中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(編輯修改稿)
2024-09-01 01:38 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，宜留適當(dāng)間距。16. 普通螺栓抗剪連接中的五種破壞形式：螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構(gòu)件被拉斷、構(gòu)件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過(guò)相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算來(lái)防止，后兩種可采取相應(yīng)的構(gòu)件措施來(lái)保證。一般當(dāng)構(gòu)件上螺孔的端距大于2d0時(shí)，可以避免端部沖剪破壞；當(dāng)螺栓夾緊長(zhǎng)度不超過(guò)其直徑的五倍，則可防止螺桿產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形。17． 級(jí)別代號(hào)中，小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字是螺栓材料經(jīng)熱處理后的最低抗拉強(qiáng)度，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字是材料的屈強(qiáng)比（fy/fu ）。：fu≥800N/mm178。，fy/fu=：fu ≥ 1000N/mm178。，fy/fu=18. 受軸心壓力作用的直桿或柱，當(dāng)壓力達(dá)到臨界值時(shí)，會(huì)發(fā)生有直線平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢胶鉅顟B(tài)變形分枝現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓桿屈曲或整體穩(wěn)定，發(fā)生變形分枝的失穩(wěn)問(wèn)題稱為第一類穩(wěn)定問(wèn)題。由于壓桿截面形式和桿端支承條件不同，在軸心壓力作用下可能發(fā)生的屈曲變形有三種形式，即彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲。19. 在考慮實(shí)際軸心壓桿的臨界力時(shí)應(yīng)考慮殘余應(yīng)力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿端約束的影響。20. 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件一旦繞虛軸失穩(wěn)，截面上的橫向剪力必須通過(guò)綴材來(lái)傳遞。但因綴材本身比較柔細(xì)，傳遞剪力時(shí)所產(chǎn)生的變形較大，從而使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加變形，并降低穩(wěn)定臨界力。所以在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)，對(duì)虛軸要采用換算長(zhǎng)細(xì)比（通過(guò)加大長(zhǎng)細(xì)比的方法來(lái)考慮綴材變形對(duì)降低穩(wěn)定臨界力的影響）。21. 鋼梁在彎矩較小時(shí)，梁的側(cè)向保持平直而無(wú)側(cè)向變形；即使受到偶然的側(cè)向干擾力，其側(cè)向變形也只是在一定的限度內(nèi)，并隨著干擾力的除去而消失。但當(dāng)彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，鋼梁在偶然的側(cè)向干擾力作用下會(huì)突然離開(kāi)最大剛度平面向側(cè)向彎曲，并同時(shí)伴隨著扭轉(zhuǎn)。這時(shí)即使除去側(cè)向干擾力，側(cè)向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側(cè)向彎扭變形迅速增大，產(chǎn)生彎扭屈曲，梁失去繼續(xù)承受荷載的能力，這種現(xiàn)象稱為鋼梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。影響鋼梁整體穩(wěn)定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點(diǎn)位置、梁的截面形式、側(cè)向支承點(diǎn)的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩(wěn)定性的有效措施是加強(qiáng)受壓翼緣、增加側(cè)向支承點(diǎn)。22． 在鋼梁中，當(dāng)腹板或翼緣的高厚比或?qū)捄癖冗^(guò)大時(shí)，就有可能在梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，組成梁的腹板或翼緣出現(xiàn)偏離其原來(lái)平面位置的波狀屈曲，這種現(xiàn)象稱為鋼梁的局部失穩(wěn)。 組合鋼梁翼緣局部穩(wěn)定性的計(jì)算：梁受壓翼緣自由外伸寬度b1與其厚度t之比的限值：箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間的寬度b0與其厚度t之比的限值： 組合鋼梁腹板局部穩(wěn)定的計(jì)算僅用橫向加勁肋加強(qiáng)的腹板：同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板：a．受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格I）：b．受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格II）：同時(shí)用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加強(qiáng)的腹板：a．受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格I）：b．受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格（區(qū)格II）：23． 軸心受壓構(gòu)件中整體穩(wěn)定性涉及構(gòu)件的幾何形狀和尺寸（長(zhǎng)度和截面幾何特征）、桿端的約束程度和與之相關(guān)的屈曲形式（彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲或彎扭屈曲）及屈曲方向等。另外，構(gòu)件的初始缺陷（殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性等不同工作階段的性能，在計(jì)算整體穩(wěn)定時(shí)，都需要考慮到。因此，在對(duì)軸心受壓構(gòu)件計(jì)算整體穩(wěn)定性時(shí)，引入了整體穩(wěn)定系數(shù)，計(jì)算公式為：。