軸心受力構(gòu)件二

第四章軸心受力構(gòu)件第一節(jié)概述軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件：支撐拉桿，桁架下弦桿軸心受壓構(gòu)件：柱，桁架上弦桿一、軸心受力構(gòu)件的種類構(gòu)件類型二、截面形式型鋼截面：圓鋼、鋼管、方鋼管、角鋼組合截面實(shí)腹式格構(gòu)式截面形式第二節(jié)軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范規(guī)定：對(duì)于軸心受力構(gòu)件，以全截面的平均應(yīng)力不超過材料屈服點(diǎn)fy

為強(qiáng)度極限。式中：An

–––構(gòu)件的凈截面面積。軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算二、軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算式中：

–––長(zhǎng)細(xì)比，取max{x,y}；l0

–––構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度；i

–––截面兩個(gè)主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑；

[]

–––允許長(zhǎng)細(xì)比。軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算算例1軸心拉桿設(shè)計(jì)例5.1設(shè)計(jì)某軸心受拉桿截面尺寸，已知構(gòu)件l0x=6m，l0y=12m，材料Q235－B，承受軸心拉力設(shè)計(jì)值N=620kN，采用雙角鋼T形截面焊接于節(jié)點(diǎn)板兩側(cè)，節(jié)點(diǎn)板厚度12mm。算例1分析題解分析：軸心拉桿應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算；——強(qiáng)度計(jì)算：由式（4-1）σ＝N/An≤f得截面面積要求An≥N/f——?jiǎng)偠闰?yàn)算：式（4-5）、表4-1

λ＝l0/i≤[λ]則回轉(zhuǎn)半徑要求i≥l0/[λ]考慮兩個(gè)形心主軸方向lx

ly算例1解由已知條件，f=215N/mm2，[λ]=350需要的構(gòu)件截面面積：An≥N/f=620000/215=2883.7mm2需要的回轉(zhuǎn)半徑：

ix≥l0x/[λ]=6000/350=17.1mmiy≥l0y/[λ]=12000/350=34.3mm據(jù)此查表得到需要的角鋼型號(hào)第三節(jié)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的概念微小干擾NNEI軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的屈曲形態(tài)(兩端鉸接)軸心受力構(gòu)件的屈曲形式軸心受壓構(gòu)件整體屈曲的形式彎曲屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲彎扭屈曲二、理想軸壓桿的彈性彎曲屈曲l=l0EINN圖5.2基本假設(shè)：C、材料均質(zhì)，各向同性，且無限彈性。A、構(gòu)件為理想直桿；B、壓力作用線與桿軸線重合；理想軸壓桿的彈性彎曲屈曲–––Euler公式式中：l,l0–––

構(gòu)件的幾何長(zhǎng)度和計(jì)算長(zhǎng)度；

–––

計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。理想軸壓桿的歐拉公式軸壓構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)表5.1軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)構(gòu)件的

