6.4++实腹式压弯构件的设计
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第三节压弯构件的截面设计前言:上堂课我们学习了压弯构件的整体稳定。
了解了实腹式压弯构件的弯矩通常作用在截面的最大刚度平面,构件可能在弯矩作用平面内弯曲屈曲,但因另一方向的刚度较小,也有可能发生称之为弯矩作用平面外的失稳。
格构式压弯构件的弯矩可能绕虚轴作用,也可能绕实轴作用。
同时还学习实腹式压弯构件的整体稳定的计算方法。
今天我们学习压弯构件的截面设计。
首先来学习实腹式压弯构件的截面设计。
一、实腹式压弯构件的截面设计实腹式压弯构件应根据弯矩与轴力的大小与方向,选用双轴对称或单轴对称的截面。
设计原则与轴心受压筑相仿,应使弯矩平面内、外的稳定相同,得到较好的经济效果,并应注意宽肢薄壁、制造省工、连接方便等方面的特点。
(一)试选截面由整体稳定得计算可知道,众多的未知量、难以按公式直接确定截面,一般根据设计经验并参考已有的设计资料试选截面,然后验算,反复调整求出合理截面。
(二)验算截面1、受压翼缘板的局部稳定翼缘板自由外伸宽度b1与其厚度t之比:b1/t≤15y f235箱型截面压弯构件受压翼缘在两腹板之间的宽度b与其厚度之比:b0/t≤40y f2352、腹板的局部稳定工字型截面压弯构件,腹板计算高度h0与厚度tw之比应符和下列要求:0≤a≤1.6时h 0/tw≤(16a+0.5λ+25)y f2351.6≤a≤2.0时h 0/tw≤(48a+0.5λ-26.2)y f235式中a——应力梯度λ——长细比当λ<30时,取λ=30.当λ>100时,取λ=100.T型截面压弯构件的腹板:a 0≤1.0时 h/tw≤15y f235a 0>1.0时 h/tw≤18y f235对于一些大型工字型和箱型截面,h较大,须增加厚度,可采用有效截面进行计算。
二、格构式压弯构件的截面设计双肢格构柱可根据弯矩和轴力的大小凭借经验或参照已有设计资料,试选截面的形式和肢件,然后进行验算、调整得到合理截面。
验算包括强度、整体稳定、分肢稳定、缀条或缀板设计、连接点设计等。
钢结构设计原理复习题第1章 绪论一、选择题1、在结构设计中,失效概率P f 与可靠指标β的关系为( B )。
A 、P f 越大,β越大,结构可靠性越差B 、P f 越大,β越小,结构可靠性越差C 、P f 越大,β越小,结构越可靠D 、P f 越大,β越大,结构越可靠 2、钢结构的主要缺点是( C )。
A 、结构的重量大B 、造价高C 、易腐蚀、不耐火D 、施工困难多3、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构( B )A.密封性好B.自重轻C.制造工厂化D.便于拆装 4、当结构所受荷载的标准值为:永久荷载k G q ,且只有一个可变荷载k Q q ,则荷载的设计值为( D )。
A .k G q +k Q qB .1.2(k G q +k Q q )C .1.4(k G q +k Q q )D .1.2k G q +1.4k Q q二、填空题1、结构的可靠度是指结构在 规定的时间 内,在 规定的条件 下,完成预定功能的概率。
三、简答题1、两种极限状态指的是什么?其内容有哪些?答:两种极限状态指的是承载能力极限状态和正常使用极限状态。
承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形,包括倾覆、强度破坏、疲劳破坏、丧失稳定、结构变为机动体系或出现过度的塑性变形等。
正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值,包括出现影响正常使用或影响外观的变形,出现影响正常使用或耐久性能的局部损坏以及影响正常使用的振动等。
第2章 钢结构材料 一、选择题1、钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是( A )。
