受弯构件的强度,整体稳定和局部稳定计算
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1. 设计拉弯和压弯构件时应计算的内容?答:拉弯构件需要计算:强度和刚度(限制长细比);压弯构件则需要计算:强度、整体稳定(弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定)、局部稳定和刚度(限制长细比)。
2. 什么是梁的整体失稳现象?答:梁主要用于承受弯矩,为了充分发挥材料的强度,其截面通常设计成高而窄的形式。
当荷载较小时,仅在弯矩作用平面内弯曲,当荷载增大到某一数值后,梁在弯矩作用平面内弯曲的同时,将突然发生侧向弯曲和扭转,并丧失继续承载的能力,这种现象称为梁的弯扭屈曲或整体失稳。
10.实腹式轴心受压构件进行截面选择时,应主要考虑的原则是什么?答:(1)面积的分布尽量开展,以增加截面的惯性矩和回转半径,提高柱的整体稳定承载力和刚度;(2)两个主轴方向尽量等稳定,以达到经济的效果;(3)便于与其他构件进行连接,尽可能构造简单,制造省工,取材方便。
16.什么是梁的内力重分布?如何进行塑性设计?答:超静定梁的截面出现塑性铰后,仍能继续承载,随着荷载的增大,塑性铰发生塑形转动,结构内力重新分布,是其他截面相继出现塑性1铰,直至形成机构,这一过程称为梁的内力重分布。
塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁,是利用内力塑性重分布,充分发挥材料的潜力,塑性铰弯矩按材料理想弹塑性确定,忽略刚才应变硬化的影响。
17.截面塑性发展系数的意义是什么?试举例说明其应用条件答:意义:用来表证截面所允许的塑性发展程度应用条件:(1)需计算疲劳的梁取1.0 (2)承受动力作用时取1.0 (3)压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比18.影响轴心受压杆件的稳定系数ψ的因素答:长细比、截面形式、加工条件、初弯曲、残余应力21.什么情况下不需要计算工字钢简支梁的整体稳定?答:有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接,能阻止梁受压翼缘的侧向位移时H型钢或工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度b1之比不超过规定数值时。
拉弯和压弯构件的强度与稳定计算1.拉弯和压弯构件的强度计算考虑部分截面发展塑性,《规范》规定的拉弯和压弯构件的强度计算式f W M A N nxx x n ≤+γ (6-1)承受双向弯矩的拉弯或压弯构件,《规范》采用了与式(6-1)相衔接的线性公式f W M W M A Nnyy y nx x x n ≤++γγ (6-2)式中:n A ——净截面面积;nx W 、ny W ——对x 轴和y 轴的净截面模量;x γ、y γ——截面塑性发展系数。
当压弯构件受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比t b />y f /23513,但不超过yf /23515时,应取x γ=1.0。
对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件,宜取x γ=y γ=1.0,即不考虑截面塑性发展,按弹性应力状态计算。
2.实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算目前确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多,可分为两大类,一类是边缘屈服准则的计算方法,一类是精度较高的数值计算方法。
按边缘屈服准则推导的相关公式y Ex x x xx f N N W M AN =⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+ϕϕ11(6-4)式中:x ϕ——在弯矩作用平面内的轴心受压构件整体稳定系数。
边缘纤维屈服准则认为当构件截面最大受压纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏,更适用于格构式构件。
实腹式压弯构件当受压最大边缘刚开始屈服时尚有较大的强度储备,即容许截面塑性深入。
因此若要反映构件的实际受力情况,宜采用最大强度准则,即以具有各种初始缺陷的构件为计算模型,求解其极限承载力。
弯矩沿杆长均匀分布的两端铰支压弯构件,《规范》采用数值计算方法,考虑构件存在l/1000的初弯曲和实测的残余应力分布,算出了近200条压弯构件极限承载力曲线。
然后《规范》借用了弹性压弯构件边缘纤维屈服时计算公式的形式,经过数值运算,得出比较符合实际又能满足工程精度要求的实用相关公式y Ex px xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+8.01ϕ(6-5)式中:px W ——截面塑性模量。
浅谈受弯钢构件腹板的局部稳定性计算摘要:钢构件是当前工程建设的重要形态,受屈曲应力作用,钢结构腹板的受力状况会发生较大变化,影响腹板整体的稳定性。
本文对受弯钢构件腹板卷边、截面、腹板、翼缘等部位的变化状况进行计算,并就弹性局部屈曲应力计算过程进行检验。
期望有利于腹板局部稳定性的提升,实现钢构件应用质量提升。