屈曲形式理論值建議值端部條件示意0.50.650.70.801.01.21.01.02.02.12.02.0無轉(zhuǎn)動(dòng)、無側(cè)移

自由轉(zhuǎn)動(dòng)、無側(cè)移無轉(zhuǎn)動(dòng)、自由側(cè)移

自由轉(zhuǎn)動(dòng)、自由側(cè)移適用條件：>fp后，E計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)適用條件三、理想軸心壓桿彈塑性屈曲特點(diǎn)：采用歐拉理論的力學(xué)模式，即壓桿在壓力小于臨界力時(shí)構(gòu)件處于壓而不彎的直線平衡狀態(tài)，當(dāng)壓力達(dá)到臨界力時(shí)處于微彎平衡狀態(tài)，此時(shí)彈性模量可采用材料應(yīng)力–––應(yīng)變曲線上對(duì)應(yīng)于t(臨界應(yīng)力)處的切線斜率。理想軸壓桿彈塑性屈曲特點(diǎn)彈塑性狀態(tài)臨界力：彈塑性狀態(tài)臨界應(yīng)力：fy2fp2fy11fp1Et2211Edd彈塑性狀態(tài)臨界力/應(yīng)力運(yùn)用：可繪出cr–––曲線，稱為柱子曲線。21fy2crfp2fy10fp1p2p1柱子曲線（σcr—λ）四、實(shí)際軸心壓桿的特點(diǎn)及其對(duì)穩(wěn)定承載力的影響1.工程中實(shí)際軸壓桿的特點(diǎn)：A、應(yīng)力不均勻分布，有初始應(yīng)力–––初應(yīng)力B、制作過程中不可能絕對(duì)平直–––初彎曲C、壓力不可能完全對(duì)中–––初偏心軸壓桿的初始缺陷實(shí)際軸壓桿的初缺陷2.殘余應(yīng)力及其對(duì)穩(wěn)定承載力的影響A、殘余應(yīng)力–––在結(jié)構(gòu)受力前就在結(jié)構(gòu)內(nèi)部處于一種自相平衡狀態(tài)的應(yīng)力。B、殘余應(yīng)力的分布、大小與截面的形狀、尺寸、制造方法和加工過程等因素有關(guān)。c：(0.32~0.57)fyt：(0.5~1.0)fy殘余應(yīng)力及其影響(b)(a)(c)(e)(d)熱殘余應(yīng)包力的分抹布圖殘余應(yīng)妻力對(duì)穩(wěn)押定承載塘力的影弓響C、殘余裳應(yīng)力薦對(duì)穩(wěn)氏定承脈載力產(chǎn)的影餐響Ncr/A<fy–rcfy–rcNcr/Afy(a)rcrtNcr/Arc+Ncr/A<fyhrc+Ncr/Afy–rcfyxxybbe+=trchxxbe/2ybybe/2rcrtNcr/Afyrtrctt+=?Ncr/A<fy–cr桿件餡處于岔彈性火狀態(tài)駁，可巡壽按歐哀拉公共式計(jì)狼算Ncr和cr。?桿件提前處于彈塑性狀態(tài)。臨界力昨：臨界應(yīng)網(wǎng)力：式中：Ie–––截面彈全性區(qū)的賠慣性矩筍。計(jì)算魂殘余星應(yīng)力騾的影招響軋制邊酒：(忽略愈腹板稠面積)式中桌：k=be/b計(jì)算洲殘余脖應(yīng)力緊的影綿響軋紙制邊火焰承切割暢邊：式中：k=be/b計(jì)算殘槽余應(yīng)力饞的影響匠焰切邊3.初彎改曲、初偏心映的影響0ymYmy0yzzze0ymyz初彎矩火初偏班心的早影響zxxyyNy0m1m01N01zN–EIx1NtNNEXNuNAAB000mmC實(shí)際桿式(6-14)理想彈性桿理想彈塑性桿初彎矩牙初偏心盤的影響淹圖初彎勒矩初樂偏心慮位移爽計(jì)算根據(jù)明截面拼邊緣練纖維行屈服澡準(zhǔn)則德:初彎漆矩初覆偏心第正應(yīng)呢力計(jì)順?biāo)闶街校酣C––初彎第曲率豆。––俱–桿截面壯的平均替壓力。解上式粉：–––佩利公服式佩利公式五、規(guī)播范對(duì)軸逼心受壓覽構(gòu)件整孫體穩(wěn)定多的計(jì)算1.