长细比的概念问题
结构失稳的理论概述研究

结构失稳的理论概述研究摘要:对于建筑结构而言,大家对强度、刚度之类大抵是很了解了,却容易对结构的稳定性造成忽视,因为结构失稳问题并不那么直观,有可能整体失稳,也可能局部失稳;构件会失稳,基坑也会失稳,稳定性问题贯穿整个结构。
历史上就发生过很多因结构失稳而导致的严重事故,例如1907年,加拿大魁北克大桥在施工中破坏,9000吨钢结构全部坠入河中,桥上施工的人员有75人遇难,破坏是由悬臂的受压下弦失稳造成的。
近年来由于失稳造成的工程事故也时有发生。
本论文将从数学角度出发,全面介绍关于失稳的理论和一些成果,方便大家对失稳有个全方位的了解,也希望引起大家对失稳的重视。
关键词:失稳;临界荷载;长细比;支撑;局部失稳1引言失稳也称屈曲,失稳破坏时,破坏前变形很小,呈现脆性破坏的特点,因此一旦发生失稳,可能导致严重后果,要足够重视。
而失稳常发生在钢结构中,因为失稳主要是受压引起,而混凝土结构的抗失稳能力远远大于钢结构。
2从挠曲方程到临界荷载,再到长细比钢构件大部分受力可分为三大类:轴心受力构件、受弯构件和偏心受力构件。
要讨论结构中的失稳问题,就要回到材料力学中关于构件临界荷载的推导,临界荷载公式最早由欧拉提出:先建立压杆弯曲变形和截面弯矩的关系,也就是挠曲线微分方程;再根据弯矩是由轴力和弯曲变形产生,类似于二阶效应原理,建立弯矩公式;两个恒等式构成方程组,带入特殊边界条件进行求解,可以得到临界荷载计算公式如下:上式中的是由构件两端的连接方式决定的,E是材料自身的弹性模量,I是惯性矩,由构件的几何截面决定,l是构件的长度。
在达到临界荷载时,构件因刚度退化为0,而无法保持平稳,从这个角度看,失稳的本质是压力使刚度逐渐消失的过程。
因此失稳是构件的整体行为,和截面强度破坏完全不同。
临界荷载对理解失稳似乎还不是那么直接,那么从临界荷载公式如何变到人们更熟悉的长细比呢?在接近临界荷载时,长细比可由下列公式推导出:;上述推导式中的就是长细比。
钢结构

钢结构[单项选择题]1、在进行钢吊车梁制动结构的疲劳计算时,吊车荷载应按()取值。
A.一台吊车荷载标准值乘以荷载分项系数B.一台吊车荷载设计值乘以动力系数C.一台起重量最大的吊车荷载标准值D.两台吊车荷载标准值乘以动力系数参考答案:C参考解析:吊车梁属于直接承受动力荷载的构件。
根据《钢结构设计规范》(GB50017—2003)第3.1.6条,对于直接承受动力荷载的结构,在计算疲劳和变形时,动力荷载应采用动力荷载标准值,不乘以动力系数;而计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳和挠度时,吊车荷载应按作用在跨间内荷载效应最大的一台吊车确定。
[单项选择题]2、选择承重钢结构钢材的钢种时,()不是主要考虑的因素。
A.结构工作温度B.荷载性质C.钢材造价D.建筑的防火等级参考答案:D参考解析:根据《钢结构设计规范》(GB50017—2003)第3.3.1条,为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素来选定适用的钢材,不同钢材的价格差会影响结构建造成本,而钢种一般与钢结构的耐火等级无关(耐火钢除外)。
[单项选择题]3、要设计东北某地区的钢结构建筑,由于该地区冬季温度为-28℃左右,则宜采用的非焊接吊车梁的钢号为()。
A.Q235AB.Q235BC.Q235CD.Q345A参考答案:C参考解析:对于非焊接结构,冬季计算温度低于-20℃的非焊接吊车梁需进行疲劳计算。
根据《钢结构设计规范》(GB50017—2003)第3.3.4条,对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度不高于-20℃时,对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证。
钢号质量分级由A到D,表示质量的由低到高,质量高低主要是对冲击韧性的要求区分的,C级要求0℃冲击值。
故选用Q235C。
