中南大學鋼結構設計原理(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，宜留適當間距。16. 普通螺栓抗剪連接中的五種破壞形式：螺栓被剪斷、孔壁被擠壓壞、構件被拉斷、構件端部被剪壞和螺栓彎曲破壞。以上五種可能破壞形式的前三種，可通過相應的強度計算來防止，后兩種可采取相應的構件措施來保證。一般當構件上螺孔的端距大于2d0時，可以避免端部沖剪破壞；當螺栓夾緊長度不超過其直徑的五倍，則可防止螺桿產生過大的彎曲變形。17． 級別代號中，小數點前的數字是螺栓材料經熱處理后的最低抗拉強度，小數點后數字是材料的屈強比（fy/fu ）。：fu≥800N/mm178。，fy/fu=：fu ≥ 1000N/mm178。，fy/fu=18. 受軸心壓力作用的直桿或柱，當壓力達到臨界值時，會發生有直線平衡狀態轉變為彎曲平衡狀態變形分枝現象，這種現象稱為壓桿屈曲或整體穩定，發生變形分枝的失穩問題稱為第一類穩定問題。由于壓桿截面形式和桿端支承條件不同，在軸心壓力作用下可能發生的屈曲變形有三種形式，即彎曲屈曲、扭轉屈曲和彎扭屈曲。19. 在考慮實際軸心壓桿的臨界力時應考慮殘余應力的影響、初彎曲和初偏心的影響、桿端約束的影響。20. 格構式軸心受壓構件一旦繞虛軸失穩，截面上的橫向剪力必須通過綴材來傳遞。但因綴材本身比較柔細，傳遞剪力時所產生的變形較大，從而使構件產生較大的附加變形，并降低穩定臨界力。所以在計算整體穩定時，對虛軸要采用換算長細比（通過加大長細比的方法來考慮綴材變形對降低穩定臨界力的影響）。21. 鋼梁在彎矩較小時，梁的側向保持平直而無側向變形；即使受到偶然的側向干擾力，其側向變形也只是在一定的限度內，并隨著干擾力的除去而消失。但當彎矩增加使受壓翼緣的彎曲壓應力達到某一數值時，鋼梁在偶然的側向干擾力作用下會突然離開最大剛度平面向側向彎曲，并同時伴隨著扭轉。這時即使除去側向干擾力，側向彎扭變形也不再消失，如彎矩再稍許增大，則側向彎扭變形迅速增大，產生彎扭屈曲，梁失去繼續承受荷載的能力，這種現象稱為鋼梁喪失整體穩定。影響鋼梁整體穩定的主要因素有：荷載類型、荷載作用點位置、梁的截面形式、側向支承點的位置和距離、梁端支承條件。提高鋼梁整體穩定性的有效措施是加強受壓翼緣、增加側向支承點。22． 在鋼梁中，當腹板或翼緣的高厚比或寬厚比過大時，就有可能在梁發生強度破壞或喪失整體穩定之前，組成梁的腹板或翼緣出現偏離其原來平面位置的波狀屈曲，這種現象稱為鋼梁的局部失穩。 組合鋼梁翼緣局部穩定性的計算：梁受壓翼緣自由外伸寬度b1與其厚度t之比的限值：箱形截面受壓翼緣板在兩腹板之間的寬度b0與其厚度t之比的限值： 組合鋼梁腹板局部穩定的計算僅用橫向加勁肋加強的腹板：同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強的腹板：a．受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區格（區格I）：b．受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區格（區格II）：同時用橫向加勁肋、縱向加勁肋和短加勁肋加強的腹板：a．受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區格（區格I）：b．受拉翼緣與縱向加勁肋之間的區格（區格II）：23． 軸心受壓構件中整體穩定性涉及構件的幾何形狀和尺寸（長度和截面幾何特征）、桿端的約束程度和與之相關的屈曲形式（彎曲屈曲、扭轉屈曲或彎扭屈曲）及屈曲方向等。另外，構件的初始缺陷（殘余應力、初彎曲、初偏心）和彈性、塑性等不同工作階段的性能，在計算整體穩定時，都需要考慮到。