钢结构例题PPT课件

1、查工字钢表，查工字钢表，初选初选 25a: A=48.54cm2, ix=10.18cm, iy=2.4cm, h=250mm, b=116mm2、验算：、验算： xlox/ix=900/10.18=88.4 y=loy/iy=300/2.4=125 150 b/h=116/250=0.4640.8 查得：查得：x=0.725(a类），类），y=0.411(b类）类）N/(A)=400103/(0.4114854）200.5N/mm2 f=215N/mm2 由于截面无削弱，不必验算强度。型钢截面局由于截面无削弱，不必验算强度。型钢截面局部部稳定也不需验算。所以，所选截面满足要求。稳定也不需验算

2、。所以，所选截面满足要求。第1页/共35页例题4.4：试设计一两端铰接的试设计一两端铰接的焊接工字形焊接工字形组合截面组合截面柱。柱高柱。柱高4.8m,钢材钢材Q235,手工焊，手工焊，E43型焊条，型焊条，翼缘翼缘为轧制边，板厚小于为轧制边，板厚小于40mm。承受轴心压力设计。承受轴心压力设计值值 N=800kN。解：解：1、初选截面：、初选截面： 假定假定80，查得查得x=0.688(b类类), y=0.578(c类类)A=N/(f)=800103/(0.578215)=6438mm2ix=lox/=480/80=6cmiy=loy/=480/80=6cm由近似关系：由近似关系：h=ix/

3、0.43=60/0.43=140mm b=iy/0.24=60/0.24=250mm第2页/共35页 试取试取b=250mm, t=10mm; h=260mm, tw=6mm2、截面验算、截面验算：（1）截面几何特性）截面几何特性A=2251.0240.664.42cm2Ix=0.6243/12+2251.012.528503.7cm4Iy=21.0253/12=2604.2cm4ix=Ix/A=8503.7/64.42=11.5cmiy=Iy/A=2604.2/64.42=6.4cm(2)刚度验算：刚度验算：x=lox/ix=480/11.5=41.7y=loy/iy=480/6.4=75

4、150第3页/共35页（3 3）整体稳定性验算）整体稳定性验算由由x x=41.7=41.7查得查得x x=0.893(b=0.893(b类类) )由由y y=75 =75 查得查得y y=0.610(c=0.610(c类类) )N/(N/(A A）80080010103 3/(0.610/(0.61064406440）203.6N/mm203.6N/mm2 2 f=215N/mm=215N/mm2 2（4 4）板件局部稳定性验算）板件局部稳定性验算翼缘：翼缘：b b1 1/t=122/10=12.2/t=122/10=12.2 10+0.110+0.1maxmax=10+0.1=10+0.1

5、757517.517.5腹板：腹板：h ho o/t/tw w=240/6=40=240/6=40 25+0.525+0.5maxmax=25+0.5=25+0.5757562.562.5所选截面满足要求。所选截面满足要求。 第4页/共35页3 3、构造要求：、构造要求： 对于实腹式柱，当腹板的高厚比对于实腹式柱，当腹板的高厚比h h0 0/t/tw w8080时，时，为提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发为提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发生过大的变形，应设横向加劲肋，要求如下：生过大的变形，应设横向加劲肋，要求如下： 横向加劲肋间距横向加劲肋间距3h3h0 0； 横向加劲肋的

6、外伸宽度横向加劲肋的外伸宽度b bs sh h0 0/30+40 mm/30+40 mm； 横向加劲肋的厚度横向加劲肋的厚度t ts sbbs s/15/15。 对于组合截面，其翼缘与对于组合截面，其翼缘与腹板间腹板间 的焊缝受力较小，可不于计算，按构的焊缝受力较小，可不于计算，按构 造选定焊脚尺寸即可。造选定焊脚尺寸即可。bs横向加劲肋3h0h0ts第5页/共35页u同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单个分肢线刚度的单个分肢线刚度的6倍倍，即：即： ；u缀板宽度缀板宽度d d2a/32a/3，厚度，厚度ta/40ta/40且不小且不小于于6mm6mm；u端缀

7、板宜适当加宽，一般取端缀板宜适当加宽，一般取d=ad=a。4 4、格构柱的设计步骤、格构柱的设计步骤 格构柱的设计需首先确定柱肢截面格构柱的设计需首先确定柱肢截面和缀材形式。和缀材形式。 对于对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱大型柱宜用缀条柱，中小型柱两种缀材均可。两种缀材均可。 具体设计步骤如下：具体设计步骤如下：61 kkb缀板的构造要求：axx11l1ad第6页/共35页 以双肢柱为例：以双肢柱为例：1 1、按对实轴的整体稳定确定柱的截面、按对实轴的整体稳定确定柱的截面( (分肢截面分肢截面) )；2 2、按等稳定条件确定两分肢间距、按等稳定条件确定两分肢间距a a，即，即 0 x0 x=