[单项选择题]4、试问,计算纯钢结构变形时,应采用下列何项取值?()[2009年真题]A.荷载设计值、构件毛截面面积B.荷载标准值、构件毛截面面积C.荷载设计值、构件净截面面积D.荷载标准值、构件净截面面积参考答案:B参考解析:根据《钢结构设计规范》(GB50017—2003)第3.1.2条和第3.1.4条,荷载效应为标准值;根据第3.5.2条,计算结构或构件的变形时,可不考虑螺栓(或铆钉)孔引起的截面削弱,可取毛截面。
轴心受压构件概念题

轴心受压构件概念题一、判断题(请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”,否则打“×”。
每小题1分。
)1.轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。
()2.轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。
()3.实际工程中没有真正的轴心受压构件。
()4.轴心受压构件的长细比越大,稳定系数值越高。
()5.轴心受压构件计算中,考虑受压时纵筋容易压曲,所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2N。
()400mm/6.螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力,又能提高柱的稳定性。
()×√√×××二、单选题(请把正确选项的字母代号填入题中括号内,每题2分。
)1.钢筋混凝土轴心受压构件,稳定系数是考虑了()。
A.初始偏心距的影响;B.荷载长期作用的影响;C.两端约束情况的影响;D.附加弯矩的影响。
2.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱,以支承条件为()时,其轴心受压承载力最大。
A.两端嵌固;B.一端嵌固,一端不动铰支;C.两端不动铰支;D.一端嵌固,一端自由;3.钢筋混凝土轴心受压构件,两端约束情况越好,则稳定系数()。
A.越大;B.越小;C.不变;D.变化趋势不定。
4.一般来讲,其它条件相同的情况下,配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比,前者的承载力比后者的承载力()。
A.低;B.高;C.相等;D.不确定。
5.对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋,其原因是()。
A.这种柱的承载力较高;B.施工难度大;C.抗震性能不好;D.这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低,螺旋箍筋作用不能发挥;6.轴心受压短柱,在钢筋屈服前,随着压力而增加,混凝土压应力的增长速率()。
A.比钢筋快;B.线性增长;C.比钢筋慢;D.与钢筋相等。
7.两个仅配筋率不同的轴压柱,若混凝土的徐变值相同,柱A配筋率大于柱B,则引起的应力重分布程度是()。
A.柱A=柱B;B.柱A>柱B;C.柱A<柱B;D.不确定。
材料力学和结构力学课件

材料力学1.材料力学研究内容⑴研究物体在外力作用下的应力、变形和能量,统称为应力分析;研究对象仅限于杆、轴、梁等物体,其几何特征是纵向尺寸远大于横向尺寸,这类物体统称为杆或杆件。
⑵研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为;研究对象仅限于材料的宏观力学行为,不涉及材料的微观机理。
研究目的设计出杆件或零部件的合理形状和尺寸,以保证它们具有足够的强度、刚度和稳定性。
2.杆件的受力与变形形式⑴拉伸或压缩 ⑵剪切 ⑶扭转 ⑷弯曲⑸组合受力和变形拉杆、压杆或柱、轴、梁受力特点3.材料的基本假定⑴各向同性假定 ⑵均匀连续性假定 ⑶平截面假定4.受力分析方法⑴截面法:应用假想截面将弹性体截开,分成两部分,考虑其中任意一部分平衡,从而确定截面上的内力的方法。
弹性体受力、变形的第二特征是变形协调。
P9[例题1-1] 平衡方程+变形协调方程0x F =∑ 0y F =∑ 0cM =∑P31[例题2-6]5.应力应变相互关系E σε=、G τγ=6.轴力与轴力图正负号规定:拉正,压负。
⑴确定约束力。
⑵根据杆件上作用的荷载及约束力确定控制面,也就是轴力图的分段点。
⑶应用截面法,对截开的部分杆件建立平衡方程,确定控制面上的轴力数值。
⑷建立N x F -坐标系,将所求得的轴力值标在坐标系中,画出轴力图。