在計(jì)算時(shí)，根據(jù)截面形式、屈曲方向（對(duì)應(yīng)軸）和加工條件，即可根據(jù)正確地查取值計(jì)算。 壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)可能為彎矩作用平面內(nèi)（彎矩通常繞截面強(qiáng)軸作用）時(shí)的彎曲屈曲，但當(dāng)構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的剛度不足時(shí)，也可發(fā)生因側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)使構(gòu)件發(fā)生彎扭屈曲，即彎矩作用平面外失穩(wěn)。在計(jì)算其穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，除要考慮軸心受壓時(shí)所需考慮的因素外，還需考慮荷載類型及其在截面上的作用點(diǎn)位置、端部及側(cè)向支承的約束情況等。平面內(nèi)失穩(wěn)計(jì)算中，引入等效彎矩系數(shù)，截面考慮塑性發(fā)展，對(duì)于實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，計(jì)算公式為。平面外失穩(wěn)計(jì)算，同樣引入等效彎矩系數(shù)，計(jì)算公式為。 可見(jiàn)，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算比軸心受壓構(gòu)件要復(fù)雜。軸心受壓構(gòu)件在確定整體穩(wěn)定承載能力時(shí)，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響，將其做為壓彎構(gòu)件，但主要還是承受軸心壓力，彎矩的作用帶有一定的偶然性。對(duì)壓彎構(gòu)件而言，彎矩卻是和軸心壓力一樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構(gòu)件的承載能力，同時(shí)使構(gòu)件一經(jīng)荷載作用，立即產(chǎn)生撓曲，但其在失穩(wěn)前只保持這種彎曲平衡狀態(tài)，不存在達(dá)臨界力時(shí)才突然由直變彎的平衡分枝現(xiàn)象，故壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性屬于第二類穩(wěn)定問(wèn)題，其極限承載力應(yīng)按最大強(qiáng)度理論進(jìn)行分析。24. 局部穩(wěn)定性屬于平板穩(wěn)定問(wèn)題，應(yīng)應(yīng)用薄板穩(wěn)定理論，通過(guò)限制翼緣和腹板的寬厚比所保證的。確定限值的原則：組成構(gòu)件的板件的局部失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件的整體穩(wěn)定失穩(wěn)，或者兩者等穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件中，板件處于均勻受壓狀態(tài)；壓彎構(gòu)件中，板件處于多種應(yīng)力狀態(tài)下，其影響因素有板件的形狀和尺寸、支承情況和應(yīng)力狀況（彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力等的單獨(dú)作用和各種應(yīng)力的聯(lián)合作用），彈性或彈塑性性能，同時(shí)還有在腹板屈曲后強(qiáng)度的利用問(wèn)題。三、計(jì)算題：1． 解：： ： 4．解： 5．解：6．解：7．解：一、摩擦型高強(qiáng)度螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值單個(gè)螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值 連接一側(cè)螺栓所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值 二、 構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值毛截面：I－I截面凈截面面積為 根據(jù) 即 IIII截面凈截面面積為 IIIIII截面凈截面面積為 因前面I－I截面已有n1個(gè)螺栓傳走了（n1/n）N的力，故有構(gòu)件所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值按II－II截面三、 連接蓋板所能承受的軸心力設(shè)計(jì)值（按VV截面確定） 通過(guò)比較可見(jiàn)，接頭所能承受的最大軸心力設(shè)計(jì)值為。與上題比較增大8．解：9．解：10．解：11．解：12．解：一、第一截面：1．截面幾何特征：2．梁的穩(wěn)定系數(shù)：二、第二截面：1．截面幾何特征：2．梁的穩(wěn)定系數(shù)：經(jīng)比較可知，第一截面的穩(wěn)定性比第二截面的穩(wěn)定性好。： 14．解：：16．解：一、 驗(yàn)算在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定： （按無(wú)端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)）二、 驗(yàn)算在彎矩作用平面外的穩(wěn)定如不設(shè)支承點(diǎn)：現(xiàn)增設(shè)四個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)，并取中間段柱驗(yàn)算： （按所考慮構(gòu)件段內(nèi)有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)）計(jì)算結(jié)果表明，設(shè)四個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)，該柱在兩個(gè)方向基本上可達(dá)到等穩(wěn)定性。三、計(jì)算題：，在梁上翼緣承受均布靜力荷載作用，（不包括梁自重），活載標(biāo)準(zhǔn)值為25kN/m，假定梁的受壓翼緣有可靠側(cè)向支撐。梁的截面選用I36a軋制型鋼，其幾何性質(zhì)為：Wx=875cm3，tw=10mm，I / S=，截面塑性發(fā)展系數(shù)gx=。鋼材為Q235，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215N/mm2，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為125 N/mm2。試對(duì)此梁進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算并指明計(jì)算位置。（恒載分項(xiàng)系數(shù)gG=，活載分項(xiàng)系數(shù)gQ=）梁上荷載設(shè)計(jì)值為：q = （kN/m）跨中最大彎距為：Mmax=
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