2、在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是( B )的典型特征。
(A)脆性破坏 (B)塑性破坏 (C)强度破坏 (D)失稳破坏3、钢材的设计强度是根据( C )确定的。
(A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 4、结构工程中使用钢材的塑性指标,目前最主要用( D )表示。
《钢结构设计原理》——期末考试参考答案一、单选题1.对于对接焊缝,当焊缝与作用力间的夹角满足( )时,该对接焊缝的可不进行验算。
A.1B.1.5C.2D.0.5正确答案:B2.对于钢结构的局部失稳,一般不采用( )方式。
A.增加翼缘与腹板厚度B.减小翼缘与腹板的宽度C.提高杆件的强度D.设置加劲肋正确答案:C3.钢材拉伸性能试验采用( )进行检测。
A.压力试验机B.弯折仪C.拉拔仪D.万能试验机正确答案:D4.受弯构件的腹板加劲肋设计原则是()。
A.无论如何都要设置腹板加劲肋B.调整腹板的高厚比,尽量不要设置加劲肋C.各种加劲肋的功能是不一样的,要依据情况设置D.要优先设置纵向加劲肋正确答案:C5.为了防止轴心受压构件的局部失稳需( )。
A.规定板件有足够的强度B.规定板件的宽厚比C.规定板件有足够的刚度D.规定板件有足够的厚度正确答案:B6.钢梁腹板局部稳定采用( )准则。
A.腹板局部屈曲应力不小于构件整体屈曲应力B.腹板实际应力不超过腹板屈曲应力C.腹板实际应力不小于板的屈服应力D.腹板局部临界应力不小于钢榭屈服应力正确答案:D7.常用的钢结构连接方法中,广泛应用于可拆卸连接方法是( )。
A.焊接连接B.螺栓连接C.铆接连接D.销键连接正确答案:B8.钢梁腹板加劲肋的主要作用是( )。
A.增强截面的抗扭刚度B.保证腹板的局部稳定性C.提高截面的强度D.提高梁的整体稳定性正确答案:B9.轴的刚度分为( )和扭转刚度。
A.扭矩刚度B.弯曲刚度C.抗震刚度D.机动刚度正确答案:B10.轴心受压构件柱脚底板的面积主要取决于( )。
A.底板的抗弯刚度B.柱子的截面积C.基础材料的强度等级D.底板的厚度正确答案:C11.直角角焊缝连接的计算是根据( )情况不同分类的。
A.焊缝形式B.钢材型号C.受力情况D.结构形式正确答案:C12.钢材塑性破坏的特点是( )。
A.变形小B.破坏经历时间非常短C.无变形D.变形大正确答案:D13.高强螺栓与普通螺栓之间的主要区别是( )。
《钢结构》期末考试/试题库(含答案)钢结构期末考试题型(汇集)一、选择题1.反应钢材的最大抗拉能力的是( D )。
A.比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服强度 D .极限强度2.钢材的冷弯试验是判别钢材( C )的指标。
A.强度B.塑性C.塑性及冶金质量 D .韧性及可焊性3.在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是(B )的典型特征A.脆性破坏B.塑性破坏C.强度破坏D.失稳破坏4.结构工程中使用钢材的塑性指标,目前最主要用()表示。
A .流幅 B. 冲击韧性 C .可焊性 D. 伸长率5.产生焊接残余应力的主要因素之一是(C )A. 钢材的塑性太低B. 钢材的弹性模量太大C .焊接时热量分布不均匀 D. 焊缝的厚度太小6.在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是(B )的典型特征。
A脆性破坏 B塑性破坏 C强度破坏 D失稳破坏7.同类钢种的钢板,厚度越大()。
A.强度越低B.塑性越好C.韧性越好D.内部构造缺陷越少8.钢结构具有良好的抗震性能是因为( C )。
A.钢材的强度高B.钢结构的质量轻C.钢材良好的吸能能力和延性D.钢结构的材质均匀9.钢材经历了应变硬化应变强化之后( A )。
A. 强度提高B.塑性提高C. 冷弯性能提高D. 可焊性提高10.摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠()。