P21[例题2-1]7.变形计算变形N F ll EA∆=±应变N F l l EA Eσε∆===横向变形y x ευε=- υ泊松比 P25[例题2-2]8.拉伸与压缩杆件的强度设计⑴强度校核[]max σσ≤⑵尺寸设计[][][]max N N F FA A σσσσ≤⇒≤⇒≥ ⑶确定杆件或结构所能承受的许用荷载[][][][]max NN P F F A F Aσσσσ≤⇒≤⇒≤⇒ P28[例题2-4/5]9.拉伸与压缩杆件斜截面上的应力2cos =cos N P x F F A A θθθθσσθ==()sin 1=sin 22Q P x F F A A θθθθτσθ== 10.连接件强度的强度计算铆接件的破坏形式:剪切破坏、挤压破坏、连接板拉断以及铆钉后面连接板的剪切破坏。
一建实务教材与历年真题同步标注并有知识点总结

1A410000建筑工程技术1A411000建筑结构与构造1A411010建筑结构工程的可靠性1A411011掌握建筑结构工程的安全性一、结构的功能要求结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用,能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求,并且要经济合理。
具体说,结构应具有以下几项功能:(1)安全性在正常施工和正常使用的条件下,结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏;在偶然事件发生后,结构仍能保持必要的整体稳定性。
例如,厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时,均应坚固不坏,而在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时,容许有局部的损伤,但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。
(2)适用性在正常使用时,结构应具有良好的工作性能。
如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行,水池出现裂缝便不能蓄水等,都影响正常使用,需要对变形、裂缝等进行必要的控制。
(3)耐久性在正常维护的条件下,结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求,也即应具有足够的耐久性。
例如,不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等而影响结构的使用寿命。
安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。
二、两种极限状态为了使设计的结构既可靠又经济,必须进行两方面的研究:一方面研究各种“作用”在结构中产生的各种效应;另一方面研究结构或构件抵抗这些效应的内在的能力。
这里所谓的“作用”主要是指各种荷载,如构件自重、人群重量、风压和积雪重等;此外还有外加变形或约束变形,如温度变化、支座沉降和地震作用等。
后者中有一些往往被简化为等效的荷载作用,如地震荷载等。
本书主要讨论荷载以及荷载所产生的各种效应,即荷载效应。
荷载效应是在荷载作用下结构或构件内产生的内力(如轴力、剪力、弯矩等)、变形(如梁的挠度、柱顶位移等)和裂缝等的总称。
抵抗能力是指结构或构件抵抗上述荷载效应的能力,它与截面的大小和形状以及材料的性质和分布有关。
为了说明这两方面的相互关系,现举一个中心受拉构件的例子(图1A411011-1)。
压杆稳定的概念

二、压杆的失稳12-2 细长压杆临界力公式——欧拉公式一、两端钝支细长压杆的j l P令: EI K j =则: Y K Y ⋅-=即: 02=⋅+''Y K Y此微分方程的通解:Y=C ;kx C kx cos sin 2+ ——(1) 边界条件: 当X=0, 02=C , kx C Y sin 1= ——(2) 又杆上端边界条件:X=l 代入(2)式kl sin 0=——(3) 若要使(3)式成立必有1C 或0sin =kl 方可。
