎等邊角鋼++-0.361fy0.805fy(a)熱扎工字鋼0.3fy1862.從短柱段看殘余應(yīng)力對(duì)壓桿的影響以雙軸對(duì)稱工字型鋼短柱為例：殘余應(yīng)力對(duì)短柱段的影響2.從短柱段看殘余應(yīng)力對(duì)壓桿的影響殘余應(yīng)力對(duì)短柱段的影響187三、實(shí)際軸心壓桿的穩(wěn)定極限承載力1、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的臨界應(yīng)力

確定受壓構(gòu)件臨界應(yīng)力的方法，一般有：（1）屈服準(zhǔn)則：以理想壓桿為模型，彈性段以歐拉臨界力為基礎(chǔ)，彈塑性段以切線模量為基礎(chǔ)，用安全系數(shù)考慮初始缺陷的不利影響；（2）邊緣屈服準(zhǔn)則：以有初彎曲和初偏心的壓桿為模型，以截面邊緣應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)為其承載力極限；（3）最大強(qiáng)度準(zhǔn)則：以有初始缺陷的壓桿為模型，考慮截面的塑性發(fā)展，以最終破壞的最大荷載為其極限承載力；（4）經(jīng)驗(yàn)公式：以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。三、實(shí)際軸心壓桿的穩(wěn)定極限承載力1、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的臨1882、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線

我國(guó)規(guī)范給定的臨界應(yīng)力σcr，是按最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，并通過(guò)數(shù)值分析確定的。由于各種缺陷對(duì)不同截面、不同對(duì)稱軸的影響不同，所以σcr-λ曲線（柱子曲線），呈相當(dāng)寬的帶狀分布，為減小誤差以及簡(jiǎn)化計(jì)算，規(guī)范在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，給出了四條曲線（四類截面），并引入了穩(wěn)定系數(shù)。2、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線我國(guó)規(guī)范給定的臨界189柱子曲線

柱子曲線1903、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算

軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，截面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力，并考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)γR后，即為：3、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失191（2）構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的確定①、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：xxyy對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：②、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：xxyy繞對(duì)稱軸y軸屈曲時(shí)，一般為彎扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長(zhǎng)細(xì)比λyz代替λy

，計(jì)算公式如下：xxyybt（2）構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的確定①、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：xxy192水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件193（3）其他注意事項(xiàng)：1、無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面連接的不等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2、單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強(qiáng)度折減系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；3、格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸（y軸）的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用λy查穩(wěn)定系數(shù)。yyxx實(shí)軸虛軸（3）其他注意事項(xiàng)：1、無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面194第三節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的局部穩(wěn)定性1.

均勻受壓板件的屈曲現(xiàn)象軸心受壓柱局部屈曲變形軸心受壓構(gòu)件翼緣的凸曲現(xiàn)象第三節(jié)軸心受壓實(shí)腹式構(gòu)件的局部穩(wěn)定性1.均勻受壓板195b在外壓力作用下，截面的某些部分（板件），不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會(huì)降低構(gòu)件的承載力。ABCDEFOPABCDEFGb在外壓力作用下，截面的某些部分（板件），不能繼續(xù)維持196水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件197對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)，一般要求：局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)，即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的臨界應(yīng)力，所以：對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)，一般要求：局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)，即板件的臨198由上式，即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時(shí)，板件的寬厚比限值：

1、翼緣板：

A、工字形、T形、H形截面翼緣板btbttbtb由上式，即可確定局部失穩(wěn)不早于整體失穩(wěn)時(shí)，板件的寬厚比限值：199B、箱形截面翼緣板bb0tB、箱形截面翼緣板bb0t2002、腹板：

A、工字形、H形截面腹板twh0h0tw2、腹板：A、工字形、H形截面腹板twh0h0tw201B、箱形截面腹板C、T形截面腹板自由邊受拉時(shí)：twh0h0twB、箱形截面腹板C、T形截面腹板twh0h0tw2023、圓管截面（三）、軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時(shí)的解決措施

1、增加板件厚度；2、對(duì)于H形、工字形和箱形截面，當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，腹板截面取有效截面，即取腹板計(jì)算高度范圍內(nèi)兩側(cè)各為部分，但計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)仍取全截面。Dt3、圓管截面（三）、軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定不滿足時(shí)的解決措施2、203twh0由于橫向張力的存在，腹板屈曲后仍具有很大的承載力，腹板中的縱向壓應(yīng)力為非均勻分布：

