1、u概述概述u軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 u受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 u拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件( (自學(xué)自學(xué)) )u鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造與設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造與設(shè)計(jì)國家大劇院國家大劇院 由日本森大廈株式會(huì)社的全額子由日本森大廈株式會(huì)社的全額子公司森海外株式會(huì)社及日本具有公司森海外株式會(huì)社及日本具有代表性的銀行、保險(xiǎn)公司、商社代表性的銀行、保險(xiǎn)公司、商社等等36家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金(OECF)聯(lián)聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心，總合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾投資逾750億日元。位于陸家嘴億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積金融貿(mào)易區(qū)，建筑

2、總面積335,420平方米，地下平方米，地下3層，地上層，地上94層。層。建成后的高度達(dá)建成后的高度達(dá)460米米 。總用鋼。總用鋼量量26000t，鋼筋混凝土核心筒，鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。外框鋼骨混凝土及鋼柱。陜西銅川天然氣公司陜西銅川天然氣公司1000立方米天然氣球罐立方米天然氣球罐大連西太平洋石化有限公司大連西太平洋石化有限公司1500立方米立方米CF-62鋼球罐鋼球罐u鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 強(qiáng)度高，重量輕，塑性好，可焊性好，強(qiáng)度高，重量輕，塑性好，可焊性好， 工業(yè)工業(yè) 化高，面積利用系數(shù)，基礎(chǔ)費(fèi)用，抗震，工期化高，面積利用系數(shù)，基礎(chǔ)費(fèi)用，抗震，工期 等綜合

3、效益較好；等綜合效益較好；l缺點(diǎn)缺點(diǎn) 耐火性差，耐腐蝕性差；高層中，用鋼量大，耐火性差，耐腐蝕性差；高層中，用鋼量大， 造價(jià)較高，設(shè)計(jì)施工技術(shù)較復(fù)雜，防火差造價(jià)較高，設(shè)計(jì)施工技術(shù)較復(fù)雜，防火差u鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式圖：整體失穩(wěn)破壞圖：整體失穩(wěn)破壞1圖：整體失穩(wěn)破壞圖：整體失穩(wěn)破壞2u概述概述u軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 u受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 u拉彎和壓彎構(gòu)件拉彎和壓彎構(gòu)件u鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造與設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造與設(shè)計(jì)u應(yīng)用應(yīng)用 桁架、塔架、網(wǎng)架、支柱等桁架、塔架、網(wǎng)架、支柱等l 熱軋型鋼截面熱軋型鋼截面l 冷彎薄壁型鋼截面冷彎薄壁型鋼截面l 型鋼和鋼板連接而成實(shí)腹式組合截面型鋼和鋼板連接而

4、成實(shí)腹式組合截面l 格構(gòu)式組合截面格構(gòu)式組合截面fANn4040404040404060+50=1104050404060406010驗(yàn)算圖所示雙角鋼截面的軸心拉桿強(qiáng)度。軸心拉力設(shè)計(jì)值驗(yàn)算圖所示雙角鋼截面的軸心拉桿強(qiáng)度。軸心拉力設(shè)計(jì)值N=650kN。鋼材為。鋼材為Q235鋼，角鋼截面為鋼，角鋼截面為L100100mm，角鋼兩肢上各有一排交錯(cuò)排列的螺栓孔，角鋼兩肢上各有一排交錯(cuò)排列的螺栓孔，孔徑孔徑d=21.5mm。解：解：先將其中的一個(gè)角先將其中的一個(gè)角鋼截面展開，并比較截鋼截面展開，并比較截面面-和和-哪個(gè)危哪個(gè)危險(xiǎn)截面，兩截面厚度均險(xiǎn)截面，兩截面厚度均為為10mm。- 凈截面寬度凈截面寬度

5、 040 1104021.5168.5mml；2204011040402 21.5154mml - 凈截面寬度凈截面寬度 由于由于 00ll因此因此-截面為危險(xiǎn)截面。于是截面為危險(xiǎn)截面。于是 22n650000211N/mm215N/mm2 154 10NfA因此，軸心拉桿因此，軸心拉桿滿足滿足強(qiáng)度要求強(qiáng)度要求。 iloIiAfANnfAN驗(yàn)算下圖（驗(yàn)算下圖（P85）所示結(jié)構(gòu)中兩端鉸接的軸心受壓柱）所示結(jié)構(gòu)中兩端鉸接的軸心受壓柱AB的整體穩(wěn)定。該柱所承受的整體穩(wěn)定。該柱所承受的壓力設(shè)計(jì)值的壓力設(shè)計(jì)值N=1000kN，柱計(jì)算長度，柱計(jì)算長度lx=4.2m，ly=2.1m，柱截面為焊接工字形，柱截

