常见的轴心受拉构件

第4章 轴心受力构件

例题4.1 某焊接组合工字形截面轴心受压构件的截面尺寸如图4-13所示，承受轴心压力设计值(包括构件自重)N＝2000kN，计算长度l0y＝6m，l0x＝3m，翼缘钢板为火焰切割边，钢材为Q345，截面无削弱。要求验算该轴心受压构件的整体稳定性是否满足设计要求，并计算整体稳定承载力。

图4—13 焊接工字形截面

解 （1）截面及构件几何特性计算

A=250×12×2+250×8=8000mm2

Iy=(250×2743-242×2503)/12=1.1345×108 mm4 Ix=(12×2503×2+250×83)/12=3.126×107 mm4

iy?Iy/A?1.1345?10/8000?119.1mm

8ix?Ix/A?3.126?10/8000?62.5 mm

7λy=l0y/iy=6000/119.1=50.4 λx=l0x/ix=3000/62.5=48.0 (2)整体稳定性验算

查表4－5，截面关于x轴和y轴都属于b类，λy >λx

?yfy/235?50.4345/235?61.1

查附表7得φ=0.8016

N?A?2000?1030.8016?8000?311.9N/mm2≈f=3

六、轴心受力构件

（一）轴心受拉构件 1．单选题

060101010201、轴心受拉构件的强度极限状态是（ ）。 A）净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度fu B）毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度fu C）净截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy D）毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy 060101010200、C

060101010201、轴心拉杆应进行（ ）计算。

A）强度 B）强度、整体稳定、局部稳定和刚度计算 C）强度和刚度 D）强度、整体稳定和刚度计算 060101010200、C

060101010301、下列轴心受拉构件，（ ）可不验算正常使用状态下的刚度。 A）屋架下弦 B）托架受拉腹杆

C）受拉支撑杆 D）带拉杆拱的预应力拉杆 060101010300、D

2．多选题

060102020201、轴心受拉构件计算的内容有（ ）。

A）强度 B）整体稳定 C）局部稳定 D）刚度 E）挠度 0601020202

六、轴心受力构件

（一）轴心受拉构件 1．单选题

060101010201、轴心受拉构件的强度极限状态是（ ）。 A）净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度fu B）毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度fu C）净截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy D）毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy 060101010200、C

060101010201、轴心拉杆应进行（ ）计算。

A）强度 B）强度、整体稳定、局部稳定和刚度计算 C）强度和刚度 D）强度、整体稳定和刚度计算 060101010200、C

060101010301、下列轴心受拉构件，（ ）可不验算正常使用状态下的刚度。 A）屋架下弦 B）托架受拉腹杆

C）受拉支撑杆 D）带拉杆拱的预应力拉杆 060101010300、D

2．多选题

060102020201、轴心受拉构件计算的内容有（ ）。

A）强度 B）整体稳定 C）局部稳定 D）刚度 E）挠度 0601020202

钢结构设计原理

第六章 例题

【例题6.3】校核如图6.19所示双轴对称焊接箱形截面压弯构件的截面尺寸，截面无削弱。承受的荷载设计值为：轴心压力N 880kN，构件跨度中点横向集中荷载F 180 kN。构件长l 10m，两端铰接并在两端各设有一侧向支承点。材料用Q235钢。

图6.19 例6.3图

【解】

构件计算长度l0x l0y 10m，构件段无端弯矩但有横向荷载作用，弯矩作用平面内外的等效弯矩系数为 mx tx 1.0,Mx Fl/4 (180 10)/4 450kN·m。

箱形截面受弯构件整体稳定系数 b 1.0，因b0/t 330/14 23.6,hw/tw 450/10 45，均大于20，故焊接箱形截面构件对x轴屈曲和对y轴屈曲均属b类截面。 一、截面几何特性 截面积：

