格构式轴心受压构件设计
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一、选择题1.关于钢结构及其建筑钢材特点说法错误的一项是(D建筑钢材耐火不耐热)。
2.钢结构具有优越的抗震性能,这是因为建筑钢材具有良好的(B强度)。
3.钢材的抗拉强度能够直接反映(A结构承载能力)。
4.钢材的工艺性能主要包括(A冷加工、热加工、可焊性)。
5.钢材具有两种性质不同的破坏形式分别指(A塑性破坏和脆性破坏)。
6.钢材在低温下,强度(A提高)。
7.钢材在低温下,塑性(B降低)。
8.钢材牌号Q235、Q345、Q390、Q420的命名师根据材料的(A屈服点)。
9.型钢中的H型钢和工字钢相比,不同之处在于(B前者的翼缘相对较宽,且翼缘内外两侧平行)。
10.钢结构的连接方法一般可分为(A焊接连接、铆钉连接和螺栓连接)。
11.利用二氧化碳气体和其他惰性气体作为保护介质的电弧焊熔方法指的是(气体保护焊)。
12.螺栓的性能等级“m.n级”中,小数点前的数字表示(A螺栓成品的抗拉强度不小于m×100MPa).13.焊接连接的形式按被连接板件的相互位置可分为(B对接、搭接、T形连接、角部连接)。
14.常见的焊接缺陷包括裂纹、焊瘤、烧穿、气孔等,其中焊缝连接中最危险的缺陷是(D裂纹)。
15.焊缝的表示方法中,符号V表示的是(BV形坡口的对接焊缝)。
16.焊接的长度方向与作用力平行的角焊缝是(B侧面角焊缝)。
17.由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝组成的混合焊缝,通常称为(C围焊缝)。
18.试验表明,对缺陷比较敏感的对接焊缝是(C受拉的对接焊缝)。
19.《钢结构工程质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为(A三)个等级。
20.螺栓群的抗剪连接承受轴心力时,螺栓受力沿长度方向的分布为(C两端大、中间小)。
21.承受剪力和拉力共同作用的普通螺栓应考虑的两种可能的破坏形式分别是(A螺杆受剪兼受拉破坏、孔壁承压破坏)。
22.高强度螺栓连接分为(A摩擦型连接和承压型连接)。
23.下列关于高强度螺栓连接抗滑移系数说法有误的是(C摩擦面抗滑移系数的大小与板件的钢号无关)。
钢结构辅导资料十一主题:第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚学习时间:2010年12月27日-2011年1月2日内容:这周我们将学习本门课的第四章轴心受力构件。
第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下:1、格构式轴心受压构件的整体稳定、缀材设计;2、柱头设计。
基本概念:局部稳定,整体稳定。
知识点:格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比及其整体稳定验算,缀条和缀板的受力、设计与计算;柱头设计。
本周内容共包含两大部分:第一部分是知识点讲解,第二部分是本周练习题,包含了本周学习的知识点,题型以考试卷型为主。
第一部分本周主要内容讲解及补充一、格构式轴心受压构件1、截面形式常用的格构式构件截面形式有两个槽钢或工字钢组成的双肢截面,此外,当轴心压力较小但长度大时,还可以采用以钢管、角钢组成的三肢、四肢截面,如下图所示。
2、组成格构式构件是将肢件用缀材连成一体的一种构件。
缀材分缀条和缀板两种,故格构式构件以分为缀条式和缀板式两种。
缀条常采用单角钢,用斜杆组成,一般斜杆与构件轴线成α(40~70)度夹角。
缀条也可由斜杆和横杆组成。
缀板常采用钢板,必要时也可采用型钢,每隔一定距离在每个缀板平面内设置一个。
在格构式构件截面上,垂直于肢件腹板平面的主轴叫做实轴,图中的x-x轴,垂直于缀材平面的主轴叫做虚轴,图中的y-y轴。