因此，在計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，腹板截面取有效截面betW。腹板屈曲后，實(shí)際平板可由一應(yīng)力等于fy的等效平板代替，如圖。be/2be/2fytwh0由于橫向張力的存在，腹板屈曲后仍具有很大的承載力，腹2043、對(duì)于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，也可以設(shè)縱向加勁肋來(lái)加強(qiáng)腹板。

縱向加勁肋與翼緣間的腹板，應(yīng)滿足高厚比限值。

縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，其一側(cè)的外伸寬度不應(yīng)小于10tw，厚度不應(yīng)小于0.75tw。≥10tw≥0.75twh0’縱向加勁肋橫向加勁肋3、對(duì)于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，也205水工鋼結(jié)構(gòu)鋼柱與鋼壓桿課件206第四節(jié)軸心受壓實(shí)腹柱設(shè)計(jì)一般采用雙軸對(duì)稱截面，以免彎扭失穩(wěn)1、實(shí)腹柱截面形式第四節(jié)軸心受壓實(shí)腹柱設(shè)計(jì)一般采用雙軸對(duì)稱截面，以免彎2072、軸心受壓實(shí)腹柱截面設(shè)計(jì)步驟（1）假定柱的長(zhǎng)細(xì)比，，根據(jù)截面分類和鋼號(hào)確定穩(wěn)定系數(shù)，初步計(jì)算需要的截面積：

（2）估算兩個(gè)主軸所需要的回轉(zhuǎn)半徑：（3）根據(jù)求出的A、ix、iy，選擇截面。優(yōu)先選用軋制型鋼，若現(xiàn)有型鋼規(guī)格不滿足，可采用組合截面。各種組合截面的尺寸與回轉(zhuǎn)半徑的近似關(guān)系見(jiàn)附錄八。初選截面強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定2、軸心受壓實(shí)腹柱截面設(shè)計(jì)步驟（1）假定柱的長(zhǎng)細(xì)比，208（4）進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。①截面無(wú)削弱時(shí)，可不進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算；截面有削弱時(shí)，按凈截面面積進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：②進(jìn)行剛度驗(yàn)算：③進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算：④進(jìn)行局部穩(wěn)定驗(yàn)算：熱軋型鋼可不驗(yàn)算；對(duì)于組合截面，應(yīng)符合寬厚比限值要求。初選截面強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定（4）進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性驗(yàn)算。初選截面強(qiáng)度、剛度、2093、構(gòu)造要求：

對(duì)于實(shí)腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比h0/tw>80時(shí)，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運(yùn)輸和施工中發(fā)生過(guò)大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：

橫向加勁肋間距≤3h0；橫向加勁肋的外伸寬度bs≥h0/30+40mm；橫向加勁肋的厚度ts≥bs/15。

對(duì)于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小，可不于計(jì)算，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可。bs橫向加勁肋≤3h0h0ts3、構(gòu)造要求：對(duì)于實(shí)腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比h0/210【例5.1】某管道支架，設(shè)計(jì)壓力N=1600kN，柱兩端鉸接，鋼材為Q235，截面無(wú)孔眼削弱。試設(shè)計(jì)此支柱的截面：1)用普通軋制工字形截面；2)用熱軋H型鋼；3)焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊緣?！纠?.1】某管道支架，設(shè)計(jì)壓力N=1600kN，柱兩端鉸接2111、取普通軋制工字形截面

假定λ=90，對(duì)x軸屬a類截面，查附表，φx=0.714。

對(duì)y軸屬b類截面，查附表，φy=0.621。

查附表選Ⅰ56a,ix=22.01cm,iy=3.18cm，A=135.38cm2。（1)試選截面解：計(jì)算長(zhǎng)度1、取普通軋制工字形截面假定λ=90，對(duì)212a類曲線，查附表4-3，b類曲線，查附表4-4，（2）強(qiáng)度驗(yàn)算：截面無(wú)削弱，可不驗(yàn)算。（3）剛度驗(yàn)算：（4)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：（5)局部穩(wěn)定性驗(yàn)算：熱