如果 01=C 式就不成立,所以必定是0sin =kl πn kl =当 ππππn kl 3,2,,0=时,0sin =kl 得 ln EI P K jl π==又得 222l EI n P j l π= n=1 时, 2min2l EI P j l π=——临界力欧拉公式j l P ——临界力min I ——截面z I 、y I 选小值l ——杆长二、其他支座j l P()2min25.0l EI P j l π= u=0.5三、临界应力()()()2222min22min2r ul EAul EI Aul EI AP lj l j πππσ====——(1)式中: AI r min= ——截面的回转半径λ=rul——压杆的长细比 (1)式可成: 22λπσEjl =12-3 临界应力总图目的: 了解临界应力适应范围 关键是看懂j l σ总图一、临界应力的公式的适用范围(因为挠曲线近似微分方程只在材料服从虎克定律的前提下成立,即在材料不超过比例极限时成立,而j l P 又是通过挠曲线微分方程推倒出来的故p l j σσ≤)P l E jσλπσ≤=22 即: P p EE σπσπλ=≥2 即只有当λ大于或等于极限值p p Eσπλ=时 22λπσEjl *=方成立。
那么j l σ适用的范围总:p λλ≥ 如:钢 100≥p λ 铸铁 80≥p λ 木材 100≥p λ二、超过p σ后压杆的临界应力⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=21c l j λλασσ ——经验公式其中: s σ——材料的屈服极限 α——系数 0.43 Sc Eσπλ57.0=例: S A 钢: cmkgs 2400=σ 26102cm kgE ⨯=20715.02400λσ-=j l三、j l σ总图总图:p l j σσ≤和p l j σσ>的图形, j l σλ-曲线图12-4 压杆稳定计算一、压杆的稳定条件: []σϕσ≤=APjj l l K P P ≤其中j l P 压杆的临界力jl K 稳定安全系数,随λ变化比例强度安全系数K 的实际作用在杆上的应力则: []j jjj j l l l l l K K A P A Pσσσ==*≤=其中σ为实际杆内力[]j l σ为稳定许用应力稳定条件:[]j l σσ≤ []jjj l ll K σσ=,[]Kσσ=[]︒*=∴σσσKK JJJ L LL ,[][]σϕσ= 其中 ϕ 为折减系数,可查表 又[]σϕσ≤=∴AP说明:(1)式中j l σ总小于︒σ,()︒<σσj l ;k K j l > 故ϕ是小于1的。
钢结构原理思考题与自由报告题-2015秋
细比? 21 格构式轴心受压构件的单肢稳定性应否计算?实用上可用何法
来保证? 22 整体失稳和局部失稳的特点有何相同与不同? 23 通常可用什么方法来保证轴压柱各组成板件的局部稳定性?
“轴心拉压杆”课后思考题与课堂提问(1)
“材料”课前预习思考题与课堂提问(2)
钢结构基本原理
15 什么是脆性破坏?那些因素导致钢材易发生脆性破坏?设计时 如何防止?
16 什么是残余应力?型钢或焊接构件中的残余应力有何特点? 17 残余应力产生的原因? 18 疲劳破坏的特点是什么? 19 Goodman曲线有什么作用? 20 提高钢结构耐腐蚀能力有哪些措施? 21 什么是型钢?采用型钢的意义在哪里?局限性在哪里? 22 钢材层状撕裂发生在什么情况下?如何防止?
长细比有什么优点?
E
“轴心拉压杆”课后思考题与课堂提问(2)
钢结构基本原理
10 在一铰接桁架体系中,是否压杆失稳就导致结构失效?* 11 钢构件的铰接连接,在工程中是如何实现的?* 12 为什么钢材强度越高板件允许的宽厚比限值反而越小(表5-7)? 13 宽厚比超过设计规范的限值是否一定发生局部失稳?* 14 设一实腹式截面杆件a,由两个箱形等截面段组成:一段截面
“材料”课后思考题与课堂提问(1)
钢结构基本原理
1 若某一批钢材牌号为Q235时,是否钢材的屈服点就是235MPa? 是否知道钢材的屈服点大致分布范围?
2 了解屈强比的概念。你认为屈强比高的材料(0.9左右)和屈强 比低(0.6—0.7)的材料分别用在哪些场合是合适的?
3 一块平板,经过冷加工成为圆管,再用一条焊缝将其焊起来,在 焊接之前钢材性能经历了什么变化?在焊接之后钢材又经历了什 么变化?