当构件截面尺寸较大。
构件较长时,为了节约钢材,宜采用格构式。
3、格构式构件截面设计的特点(1)通过调整肢件之间距离较易实现等稳定性。
(2)格构式构件绕实轴的稳定计算与实腹式构件相同,而绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹式构件小,因为,格构式构件的肢件是每隔一定距离用缀材联系起来的,当构件绕虚轴屈曲时,引起的变形比实腹式构件大,此变形是由弯曲和剪力两个因素共同引起的。
对实腹式构件,由剪力产生的变形很小,一般可忽略不计,但对格构式构件绕虚轴屈曲时,就必须考虑剪力所产生的变形及其对临界力的影响。
轴心受压件的设计
1.轴心受力构件常用的截面形式:型钢截面、实腹式组合截面和格构式组合截面;
2.设计时应满足强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性的要求:1)强度计算:σ=N/A n≤f;
2)刚度计算:只需控制构件的计算长细比在允许的长细比限值之内即可满足要求
λ=ι0
i ≤[λ];i=√I
A
ι0——相应方向的构件计算长度,详见各类构件取值规定
i——构件截面的回转半径
I——构件截面惯性矩
A——构件截面面积
3)整体稳定性计算:N/(Aφ)≤f
φ——轴心受压构件的稳定系数,φ=N u
Aσs =σu
σy
;
4)局部稳定性计算:
①板的临界应力σcr计算:
根据弹性理论,对四边简支板受均匀压力下,板的屈曲应力σcr为:
σcr=N cr
t =χβ√ηπ2E
12(1−ν2)
(t
b
)
2
β——薄板的稳定性系数,与板的性状、支承条件和受力状况有关,
β=(mb
a +a
mb
)2;
a、b——四边简支板的长度和短边的长度;
m——临界时半波数;
χ——支承边弹性嵌固系数,χ≥1;√η——弹性模量折减系数,η=E t/E;
E t——相应于σcr值的切线模量;t——板的厚度;
ν——钢材的泊松比;
②板件宽厚比限值:
σcr=N cr
t =χβ√ηπ2E
12(1−ν2)
(t
b
)
2
≥φf y;
φ——杆件整体稳定系数;
f y——钢材的屈服强度;。
国家开放大学《钢结构》阶段性学习测验3 答案一、选择题(每小题2分,共40分)01.轴心受力构件主要包括()A. 轴心受弯构件和轴心受拉构件B. 轴心受剪构件和轴心受压构件C. 轴心受扭构件和轴心受拉构件D. 轴心受压构件和轴心受拉构件正确答案是:轴心受压构件和轴心受拉构件02.设计轴心压杆时需计算的内容有()A. 强度、整体稳定性、刚度(长细比)B. 强度、刚度(长细比)C. 强度、整体稳定性、局部稳定性D. 强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度(长细比)正确答案是:强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度(长细比)03.一般情况下,轴心受力构件满足刚度要求采取的措施是限制构件的()A. 截面大小B. 长度C. 截面形状D. 长细比正确答案是:长细比04.理想轴心受压构件可能的三种失稳形式分别是()A.拉扭失稳、弯曲失稳、扭曲失稳B.弯剪失稳、拉扭失稳、弯曲失稳C.弯剪失稳、扭曲失稳、弯扭失稳D. 弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳正确答案是:弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳05.双轴对称截面的构件最常见的屈曲形式是()A. 弯扭失稳B. 拉扭失稳C. 弯曲失稳D. 扭转失稳正确答案是:弯曲失稳06.单轴对称T形截面构件,当绕非对称轴屈曲时,其屈曲形式为()A. 弯扭屈曲B. 弯剪屈曲C. 弯曲屈曲D. 扭曲屈曲正确答案是:弯曲屈曲07.