洪万钢结构设计原理4轴心受力构件

1、本章主要介绍柱身的性能与设计原理，柱头和柱脚的性能与设计原理将在第6章介绍。采用弹性材料制成的、无初弯曲和残余应力及荷载无初偏心的轴心受压构件称为理想轴心受压构件。双轴对称截面理想轴心受压构件丧失整体稳定通常为弯曲失稳。 当 时， 当时， 轴心受压构件的j值与A不是完全独立的未知量。对于常用的焊接工字形截面轴心受压构件，可建立轴心压力N、计算长度l0y和长细比之间的近似关系，进行快捷设计。取力和长度的单位分别为N和mm，令 式中 k系数，Q235钢取k1，低合金结构钢截面关于y轴分别属于b或c类时分别取k等于0.85或0.9；b0系数，Q235钢取b00，低合金结构钢截面关于y轴分别属于b或c

2、类时分别取k等于0. 5或1.0。由下式计算ly值：当x<13时， ly182x-0.25-16 当13x141时， ly200x-0.25-25 当 x>141时， ly414(x+14.5)-0.5 当计算所得30（或100）时，取30（或100）。考虑刚度条件，当ly>l时，应取lyl。把ly值代入下列公式计算b、 t、h0和tw值。bl0y/ (0.24y) h0= e b2t 式中 e为系数，当l0x / l0y1.8时，e =1；当l0x / l0y2时 ，e =1.12。 依求得的b、 t、h0和tw值来初选设计采用值，然后进行验算。当验算不满足要求时，只需稍作

3、调整就可满足要求，且设计是经济的。 例题 46设计一焊接工字形截面轴心受压柱，钢材为Q235B·F，柱子承受轴心压力永久荷载标准值NGk=400kN,活荷载标准值N Qk=600kN，柱上、下端均为铰接，柱高l=6.00m,高度中央不设侧向支撑。翼缘板为火焰切割边。解 (一) 设计资料 (1) l0x = l0yl =6.00m (2) 柱子承受轴心压力设计值N N = 1.2 NGk +1.4 N Qk = 1.2×400+1.4×600 = 1320 kN (3) f = 215 N/mm2；fy = 235 N/mm2；l=150(二)柱截面尺寸的确定 ly

4、200x-0.25-25200×17.1-0.25-25=73.4<l=150查表46，截面关于x轴y轴都属于b类。 b=l0y/ (0.24ly)=6000/(0.24×73.4)=340.6 mm mm 因l0xl0y1, e =1； h0 = e b2t = 1×340.6 2×9.8 = 321 mm mm 设计采用t =10mm、tw =6mm，都稍大于计算值，其余两个值可稍小些。板宽取为10mm的倍数，且截面高度宽度，取 b=330mm、h0 =320 mm。(三)所选截面的几何特性A = 2bt+ h0 tw = 2×330

5、×10+320×6 = 8520 mm2 I y = 2b3t/12 = 3303×10/6 = 5.9859×107 mm4 mm lx = l0xi x = 6000/151.7=39.5 ly = l0yi y = 6000/83.8 =71.6<= 150 ly>l x 查附表7得0.741 (四)截面验算(1). 整体稳定验算柱自重设计值W =1.2×6000×8520×9.8×7850×10-9×1.2 = 5663 N 式中的1.2一个为荷载分项系数，另一个为考虑柱头和柱脚等构造用钢，柱自重的增大系数。 N/mm2< f = 215 N/mm2 (2). 局部稳定验算所选截面尺寸满足