A 2bt 2hwtw 2 35 1.4 2 45 1.0 188cm2

惯性矩：

3

Ix (bh3 b0hwcm4 )/12 (35 47.83 33 453)/12 67951

4

Iy (hb3 hwb03)/12 (47.8 353 45 333)/12 36022cm

回转半径：

ix Ix/A 67951/188 19.01cm，iy Iy/A 36022/18

钢结构设计原理

第六章 例题

【例题6.3】校核如图6.19所示双轴对称焊接箱形截面压弯构件的截面尺寸，截面无削弱。承受的荷载设计值为：轴心压力N 880kN，构件跨度中点横向集中荷载F 180 kN。构件长l 10m，两端铰接并在两端各设有一侧向支承点。材料用Q235钢。

图6.19 例6.3图

【解】

构件计算长度l0x l0y 10m，构件段无端弯矩但有横向荷载作用，弯矩作用平面内外的等效弯矩系数为 mx tx 1.0,Mx Fl/4 (180 10)/4 450kN·m。

箱形截面受弯构件整体稳定系数 b 1.0，因b0/t 330/14 23.6,hw/tw 450/10 45，均大于20，故焊接箱形截面构件对x轴屈曲和对y轴屈曲均属b类截面。 一、截面几何特性 截面积：

A 2bt 2hwtw 2 35 1.4 2 45 1.0 188cm2

惯性矩：

3

Ix (bh3 b0hwcm4 )/12 (35 47.83 33 453)/12 67951

4

Iy (hb3 hwb03)/12 (47.8 353 45 333)/12 36022cm

回转半径：

ix Ix/A 67951/188 19.01cm，iy Iy/A 36022/18

第4章 受弯构件正截面受弯承载力计算

一、判断题

1．界限相对受压区高度ξb与混凝土等级无关。 ( √ ) 2．界限相对受压区高度ξb由钢筋的强度等级决定。 ( √ ) 3．混凝土保护层是从受力钢筋外侧边算起的。 ( √ )

4．在适筋梁中提高混凝土强度等级对提高受弯构件正截面承载力的作用很大。 ( × ) 5．在适筋梁中增大截面高度h对提高受弯构件正截面承载力的作用不明显。 ( × 6．在适筋梁中其他条件不变时π越大，受弯构件正截面承载力也越大。 √ ) 7．梁板的截面尺寸由跨度决定。 ( × )

8，在弯矩作用下构件的破坏截面与构件的轴线垂直，即正交，故称其破坏为正截面破坏。 ( √ )

9．混凝土保护层厚度是指箍筋外皮到混凝土边缘的矩离。 ( × ) 10．单筋矩形截面受弯构件的最小配筋率Pmin＝As,min/bh0。 ( × ) 11.受弯构件截面最大的抵抗矩系数αs,max由截面尺寸确定。 ( × ) 12．受弯构件各截面必须有弯矩和剪力共同作用。 ( × )

13．T形截面构件受弯后，翼缘上的压应力分布是不均匀的，距离腹板愈远

第4章 受弯构件正截面受弯承载力计算

一、判断题

1．界限相对受压区高度ξb与混凝土等级无关。 ( √ ) 2．界限相对受压区高度ξb由钢筋的强度等级决定。 ( √ ) 3．混凝土保护层是从受力钢筋外侧边算起的。 ( √ )

4．在适筋梁中提高混凝土强度等级对提高受弯构件正截面承载力的作用很大。 ( × ) 5．在适筋梁中增大截面高度h对提高受弯构件正截面承载力的作用不明显。 ( × 6．在适筋梁中其他条件不变时π越大，受弯构件正截面承载力也越大。 √ ) 7．梁板的截面尺寸由跨度决定。 ( × )

8，在弯矩作用下构件的破坏截面与构件的轴线垂直，即正交，故称其破坏为正截面破坏。 ( √ )

9．混凝土保护层厚度是指箍筋外皮到混凝土边缘的矩离。 ( × ) 10．单筋矩形截面受弯构件的最小配筋率Pmin＝As,min/bh0。 ( × ) 11.受弯构件截面最大的抵抗矩系数αs,max由截面尺寸确定。 ( × ) 12．受弯构件各截面必须有弯矩和剪力共同作用。 ( × )