轴心受压杆件一般是由若干个板件组成,且板件的厚度与宽度相比都比较小,当杆件受压时,由于沿外力作用方向受压应力作用,板件本身也有可能发生翘曲变形而退出工作,这种现象称为轴心受压杆件的()A. 弯曲失稳B. 局部失稳C. 整体失稳D. 弯剪失稳正确答案是:局部失稳08.选择实腹式轴心受压构件截面时,第一步应()A. 计算主轴所需要的回转半径B. 初步确定截面尺寸C. 根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式D. 进行强度和刚度的验算正确答案是:根据轴心压力的设计值和计算长度选定合适的截面形式09.格构式轴心受压构件缀条设计时,由于剪力的方向不定,斜缀条选择截面时应按()A. 轴心受剪杆B. 轴心受拉杆C. 轴心受弯杆D. 轴心受压杆正确答案是:轴心受压杆10.确定轴心受压实腹柱的截面形式时,应使两个主轴方向的长细比尽可能接近,其目的是()A. 便于与其他构件连接B. 达到经济效果C. 构造简单、制造方便D. 便于运输、安装和减少节点类型正确答案是:达到经济效果11.当轴压构件的局部稳定不满足时,下列措施相对有效的是()A. 降低板件宽度B. 提高板件长度C. 增加板件厚度D. 降低板件厚度正确答案是:增加板件厚度12.格构式柱穿过分肢的轴称为实轴,一般记作()A. o轴B.y轴C. z轴D. x轴正确答案是:y轴,13.格构式柱绕实轴的计算与实腹杆件完全相同,其承载力为两个分肢压杆承载力之()A. 和B. 比C. 积D. 差正确答案是:和14.柱子与梁的连接节点称为()A. 柱顶B. 柱托C. 柱头D. 柱脚正确答案是:柱头15.刚接柱脚与铰接柱脚的区别在于()A. 能否传递弯矩B. 是否需将柱身的底端放大C. 是否与基础相连D. 能否将柱身所受的内力传给基础正确答案是:能否传递弯矩16.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于()A. 底板的厚度B. 基础材料的抗压能力C. 底板的抗弯刚度D. 柱子的截面积正确答案是:基础材料的抗压能力17.下列关于柱脚底板厚度的说法错误的是()A. 底板厚度与支座反力和底板的支承条件有关B. 底板厚度至少应满足t≥14mmC. 其它条件相同时,四边支承板应比三边支承板更厚些D. 底板不能太薄,否则刚度不够,将使基础反力分布不均匀正确答案是:其它条件相同时,四边支承板应比三边支承板更厚些18.轴心受压构件的靴梁的高度主要取决于()A. 由底板的抗弯强度B. 预埋在基础中的锚栓位置C. 其与柱边连接所需的焊缝长度D. 底板的平面尺寸正确答案是:其与柱边连接所需的焊缝长度19.梁的主要内力为()A. 剪力B. 拉力C. 压力D. 弯矩正确答案是:弯矩20.受弯构件有实腹式和格构式之分,其中格构式受弯构件称为()A. 梁B. 支撑C. 桁架D. 柱正确答案是:桁架二、判断题(每小题2分,共20分)01.轴心受力构件是钢结构中经常使用的构件,广泛应用于桁架(包括屋架、桁架式桥梁等)、网架、塔架、悬索结构、平台结构、支撑等结构体系中。
第四章轴心受力构件§4-1 概述1、工程实例(假设节点为铰接,无节间荷载作用时,构件只受轴心力作用)(1)桁架(2)塔架(3)网架、网壳2、分类⑴按受力来分:①轴心受拉构件②轴心受压构件到某临界值时,理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定。
(1) 弯曲屈曲构件的截面只绕一个主轴旋转,构件的纵轴由直线变为曲线,这是双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。
如图4-2 (a)就是两端铰接工字形截面构件发生的绕弱轴的弯曲屈曲。
(2) 扭转屈曲失稳时构件除支承端外的各截面均绕纵轴扭转,图4-2 (b)为长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。
