整體結(jié)構(gòu)中的壓桿和壓彎構(gòu)件

第 5章 整體結(jié)構(gòu)中的壓桿和壓彎構(gòu)件 桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度 框架穩(wěn)定和框架柱計(jì)算長(zhǎng)度 主要內(nèi)容： 重點(diǎn)： 框架穩(wěn)定、單層多跨及多層多跨等截面框架 柱的計(jì)算長(zhǎng)度 框架平面外柱的計(jì)算長(zhǎng)度 5.1 桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度 第五章 整體結(jié)構(gòu)中的壓桿和壓彎構(gòu)件 5.1 桁架中壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度 第五章 整體結(jié)構(gòu)中的壓桿和壓彎構(gòu)件 5.1.1 弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度 1. 影響鋼屋架桿端約束大小的因素： 1）桿件軸力性質(zhì) 拉力使桿拉直，約束作用大，壓力使桿 件彎曲，約束作用微不足道。 2）桿件線剛度大小 線剛度越大，約束作用越大，反之，約 束作用越小。 3）與所分析桿直接剛性相連的桿件作用大， 較遠(yuǎn)的桿件作用小。 屋架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 桁架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度 弦桿 支座斜桿 (節(jié)間長(zhǎng)度） 支座豎桿 中間腹桿 xl0 ll x 0 ll x 8.00 2. 桿件計(jì)算長(zhǎng)度： 桁架 平面外 計(jì)算長(zhǎng)度 弦桿 （側(cè)向支撐點(diǎn)間距離） 腹桿 （節(jié)間長(zhǎng)度 ） 單角鋼腹桿和雙角鋼十字形腹桿， 繞最小主軸彎曲時(shí)桿軸處于斜平面內(nèi)，其端部 所受約束介于屋架平面內(nèi)外的兩種情況之間。 ll y 0 ll y 9.00 oyl 10 ll y 彎曲方向 弦桿 腹桿 支座斜桿和支座豎桿 其他腹桿 在桁架平面內(nèi) l l 0.8l 在桁架平面外 l1 l L 在斜平面 l 0.9l 桁架弦桿和單系腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度 注： 1.l為桿件的幾何長(zhǎng)度（節(jié)點(diǎn)中心間的距離）， l1 為屋架弦桿及再分式主斜桿側(cè)向支承點(diǎn)之間的 距離。 2.無(wú)節(jié)點(diǎn)板的腹桿，其計(jì)算長(zhǎng)度在任何斜平面內(nèi) 均取等于幾何長(zhǎng)度（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。 5.1.2 變內(nèi)力桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 平面外計(jì)算長(zhǎng)度公式 dlx0 2 0 1 1 1 ( 0.75 0.25 ) 0.5Nl l lN 變內(nèi)力桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度：節(jié)點(diǎn)間的距離 dl 21 考慮受力較小的桿件對(duì)受力大的桿件的“援助”作用。 dl x 0 交叉腹桿中交叉點(diǎn)處構(gòu)造： 1）兩桿不斷開。 2）一桿不斷開，另一桿斷開 用節(jié)點(diǎn)板拼接。 5.1.2 交叉腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度 桁架 平面內(nèi) 計(jì)算長(zhǎng)度： 無(wú)論另一桿為拉桿或壓桿，兩桿互為支承點(diǎn)。 桁架 平面外 計(jì)算長(zhǎng)度： 拉桿可作為壓桿的平面外支承點(diǎn)， 壓桿除非受力較小且不斷開，否則不起側(cè)向支點(diǎn) 的作用。 GB50017規(guī)范中交叉腹桿中壓桿的平面外 計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算公式： ll x 5.00 1）相交另一桿受壓，兩桿截面相同并在交 叉點(diǎn)不中斷 2) 相交另一桿受壓，此另一桿在交叉點(diǎn)中 斷但以節(jié)點(diǎn)板搭接。 2)1( 0 N Nll oy N Nll oy 121 0 2 3）相交另一桿受拉，兩桿截面相同并在交叉點(diǎn) 不中斷。 4）相交另一桿受拉，此拉桿在交叉點(diǎn)中斷但以 節(jié)點(diǎn)板搭接。 lNNll oy 5.0)431(21 0 lNNll oy 5.0431 0 當(dāng)此拉桿連續(xù)而壓桿在交叉點(diǎn)中斷但以節(jié)點(diǎn)板搭接。 若 或拉桿在桁架平面外的抗彎剛度 時(shí)， 式中， 為節(jié)點(diǎn)之間的距離， 為所計(jì)算桿內(nèi)力， 為相交另一桿內(nèi)力，取絕對(duì)值。 