8、=y y；双肢缀条柱：双肢缀条柱：双肢缀板柱：双肢缀板柱： yxxAA 12027yxx 2120)614(2712 AAyx 即：即：)624(212 yx即：即：第7页/共35页 显然，为求得显然，为求得x x，对缀条柱需确定缀条截，对缀条柱需确定缀条截面积面积A A1 1；对缀板柱需确定分肢长细比；对缀板柱需确定分肢长细比1 1。所以，由教材附表所以，由教材附表9求得截面宽度：求得截面宽度：当然也可由截面几何参数计算得到当然也可由截面几何参数计算得到b；3、验算对虚轴的整体稳定，并调整、验算对虚轴的整体稳定，并调整b；4、设计缀条和缀板及其与柱肢的连接。、设计缀条和缀板及其与柱肢的连接。

9、xxxli 0 对虚轴的回转半径：1 xib 第8页/共35页格构柱的构造要求：格构柱的构造要求：0 x0 x和和y y ；为保证分肢不先于整体失稳，应满足：为保证分肢不先于整体失稳，应满足：缀条柱的分肢长细比：缀条柱的分肢长细比：缀板柱的分肢长细比：缀板柱的分肢长细比： yxil ，0maxmax111max7.0 50,50max5.040maxmax0maxmax1011 取取时时当当，且且yxil第9页/共35页例题4.5 试设计一两端铰接的轴心受压格构式柱。试设计一两端铰接的轴心受压格构式柱。已知轴心压力设计值已知轴心压力设计值N=1350kN, 此柱在此柱在x方向的计方向的计算算长

10、度长度lox=6m,在在y方向的计算长度方向的计算长度loy=3m。钢材为。钢材为Q345,焊条为焊条为E50型。型。设计成缀条式格构柱；设计成缀条式格构柱； 解解：（：（1）缀条式格构柱设计）缀条式格构柱设计 a、按柱对实轴、按柱对实轴y的稳定性确定两个单肢截面的稳定性确定两个单肢截面 选取截面形式为选取截面形式为双槽钢双槽钢截面截面。 假定假定y60，则，则yfy/235=60345/235=72.7 查得查得y=0.734 (b类类)第10页/共35页则则A=N/(y f) =1350103/(0.734315） 5839mm2 iy=loy/y =300/60 =5cm由由A、iy查槽

11、钢表查槽钢表,初选初选槽钢型号槽钢型号2 20a:A=228.8457.68cm2, 1 xiy=7.86cm, zo=2.01cm,I1=128cm4, i1=2.11cm。 y y截面验算：截面验算：y=loy/iy=300/7.86=38.2=150 zo 1 x由由yfy/235=38.2345/235=46.3, 查得查得y=0.873(b类类)N/(yA)=1350103/(0.8735768)268.1N/mm2 f=315N/mm2 知所选槽钢满足要求。知所选槽钢满足要求。第11页/共35页b b、按柱对虚轴、按柱对虚轴x x的稳定性确定两个单肢间距的稳定性确定两个单肢间距 设

12、缀条布置为设缀条布置为单斜式单斜式。试选用试选用最小角钢最小角钢 45454 4作为柱的作为柱的斜缀条斜缀条， 查角钢表知：查角钢表知：A A1 1x x/2/2 =3.49cm =3.49cm2 2。x x= =y y2 2-27A/A-27A/A1 1x x = =38.238.22 2-27-2757.68/(3.4957.68/(3.492)=35.22)=35.2ix x = =loxox/ /x x=600/35.2=600/35.2=17.1cm=17.1cm由回转半径与截面宽度的近似关系，得由回转半径与截面宽度的近似关系，得截面截面总宽度总宽度 b=b=ix x/0.44/0.

13、4417.1/0.44=38.9cm17.1/0.44=38.9cm， 取取b=35cmb=35cm。第12页/共35页截面验算：截面验算：两单肢轴线间距：两单肢轴线间距：a=b -2zo=35 -22.0130.98cmIx=2 I1+A/2（a/2)2=2128+28.8415.492 =14113.6cm4ix=Ix /A=14113.6 / 57.68=15.6cmx=lox/ix=600/15.6=38.4ox=x2+27A/A1x=38.42+2757.68/6.98=41.2 =150 满足满足刚度刚度要求。要求。由由oxfy/235=41.2345/235=49.9,查得查得x

14、=0.857(b类类)N/(x A)=1350103/（0.8575768）=273.1N/mm2 f=315N/mm2 满足满足对虚轴对虚轴x的稳定性的稳定性要要求。求。第13页/共35页C C、缀条计算：、缀条计算：斜缀条倾角取为斜缀条倾角取为4545o o。柱的横向剪力柱的横向剪力V=Af/85fy/235=5768315345/235 /85=12950N斜缀条内力斜缀条内力Nt=V/(2cos45o)=18317N=l1/imin=a/(cos45o*imin) 45o =30.98/(0.7070.89）49.3=200由由fy/235=49.3345/235=59.7, 45o

15、查得查得0.809（b类类)r=0.6+0.0015=0.6+0.001549.30.67 NtNt/(A1x/2)=18317/(0.809349）64.9N/mm2 r*f=0.67315211.1N/mm2。满足要求。满足要求。第14页/共35页d d、柱单肢的稳定性验算、柱单肢的稳定性验算 lo1o1=2a=2=2a=230.9830.9861.96cm61.96cm， maxmax=oxox= =41.241.250, 50, 取取maxmax=50=501 1= =lo1o1/ /i1 1=61.96/2.11=61.96/2.11=29=29 0.70.7maxmax=0.7=0

