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1、4.1 轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度和刚度 4 钢轴心受力构件钢轴心受力构件 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 强度强度 刚度刚度 整体稳定性整体稳定性 局部稳定性局部稳定性 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 4.5 格构式轴心受压构件计算格构式轴心受压构件计算 4.0 概述概述 学习内容学习内容 掌握轴心受力构件的强度问题及刚度问题掌握轴心受力构件的强度问题及刚度问题 了解稳定的概念、分类及稳定承载力的推导过程了解稳定的概念、分类及稳定承载力的推
2、导过程 掌握轴心受压的局部稳定问题掌握轴心受压的局部稳定问题 掌握实腹式和格构式轴心受压构件的截面设计方掌握实腹式和格构式轴心受压构件的截面设计方 法法 轴心受力构件轴心受力构件 指承受通过构件截面形心轴的轴向力作用的构件指承受通过构件截面形心轴的轴向力作用的构件 广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等 各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中 应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态 4.0 4.0 概概 述述 轴心受力构件可分为：轴心受力构件可分为： 轴心轴
3、心受拉受拉构件，应满足：构件，应满足： 轴心轴心受压受压构件，应满足：构件，应满足： 4.04.0 概概 述述 承载能力极限状态：强度控制承载能力极限状态：强度控制 正常使用极限状态：保证构件的刚度正常使用极限状态：保证构件的刚度限制其限制其 长细比长细比 承载能力极限状态：强度和承载能力极限状态：强度和稳定稳定控制控制 正常使用极限状态：保证构件的刚度正常使用极限状态：保证构件的刚度限制其限制其 长细比长细比 临时天桥 常用轴心受力构件截面形式常用轴心受力构件截面形式 轧制型钢截面轧制型钢截面 冷弯薄壁型钢截面冷弯薄壁型钢截面 实腹式组合截面实腹式组合截面 格构式组合截面格构式组合截面 R
4、y n f f A N R y f f 式中：式中： 轴心拉力或轴心压力轴心拉力或轴心压力 n构件的净截面面积构件的净截面面积 钢材的抗拉或抗压强度设计值钢材的抗拉或抗压强度设计值 R 抗力分项系数抗力分项系数 一一 、 轴心受拉构件和轴心受压构件的轴心受拉构件和轴心受压构件的强度计算强度计算 f A N 毛截面强度 4.1 轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度和刚度 截面无削弱时：截面无削弱时： 截面有削弱时：截面有削弱时： 构件应满足正常使用要求构件应满足正常使用要求刚度要求刚度要求 保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或 过大的变形过大的变
5、形 保证构件不会在使用期间因自重产生明显下挠保证构件不会在使用期间因自重产生明显下挠 保证构件不会在动力荷载作用下发生较大振动保证构件不会在动力荷载作用下发生较大振动 二二 、轴心受拉构件和轴心受压构件的、轴心受拉构件和轴心受压构件的刚度计算刚度计算 4.1 轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度和刚度 二二 、轴心受拉构件和轴心受压构件的、轴心受拉构件和轴心受压构件的刚度计算刚度计算 i l 0 I i A i相应方向的截面（弱轴）回转半径，相应方向的截面（弱轴）回转半径， l 0相应方向的构件计算长度；相应方向的构件计算长度； 受拉构件或受压构件的容许长细比。表受拉构件或受压构件的容许
