钢结构构件的截面承载力-强共56页
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【以下为补充内容】不采纳我的回答是不是不相信我算的?下边我把计算过程列出,你爱看就看看吧。
(第一项,单个40槽钢计算,计算不满足,长细比不满足,局部稳定不满足。
单个槽钢不适合作为轴心受压构件,)一、强度决定的构件承载力构件截面的最大厚度为18.00mm, 根据GB50017-2003表3.4.1-1, f = 205.00N/mm2根据GB/T 700-1988及GB/T 1591-1994, fy =225.00N/mm2根据公式5.1.1-1,N1 = 1.00× f × An = 1.00 × 205.00 × 67.54 × 102 103 = 1384.49kN 二、整体稳定按5.1.2-2进行计算λx = l0xix = 7.70 × 10215.30 = 50.33λy = l0yiy = 7.70 × 1022.81 = 274.02截面为单轴对称的构件,绕对称轴的长细比λy 应按5.1.2-3, 5.1.2-4取计及扭转效应的换算长细比λyz 代替之,取λyz = 12 ( λy2+λz2 ) + ( λy2+λz2 )2 - 4(1 - e02 / i02)λy2λz20.5其中,λz2 = i02A / (It/25.7 + Iω/lχ2 ) (5.1.2-4)i02 = e02 + ix2 + iy2式中, e0 = 5.84 cm--------截面形心至剪心的距离i0--------截面对剪心的极回转半径;λy --------构件对对称轴的长细比;把以上各值代入上式, 得λyz = 276.50取长细比较大值λyz , 根据GB50017-2003表5.1.2-1, 属于b类截面, 查附录C, 得稳定系数ϕ为0.106******两个主轴方向的最大长细比为276.50,不大于设定的长细比150.00,不满足要求******根据规范公式5.1.2-1,N2 = 1.00fϕA = 1.00 × 205.00 × 0.106 × 75.04 × 102 × 10-3 = 163.69kN 三、局部稳定翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比:bt = 89.50 18.00 = 4.97 < (10+0.1 λ)235fy = (10 + 0.1×100.00)×235225.00 = 20.44式中, λ-------两主轴方向长细比的较大值;当λ < 30 时,取λ = 30; 当λ > 100 时,取λ = 100.根据规范5.4.1-1, 翼缘稳定满足腹板净高h0与其厚度tw之比:h0tw = 364.0010.50 = 34.67 > (25+0.5 λ)235fy = (25 +0.5×100.00)×235225.00 = 76.65式中, λ-------两主轴方向长细比的较大值;当λ < 30 时,取λ = 30; 当λ > 100 时,取λ = 100.根据规范5.4.2-1, 腹板稳定满足**********根据规范5.4.2-1, 腹板稳定不满足!!!**********四、构件承载力N1 > N2, 整体稳定起决定作用, 构件承载力为N2 = 163.69kN(第二项计算,双槽钢40a,可)一、强度决定的构件承载力构件截面的最大厚度为21.00mm, 根据GB50017-2003表3.4.1-1, f = 205.00N/mm2根据GB/T 700-1988及GB/T 1591-1994, fy =225.00N/mm2根据公式5.1.1-1,N1 = 1.00× f × An = 1.00 × 205.00 × 135.08 × 102 103 = 2769.16kN 二、整体稳定按5.1.2-2进行计算λx = l0xix = 7.70 × 10215.30 = 50.33λy = l0yiy = 7.70 × 1028.02 = 96.01双轴对称截面,按5.1.2-2进行计算取长细比较大值λy , 根据GB50017-2003表5.1.2-1, 属于b类截面, 查附录C, 得稳定系数ϕ为0.595两个主轴方向的最大长细比为96.01,不大于设定的长细比150.00根据规范公式5.1.2-1,N2 = 1.00fϕA = 1.00 × 205.00 × 0.595 × 150.09 × 102 × 10-3 = 1829.91kN 三、构件承载力N1 > N2, 整体稳定起决定作用, 构件承载力为N2 = 1829.91kN。
偏心受压构件正截面受压破坏形态偏心受压短柱的破坏形态试验表明,钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。
1.受拉破坏形态受拉破坏又称大偏心受压破坏,它发生于轴向力N的相对偏心距较大,且受拉钢筋配置得不太多时。
受拉破坏形态的特点是受拉钢筋先达到屈服强度,导致压区混凝土压碎,是与适筋梁破坏形态相似的延性破坏类型。
构件破坏时,其正截面上的应力状态如上图(a)所示;构件破坏时的立面展开图见下图(b)。
2.受压破坏形态受压破坏形态又称小偏心受压破坏,截面破坏是从受压区开始的,发生于以下两种情况。
(1)当轴向力N的相对偏心距较小时,构件截面全部受压或大部分受压,如图(a)或下图(b)所示的情况。
(2)当轴向力的相对偏心距虽然较大,但却配置了特别多的受拉钢筋,致使受拉钢筋始终不屈服。
破坏时,受压区边缘混凝土达到极限压应变值,受压钢筋应力达到抗压屈服强度,而远侧钢筋受拉而不屈服,其截面上的应力状态如下图(a)所示。
破坏无明显预兆,压碎区段较长,混凝土强度越高,破坏越带突然性,见下图(c)。
总之,受压破坏形态或称小偏心受压破坏形态的特点是混凝土先被压碎,远侧钢筋可能受拉也可能受压,但都不屈服,属于脆性破坏类型。