A.栓杆的预拉力B.栓杆的抗剪能力C.被连接板件间的摩擦力D.栓杆被连接板件间的挤压力11.下列梁不必验算整体稳定的是(D )。
A.焊接工字形截面B.箱形截面梁C.型钢梁D.有刚性铺板的梁12.对直接承受动荷载的钢梁,其工作阶段为()。
A.弹性阶段B.弹塑性阶段C.塑性阶段D.强化阶段13.下列螺栓破坏属于构造破坏的是( B )。
A.钢板被拉坏B.钢板被剪坏C.螺栓被剪坏D.螺栓被拉坏14.在钢结构连接中,常取焊条型号与焊件强度相适应,对Q345钢构件,焊条宜采用( B )。
A . E43型B . E50型C . E55型 D. 前三种均可15.某角焊缝T 形连接的两块钢板厚度分别为8mm 和10mm ,合适的焊角尺寸为( B )。
弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯柱应进行()和缀材的计算。
A钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算内容为()。
D当偏心荷载作用在实轴时,双肢格构式压弯柱的平面外稳定是通过()来保证的。
B单轴对称截面的压弯构件,一般宜使弯矩()。
A单轴对称截面的压弯构件,当弯矩作用在对称轴平面内,且使较大翼缘受压时,构件达到临界状态的应力分布()。
A细长轴心压杆的钢种宜采用()。
A符号L 125×80×lO表示()。
B钢材的塑性指标,目前最主要用()表示。
D承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是()。
C处于常温工作的重级工作制吊车的焊接吊车梁,其钢材不需要保证()。
D加荷速度会对钢材产生一定的影响,加荷速度快,钢材()。
B正面焊缝和侧面焊缝的区别在于()。
D施工中,不能采用()方法减小构件的残余应力。
A进行轴压构件设计时,合理截面形式是根据()原则确定的。
A当偏心荷载作用在实轴时,格构柱的平面外稳定是通过()来保证的。
B在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是()的典型特征 B钢材的设计强度是根据()确定的。
C下列因素中()与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
A钢材的三项主要力学性能为()。
A钢材内部除含有Fe,C外,还含有害元素()。
A应力集中越严重,钢材也就变得越脆,这是因为()。
B极易产生脆性破坏的应力状态是()。
B当温度从常温开始升高时,钢的()。
D有四种厚度不等的Q345钢板,其中()厚的钢板设计强度最高。
A对钢材的分组是根据钢材的()确定的。
D焊缝连接计算方法分为两类,它们是()。
d产生焊接残余应力的主要因素之一是()。
c承受静力荷载的构件,当所用钢材具有良好的塑性时,焊接残余应力并不影响构件的()。
A当对接焊缝无法采用引弧板施焊时,每条焊缝的长度计算时应减去()。
B每个受拉剪作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的()。
/blog/static/7005847420091017242018/《钢结构》自检自测(一)及解析一、选择题(每题2分,共30分)1.钢材的伸长率用来反映材料的()。
A.承载能力 B.弹性变形能力C.塑性变形能力D.抗冲击荷载能力2.钢材在低温下,强度提高,塑性下降,冲击韧性()。
A.提高 B.下降C.不变D.可能提高也可能下降3.在构件发生断裂破坏前,具有明显先兆的情况是()的典型特征。
A.脆性破坏 B.塑性破坏C.强度破坏D.失稳破坏4.斜角焊缝主要用于()。
A.钢板梁B.角钢桁架C.钢管结构D.薄壁型钢结构5.承压型高强度螺栓可用于()。
A.直接承受动力荷载B.承受反复荷载作用的结构的连接C.冷弯薄壁钢结构的连接D.承受静力荷载或间接承受动力荷载结构的连接6.每个受剪力作用的摩擦型高强度螺栓所受的拉力应低于其预拉力的()倍。