钢结构设计原理基本概念复习题及参考答案
2011年课程考试复习题及参考答案钢结构设计原理一、填空题:1.钢结构计算的两种极限状态是和。
2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。
3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。
4.钢材的破坏形式有和。
5.焊接组合工字梁,翼缘的局部稳定常采用的方法来保证,而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。
6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。
7.角焊缝的计算长度不得小于 40 ,也不得小于 8hf ;侧面角焊缝承受静载时,其计算长度不宜大于 60hf 。
8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。
9.钢结构的连接方法有、和。
10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。
11.从形状看,纯弯曲的弯矩图为,均布荷载的弯矩图为,跨中央一个集中荷载的弯矩图为。
12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。
13.钢结构设计的基本原则是、、和。
14.按焊缝和截面形式不同,直角焊缝可分为、、和等。
15.对于轴心受力构件,型钢截面可分为和;组合截面可分为和。
16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、和。
1.承载能力极限状态,正常使用极限状态2.加强受压翼缘,减少侧向支承点间的距离(或增加侧向支承点)3.螺栓材质,螺栓有效面积4.塑性破坏,脆性破坏5.限制宽厚比,设置加劲肋6.性能等级,螺栓直径,40mm,60 h f8.钢号,截面类型,长细比9.焊接连接,铆钉连接,螺栓连接10.应力集中,应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构),应力循环次数11.矩形,抛物线,三角形12.弯曲屈曲,扭转屈曲,弯扭屈曲13.技术先进,经济合理,安全适用,确保质量14.普通缝,平坡缝,深熔缝,凹面缝15.热轧型钢,冷弯薄壁型钢,实腹式组合截面,格构式组合截面16.荷载类型,荷载作用点位置,梁的截面形式,侧向支承点的位置和距离,梁端支承条件二、问答题:1.高强度螺栓的级和级代表什么含义2.焊缝可能存在哪些缺陷3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。
材料力学重点总结-材料力学重点
材料力学阶段总结一. 材料力学的一些基本概念 1. 材料力学的任务:解决安全可靠与经济适用的矛盾。
研究对象:杆件强度:抵抗破坏的能力 刚度:抵抗变形的能力稳定性:细长压杆不失稳。
2. 材料力学中的物性假设连续性:物体内部的各物理量可用连续函数表示。
均匀性:构件内各处的力学性能相同。
各向同性:物体内各方向力学性能相同。
3. 材力与理力的关系, 内力、应力、位移、变形、应变的概念材力与理力:平衡问题,两者相同; 理力:刚体,材力:变形体。
内力:附加内力。
应指明作用位置、作用截面、作用方向、和符号规定。
应力:正应力、剪应力、一点处的应力。
应了解作用截面、作用位置(点)、作用方向、和符号规定。
正应力⎩⎨⎧拉应力压应力应变:反映杆件的变形程度⎩⎨⎧角应变线应变变形基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。
4. 物理关系、本构关系 虎克定律;剪切虎克定律:⎪⎩⎪⎨⎧==∆=Gr EA Pl l E τεσ夹角的变化。
剪切虎克定律:两线段——拉伸或压缩。
拉压虎克定律:线段的适用条件:应力~应变是线性关系:材料比例极限以内。
5. 材料的力学性能(拉压):一张σ-ε图,两个塑性指标δ、ψ,三个应力特征点:b s p σσσ、、,四个变化阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