13．T形截面构件受弯后，翼缘上的压应力分布是不均匀的，距离腹板愈远

第五章：受弯构件的受剪性能

钢筋混凝土受弯构件，除了正截面破坏以外,还有可能在剪力和弯矩共同作用的区段内，会沿着斜向裂缝发生斜截面的破坏。这种破坏通常来得较为突然，具有脆性性质。因而，在钢筋混凝土受弯构件的设计中，如何保证构件的斜截面承载能力是非常重要的。 5.1 概述

受弯构件在荷载作用下，同时产生弯矩和剪力。在弯矩区段，产生正截面受弯破坏，而在剪力较大的区段，则会产生斜截面受剪破坏。 5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面破坏形态

箍筋布置与梁内主拉应力方向一致，可有效地限制斜裂缝的开展；但从施工考虑，倾斜的箍筋不便绑扎，与纵向筋难以形成牢固的钢筋骨架，故一般都采用竖直箍筋。

弯起钢筋则可利用正截面受弯的纵向钢筋直接弯起而成。弯起钢筋的方向可与主拉应力方向一致，能较好地起到提高斜截面承载力的作用，但因其传力较为集中，有可能引起弯起处混凝土的劈裂裂缝。首先选用竖直箍筋，然后再考虑采用弯起钢筋。选用的弯筋位置不宜在梁侧边缘，且直径不宜过粗。斜裂缝的出现和最终斜截面受剪破坏与正应力与剪应力的比值有关。 剪跨比：

我们把在中集中力到支座之间的距离a称之为剪跨，剪跨a与梁的有效高度h0的比值则称为剪跨比。

5.2.

钢结构课件

第 四 章

钢结构课件

§4-5

柱头和柱脚

为了使柱子实现轴心受压，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。

一、柱头(梁与柱的连接-铰接) (一)连接构造

钢结构课件

梁与柱的连接一般可分为三类：

其一，铰接连接，这种连接柱身只承受梁端的竖向剪力，梁与柱轴线间的夹角可以自由改变，节点的转动不受

约束；其二，刚性连接，这种连接柱身在承受梁端竖向剪 力的同时，还将承受梁端传递的弯矩，梁与柱轴线间的夹 角在节点转动时保持不变； 其三，半刚性连接，介于铰接连接和刚性连接之间，

这种连接除承受梁端传来的竖向剪力外，还可以承受一定数量的弯矩，梁与柱轴线间的夹角在节点转动时将有所改

变，但又受到一定程度的约束。

钢结构课件

在实际工程中，上述理想的刚性连接是很少存在的。

通常，按梁端弯矩与梁柱曲线相对转角之间的关系，确定梁与柱连接节点的类型。

当梁与柱的连接节点只能传递理想刚性连接弯矩的20%以下时，即可认为是铰接连接。 当梁与柱的连接节点能够承受理想刚性连接弯矩的 90%以上时，即可认为是刚性连接。 半刚性连接的弯矩——转角关系较为复杂，它随连

接形式、构造细节的不同

钢结构2014-2015-2

本章重点

§4-1一、轴心受力构件的应用

概

述3.塔架

2.网架 1.桁架

实腹式轴压柱与格构式轴压柱柱头 柱头

缀 板

柱身 柱身 柱脚 柱脚

y

x x

y

y

x(虚轴) y y x(实轴)

x (虚轴) y(实轴)

x(c)格构式柱 (缀条式)

(a)

实腹式柱

(b) 格构式柱 (缀板式)

l =l01

l l

缀 条

01

1

1

二、轴心受压构件的截面形式

截面形式可分为：实腹式和格构式两大类。1、实腹式截面(a)

(b)

(c)

2、格构式截面

截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。

§4-2 轴心受力构件的强度和刚度

轴 心 受 力 构 件

轴心受拉构件

轴心受压构件

强度 (承载能力极限状态) 刚度 (正常使用极限状态) 强度 (承载能力极限状态) 稳定 刚度 (正常使用极限状态)

一、强度计算(承载能力极限状态)

N f AnN—轴心拉力或压力设计值； An—构件的净截面面积； f—钢材的抗拉强度设计值。

( 4 1)

适用于fy/fu≤0.8的情况；轴心受压构件，当截面无削 弱时，强度不必计算。

二、刚度计算(正常使用极限状态)

保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。

l0 [ ] il 0 构件的计算长度