6、长细比。表4-1、4-2 构件最不利方向的长细比构件最不利方向的长细比, 为两主轴方向长细比为两主轴方向长细比 的最大值的最大值 刚度计算公式：刚度计算公式： 4.1 轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度和刚度 一、概述一、概述 轴心受压构件除构件很短或有截面削弱可轴心受压构件除构件很短或有截面削弱可 能发生强度破坏外，一般不会发生强度破坏，能发生强度破坏外，一般不会发生强度破坏， 因而无需验算。其承载力一般由整体稳定控制因而无需验算。其承载力一般由整体稳定控制 ，即由刚度引起的稳定问题是其承载力的决定，即由刚度引起的稳定问题是其承载力的决定 因素。因素。 4.2 实腹式轴心受压构件整体
7、稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 稳定稳定 二、稳定的概念二、稳定的概念 结构在荷载作用下处于平衡位置，微小的外部扰动使其偏结构在荷载作用下处于平衡位置，微小的外部扰动使其偏 离平衡位置，外界扰动除去后仍能回复到初始平衡位置离平衡位置，外界扰动除去后仍能回复到初始平衡位置 不稳定不稳定 结构在荷载作用下处于平衡位置，微笑的外部扰动使其结构在荷载作用下处于平衡位置，微笑的外部扰动使其 偏离平衡位置，外界扰动除去后不能回复到初始平衡位偏离平衡位置，外界扰动除去后不能回复到初始平衡位 置，且偏离初始平衡稳定越来越远置，且偏离初始平衡稳定越来越远 随遇平衡随遇平衡 结构在荷载作用下处于平衡位置，
8、微小的外部扰动使其结构在荷载作用下处于平衡位置，微小的外部扰动使其 偏离平衡位置，外界扰动除去后不能回复到初始平衡位偏离平衡位置，外界扰动除去后不能回复到初始平衡位 置，但仍能停留在新的平衡位置置，但仍能停留在新的平衡位置 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 弯曲变形：双轴对称（工字形）弯曲变形：双轴对称（工字形） 扭转变形：双轴对称（十字形）扭转变形：双轴对称（十字形） 弯扭变形：单轴对称（弯扭变形：单轴对称（T字形）字形） 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 三、理想轴心受压钢构件整体失稳的三种形式：三、理想轴心受压钢构件
9、整体失稳的三种形式： 对于一般的双轴对称截面，弯曲失稳的极对于一般的双轴对称截面，弯曲失稳的极 限承载力小于扭转失稳，不会出现扭转失稳现限承载力小于扭转失稳，不会出现扭转失稳现 象，但对于某些特殊截面形式如十字形等，扭象，但对于某些特殊截面形式如十字形等，扭 转失稳的极限承载力会低于弯曲失稳的极限承转失稳的极限承载力会低于弯曲失稳的极限承 载力。单轴对称截面一般发生弯曲失稳和扭转载力。单轴对称截面一般发生弯曲失稳和扭转 失稳，对于不对称截面杆件一般会发生弯扭失失稳，对于不对称截面杆件一般会发生弯扭失 稳。稳。 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 三、理想轴心受
10、压钢构件整体失稳的三种形式：三、理想轴心受压钢构件整体失稳的三种形式： 1、轴心压杆的、轴心压杆的弹性弹性弯曲屈曲弯曲屈曲 欧拉公式欧拉公式 规范是以弯曲失稳作为计算模型的，其它两规范是以弯曲失稳作为计算模型的，其它两 种失稳计算都可以转化为由种失稳计算都可以转化为由弯曲失稳弯曲失稳确定的承载确定的承载 力计算问题，途径就是采用把力计算问题，途径就是采用把扭转屈曲扭转屈曲或或弯扭屈弯扭屈 曲曲的临界力与欧拉临界力等效得到的临界力与欧拉临界力等效得到换算长细比换算长细比， 并以此来计算理想轴心受压杆件的临界承载力。并以此来计算理想轴心受压杆件的临界承载力。 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算
11、实腹式轴心受压构件整体稳定计算 四、理想轴心受压构件整体稳定计算四、理想轴心受压构件整体稳定计算 A E N cr 2 2 2 2、实腹式轴心受压构件长细比的计算：、实腹式轴心受压构件长细比的计算： x x x i l0 y y y i l0 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 四、理想轴心受压构件整体稳定计算四、理想轴心受压构件整体稳定计算 （1 1）截面为双轴对称或极对称时）截面为双轴对称或极对称时 弯扭屈曲弯扭屈曲临界力临界力 A E N yz 2 2 1 2 2 2 222222 0 2 0 1 41 2 yzyzyzyz e i 弯 扭 换 算 长