6、面為焊接工字形，具有軋制邊翼緣，其截面尺寸：翼緣具有軋制邊翼緣，其截面尺寸：翼緣2-10220，腹板為，腹板為1-6200，由，由Q235A鋼制鋼制作。作。已知，已知， N=1000kN，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm2.解：解：（1）計(jì)算截面幾何特征）計(jì)算截面幾何特征毛截面面積毛截面面積 2222 120 0.656 cmA 2-10220 xxyy1-6200截面慣性矩截面慣性矩 3240.6 202 22 10.55251 cm12xI 34121 221175 cm12yI 截面回轉(zhuǎn)半徑截面回轉(zhuǎn)半徑 252519.68 cm56xxIiA217755.63 cm56y

7、yIiA（2）壓桿的長細(xì)比及穩(wěn)定系數(shù)）壓桿的長細(xì)比及穩(wěn)定系數(shù) 42043.41509.68xxxli 21037.31505.63yyyli根據(jù)柱截面的組成條件，由表根據(jù)柱截面的組成條件，由表4-2（P84）可知，該截面對(duì)強(qiáng)軸屬于）可知，該截面對(duì)強(qiáng)軸屬于b類，由附類，由附表表3-2查得，查得， x=0.885；對(duì)弱軸屬于；對(duì)弱軸屬于c類，由附表類，由附表3-3查得查得 y=0.856.（3）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算32221000 10208.6 N/mm215N/mm0.856 56 10NfA滿足要求滿足要求 1maxy235100.1btfywfth2355 . 025max0yf

8、tb235400ywfth235400yf235100tD xoxxil yoyyil選用選用Q235鋼的熱軋普通工字鋼，作為上下兩端均為鉸接的支撐鋼的熱軋普通工字鋼，作為上下兩端均為鉸接的支撐結(jié)構(gòu)的支柱。支柱長度為結(jié)構(gòu)的支柱。支柱長度為12m，在兩個(gè)三分點(diǎn)處有側(cè)向支撐，以，在兩個(gè)三分點(diǎn)處有側(cè)向支撐，以阻止支柱在弱軸方向過早失穩(wěn)。見圖阻止支柱在弱軸方向過早失穩(wěn)。見圖4-18（P91）。支柱承受最）。支柱承受最大的壓力設(shè)計(jì)值大的壓力設(shè)計(jì)值N=150kN，其容許長細(xì)比，其容許長細(xì)比 =200，試按截面面，試按截面面積積An=A進(jìn)行此軸心壓桿的截面設(shè)計(jì)。進(jìn)行此軸心壓桿的截面設(shè)計(jì)。已知：已知：l0 x

9、=12m，loy=4m，N=150kN，f=215N/mm2。（1）假定取柱的長細(xì)比）假定取柱的長細(xì)比 =150，由附表，由附表3-1和附表和附表3-2分別查得對(duì)分別查得對(duì)截面強(qiáng)軸的和弱軸的穩(wěn)定系數(shù)截面強(qiáng)軸的和弱軸的穩(wěn)定系數(shù) x=0.339， y=0.308。（2）按長細(xì)比）按長細(xì)比 =150計(jì)算為所需的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算為所需的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑221500002265 mm22.65cm0.308 215NAf012008cm150 xxli04002.67cm150yyli（3）確定工字鋼型號(hào)）確定工字鋼型號(hào)初選初選I20a，且，且b/h=100/200=0.50.8，截面類別：對(duì)，

10、截面類別：對(duì)x軸為軸為a類；類；對(duì)對(duì)y軸為軸為b類。查表得類。查表得A=35.5cm2，ix=8.15cm，iy=2.12cm。（4）驗(yàn)算支柱的整體穩(wěn)定性和剛度）驗(yàn)算支柱的整體穩(wěn)定性和剛度 1200147.22008.15400188.72002.12xy查附表查附表3-1和和3-2分布查得：分布查得： x=0.35， y=0.207，取較小值，取較小值 =0.207，進(jìn)行整體穩(wěn)定計(jì)算，進(jìn)行整體穩(wěn)定計(jì)算22150000204.1 N/mm215N/mm0.207 35.5 100NA滿足要求滿足要求 （5）局部穩(wěn)定性）局部穩(wěn)定性因軋制型鋼的翼緣和腹板一般都較厚，能滿足局部穩(wěn)定要求。因軋制型鋼的翼緣和腹板一般都較厚，能滿足局部穩(wěn)定要求。,nnNNAAfAA（6）強(qiáng)度）強(qiáng)度強(qiáng)度滿足要求強(qiáng)度滿足要求 。綜上所述選用綜上所述選用I20a合適。合適。已知某焊接已知某焊接字鋼平臺(tái)柱，截面見下圖。翼緣為大焰切邊，字鋼平臺(tái)柱，截面見下圖。翼緣為