計(jì)算公用式式中：A––儀–構(gòu)件毛僚截面積獨(dú)；–––軸心受臥壓構(gòu)件煉的穩(wěn)定潮系數(shù)。軸心受塑壓桿整炎體穩(wěn)定嶺計(jì)算2.柱子盾曲線柱子粱曲線柱子曲霞線柱子曲鋪線截面階形式ab類截面得形式斑和對(duì)什應(yīng)軸bxxh軋制嗓，b/h0釘.8，對(duì)x軸軋制，差對(duì)任意堵軸類別a類bhyy軋制，b/h0喉.8，對(duì)y軸bhyyxx軋制譜，b/h>0酒.8，對(duì)x、y軸b類yyxxxxyy軋制，對(duì)x、y軸xxxx焊接，餃翼緣為裳軋制或嫌剪切邊誕，對(duì)x軸xxxxyyyy焊接，污翼緣為劈燕焰切邊寸，對(duì)x軸xxyyyxxy軋制鬼，對(duì)x、y軸xxyy軋制，(等邊菠角鋼)，對(duì)x、y軸xxyy焊接峰，對(duì)任意永軸柱子曲濤線截面乎形式bc類截面形笨式和對(duì)剃應(yīng)軸類別b類c類xxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyyxxyy焊接，葉對(duì)x、y軸yyyy軋制或細(xì)焊接，唱對(duì)y軸xx軋制或下焊接，劫對(duì)x軸xxyyxxyyxxyyxxyy格構(gòu)渣式，暖對(duì)x、y軸yyyy焊接，容翼緣為南軋制或即剪切邊紙，對(duì)y軸yy軋制懷或焊許接，別對(duì)y軸xxxx軋制屠或焊跡接，割對(duì)x軸無任何喉對(duì)稱軸伙的截面術(shù)，對(duì)任攝意軸板件形厚度席大于晉40mm的焊接遠(yuǎn)實(shí)腹截茶面，對(duì)寒任意軸實(shí)腹式軸壓桿肆的局部意穩(wěn)定第四節(jié)觸實(shí)腹無式軸壓豪桿的局魄部穩(wěn)定一、實(shí)社腹式軸盡壓桿局部廚屈曲半的概房誠念二、實(shí)氏腹式軸兆心受壓棋桿的寬阻厚比限播值翼緣裁：腹板噴：式中琴：=鹽ma念x{x,y}–––長(zhǎng)細(xì)比摧，當(dāng)<3對(duì)0時(shí)，取=3銹0當(dāng)>1裝00時(shí)，取=1閉00實(shí)腹式截軸壓桿故的寬厚蜘比限值b1b1h0twtttwh0tb0b1b1h0tttwtw(a)(b)(c)I、T、箱形篩實(shí)腹綢式軸盛壓桿一、設(shè)征計(jì)原則等穩(wěn)丸定性寬肢魯薄壁制造屑省工連接簡(jiǎn)卵便實(shí)腹飄式軸駕壓桿策的截可面設(shè)慚計(jì)第五薄節(jié)灣實(shí)靠腹式氧軸壓帖構(gòu)件直的截岡面設(shè)繞計(jì)二、設(shè)陽計(jì)方法(一)試選截運(yùn)面1.確定他截面驚所需硬面積迫，回累轉(zhuǎn)半繭徑以帽及高敵度、帖寬度假定峰長(zhǎng)細(xì)稼比=x=y查x,y選擇min求對(duì)x軸的回轉(zhuǎn)半徑求對(duì)y軸的回轉(zhuǎn)半徑實(shí)腹式梳軸壓桿叉的設(shè)計(jì)遮方法2.確定型型鋼型號(hào)嶄或組合翻截面各篇板件尺色寸根據(jù)A，ix，iy查型仁鋼表橫，選絮擇合義適型肥鋼。對(duì)組合崗截面如焊接竟工字型血截面注：h0,b為1魯0mm的倍數(shù)歸，t和tw為2mm的倍僚數(shù)。bh,(但不小于6mm)Af=(0.35~0.4)A,tw=(0.4~0.7)t,對(duì)型鋼竄截面確定折截面櫻尺寸(二)驗(yàn)算截佳面1.強(qiáng)度2.剛度3.整體穩(wěn)校定4.局部穩(wěn)吼定，當(dāng)爽為型鋼欣截面時(shí)碑，可不肅驗(yàn)算。截面影驗(yàn)算艇內(nèi)容例5.蠻2設(shè)計(jì)娘某軸撇心受言壓桿糠截面雹尺寸第，已恨知構(gòu)孔件兩架端鉸掩接，晴長(zhǎng)10壯m，承受軸敬心壓力酸設(shè)計(jì)值N=器80互0k妖N魯(包括姻自重嘗)，杠采用也焊接切工字辣形截題面，皮截面掀無削流弱，灘翼緣嬌為火依焰切譜割邊厭，材年料Q23祝5－B·丑F。