12、细 比 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 （2 2）截面为单轴对称时）截面为单轴对称时 扭转屈曲扭转屈曲临界力临界力A E N z z 2 2 2 0 2 2 5 .7 z t i IlI 扭 转 换 算 长 细 比 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 （2 2）截面为单轴对称时）截面为单轴对称时 单角钢截面和双角钢组合单角钢截面和双角钢组合T形截面绕对称形截面绕对称 轴的换算长细比可采用简化方法，具体见课轴的换算长细比可采用简化方法，具体见课 本。本。 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算
13、（2 2）截面为单轴对称时）截面为单轴对称时 ：整体稳定系数，由构件：整体稳定系数，由构件截面分类、长细比截面分类、长细比情况决情况决 定（表定（表4-3、4-4），然后可查附表），然后可查附表4-14-4。 N f A 数较小者取截面两主轴稳定性系 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 3 3、实腹式轴心受压构件整体稳定的计算公式：、实腹式轴心受压构件整体稳定的计算公式： 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 4 4、实际轴心受压柱的整体稳定临界应力的影响因素、实际轴心受压柱的整体稳定临界应力的影响因素 柱子曲线：柱子曲线： 压
14、杆失稳时临界应力压杆失稳时临界应力cr cr与长细比 与长细比之间的关系之间的关系 曲线称为柱子曲线。曲线称为柱子曲线。 综合考虑残余应力、初弯曲、初偏心等不利因素，采用极综合考虑残余应力、初弯曲、初偏心等不利因素，采用极 限承载力理论来计算。限承载力理论来计算。 我国规范规定：根据不同截面形状和尺寸，不同加工条件、我国规范规定：根据不同截面形状和尺寸，不同加工条件、 相应的残余应力分布的大小，不同的弯曲屈曲方向，等，相应的残余应力分布的大小，不同的弯曲屈曲方向，等， 对多种实腹对称截面的轴心受压构件弯曲屈曲，按极限承对多种实腹对称截面的轴心受压构件弯曲屈曲，按极限承 载力理论，用计算机算出了
15、不少于载力理论，用计算机算出了不少于9696条柱子曲线，并将这条柱子曲线，并将这 些曲线分成些曲线分成4 4组，取每组的平均值曲线作为该组代表曲线，组，取每组的平均值曲线作为该组代表曲线， 给出了给出了a a、b b、c c、d4d4条曲线，并以此来划分截面类型。条曲线，并以此来划分截面类型。 4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算实腹式轴心受压构件整体稳定计算 4 4、实际轴心受压柱的整体稳定临界应力的影响因素、实际轴心受压柱的整体稳定临界应力的影响因素 钢构件承载力往往由整体稳定承载力控制，钢构件承载力往往由整体稳定承载力控制， 板件宽而薄对整体稳定有利，但存在局部板件宽而薄对整体稳定有利
16、，但存在局部 稳定问题。稳定问题。 如果板件过薄，在压力作用下，板件可能如果板件过薄，在压力作用下，板件可能 离开平面位置而发生凸曲现象，即板件丧离开平面位置而发生凸曲现象，即板件丧 失局部稳定。失局部稳定。 构件的局部稳定问题就是保证这些板件在构件的局部稳定问题就是保证这些板件在 构件整体失稳前不发生局部失稳或者在设构件整体失稳前不发生局部失稳或者在设 计中合理利用板件的屈曲后性能计中合理利用板件的屈曲后性能 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 一、概述一、概述 加劲板件：加劲板件： 两纵边均与其他板件相连接的板件。如工字形、两纵边均与其他板件相连接的板
17、件。如工字形、H H形形 和槽形等截面的腹板以及箱型、方矩形管截面的各和槽形等截面的腹板以及箱型、方矩形管截面的各 板件。板件。 非加劲板件：非加劲板件： 一纵边与其他板件相连接，另一纵边为自由的板件。一纵边与其他板件相连接，另一纵边为自由的板件。 如工字形、如工字形、H H形和槽形等截面的翼缘板及形和槽形等截面的翼缘板及T T形和十字形和十字 形截面的各板件。形截面的各板件。 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 二、常见板件的分类二、常见板件的分类 为了保证构件局部稳定，通常采用限制其板件宽为了保证构件局部稳定，通常采用限制其板件宽 ( (高高) )厚比