拉压弹性模量E ,剪切弹性模量G ,泊松比v ,)(V EG +=12塑性材料与脆性材料的比较:6. 安全系数、 许用应力、工作应力、应力集中系数安全系数:大于1的系数,使用材料时确定安全性与经济性矛盾的关键。
过小,使构件安全性下降;过大,浪费材料。
许用应力:极限应力除以安全系数。
塑性材料[]ssn σσ=s σσ=0脆性材料[]bbn σσ=b σσ=07. 材料力学的研究方法1) 所用材料的力学性能:通过实验获得。
2) 对构件的力学要求:以实验为基础,运用力学及数学分析方法建立理论,预测理论应用的未来状态。
3) 截面法:将内力转化成“外力”。
一注复习易错点总结
一注结构易错点总结:[个人原创,切勿转载]1、钢结构部分:1)单面连接的单角钢连接忽略强度折减0.85的系数。
单角钢应力计算不考虑弯扭效应;应力计算时不需要考虑强度折减,在求解单角钢连接的焊缝长度等则需要考虑到强度折减。
2)角焊缝强度不要固定化模式160、215这些数字(仅限于Q235钢)。
要特别注意Q345的钢,对应200角焊缝强度,310钢材抗压强度设计值。
题目如果有Q345钢脑子一定要时刻清醒,你算的钢是什么强度的,因为有时题目比较多,必须时刻提醒自己,否则到最后就会自动转为Q235,160这些定势思维习惯的数字了。
3)区别对待单系腹杆的计算长度是0.8还是0.9。
不要忘记这两个系数,由于钢结构知识点很琐碎,所以很容易在下笔时被节点侧向支撑间距离迷惑。
包括像桁架侧向支撑点距离是节间长度两倍,轴力不等的时候,平面外计算长度也需要调整。
4)区别对待轴心受力构件和其他受力构件的抗压强度。
记住对于轴心受力构件,以焊接工字型截面为例,三个部分抗压强度设计值相等,以较厚板为准。
考试时很容易把三个板块分开处理,只记得厚度不同,强度不同而忘记轴心受力构件强度都相等。
5)区别对待凸缘支座和平板支座角焊缝计算长度。
最大的不同是凸缘支座的角焊缝应力沿焊缝长度均匀分布,不受60hf限制。
6)不要被工字型钢的ix,iy迷惑,认为平面外一定是iy,平面内一定是ix,要注意看实际弯曲形态。
特以两个具体例子加深印象。
格构柱中分肢稳定,ix对应平面外;H型钢桁架上弦杆,ix对应平面外。
7)区别对待角焊缝和对接焊缝的实际长度和计算长度,运用中时刻记住是否需要加2hf或者是2t。
8)题目如果考查等强连接,未必就是用连接强度与直接相连的构件强度设计值相等去求,要注意看题目是否已经给力内力设计值,是在已知荷载作用下的应力求解还是在未知荷载作用下的连接求解。
考查本质不同。
9)荷载规范中吊车横向荷载标准值是百分比乘以(小车额定重量和大钩额定起重量)乘以重力加速度。
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长细比的概念问题
为什么受拉杆件会有长细比限值?(id=50221,2004-02—24)
[newx]:受拉杆件有长细比限值,说明受拉杆件也存在稳定问题。我总是很难理解,难道一根绳受拉还有失稳吗?何况一根钢构件
[towerdesign]:在电力角钢铁塔中,拉杆长细比限值是为了防止构件在风荷载作用下产生振动。这有过许多的研究和试验,其他结构想必也有类似的问题。
[elan]:这主要是考虑受拉杆件,在没有预拉力情况下的弯曲挠度或振动影响。对于预拉构件,由于先期提供结构刚度,长细比可以适当放宽。但也应考虑
弯曲挠度或振动影响。
[torcher]:受拉杆件长细比限值,主要是考虑钢结构杆件过长时自重对杆件弯曲的影响比例增大。
[w shiqi]:单独从理论上讲,受拉构件不需要限制长细比,但是所谓的受拉构件只是在结构使用中受拉,在其加工、运输和安装中并不一定受拉,甚至会产
生较大的变形,另外还有上面几位仁兄所说的对振动问题的考虑,所以要限制其长细比。
[cuteser]:同一个构件,在不同荷载或荷载组合作用下,可能受拉,也可能受压,还可能是零杆,谁也不敢保证自己在设计时取用的荷载及其组合就是所有
可能碰到的情况。所以我认为,出于这种考虑,也是应该限制受拉杆件的长细比的。当然,楼上几位说的也很有道理。
[DYGANGJIEGOU]:拉杆要控制其长细比即控制它的刚度,是为了保证构件在使用过程中不产生过大的横向振动而使杆件连接受到损害,以及改变杆件轴
心受拉的性质。验算:构件长细比小于或等于容许长细比,即:入≤[入]。拉杆允许长细比LA]与拉杆所受荷载的性质有关.