因此，在對軸心受壓構件計算整體穩定性時，引入了整體穩定系數，計算公式為：。在計算時，根據截面形式、屈曲方向（對應軸）和加工條件，即可根據正確地查取值計算。 壓彎構件的整體失穩可能為彎矩作用平面內（彎矩通常繞截面強軸作用）時的彎曲屈曲，但當構件在垂直于彎矩作用平面內的剛度不足時，也可發生因側向彎曲和扭轉使構件發生彎扭屈曲，即彎矩作用平面外失穩。在計算其穩定性計算時，除要考慮軸心受壓時所需考慮的因素外，還需考慮荷載類型及其在截面上的作用點位置、端部及側向支承的約束情況等。平面內失穩計算中，引入等效彎矩系數，截面考慮塑性發展，對于實腹式壓彎構件，計算公式為。平面外失穩計算，同樣引入等效彎矩系數，計算公式為。 可見，壓彎構件的整體穩定計算比軸心受壓構件要復雜。軸心受壓構件在確定整體穩定承載能力時，雖然也考慮了初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響，將其做為壓彎構件，但主要還是承受軸心壓力，彎矩的作用帶有一定的偶然性。對壓彎構件而言，彎矩卻是和軸心壓力一樣，同屬于主要荷載。彎矩的作用不僅降低了構件的承載能力，同時使構件一經荷載作用，立即產生撓曲，但其在失穩前只保持這種彎曲平衡狀態，不存在達臨界力時才突然由直變彎的平衡分枝現象，故壓彎構件在彎矩作用平面內的穩定性屬于第二類穩定問題，其極限承載力應按最大強度理論進行分析。24. 局部穩定性屬于平板穩定問題，應應用薄板穩定理論，通過限制翼緣和腹板的寬厚比所保證的。確定限值的原則：組成構件的板件的局部失穩應不先于構件的整體穩定失穩，或者兩者等穩。軸心受壓構件中，板件處于均勻受壓狀態；壓彎構件中，板件處于多種應力狀態下，其影響因素有板件的形狀和尺寸、支承情況和應力狀況（彎曲正應力、剪應力、局部壓應力等的單獨作用和各種應力的聯合作用），彈性或彈塑性性能，同時還有在腹板屈曲后強度的利用問題。三、計算題：1． 解：： ： 4．解： 5．解：6．解：7．解：一、摩擦型高強度螺栓所能承受的最大軸心力設計值單個螺栓受剪承載力設計值 連接一側螺栓所能承受的最大軸心力設計值 二、 構件所能承受的最大軸心力設計值毛截面：I－I截面凈截面面積為 根據 即 IIII截面凈截面面積為 IIIIII截面凈截面面積為 因前面I－I截面已有n1個螺栓傳走了（n1/n）N的力，故有構件所能承受的最大軸心力設計值按II－II截面三、 連接蓋板所能承受的軸心力設計值（按VV截面確定） 通過比較可見，接頭所能承受的最大軸心力設計值為。與上題比較增大8．解：9．解：10．解：11．解：12．解：一、第一截面：1．截面幾何特征：2．梁的穩定系數：二、第二截面：1．截面幾何特征：2．梁的穩定系數：經比較可知，第一截面的穩定性比第二截面的穩定性好。： 14．解：：16．解：一、 驗算在彎矩作用平面內的穩定： （按無端彎矩但有橫向荷載作用時）二、 驗算在彎矩作用平面外的穩定如不設支承點：現增設四個側向支承點，并取中間段柱驗算： （按所考慮構件段內有端彎矩和橫向荷載同時作用時）計算結果表明，設四個側向支承點，該柱在兩個方向基本上可達到等穩定性。三、計算題：，在梁上翼緣承受均布靜力荷載作用，（不包括梁自重），活載標準值為25kN/m，假定梁的受壓翼緣有可靠側向支撐。梁的截面選用I36a軋制型鋼，其幾何性質為：Wx=875cm3，tw=10mm，I / S=，截面塑性發展系數gx=。鋼材為Q235，抗彎強度設計值為215N/mm2，抗剪強度設計值為125 N/mm2。試對此梁進行強度驗算并指明計算位置。（恒載分項系數gG=，活載分項系數gQ=）梁上荷載設計值為：q = （kN/m）跨中最大彎距為：Mmax=