18、来实现。厚比来实现。 确定板件宽确定板件宽( (高高) )厚比限值所采用的原则：厚比限值所采用的原则： 一是使构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈一是使构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈 曲，即局部屈曲临界应力不低于屈服应力；曲，即局部屈曲临界应力不低于屈服应力； 二是使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲，二是使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲， 即局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力，即局部屈曲临界应力不低于整体屈曲临界应力， 常称作等稳定性准则。常称作等稳定性准则。 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 三、局部稳定性的规定三、局部稳定性的规定 1
19、 1、工字形截面受压构件的局部稳定、工字形截面受压构件的局部稳定 （1 1）受压翼缘：三边简支，一边自由）受压翼缘：三边简支，一边自由 y ft b235 1 .010 值构件两方向长细比较大 100,100 3030 取 ，取 翼缘板厚度 翼缘板自由外伸宽度 t b 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算 （2 2）腹板：四边简支）腹板：四边简支 y wft h 235 5 . 025 0 取值与前相同取值与前相同 1 1、工字形截面受压构件的局部稳定、工字形截面受压构件的局部稳定
20、 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算 2 2、T T形截面受压构件的局部稳定形截面受压构件的局部稳定 （1 1）受压翼缘：与工字形截面计算相同。）受压翼缘：与工字形截面计算相同。 （2 2）腹板：三边简支，一边自由。分为：）腹板：三边简支，一边自由。分为： y wft h 235 2 . 015 0 1 1）热轧部分）热轧部分T T形钢形钢 2 2）焊接）焊接T T形钢形钢 y wft h 235 17. 013 0 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局
21、部稳定计算 四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算 yw ft h 235 40 0 y ft b 235 40 0 3 3、箱形截面受压构件的局部稳定、箱形截面受压构件的局部稳定 翼缘和腹板在受力状态上并无区别：翼缘和腹板在受力状态上并无区别： 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算 屈服强度 壁厚 管径 y y f t D ft D , , ) 235 (100 4、圆形截面受压构件的局部稳定、圆形截面受压构件的局部稳定 4.3 实腹式轴心受
22、压构件的局部稳定计算实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算四、各种截面形式受压构件的局部稳定计算 例题：例题： 一轴心受压柱（工字型组合截面），一轴心受压柱（工字型组合截面），L=6mL=6m， 翼缘翼缘b b* *t=300t=300* *1010，I Ix x=1.6665=1.6665* *10108 8mmmm4 4， I Iy y=4.5025=4.5025* *10107 7mmmm4 4，腹腹板板h h* *t=300t=300* *1010， N=1200KNN=1200KN，杆中点侧向有一支撑，验算此，杆中点侧向有一支撑，验算此 构件的安全性