[yuan80858]:受拉构件也需要保证一定的刚度(长细比限值)的原因如下:
①任何构件都有自重,若刚度过小,在制造和运输过程中构件会产生大变形。
②结构设计规范虽然是按静载荷来设计的,但是实际工程中都要考虑振动的要求。如楼上所讲的风振,刚度过小就容易引起较大的振动。
水平构件(梁)是否需要满足长细比要求?(id=85178,2005—02—21)
[sxp76]:①水平构件(梁)是否需要满足长细比要求?
②在轴力占多大比例时才能看成梁,否则应看成水平支撑?
[walkandwalk]:①长细比通常是针对受压构件(柱)而言的,限制长细比的目的是为了防止构件发生失稳破坏。譬如柱的截面尺寸
不宜太小,一般控制在L。/b≤30或L。/d≤25,以免长细比过大而发生失稳破坏。水平构件(梁)主要承受的荷载效应是弯矩和剪力,
因此只要保证其截面性能(尺寸、材料)能够有效抵抗其所承受的弯矩和剪力即可,即其截面应满足正截面和斜截面的验算。
②水平支撑应该是二力杆的一个延伸吧?大部分水平支撑应该只是承受轴力,个别的也可能用来抵抗两端的剪力,但不应该承受弯
矩;而梁的作用是同时承受弯矩、剪力和轴力,这或许就是梁与水平支撑的区别。
[xqllfl:①长细比通常是针对轴力构件——包括压(拉)弯构件而言的,主要是为了满足变形(刚度)的要求。当然,对于受压构件,
还有稳定问题。
②由于梁的轴力比较小,尤其是水平梁轴力一般近似按。处理,因此提出的问题本身就存在一些问题。水平构件与梁是有区别的,
有的水平构件可能就是支撑。由于梁的轴力比较小,一般按受弯构件来处理,以挠度来控制刚度问题。是粱还是支撑最简单的就是看构
件是否承受弯矩?有弯矩就是梁或是粱柱(梁柱是指考虑轴力的梁,由国际著名学者陈惠发教授提出的)。
③实际上梁是有轴力的,规范是通过构造限制来考虑,例如在《建筑抗震设计规范》中就规定按梁轴力的大小来确定粱翼缘和腹板
的宽厚比。
[sxp76]:你们还没理解我的意思。其实,对于所有构件(梁柱)都是压弯或拉弯构件,只是在设计时轴力和弯矩的比例比较大时就按
受弯(粱)或压(拉)弯(柱)进行设计,对于竖向构件一般按柱计算肯定是没有问题的,而对于水平构件来说,按梁或柱来设计区别是很大的,
因为对于柱它有一个长细比的限值(即刚度),我提这个问题的目的就是想请教各位老师:一个水平构件是该按梁还是该按柱来设计,有
没有一个定量的标准来进行判断?
[天使之翼]:水平构件当然也有按受压构件计算的,我觉得什么情况下视为受压构件要依据它所受的荷载状况来判断。虽然没有纯
粹的受压构件,但很多时候是可以根据实际情况进行简化的。举例来说吧,梯形钢屋架上弦杆一般是受压的,严格来说是压弯构件。但
当纵向屋面板的宽度等于每根上弦杆长时,而且板宽的中点对应着屋架的节点时,可以假定荷载作用在节点处,把均布荷载等效为节点
集中荷载。把弦杆看作二力杆,只承受轴向力,可以简化计算,又与实际相接近。当然屋面板宽小于每根弦杆长时就不能做这样的假定。
水平支撑正是由于没有节间荷载才按受压构件计算的。
平面内长细比问题。(id=37983,2003—09—22)
[defeat8888]:一轻钢结构车间,柱高9m,按轻钢结构计算,由STS算出的平面内长细比远大于180,如何解决?要满足要求,
截面高度需加大到900,截面是不是太大了?应该如何解决这个问题?
tdingdinsl:一般软件的平面内计算长度系数软件都可以自动分析取值,至于平面外的就
我们学钢结构经常用到长细比这个概念,但一直想知道这是如何出来的,为什么要用这个参数,它有具体的几何意义吗?