关键词:钢构件;受弯屈曲;腹板;稳定性随着建筑工程的不断发展,钢构件在工程建设中的应用愈发普遍,与传统材料相比,钢构件具有较强的刚度和支撑性能。
然在超荷载作用下,钢结构会发生受弯屈曲变形,并影响整体的稳定性。
工程实践中,这一特征在腹板中的表现较为明显,文章就受弯钢构件腹板局部稳定性展开分析。
一、钢结构稳定性概述钢结构具有具有较强的抗压和抗拉性能、稳定性,故而在工程建设中的应用较为普遍。
通常情况下,钢结构的稳定性和其材料规格、厚度、长宽比具有较大影响。
就型钢而言,其翼缘部位容易出现屈曲失稳状况,而普通钢材腹板位置的失稳现象较为严重;这对于建筑工程的稳定性和安全性造成较大影响。
通常情况下,钢构件腹板的稳定性和卷边宽厚比、截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比具有较大关系,在其影响下,构件的局部会发生弹性屈曲应力变形。
因此要确保构件局部变形的规范化,就必须对各种因素的变化情况进行分析。
目前,弹性局部屈曲应力计算是钢构件稳定性衡量的重要方式。
在计算过程中,工程建设人员应根据工程建设情况,进行钢构件的的局部受力模型构建,然后以此为基础,建立弹性局部屈曲引力简化计算式,并实现卷边宽厚比、截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比等要素的计算。
实践中,常用的板式屈曲应力计算式为:式中,b和t分别表示翼缘的宽度和厚度;而E代表了钢材料的弹性模量;另外,v和k分别置材料泊松比和屈曲系数。
二、受弯钢构件腹板的局部稳定性计算分析1、卷边宽厚比卷边宽厚比是影响钢构件腹板局部稳定性的重要因素。
通常情况下,卷边的宽厚比不同,其对于材料局部屈曲系数的影响也就不同。
形考任务一1.( )主要优点是强度高、整体性好、耐久性与耐火性好,便于就地取材,具有良好的可模板性。
主要缺点包括:自重大、抗裂性差、施工步骤繁琐、工期较长。
正确答案:混凝土结构2.()主要优点是易于就地取材、耐久性与耐火性好、施工简单、造价较低。
主要缺点是抗拉强度低、整体性差、结构自重大、工人劳动强度高等。
正确答案:砌体结构3.()具有强度高、结构自重轻、材质均匀、可靠性好、施工便捷、抗震性能良好的优点。
主要缺点是易腐蚀、耐火性差、工程造价和维护费用较高。
正确答案:钢结构4.()一般具有钢结构、混凝土结构的双重优点,相比混凝土结构延性更好,抗震性能更优,可以减小构件截面面积,经济效益较高。
正确答案:组合结构5.()的主要优点是建筑平面布置灵活,可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也比较方便;主要缺点是侧向刚度较小,当层数较多时,会产生过大的侧移,易引起非结构性构件破坏而影响使用。
正确答案:框架结构6.( )一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构,而墙和柱采用砌体组成的结构,大多用于住宅、办公楼和教学楼。
正确答案:砖混结构7.()的主要优点是侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小;主要缺点是结构建筑平面布置不灵活,不适用于大空间的公共建筑,结构自重较大。
正确答案:剪力墙结构8.()是由两种不同结构组合而成,具有结构平面布置灵活、空间较大、侧向刚度也较大的优点。
正确答案:框架-剪力墙结构9.()是抵抗水平荷载较有效的结构体系,它的受力特点是整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心筒悬臂梁来抵抗水平力。
正确答案:筒体结构10.建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下,并在规定的设计使用年限内满足的功能要求不包括()。
正确答案:经济性11.安全等级为一级的重要工业与民用建筑物,其结构重要性系数不应小于()。
正确答案:1.112.()是指结构在使用期间,在正常情况下可能出现的最大荷载值。
正确答案:荷载标准值13.下列建筑中,属于甲类建筑的是()。
钢结构管道支架设计要点分析发布时间:2022-10-11T07:51:54.373Z 来源:《建筑实践》2022年10期5月(下)作者:冯密林[导读] 管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式冯密林中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066000摘要:管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式。
固定管道支架主要承受一段范围内的水平力的作用,所以应采用四柱式有支撑的空间钢框架结构支架。
一般每100m就要设置一道固定管道支架。
由于滑动管道支架仅承担由管道引起的竖向荷载,不承担管道所产生的水平荷载,顶端可随着管道的变形而滑移,所以滑动管道支架可采用单个或者单榀支架(两根支架柱)的形式。
关键词:管道支架、固定、刚接、铰接引言随着国家基建进程的加快,冶金企业也开始走上了快速发展的道路。
冶金企业的介质输送管线属于重要节点工程,对各个部门车间的正常运行和生产起到了至关重要的作用。
而作为管线中不可或缺的一环,管道支架的设计与施工也逐渐被大众所注意。
由于其庞大的数量,为了保证管道的安全性和可靠性,在结构设计中考虑全面和合理就势在必行。
由于钢结构支架有着重量轻、施工方便、造价低等多个优点,所以钢结构支架广泛适用于管道支架的设计及施工中。
