轴心受拉构件计算

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

受弯构件斜截面受剪承载力计算

一、有腹筋梁受剪承载力计算基本公式

1． 矩形、T形和Ⅰ形截面的一般受弯构件，斜截面受剪承载力计算公式为：

V?Vcs?0.7ftbh0?1.25fyvAsvh0 s (5-6)

式中 ft一混凝土抗拉强度设计值；

b一构件的截面宽度，T形和Ⅰ形截面取腹板宽度；

h0一截面的有效高度；

fyv一箍筋的抗拉强度设计值；

Asv一配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积，Asv?nAsv1；

n一在同一截面内箍筋的肢数； Asv1一单肢箍筋的截面面积；

s一箍筋的间距。

2．集中荷载作用下的独立梁（包括作用多种荷载，且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况），斜截面受剪承载力按下式计算：

V?Vcs?A1.75ftbh0?fyvsvh0

??1.0s (5-7)

式中 ?一剪跨比，可取??a/h0，a为计算截面至支座截面或节点边缘的距离，计算截面取集中荷载作用点处的截面。当?小于1.5 时，取??1.5；当?大于3.0 时，取

??3.0。独立梁是指不与楼板整浇的梁。

构件中箍筋的数量可以用箍筋配箍率?sv表示:

?sv?Asv bs (5-8)

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

第二章 受弯构件强度计算

受弯构件是指以承受弯矩和剪力为主的构件。

钢筋混凝土梁和板主要承受弯矩和剪力，是中小桥梁中应用广泛的受弯构件。 在弯矩作用下，构件可能出现正截面破坏。在弯矩和剪力的共同作用下，构件可能出现斜截面破坏。另外，构件的挠度和裂缝宽度可能超过规定值。防止以上情况出现的主要手段之一就是进行设计计算。钢筋混凝土构件的设计计算主要包括以下内容。

1，正截面强度计算； 2，斜截面强度计算； 3，变形验算； 4，裂缝宽度验算。

对某些特定的结构或构件，还应根据具体要求分别进行抗裂计算、稳定计算及其他必需的计算。

第一节 受弯构件的截面形式与构造

2.1.1 截面型式和尺寸

矩形、T形和箱形截面是中小桥梁钢筋混凝土受弯构件常用的截面形式（图2－1）。 桥梁钢筋混凝土构件可以采用现浇或预制制作。现浇是指在构件设计位置现场制模、绑扎钢筋和浇注混凝土，预制是指在专门的工场预先浇制构件，待构件具有一定强度后运至现场进行安装。为了减轻构件自重，构件截面常采用空心、T型（箱型截面可视为相连的T形截面）型式。

a）　整体式板配b）　装　式实心板 受压区受压区 受拉钢筋受拉钢筋 bb

d）矩形梁 e）T形梁

受压区受压区

受拉钢筋受拉