23、。构件的安全性。 一、设计原则一、设计原则 二、设计方法二、设计方法 三、例题分析三、例题分析 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 截面形式为双轴对称的型钢截面或实腹式组截面形式为双轴对称的型钢截面或实腹式组 合截面，为取得合理而经济的效果，设计时可合截面，为取得合理而经济的效果，设计时可 按以下原则：按以下原则： 一、设计原则：一、设计原则： 等稳定性等稳定性 宽肢薄壁宽肢薄壁 制造省工制造省工 连接简便连接简便 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 （二）（二）宽肢薄壁宽肢薄壁在满足板件宽厚比限值的条在满足板件宽厚比限值的条 件下使截面面积分布尽量
24、远离形心轴，以增大截件下使截面面积分布尽量远离形心轴，以增大截 面惯性矩和回转半径，提高杆件的整体稳定承载面惯性矩和回转半径，提高杆件的整体稳定承载 力和刚度，达到用料合理力和刚度，达到用料合理 （一）（一）等稳定性等稳定性使杆件在两个主轴方向的稳使杆件在两个主轴方向的稳 定承载力相同，以充分发挥其承载能力。尽可能定承载力相同，以充分发挥其承载能力。尽可能 使两方向的稳定系数或长细比相等，即使两方向的稳定系数或长细比相等，即 x y 或或 xy。 一、设计原则：一、设计原则： 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 （三）（三）制造省工制造省工应充分利用现代化的制应充分利用现
25、代化的制 造能力和减少制造工作量。尽量采用型钢和造能力和减少制造工作量。尽量采用型钢和 采用便于自动焊的截面（工字型截面）。采用便于自动焊的截面（工字型截面）。 （四）（四）连接简便连接简便杆件应便于与其他构件连杆件应便于与其他构件连 接。以开敞式截面为宜。接。以开敞式截面为宜。 一、设计原则：一、设计原则： 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 二、二、 设计方法：设计方法： 首先根据轴心压力的设计值和计算长度选定首先根据轴心压力的设计值和计算长度选定 合适的截面形式，再初步确定截面尺寸，然后进合适的截面形式，再初步确定截面尺寸，然后进 行强度、整体稳定、局部稳定和刚度等
26、验算。行强度、整体稳定、局部稳定和刚度等验算。 (一一) 试选截面试选截面 (二二) 验算截面验算截面 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 (三三) 构造要求构造要求 二、二、 设计方法：设计方法： (一一) 试选截面试选截面 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 轴心受压实腹柱的截面形式轴心受压实腹柱的截面形式 为避免弯扭失稳，实腹式轴心受压构件一般为避免弯扭失稳，实腹式轴心受压构件一般 采用双轴对称截面。常用的有：采用双轴对称截面。常用的有： 特点：方便，廉价；对特点：方便，廉价；对y轴的回转轴的回转 半径半径iy小于对小于对x轴的回转半径轴的回转
27、半径ix ，只，只 适用于计算长度适用于计算长度l0 x3l0y的情况。的情况。 二、二、 设计方法：设计方法： (一一) 试选截面试选截面 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 轴心受压实腹柱的截面形式轴心受压实腹柱的截面形式 特点：省工、腹板较薄，翼缘较特点：省工、腹板较薄，翼缘较 宽，可以做到与截面高度相同，宽，可以做到与截面高度相同， 具有很好的截面特性。具有很好的截面特性。 特点：截面组合灵活，容易使截特点：截面组合灵活，容易使截 面分布合理，制造业简单。面分布合理，制造业简单。 二、二、 设计方法：设计方法： (一一) 试选截面试选截面 4.4 实腹式轴心压杆的