A.1.0 B.0.5 C.0.8 D.0.77.一个承受剪力作用的普通螺栓在抗剪连接中的承载力是()。
A.栓杆的抗剪承载力B.被连接构件(板)的承压承载力C.A、B中的较大值D.A、B中的较小值8.图1所示为高强度螺栓连接,在弯矩M的作用下,可以认为中和轴在螺栓()上。
A.1 B.2 C.3 D.4图19.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力,《钢结构设计规范》采用的准则为净截面()。
A.最大应力达到钢材屈服点B.平均应力达到钢材屈服点C.最大应力达到钢材抗拉强度D.平均应力达到钢材抗拉强度10.下列轴心受拉构件,可不验算正常使用极限状态的为。
A.屋架下弦B.托架受拉腹杆C.受拉支撑杆D.预应力拉杆11.在右图所示的单向弯曲简支梁的整体稳定计算公式中,Wx=()。
A.B.C.D.图212.下图所示为加强受压翼缘的工字形等截面简支组合梁,抗侧移支撑杆如图3中()设置,对提高梁的整体稳定性效果最好。
图313.实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算的内容为()。
A.强度、刚度、弯矩作用平面内稳定性、局部稳定、变形B.弯矩作用平面内的稳定性、局部稳定、变形、长细比C.强度、刚度、弯矩作用平面内及平面外稳定性、局部稳定、变形D.强度、刚度、弯矩作用平面内及平面外稳定性、局部稳定、长细比14.双肢格构式受压柱,实轴为x-x,虚轴为y-y,应根据()确定肢件间距离。
简述实腹式轴心受压构件的设计步骤1.1 轻轻的来,先了解受压构件究竟是哪棵葱在开始设计之前,我们首先要了解这个叫做实腹式轴心受压构件的家伙究竟是个什么玩意儿。
咱们都知道,建筑物中的构件就跟人体骨骼一样,起到承受重量的作用。
这个实腹式轴心受压构件就是用来承受纵向压力的。
图个简单,就是那种柱子一样的东西。
1.2(月儿弯弯圆又圆)一打草稿,先规划个大概。
设计一个受压构件可不是件容易的事,得先打草稿。
就像坐井观天一样,先规划个大概,好让自己有个方向。
你得考虑这个构件的长度、形状、以及所需要承受的压力,就像给个人穿衣服,得量身定制。
别急着做出决定,先画画草图,看看大致是个什么样子,再做决定呢。
1.3 (脚踏实地,轻重缓急)材料啊材料,选个合适的。
设计好构件的形状,接下来就是选材料了。
就像帅哥找对象,得选个外貌与内涵兼具的那种。
你得考虑这个构件承受的压力有多大,再选择一种合适的材料。
别拿块木板去支撑楼房,那肯定是行不通的。
材料选择好了,就可以进入下一个阶段了。
2. 做起来 (勇者无畏, 铁打铁)把故事进行到底。
2.1 (炒成黄金)细节考虑的正儿八经现在你已经有了一个好的草图和合适的材料,接下来就是细节工作。
就像绣花一样,得一针一线,认真细致。
你需要决定构件的尺寸、形状以及连接方式,确保它能够承受压力,不会垮掉。
要是做不好,可就是浪费功夫了。
2.2 (心有灵犀,水乳交融) 计算都是认真的。
在做细节工作的同时,还要进行一番计算。
就像考试前奋笔疾书,认真算一算,让答案准确无误。
你需要考虑构件的变形、应力以及稳定性等因素。
别把他当做游戏哦,要是算错了,那就是一场灾难。
2.3 (马马虎虎,来者不拒)设计完后检查一下。
太好了,终于设计完了!但是可不能大意,还有最后一步。
就像交完房租后还要检查是否还衣服。
你需要仔细检查设计是否符合要求,是否有错误或者疏漏。
要是不检查,就等着别的人来指手画脚吧!3. 生生不息, 木材不断3.1 (开动脑筋,绞尽脑汁)继续改进,不断优化。
实腹式压弯构件的整体稳定在轴心压力和弯矩的共同作用下,当压弯构件受力超过它的稳定承载力时,构件就有可能发生屈曲,丧失稳定。
构件有可能在弯矩作用平面内弯曲失稳,也有可能在弯矩作用平面外弯扭失稳。
因此,在设计时,要分别考虑弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定性。