算例2[解]已知l0x=l0y=地10籠m一、初巖選截面構(gòu)件翁對(duì)x,y軸屈茅曲時(shí)屋均屬嶼于b類截面假設(shè)=x=y=1芳25=紐奉0.四41設(shè)1初選歌截面設(shè)、假木設(shè)λ、計(jì)算i利用穿回轉(zhuǎn)界半徑剪與輪救廓尺般寸間兆的近袍似關(guān)費(fèi)系：設(shè)Af=(犯0.3眾5~0掃.40洋)A取hw=哪34慣0m問m貍(hb)確定截該面尺寸yxx61010340330y選定的僅截面尺背寸圖二、窯計(jì)算靠截面碰幾何懷特征截面腳幾何怎特征憂計(jì)算三、科截面菠驗(yàn)算1.強(qiáng)度棍不須姐驗(yàn)算2.剛度截面塞驗(yàn)算媽：剛從度3.整體穩(wěn)訊定截面驗(yàn)促算：整餅體穩(wěn)定4.局部珠穩(wěn)定故所番選截內(nèi)面合收適。截面驗(yàn)客算：局揚(yáng)部穩(wěn)定格構(gòu)式梅軸壓桿耽的截面禿設(shè)計(jì)第六節(jié)蓮格構(gòu)式黑軸心受為壓構(gòu)件藝的截面記設(shè)計(jì)一、格壘構(gòu)式軸路心壓桿姑的組成但形式二、者格構(gòu)可式軸細(xì)心壓爽桿的且整體鏈穩(wěn)定峰承載本力(一)對(duì)實(shí)繞軸的罷整體馳穩(wěn)定見承載蜘力(二)對(duì)虛健軸的叔整體博穩(wěn)定缸承載怖力1.換算長(zhǎng)陪細(xì)比的做意義繞虛腎軸長(zhǎng)櫻細(xì)比霉為x的格構(gòu)如式軸心膚受壓構(gòu)竿件繞虛釣軸彎曲堵屈曲時(shí)盤，其穩(wěn)高定承截忠力與長(zhǎng)直細(xì)比為0x的實(shí)躬腹式鉛軸心倚受壓晴構(gòu)件魂相當(dāng)文。格構(gòu)式甚桿的整擔(dān)體穩(wěn)定肚承載力2.換算誼長(zhǎng)細(xì)斷比的冠計(jì)算綴條柱聚：綴板柱碌：式中：A––冶–分肢協(xié)毛截難面積問之和梢；A1x––哨–構(gòu)件截鋪面中垂扭直于x軸的各鈔斜綴條性毛截面搭面積之者和；換算絲式長(zhǎng)細(xì)膠比的鐘計(jì)算1=l01/i1––專–分肢對(duì)坑最小剛務(wù)度軸1杯－1軸庸的長(zhǎng)細(xì)奧比，計(jì)期算長(zhǎng)度l01?。汉缸ソ訒r(shí)為補(bǔ)相鄰兩杜綴板的柜凈距離所，螺柱挑連接時(shí)惰為兩相注鄰綴板閣邊緣螺栗柱的距隊(duì)離。i1–––分肢具對(duì)1廣－1姐軸的令回轉(zhuǎn)內(nèi)半徑孤。換算踢長(zhǎng)細(xì)墻比的兇計(jì)算牙注解三、廳分肢帆的穩(wěn)駛定性綴條柱廢：綴板柱劣：式中餓：max=m田ax{0x,y}，當(dāng)ma迅x<50時(shí)，取50；1––垂–對(duì)綴吵板柱浪規(guī)定飼同前膽；對(duì)憤綴條吧柱取耗相鄰?fù)醿晒?jié)臉點(diǎn)中筑心間那的距息離。分肢熱的穩(wěn)定計(jì)兆算四、娛格構(gòu)工式軸苗心壓臂桿的雄設(shè)計(jì)暖方法(一)試選截濤面(對(duì)實(shí)龍軸計(jì)去算)假定長(zhǎng)息細(xì)比查y求ireq=由Areq和ire仙q查型扮鋼表冒可試聲選分獄肢適密用的信槽鋼門或工伏字鋼馳。格構(gòu)幻玉式桿卷的設(shè)編計(jì)：彼選截身面hhhb0b0b0(二)確定惜兩肢炕間距(對(duì)虛軸緒計(jì)算)確定決兩肢混間距取0x=y，則綴條快柱：綴板鞠柱：要求適分肢反間距攜：λ、i、b計(jì)算(三)截面儉驗(yàn)算1.強(qiáng)度2.剛度3.整體泳穩(wěn)定4.分肢穩(wěn)虎定(四)綴件、宴連接節(jié)衰點(diǎn)的計(jì)要算截面驗(yàn)些算、節(jié)遭點(diǎn)計(jì)算例5.鼻3兩端掙鉸支哭柱長(zhǎng)10m，承受珠軸壓專力設(shè)童計(jì)值N=80