28、截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 轴心受压实腹柱的截面形式轴心受压实腹柱的截面形式 特点：适用于承受压力很大的特点：适用于承受压力很大的 柱。柱。 特点：适用于两个方向计算长度特点：适用于两个方向计算长度 相等的轴心受压柱。且内部不易相等的轴心受压柱。且内部不易 生锈，但与其他构件连接较复杂。生锈，但与其他构件连接较复杂。 、先假定杆的长细比：、先假定杆的长细比： 当荷载当荷载1500，计算长度，计算长度l0为为56的压杆时的压杆时 ，可假定，可假定80100； 二、设计方法二、设计方法： 当荷载当荷载3000，计算长度，计算长度l0为为45的压杆时的压杆时 ，可假定，可假定6070； (一一
29、) 试选截面试选截面 此为经验此为经验 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 具体步骤：具体步骤： 查稳定系数查稳定系数 x y ， 对对 x 轴的回转半径轴的回转半径 长细比长细比 对对 y 轴回转半径轴回转半径 2、确定截面需要的面积、确定截面需要的面积A 、回转半径、回转半径ix , iy, 以及以及 高度高度h、宽度、宽度b ： 式中式中1, 2 分别表示截面高度分别表示截面高度h、宽度、宽度b和回转半径和回转半径ix， iy间的近似数值关系的系数，参见表间的近似数值关系的系数，参见表4-5. x x l i 0 求求hix/1 求求biy/2 y y l i 0
30、求求A=N/( f） 3、确定型钢型号或组合截面各板件尺寸：、确定型钢型号或组合截面各板件尺寸： 对型钢对型钢，根据，根据A，ix，iy查型钢查型钢表表（工字钢、型（工字钢、型 钢、钢管等）中相近数值，如果同时难以满足，钢、钢管等）中相近数值，如果同时难以满足，可可 只在只在A和和iy两值之间选择适当型号两值之间选择适当型号即可，选择合适即可，选择合适 型号型号。 对组合截面对组合截面，应以，应以A, h, b为条件，取为条件，取b h;为用为用 料合理，宜取料合理，宜取tw=(0.40.7)t，但，但 tw6mm；b 和和 h 宜取宜取10的倍数的倍数, 和和tw宜取宜取2mm的倍数。的倍数
31、。 二、设计方法二、设计方法： (一一) 试选截面试选截面 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 f A N n i l0 f A N 须同时考虑须同时考虑 两主轴方向，两主轴方向， 但一般取其中但一般取其中 长细比较大值长细比较大值 进行验算。进行验算。 1、强度验算：、强度验算： 、刚度验算：、刚度验算： (二二) 验算截面验算截面 3、整体稳定：、整体稳定： 二、设计方法二、设计方法： 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 4、局部稳定：、局部稳定： 热轧型钢不必验算，组合截面按前热轧型钢不必验算，组合截面按前 述内容进行验算。述内容进行验算。 当
32、实腹柱的腹板计算高厚比当实腹柱的腹板计算高厚比h h0 0 / /t tw w 8080235/235/f fy y 时，应设置成对的横向加劲肋，间距不得大于时，应设置成对的横向加劲肋，间距不得大于 3 3h h0 0。 。 当实腹柱的腹板因宽厚比大于规定限值需采用当实腹柱的腹板因宽厚比大于规定限值需采用 纵向加劲肋加强。纵向加劲肋加强。 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 (三三) 构造要求构造要求 二、设计方法二、设计方法： 横向加劲肋： 外伸宽度： bs(h0/ /30)+)+40mm 厚度：ts bs/15 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计
33、 (三三) 构造要求构造要求 二、设计方法二、设计方法： 除工字形截面外，其余截面的实腹柱应在受有较除工字形截面外，其余截面的实腹柱应在受有较 大水平力处、在运输单元的端部以及其它需要处大水平力处、在运输单元的端部以及其它需要处 设置横隔。横隔的中距不得大于柱截面较大宽度设置横隔。横隔的中距不得大于柱截面较大宽度 的的9 9倍，也不得大于倍，也不得大于8m8m。 轴心受压实腹柱的纵向焊缝受力很小，不必计算，轴心受压实腹柱的纵向焊缝受力很小，不必计算， 可按构造要求确定焊脚尺寸可按构造要求确定焊脚尺寸h hf f=4=48mm 8mm 4.4 实腹式轴心压杆的截面设计实腹式轴心压杆的截面设计 (