NN 0 )1(43 0 2 2 0 N NlNEI y ll y 5.00 N 0Nl 5.2 框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度 5.2.1 框架的穩(wěn)定 框架的失穩(wěn) 有側(cè)移失穩(wěn) 無(wú)支撐框架：臨界力較低 無(wú)側(cè)移失穩(wěn) 有支撐框架：臨界力較高 影響框架穩(wěn)定的因素： 1、框架的失穩(wěn)模式：即結(jié)構(gòu)的側(cè)向支承情況 2、柱腳的約束情況 3、橫梁的剛度情況 5.2 框架穩(wěn)定和框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 單跨對(duì)稱框架的穩(wěn)定 簡(jiǎn)單框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 2 20.5cr EIN H 2 20.7cr EIN H 2 2cr EIN H 2 22cr EIN H 5.2.2 單層多跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 單層單跨框架失穩(wěn)形式 單層等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 不同于典型對(duì)稱框架的修正 當(dāng)與柱相連的梁遠(yuǎn)端為鉸接或嵌固時(shí)的修正 無(wú)側(cè)移框架 梁遠(yuǎn)端鉸接： 1.5 梁遠(yuǎn)端嵌固： 2.0 有側(cè)移框架 梁遠(yuǎn)端鉸接： 0.5 梁遠(yuǎn)端嵌固： 2/3 橫梁有軸壓力 Nb時(shí)的修正 無(wú)側(cè)移框架 橫梁遠(yuǎn)端與柱剛接和遠(yuǎn)端鉸支時(shí)： N 1 Nb/NEb 橫梁遠(yuǎn)端嵌固： N 1 Nb/（ 2NEb） 有側(cè)移框架 橫梁遠(yuǎn)端與柱剛接： N 1 Nb/NEb 橫梁遠(yuǎn)端鉸支時(shí)： N 1 Nb/NEb 橫梁遠(yuǎn)端嵌固時(shí)： N 1 Nb/（ 2NEb） 5.2.3 多層多跨等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 多層多跨框架失穩(wěn)形式 5.2 框架穩(wěn)定及框架柱計(jì)算長(zhǎng)度 等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度 假定：（ 1）框架只承受作用于節(jié)點(diǎn)的豎向荷載； （ 2）所有框架柱同時(shí)喪失穩(wěn)定； （ 3）失穩(wěn)時(shí)橫梁兩端的轉(zhuǎn)角相等。 。柱與基礎(chǔ)剛接時(shí)，取取 ；礎(chǔ)鉸接時(shí)，取對(duì)底層框架柱，柱與基 度之和的比值，梁線剛度之和與柱線剛相交于柱下端節(jié)點(diǎn)的橫 度之和的比值；梁線剛度之和與柱線剛相交于柱上端節(jié)點(diǎn)的橫 ?；蚋奖?，附表查、計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，根據(jù) 柱的幾何長(zhǎng)度； 10 0 2.181.18341 2 2 2 1 21 K K K K PKK H HH 0 1C 4C 2C 3C 5C 6C 5.2.4 變截面階形柱的計(jì)算長(zhǎng)度 單 階 柱 失 穩(wěn) 形 式 0 1 1 1HH 0 2 2 2HH 12 1 12 21 2 1 1 12 2 2 2202 1101 / 1 2 1 1 1 K K 大軸線壓力為該段柱可能承受的最和 比為柱上下段的線剛度之 和的確定由參數(shù) NN IN IN H H HI HI HH HH 上下段的計(jì)算長(zhǎng)度 系數(shù)見 P343表 19-1 5.2.5 框架平面內(nèi)穩(wěn)定的其他問(wèn)題 帶有搖擺柱的框架 /1 / ll ff Nh Nh 計(jì)算長(zhǎng)度增大系數(shù) 5.2.6 在框架平面外柱的計(jì)算長(zhǎng)度 框架柱在彎矩作用平面外的計(jì)算長(zhǎng)度 取決于支撐構(gòu)件的位置 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。求各柱在框架平面內(nèi)的 剛度。 或柱的相對(duì)線圖中圓圈內(nèi)數(shù)字為橫梁 層框架，如圖所示為一有側(cè)移單例 5 .1 ：、解：柱 31 CC 1C 3C2C 10248 21 KK ， 10.1218 得：查附表 17.2 02 8 882 21 查得： ，：柱 KKC 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)。求各柱在框架平面內(nèi)的 剛度。 或柱的相對(duì)線圖中圓圈內(nèi)數(shù)字為橫梁 層框架，如圖所示為一無(wú)側(cè)移雙例 2.5 ：、解：柱 31 CC 715.033.142 8224 21 ，查得， KK 715.033.184 8824 442 21 ，查得：，：柱 KKC 1C 4C 2C 3C 5C 6C 64 1.01033.142 864 21 ，查得：，：、柱 KKCC 857.0033.148 885 21 ，查得：，：柱 KKC (A) 截面塑性發(fā)展對(duì)承載力的影響 (B) 殘余應(yīng)力的影響 (C) 初偏心的影響 (D) 初彎矩的影響 1-1. 