(3) 弯扭屈曲单轴对称截面构件绕对称轴屈曲时,在发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。
图4-2 (c)即T 形截面构件发生的弯扭屈曲。
图4-2 轴心受压构件的三种屈曲形式欧拉临界力和欧拉临界应力临界应力其中:——单位剪力时的轴线转角,;通常剪切变形的影响较小,忽略其对临界力或临界应力的影响。
E N E σ1222211γλπλπσ⋅⋅+⋅⋅==EAEAN cr cr1γ)(1GA βγ=这样,※上述推导基于材料处于弹性阶段,即,或。
(二)初始缺陷对轴心受压构件稳定承载力的影响 1. 残余应力的影响残余压应力对压杆弯曲失稳的影响: 对弱轴的影响比对强轴的影响要大的多。
稳定应力上限,弱轴:强轴:其中:,0<<1.0。
2.初弯曲的影响图4-3 考虑初弯曲的压力—挠度曲线图示压力—挠度曲线有如下特点:1有初弯曲时,挠度v 不是随着N 按比例增加;N 较小时,挠度增加较慢,N 趋于时,挠度增加较快,并趋向于无限大;2相同压力N 的作用下,压杆的初挠度值越大,杆件的挠度也越大;Ecr N EAlEI N =⋅=⋅=2222λππEcr cr E AN σλπσ=⋅==22pcr f E≤⋅=22λπσpp f E λπλ=≥322kEx crx ⋅⋅=λπσkEycry⋅⋅=22λπσ翼缘宽度翼缘弹性区宽度=k k E N3由于有的存在,轴心压杆的承载力总是低于,因此是弹性压杆承载力的上限。
第四章 格构式轴心受压构件一.填空和选择题1.格构式轴心受压构件的等稳定性的条件 y ox λλ= 。
2.对于缀板式格构柱,单肢不失稳的条件是 max 15.0λλ< ,且不大于40 。
3.缀条式格构柱的缀条设计时按 轴心受压 构件计算。
4.对于缀条式格构柱,单肢不失稳的条件是 max 17.0λλ< 。
5.格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑(D )。
A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件B 考虑强度降低的影响C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响D 考虑剪切变形的影响6.为保证格构式构件单肢的稳定承载力,应(B )。
A 控制肢间距B 控制截面换算长细比C 控制单肢长细比D 控制构件计算长度7.格构式轴压柱等稳定的条件是(D )A .实轴计算长度等于虚轴计算长度B .实轴计算长度等于虚轴计算长度的2倍C .实轴长细比等于虚轴长细比D .实轴长细比等于虚轴换算长细比8.格构式柱中缀材的主要作用是(B )A 、保证单肢的稳定B 、承担杆件虚轴弯曲时产生的剪力C 、连接肢件D 、保证构件虚轴方向的稳定9.格构柱设置横隔的目的是( A )A 保证柱截面几何形状不变B 提高柱抗扭刚度C 传递必要的剪力D 上述三种都是10.由二槽钢组成的格构式轴压缀条柱,为提高虚轴方向的稳定承载力应(D )A .加大槽钢强度B .加大槽钢间距C .减小缀条截面积D .增大缀条与分肢的夹角二.简答题:1现行钢结构设计规范关于轴心压杆整体稳定设计如何考虑这些因素的影响?原因是什么?残余应力,初偏心,初弯曲,使得构件的整体稳定承载力下降。
2.格构式轴压柱应满足哪些要求,才能保证单肢不先于整体失稳?柱对实轴的长细比y λ和对虚轴的换算长细比ox λ均不得超过容许长细比[λ]:缀条柱的分肢长细比1λ<0.7m ax λ缀板柱的分肢长细比1λ<0.5m ax λ且不应大于403.格构柱绕虚轴的稳定设计为什么要采用换算长细比?格构式轴压柱绕虚轴失稳时,剪力主要由缀材分担,柱的剪切变形较大,剪力造成的附加绕曲影响不能忽视,故对虚轴失稳计算采用换算长细比。