本文就钢结构支架的设计要点进行剖析,以使钢结构支架达到优化设计、经济合理的目的。
1 管道支架的基本规定通常情况下,钢结构管道支架的设计使用年限控制在30年~50年以内,在使用年限内,还要每3~5年进行一次钢结构表面涂装的维护,以保证主材不会受到空气腐蚀。
根据输送介质管道的危害性及被破坏后产生的后果,可以将管道支架的安全等级划分为一级和二级。
造成破坏后果很严重,直接危及人的生命安全活造成重大经济损失的情况为一级,要求进行结构设计时结构重要性系数不小于1.1。
其他情况为二级,要求进行结构设计时重要性系数不小于1.0。
管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式。
一、受弯构件(一)在主平面内受弯的实腹式构件抗弯强度应符合下列规定1、翼缘板弯曲正应力满足下列要求:双向受弯的实腹式构件:f d ≥γ0(M y W y,eff +M z W z,eff )式中:γ0——结构重要性系数;M y 、M z ——计算截面的弯矩设计值;W y,eff 、W z,eff ——有效截面相对于y 轴和z 轴的截面模量,其中受拉翼缘应考虑剪力滞影响,受压翼缘应同时考虑剪力滞和局部稳定影响。
2、腹板剪应力应满足下列要求。
闭口截面腹板剪应力应按剪力流理论计算。
γ0τ≤f vd式中:γ0——结构重要性系数;τ——剪应力;f vd ——钢材的抗剪强度设计值。
3、平面内受弯实腹式构件腹板在正应力 σx 和剪应力 τ 共同作用时,应满足下列要求。
γ0√(σx f d )2+(τf vd)2≤1 式中:σx ——x 方向正应力;f d ——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值。
(二)受弯构件的整体稳定性应符合下列规定1、等截面实腹式受弯构件,应按下列规定验算整体稳定。
γ0(βm,yM y χLT,y M Rd,y +M z M Rd,z )≤1 γ0(M y M Rd,y +βm,z M z χLT,z M Rd,z)≤1 M Rd,y =W y,eff f dM Rd,z =W z,eff f dλLT,y =√W y,eff f y M cr,y ,λLT,z =√W z,eff f y M cr,z式中: M y 、M z ——构件最大弯矩;βm,y、βm,z——等效弯矩系数;χLT,y、χLT,z——M y和M z作用平面内的弯矩单独作用下,构件弯扭失稳模态的整体稳定折减系数;λ̅̅̅LT,y、λLT,z——弯扭相对长细比;W y,eff、W z,eff——有效截面相对于y轴和z轴的截面模量,其中受拉翼缘应考虑剪力滞影响,受压翼缘应同时考虑剪力滞和局部稳定影响。
M cr,y、M cr,z——M y和M z作用平面内的弯矩单独作用下,考虑约束影响的构件弯扭失稳模态的整体弯扭弹性屈曲弯矩,可采用有限元方法计算。
拉弯和压弯构件的强度与稳定计算1.拉弯和压弯构件的强度计算考虑部分截面发展塑性,《规范》规定的拉弯和压弯构件的强度计算式f W M A N nxx x n ≤+γ (6-1)承受双向弯矩的拉弯或压弯构件,《规范》采用了与式(6-1)相衔接的线性公式f W M W M A Nnyy y nx x x n ≤++γγ (6-2)式中:n A ——净截面面积;nx W 、ny W ——对x 轴和y 轴的净截面模量;x γ、y γ——截面塑性发展系数。
当压弯构件受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比t b />y f /23513,但不超过yf /23515时,应取x γ=1.0。
对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件,宜取x γ=y γ=1.0,即不考虑截面塑性发展,按弹性应力状态计算。
2.实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算目前确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多,可分为两大类,一类是边缘屈服准则的计算方法,一类是精度较高的数值计算方法。
按边缘屈服准则推导的相关公式y Ex x x xx f N N W M AN =⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+ϕϕ11(6-4)式中:x ϕ——在弯矩作用平面内的轴心受压构件整体稳定系数。
边缘纤维屈服准则认为当构件截面最大受压纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏,更适用于格构式构件。
实腹式压弯构件当受压最大边缘刚开始屈服时尚有较大的强度储备,即容许截面塑性深入。
因此若要反映构件的实际受力情况,宜采用最大强度准则,即以具有各种初始缺陷的构件为计算模型,求解其极限承载力。
弯矩沿杆长均匀分布的两端铰支压弯构件,《规范》采用数值计算方法,考虑构件存在l/1000的初弯曲和实测的残余应力分布,算出了近200条压弯构件极限承载力曲线。
然后《规范》借用了弹性压弯构件边缘纤维屈服时计算公式的形式,经过数值运算,得出比较符合实际又能满足工程精度要求的实用相关公式y Ex px xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+8.01ϕ(6-5)式中:px W ——截面塑性模量。