實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式 中的 主要是考慮？ x 1-2. 鋼結(jié)構(gòu)實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)一般應(yīng)進(jìn)行的計(jì)算內(nèi)容為？ (A) 強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形 (B) 彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、變形 (C) 強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)及平面外的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、 變形 (D) 強(qiáng)度、彎矩作用平面內(nèi)及平面外的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定、 長(zhǎng)細(xì)比 (A) 可能在拉、壓側(cè)都出現(xiàn)塑性 (B) 只在受壓側(cè)出現(xiàn)塑性 (C) 只在受拉側(cè)出現(xiàn)塑性 (D) 拉、壓側(cè)都不會(huì)出現(xiàn)塑性 1-3. 單軸對(duì)稱截面的壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)， 且使較大翼緣受壓時(shí)，構(gòu)件達(dá)到臨界狀態(tài)的應(yīng)力分布？ (A) 強(qiáng)度破壞、彎曲失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn) 1-4. 壓彎構(gòu)件整體破壞形式有哪些？ (B) 強(qiáng)度破壞、彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn) (C) 彎曲失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)、翼緣板屈曲 (D) 彎曲失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)屈曲 1-5. 兩根幾何尺寸完全相同的壓彎構(gòu)件，一根端彎矩使之產(chǎn)生 反向曲率，一根產(chǎn)生同向曲率，則前者的穩(wěn)定性比后者？ (A) 好 (B) 差 (C) 無(wú)法確定 (D) 相同 1-6. 某無(wú)側(cè)移等截面框架柱，上端與橫梁剛接，橫梁線剛度為 ， 下端與基礎(chǔ)剛接，其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為？ (A) 2.0 (B) 1.0 (C) 0.699 (D) 0.549 (A) 框架柱的支承條件 1-8. 某有側(cè)移等截面框架柱，上端與橫梁鉸接，下端與基礎(chǔ)鉸接， 其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為？ (A) 1.0 (B) 2.0 (C) 0.699 (D) 1-7. 等截面框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)與 無(wú)關(guān)？ (B) 柱上端梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值 (C) 柱下端梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值 (D) 所采用的鋼號(hào) 1-9. 某無(wú)側(cè)移等截面框架柱，上端與橫梁鉸接，下端與基礎(chǔ)鉸接， 其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為？ (A) 1.0 (B) 2.0 (C) 0.699 (D) (A) 取相鄰側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離 1-10. 確定框架柱平面外的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，下列哪種說(shuō)法正確？ (B) 與梁、柱的連接情況有關(guān) (C) 與梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值有關(guān) (D) 與框架柱平面內(nèi)有無(wú)側(cè)移有關(guān) (A) 截面上邊緣“ 1”點(diǎn) 1-12. 圖示 T形截面壓彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算的最不利點(diǎn)為？ 1-11. 圖示 T形截面拉彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算的最不利點(diǎn)為？ (B) 截面下邊緣“ 2”點(diǎn) (C) 截面中和軸處“ 3” 點(diǎn) (D) 可能是“ 1”點(diǎn)，也可能是“ 2” 點(diǎn) xM x x 1 2 3 (A) 截面上邊緣“ 1”點(diǎn) (B) 截面下邊緣“ 2”點(diǎn) (C) 截面中和軸處“ 3” 點(diǎn) (D) 可能是“ 1”點(diǎn)，也可能是“ 2” 點(diǎn) xM x x 1 2 3 (A) 截面上邊緣“ 1”點(diǎn) 1-13. 圖示 T形截面壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定計(jì)算的 最不利點(diǎn)為？ (B) 截面下邊緣“ 2”點(diǎn) (C) 截面中和軸處“ 3” 點(diǎn) (D) 可能是“ 1”點(diǎn)，也可能是“ 2” 點(diǎn) x x 1 2 3 xM 1-14. 工字形截面壓彎構(gòu)件腹板的容許高厚比是根據(jù) 確定的。 (A) 介于軸壓桿 腹板和梁腹板高厚比之間 (C) 腹板的應(yīng)力梯度 (D) 構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 (B) 、構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比的關(guān)系與腹板的應(yīng)力梯度 00 / wth 1-15. 工字形截面壓彎構(gòu)件腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，計(jì)算應(yīng)力梯度 (A) 構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，取值介于 30和 100之間 (C) 構(gòu)件兩個(gè)方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值，取值介于 30和 100之間 (D) 構(gòu)件兩個(gè)方向長(zhǎng)細(xì)比的較小值，取值介于 30和 100之間 確的？時(shí)，下列哪種說(shuō)法是正m a xm i nm a x0 / (A) 考慮構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) (B) 考慮構(gòu)件的截面塑性發(fā)展系數(shù) (D) 不考慮構(gòu)件的截面塑性發(fā)展系數(shù) 大應(yīng)力是構(gòu)件受壓邊緣處的最m a x (B) 構(gòu)件在彎矩作用平面外的長(zhǎng)細(xì)比，取值介于 30和 100之間 1-16. 工字形截面壓彎構(gòu)件腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算中的 值是？ 1-18. 圖示單軸對(duì)稱的壓彎構(gòu)件，當(dāng)驗(yàn)算其在彎矩作用平面內(nèi)的 整體穩(wěn)定時(shí)，在公式 (A) 彎矩作用于對(duì)稱軸平面內(nèi)且使較大的翼緣受壓時(shí) (B) 彎矩作用于對(duì)稱軸平面內(nèi)且使較小的翼緣受壓時(shí) (C) 彎矩作用于非對(duì)稱軸平面內(nèi)且使較大的翼緣受壓時(shí) (D) 彎矩作用于非對(duì)稱軸平面內(nèi)且使較小的翼緣受壓時(shí) 1-17. 單軸對(duì)稱截面壓彎構(gòu)件須用公式 進(jìn)行驗(yàn)算的情況是哪一種？ fNNW MAN Exxx xmx 22 /25.11 (A) 1/ yIx (B) 2/ yIx (C) 1/ xIx (D) 12/ xIx x x yy 2y1y x 1x 1x xM 1-19. 工字形截面壓彎構(gòu)件腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算中，應(yīng)力梯度 20/ m a xm i nm a x0 和，分別代表下列應(yīng)力圖形 和 的情況。在最大應(yīng)力相等且其它情況均相同的 情況下，圖形 的局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力最低。 (A) (C) (B) (D) 1-20. 如圖所示兩端鉸接構(gòu)件受軸心壓力和雙向橫向荷載作用， 進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算截面上的哪一點(diǎn)？ 5.2 xq yq q x x 1 1 2 3 4 (A) 截面上邊緣“ 1”點(diǎn) (B) 截面上邊緣“ 2”點(diǎn) (C) 截面下邊緣“ 3”點(diǎn) (D) 截面下邊緣“ 4”點(diǎn) 1. 實(shí)腹式偏心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性，包括彎矩 作用平面內(nèi) 的穩(wěn)定 和彎矩 作用平面外 的穩(wěn)定。 2. 保證拉彎、壓彎構(gòu)件的剛度是驗(yàn)算其 長(zhǎng)細(xì)比 。 3. 引入等效彎矩系數(shù)的原因，是將 非均勻分布的彎矩等效為均勻分布的彎矩 。