一、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性(一)工作性能如果压弯构件抵抗弯扭变形的能力很强,或者在构件的侧向有足够的支承以阻止其发生弯扭变形,那么,构件在轴心压力和弯矩的共同作用下,可能在弯矩作用平面内发生整体弯曲失稳。
发生这种弯曲失稳的压弯构件,其承载能力可以用图6-11来说明。
图6-11(a )表示一单向压弯构件,两端铰支,端弯矩M 作用在构件截面的对称轴平面YOZ 内,M 和N 按比例增加。
如其侧向有足够的支承防止其发生弯矩作用平面外的位移,则构件受力后只在弯矩作用平面内发生弯曲变形。
图6-11(b )ν-N 曲线,υ为构件中点沿y 轴方向的位移。
开始时构件处于弹性工作阶段,ν-N 接近线性变化。
当荷载逐渐加大,曲线在A 点开始偏离直线。
若材料为无限弹性,则此曲线为OAB ,在N 接近于欧拉荷载N cr 时,υ趋向无限大。
事实上因钢材为弹塑性材料,其ν-N 曲线不可能为OAB ,而将遵循OACD 变化。
在曲线上升阶段AC ,挠度v 是随压力的增加而增加的,此时构件内、外力矩平衡,构件处于稳定平衡状态。
当达到曲线的最高点C 时,构件的抵抗能力开始小于外力作用,出现了曲线的下降段CD ,此时的构件截面中,塑性区不断扩展,截面内力矩已不能与外力矩保持稳定的平衡,因而这阶段是不稳定的,并在荷载减小的情况下位移υ不断增加。
图中的C 点是由稳定平衡过渡到不稳定平衡的临界点,也是曲线ACD 的极值点。
相应于C 点的轴力N ux 称为极限荷载、破坏荷载或最大荷载。
荷载达到N ux 后,构件即失去弯矩作用平面内的稳定(以下简称弯矩作用平面内失稳)。
压弯构件失稳时先在受压最大的一侧发展塑性,有时在另一侧的受拉区也会发展塑性,塑性发展的程度取决于截面的形状和尺寸、构件的长度和初始缺陷,其中残余应力的存在会使构件的截面提前屈服,从而降低其稳定承载力。
第七章拉弯、压弯构件§7-6实腹式压弯构件的截面设计7.6.1 截面形式对于实腹式压弯构件,要按受力大小、使用要求和构造要求选择合适的截面形式。
当承受的弯矩较小时其截面形式与一般的轴心受压构件相同,可采用对称截面;当弯矩较大时,宜采用在弯矩作用平面内截面高度较大的双轴对称截面,或采用截面一侧翼缘加大的单轴对称截面(图7.1.3)。
在满足局部稳定、使用要求和构造要求时,截面应尽量符合宽肢薄壁以及弯矩作用平面内和平面外整体稳定性相等的原则,从而节省钢材。
7.6.2 截面选择及验算设计时需首先选定截面的形式,再根据构件所承受的轴力N、弯矩M和构件的计算长度l0x、l0y初步确定截面的尺寸,然后进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。
由于压弯构件的验算式中所牵涉到的未知量较多,根据估计所初选出来的截面尺寸不一定合适,因而初选的截面尺寸往往需要进行多次调整和重复验算,直到满意为止。
初选截面时,可参考已有的类似设计进行估算。
对初选截面需作如下验算:1.强度验算:按式(7.2.8)或式(7.2.9)计算2.整体稳定验算:弯矩作用平面内的稳定性按式(7.3.8)或式(7.3.9)计算(对于单轴对称截面压弯构件尚需按式(7.3.10)作补充计算)。
弯矩作用平面外的稳定性按(7.4.4)计算。
4.刚度验算:压弯构件的长细比不应超过表6.2.1和表6.2.2规定的容许长细比。
7.6.3 构造要求实腹式压弯构件的构造要求与实腹式轴心受压构件相似。
当腹板的h0/tw>80时,为防止腹板在施工和运输中发生变形,应设置间距不大于3ho的横向加劲肋。
另外,设有纵向加劲肋的同时也应设置横向加劲肋,加劲肋的截面选择见图6.5.4。
为保持截面形状不变,提高构件抗扭刚度,防止施工和运输过程中发生变形,实腹式柱在受有较大水平力处和运输单元的端部应设置横隔,构件较长时应设置中间横隔,设置方法见图6.5.6。
压弯构件设置侧向支撑,当截面高度较小时,可在腹板加横肋或横隔连接支撑;当截面高度较大时或受力较大时,则应在两个翼缘平面内同时设置支撑。