34、三三) 构造要求构造要求 二、设计方法二、设计方法： 设计实例设计实例 某炼钢厂工作平台的部分结构。其中支某炼钢厂工作平台的部分结构。其中支 柱柱AB 承受轴心压力承受轴心压力N=1400kN,柱在强轴方向下端固柱在强轴方向下端固 定，上端铰接。柱高度为定，上端铰接。柱高度为7m。在弱轴方向上中点及。在弱轴方向上中点及 两端均有一侧向铰支承。两端均有一侧向铰支承。 试选择该柱截面：试选择该柱截面： 、用工字钢；、用工字钢； 、用型钢；、用型钢； 、用焊接工字形截面，翼缘为焰切边。、用焊接工字形截面，翼缘为焰切边。 材料均为材料均为16Mn钢钢（即即Q345），截面无削弱。，截面无削弱。 、材料
35、改为、材料改为235，以上选择出的截面是否还可以，以上选择出的截面是否还可以 安全承载？安全承载？ 解解：由于由于AB柱两方向的几何长度不等，强轴顺柱两方向的几何长度不等，强轴顺x 轴方向，柱在强轴方向按下端固定、上端铰接轴方向，柱在强轴方向按下端固定、上端铰接 柱在弱轴方向按均应按铰接柱在弱轴方向按均应按铰接 计算，其计算长度取支承点计算，其计算长度取支承点 之间的距离，即之间的距离，即l0y=350cm。 查表得查表得 0.8，（应为（应为0.7）故计算长故计算长 度度l0 x=0.8700560cm。 一、一、 工字钢工字钢 100假定 （一）（一） 试选截面试选截面 487. 0: )
36、,16( x aMn查表 431. 0: ),16( x bMn查表 3 2 2 min 1400 10 103.11 0.431 315 10 N Acm f 0 560 5.6 100 x x l icm 0 350 3.5 100 y y l icm 实际上按实际上按 b类计算类计算 即可。即可。 由附表中不可能选择出同时满足由附表中不可能选择出同时满足A、ix、iy三值的三值的 工字钢，工字钢，可只在可只在A和和iy两值之间选择适当型号两值之间选择适当型号。现。现 试选试选I56a，查表得：，查表得： A135.44cm2，ix=22.0cm，iy 3.18cm， b/h=166/56
37、0=0.290.8。 （一）（一） 试选截面试选截面 由于型钢截面宽度较大，因此假定长细比可减小。由于型钢截面宽度较大，因此假定长细比可减小。 734. 0:b查表 3 2 2 1400 10 60.55 0.734 315 10 N Acm f 0 560 9.3 60 x x l icm 0 350 5.8 60 y y l icm （二）（二） 验算截面验算截面 )(1509 .60 2 . 9 560 0 满足 x x x i l 满足）(/315/5 .307 103 .64708. 0 101400 22 2 3 mmNfmmN A N 3整体稳定：由整体稳定：由max =y=63
38、.5，查表得，查表得=0.708。 4局部稳定：因工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算局部稳定：因工字钢的翼缘和腹板均较厚，可不验算 、刚度：、刚度： 、强度：因截面无削弱，可不验算。、强度：因截面无削弱，可不验算。 )(1505 .63 51. 5 350 0 满足 y y y i l 60假定 （一）试选截面（一）试选截面 734. 0: )( x b查表 3 2 2 min 1400 10 71.1 0.734 315 10 N Acm f 0 350 5.8 60 y y l icm 1 9.3 21.6 0.43 x i hcm 2 5.8 24.2 0.24 y i bcm 0 560 9.3 60 x x l icm 三、焊接工字形截面三、焊接工字形截面 选用如图所示尺寸选用如图所示尺寸, ,即即: : 翼缘翼缘: 2: 226026010 10 面积：面积：52cm52cm2 2 腹板腹板: 1: 12002006 6 面积：面积：12cm12cm2 2 A=64cmA=64cm2 2 （翼缘板的厚度按课本上的做法（翼缘板的厚度按课本上的做法 ：即假定一块翼缘板的面积为总：即假定一块翼缘板的面积为总 面积的面积的35%-35%-40%40%。）。） 423 12 1 61335
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