16、.750503535， 单肢稳定性满足要求。单肢稳定性满足要求。第15页/共35页e、缀条与柱肢的连接焊缝计算、缀条与柱肢的连接焊缝计算 采用采用两边侧面角焊缝两边侧面角焊缝连接，连接，取取hf=4mm.则则肢背焊缝肢背焊缝所需计算长度所需计算长度 lw1k1Nt /(0.7hf*r*ffw) =0.718317 /(0.740.85200）26.9mm实际长度实际长度l1lw1+2hf=26.9+2434.9mm肢尖焊缝肢尖焊缝所需计算长度所需计算长度 lw2k2Nt /(0.7hf*r*ffw) =0.318317 /(0.740.85200）11.5mm实际长度实际长度l2lw2+2hf

17、=11.5+2419.5mm肢背、肢尖焊缝的肢背、肢尖焊缝的计算长度均小于计算长度均小于40mm, 将将肢背、肢尖焊缝的实际长度均取为肢背、肢尖焊缝的实际长度均取为50mm。第16页/共35页（三）柱子的横隔（三）柱子的横隔 为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不大于柱截面较大宽度的距不大于柱截面较大宽度的9 9倍或倍或8m8m，且每个运输，且每个运输单元的端部均应设置横隔。单元的端部均应设置横隔。 横隔的形式横隔的形式 自学自学第17页/共35页45 柱头和柱脚一、柱头（梁与柱的连接一、柱头（梁与柱的连接铰接铰接）（一）连接构造 为了使柱子实现轴心受

18、压，并安全将荷载传至基础，必须合理构造柱头、柱脚。 设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。第18页/共35页（二）、传力途径（二）、传力途径传力路线：梁 突缘 柱顶板 加劲肋 柱身焊缝垫板焊缝焊缝柱顶板加劲肋柱梁梁突缘垫板填板填板构造螺栓第19页/共35页（三）、柱头的计（三）、柱头的计算算(1)梁端局部承压计算梁设计中讲授(2)柱顶板 平面尺寸超出柱轮廓尺寸15-20mm，厚度不小于16mm。（3）加劲肋 加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2和弯矩M=Nl/4计算。N/2l/2l15-20mm15-20mmt16mm第20页/共35页加劲

19、肋的端面承压 加劲肋宽度由顶板宽度确定，只需由端面承压强度验算条件计值。钢材端面承压强度设cecellfftbN2/确定加劲肋的厚度cellfbNt2/焊缝计算已知焊缝长度bl，焊缝强度验算条件wffflfffhbhN)2(7 . 022/11第21页/共35页加劲肋验算 加劲肋属于悬臂梁，受局部荷载作用，合力为V=N/2。由于加劲肋悬臂较短且高度较大，总体稳定和刚度满足要求无需进行验算，但仍需计算其抗弯强度、抗剪强度和局部稳定，并满足构造要求。N/2bl/2bl局部稳定及构造要求mmtbtlll1015/及抗弯强度抗剪强度fhtNbhtNbWMllllll225 . 16/4/vllllfh

20、tNhtNAV75. 02/5 . 15 . 1hl第22页/共35页焊缝计算加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2和弯矩M=Nbl/4计算。222)2(7 . 024/flflffhhhNbWM)2(7 . 022/22flfffhhhNAVwfffff22弯矩作用下：剪力作用下：强度验算：第23页/共35页1 1、传力途径、传力途径传力路线：柱 靴梁 底板 基础 靴梁隔板柱底板焊缝抗压焊缝第24页/共35页2.2.柱脚的计算柱脚的计算(1)底板的面积 假设基础与底板间的压应力均匀分布。式中：fc-混凝土轴心抗压设计强度；An底版净面积，An =BL-A0。Ao-锚栓孔面积，一般锚栓孔

21、直径为锚栓直径的 11.5倍。)634( cnfNAcca1Bt1t1ab1靴梁隔板底板L第25页/共35页a1 构件截面高度；t1 靴梁厚度一般为1016mm；c 悬臂宽度，c=34倍螺栓直 径d，d=2024mm，则 L 可求。(2)底板的厚度 底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。 一边支承部分（悬臂板）)644(221 cqMnANq ctaB2211 cca1Bt1t1ab1L第26页/共35页 二相邻边支承部分： )654(222 aqM -对角线长度； -系数，与 有关。 2a22/ab式中：cca1Bt1t1ab1La2b2第27页/共35页 三边支承部分： )664(213 aqM -自由边长度； -系数，与 有关。 1a11/ab式中：cca1Bt1t1ab1L当b1/a10.3时，可按悬臂长度为b1的悬臂板计算。第28页/共35页 四边支承部分： )674(24 aqM 式中： a-四边支承板短边长度； b-四边支承板长边长度； 系数，与b/a有关。 )684(146maxmax4321ma