在“受拉破坏形态”与“受压破坏形态”之间存在着一种界限破坏形态,称为“界限破坏”。
它不仅有横向主裂缝,而且比较明显.。
其主要特征是:在受拉钢筋应力达到屈服强度的同时、受压区混凝土被压碎。
界限破坏形态也属子受拉破坏形态。
长柱的正截面受压破坏试验表明,钢筋混凝土柱在承受偏心受压荷载后,会产生纵向弯曲。
但长细比小的柱,即所谓“短柱”,由于纵向弯曲小,在设计时一般可忽略不计。
对于长细比较大的柱则不同,它会产生比较大的纵向弯曲,设计时必须予以考虑。
下图是一根长柱的荷载一侧向变形(N -f)实验曲线。
偏心受压长柱在纵向弯曲影响下‘可能发生两种形式的破坏。
长细比很大时,构件的破坏不是由于材料引起的,而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的,称为“失稳破坏”。
第三章 构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力:材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。
构件承载力:构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳,取决于构件整体刚度,指稳定承载力。
结构承载力:与失稳有关。
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构,如平面、空间桁架和网架等。
轴心受力截面形式:1)热轧型钢截面2)冷弯薄壁型钢截面3)型钢和钢板连接而成的组合截面(实腹式、格构式)(P48页)对截面形式要求:1)提供强度所需截面积2)制作简单3)与相邻构件便于连接4)截面开展而壁厚较薄,满足刚度要求(截面积决定了稳定承载力,面积大整体刚度大,构件稳定性好)。
3.1.2 轴心受拉构件强度由εσ-关系可得:承载极限是截面平均应力达到抗拉强度u f ,但缺少安全储备,且y f 后变形过大,不符合继续承载能力,因此以平均应力y f ≤为准则,以孔洞为例。
规范:轴心受力构件强度计算:规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值f A N n ≤=/σN :轴心拉力设计值; An :构件净截面面积;R y f f γ/=: 钢材抗拉强度设计值 R γ:构件抗力分项系数Q235钢078.1=R γ,Q345,Q390,Q420111.1=R γ49页孔洞理解见书例题P493.1.3 轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别,但一般情况下,轴心受压构件的承载力由稳定性决定,具体见4章。
3.1.4 索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构,张拉结构,桅杆和预应力结构,一般为高强钢丝组成的平行钢丝束,钢绞线,钢丝绳等。
索是一种柔性构件,内力不仅与荷载有关,而且与变形有关,具有很强几何非线性,但我们通常采用下面的假设:1)理想柔性,不能受压,也不能抗弯。
2)材料符合虎克定理。
在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。
加载初期(0-1)存在少量松弛变形,主要部分(1-2)线性关系,接近强度极限(2-3)明显曲线性质(图见下)实际工程对钢索预拉张,形成虚线应力—应变关系,很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法:k f A N k k //maxk N :钢索最大拉力标准值 A :钢索有效截面积k f :材料强度标准值 k :安全系数2.5-3.03.2 梁的类型和强度3.2.1 梁类型按制作方法:型钢梁:热轧型钢梁(工字梁、槽钢、H 型钢)。
受拉构件的截面承载力轴心受拉构件正截面受拉承载力计算与适筋梁相似,轴心受拉构件从加载开始到破坏为止,其受力过程也可分为三个受力阶段。
第I 阶段为从加载到混凝土受拉开裂前。
第Ⅱ阶段为混凝土开裂后至钢筋即将屈服。
第Ⅲ阶段为受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服;此时,混凝土裂缝开展很大,可认为构件达到了破坏状态,即达到极限荷载N 。
轴心受拉构件破坏时,混凝土早已被拉裂,全部拉力由钢筋来承受,直到钢筋受拉屈服。
故轴心受拉构件正截面受拉承载力计算公式如下:s y u A f N式中N u ――轴心受拉承载力设计值;y f ――钢筋的抗拉强度设计值;s A ――受拉钢筋的全部粼面面积。
大偏心受拉构件正截面的承载力计算偏心受拉构件正截面的承载力计算,按纵向拉力N 的位置不同,可分为大偏心受拉与小偏心受拉两种情况。
当轴向拉力作用在s A 合力点及/s A 合力点以外时,截面虽开裂,但还有受压区,否则拉力N 得不到平衡。
既然还有受压区,截面不会裂通,这个情况称为大偏心受拉。
构件破坏时,钢筋s A 及/s A 的应力都达到屈服强度,受压区混凝土强度达到c f 1α。
基本公式如下:bx f A f A f N c s y s y u 1//α--=)()2(/0//01s s y c u a h A f x h bx f e N -+-=α s a h e e +-=20 受压区的高度应当符合b x x <的条件,计算中考虑受压钢筋时,还要符合/2s a x ≥的条件。
设计时为了使钢筋总用量(A s +A s ')最少,同偏心受压构件一样,应取x =x b ,代人上式,可得对称配筋时,由于A s +A s ' 和f y +f y ' ,将其代入基本公式后,必然会求得x 为负值,即属于x <2a 's 的情况。
这时候,可按偏心受压的相应情况类似处理,即取x =2a 's ,并对A s '合力点取矩和取A s '=0分别计算A s 值,最后按所得较小值配筋。