长细比(也叫柔度)在计算压杆(轴压或压弯)失稳时提出来的,主要反映不同长细比的压杆的临界力不同,长细比大的压杆临界力小,反之临界
力大。直观点就是在相同杆端条件下,杆件越细,所能承受的力就越小。
第 三 篇
钢结构设计
计算及实例与图集485页
第二节轴心受力构件的强度和刚度
一、轴心受力构件的强度计算
轴心受拉构件主要是要满足强度和刚度要求,轴心受压构件除满足强度和刚度要求
外,还要求满足整体稳定和局部稳定,本节主要讨论强度计算。
轴心受力构件,如果有孔洞而削弱截面,在外力作用下,在孔边会产生应力集中,
其高峰应力可以达到平均应力的! 倍,会较早达到屈服强度而呈现塑性变形,从而使塑
性应力重新分布。到达极限状态时,净截面上的应力均达到屈服应力。故钢结构设计规
范规定,构件内力& 除以净截面面积’
(
,得到的应力应小于钢材的设计强度),即:
!* &
’(!) (! " # " +)
— $,$ —
第三篇钢结构设计计算及实例与图集
二、轴心受力构件的刚度计算
轴心受力构件的刚度通常用长细比来度量,长细比是构件的计算长度!
"
与构件截
面最小回转半径# 的比值,即!$ !" % #,!愈小,表示件刚度愈大,反之则刚度愈小。长
细比过大会使构件在使用过程中由于自重产生弯曲变形,在动力荷载作用下会产生振幅
较大的振动,在运输和安装过程中易产生挠曲变形,因此设计时要控制构件的长细比,
使其不超过规范规定的容许长细比[!]。
对于受压杆件,长细比控制更为重要。长细比是影响轴心受压构件的稳定承载能力
的重要因此。长细比愈大,稳定承载能力愈低,在较小荷载下,长细比大的轴心受压构
件就可能丧失稳定。因此,轴心受压构件的长细比限制更为严格。
在计算构件长细比时,绕两个主轴的长细比!
&
、!
’
均应小于容许长细比[!]。
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$% ![!] (( ) * ) *)
式中!+,!
+’
———分别为绕& 轴、’ 轴的计算长度;
#
’
———分别为绕& 轴、’ 轴的截面回转半径。
表( ) * ) - 为受拉构件容许长细比,表( ) * ) * 为受压构件容许长细比。
表( ) * ) - 受拉构件的容许长细比
项次构件名称
承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构
无吊车和有轻、中级
工作制吊车的厂房
有重级工作制
吊车的厂房
直接承受动力荷载的结构
- 桁架的杆件(." *." *."
*
吊车梁或吊车桁架
以下的柱间支撑("" *"" )
(
支撑(第* 项和
张紧的圆钢除外/"" (." )
注:"承受静力荷载的结构中。可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比。
#在直接或间接承受动力荷载的结构中,计算单角钢受拉构件的长细比时,应采用角钢的最
小回转半径;在计算单角钢交叉受拉杆件平面外的长细比时,应采用与角钢肢边平行轴的
回转半径。
$中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过*""。
%在设有夹钳吊车或刚性料耙吊车的厂房中,支撑(表中第* 项除外)的长细比不宜超过
(""。
&受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受压时,其长细比不宜超过*."。
— /0. —
第二章轴心受力构件设计计算及实例与图集
表! " # " # 受压构件的容许长细比
项次构件名称容许长细比
$
柱、桁架和天窗架构件
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑$%&
#
支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外)
用以减少受压构件长细比的杆件#&&
注:桁架(包括空间桁架)的受压腹杆,当其内力等于或小于承载能力的%&!时,容许长细比值
可取为#&&。