钢结构 计算题
因T形截面的剪力中心在翼缘板和腹板中心线的交点,所以剪
力中心距形心的距离e0等于yc。即:
i02 e02 ix2 iy2 34.252 69.72 62.52 9937mm2
对于T形截面 I=0
It
1 (250 243 3
25083)
1.195106 mm4
z2 i02 A
x
-250×8
x
长细比:
iy
Iy A
3.126 107 62.5mm
8000
y -250×12
x
lx ix
6000 50.4 119 .1
y
ly iy
3000 48.0 62.5
2、整体稳定性验算 截面关于x轴和y轴都属于b类,
x y
x
f y 50.4 235
345 61.1 235
x
x
弱轴顺y轴方向,这样柱轴在
两个方向的计算长度分别为
l0x=600cm, l0y=300cm
11
y y
x
x
y
一、热轧工字钢
1.初选截面
假定=90,对于热轧工字钢,当绕轴x失稳时属于a类截面, 当绕轴y失稳时属于b类截面。
f y 90
235
需要的截面几何量为
查附表4.1得 查附表4.2得
x 0.714 y 0.621
【例4.2】 如图所示一管道支架,其支柱的设计压力为 N=1600kN(设计值),柱两端铰接,钢材为Q235,截面 无孔削弱 ,试设计此支柱的截面:①用普通轧制工字钢, ②用热轧H型钢,③用焊接工字形截面,翼缘板为火焰切 割边。
【解】支柱在两个方向的计算
NNy来自长度不相等故取图中所示的截
面朝向,将强轴顺x轴方向,
2、截面验算
因截面无孔削弱,可不验算强度;又因轧制钢的翼缘和腹板 均较厚,可不验算局部稳定,只需进行刚度和整体稳定验算。
1、截面及构件几何性质计算
截面面积 A 25012 2 2508 8000mm2
惯性矩:
1
Ix 12
250 2743 242 2503
1.1345108 mm4
Iy
1 12
12 2503 2 25083
3.1261y07 mm4
回转半径:
ix
Ix A
1.1345108 119.1mm 8000
It 25.7 I l2
25.7 9937 8000
1709.66
1.195 106
yz
1 2
(y2
z2
)
1 2
1
y2 z2
2
41
e02 i02
y2z2
2
52.45
截面关于x轴和y轴均属于b类,
yz
fy 52.45 235
345 63.55 235
yz x
查表得:
0.788
受轴心压力设计值(包括自重)N=2000kN,计算长度 l0x=l0y=3m,翼缘钢板为火焰切割边,钢材为Q345, f=315N/mm2,截面无削弱,试计算该轴心受压构件的整体稳
定性。
-250×24
x
-250×8
y
y
x yc
1、截面及构件几何性质计算
-250×24
截面面积: A 250 24 2508 8000mm2 y
0.5916
N
A
1600 103 0.5914 135 .38
10 2
199 .84 N / mm 2
f
215 N / mm 2
故整体稳定性满足要求。
二、热轧H型钢
1、初选截面
由于热轧H 型钢可以选用宽翼缘的形式,截面宽度较大,因而长
细比的假设值可适当减小,假设=60,对宽翼缘H型钢因b/h>0.8, 所以不论对x轴或y轴均属类b截面。
x -250×8y
截面重心:
yc
2508 (125 12) 8000
34.25mm
x yc
惯性矩:
Ix
1 12
250 243
250 24 34.252
1 12
8 2503
2508 (125 22.25)2 3.886 107 mm4
Iy
1 12
24 2503 25083
3.126107 mm4
f y 60
235
需要的截面几何量为
查附表4.2得
0.807
A N
f
1600 103 0.807 215 102
92.2cm2
ix
l0x
600 10.0cm 60
iy
l0y
300 60
5.0cm
由附表7.2中试选HW250×250×9×14
A=92.18cm2、ix=10.8cm、iy=6.29cm
A N
min f
1600 103 0.621 215102
119.8cm2
ix
l0x
600 6.67cm 90
iy
l0y
300 90
3.33cm
由附表7.1中不可能选出同时满足A、ix、iy的型号,可适当照顾 到A、 iy进行选择,试选I56a ,
A=135.38cm2、ix=22.01cm、iy=3.18cm.
N 2000103 317N / mm2 f 315N / mm2 A 0.7888000
满足整体稳定性要求,不超过5%。
其整体承载力为:
Nc Af 0.7888000 315 1986kN
N 2000kN
从以上两个例题可以看出,例题2的截面只是把例题1的工字形截面 的下翼缘并入上翼缘,因此两种截面绕腹板轴线的惯性矩和长细比 是一样的。只因例题2的截面是T形截面,在绕对称轴失稳时属于弯 扭失稳,使临界应力设计值有所降低。
查表得: 0.802
N 2000 103 311 .9N / mm 2 f 315 N / mm 2 A 0.802 8000
满足整体稳定性要求。
其整体稳定承载力为:
Nc Af 0.802 8000 315 2020000 N 2020 kN
例2 某焊接T形截面轴心受压构件的截面尺寸如图所示,承
2、截面验算
因截面无孔削弱,可不验算强度;又因轧制工字钢的翼缘和腹板 均较厚,可不验算局部稳定,只需进行刚度和整体稳定验算。
x
l0x ix
600 27.26 150
22.01
y
l0y iy
300 3.18
94.34 150
满足要求
y x
由 y
fy 235
y
94.34,查附表4.2得y
回转半径: ix
Ix A
3886 107 69.7mm
8000
-250×24
x
iy
Iy A
3.126 107 62.5mm
8000
y
-250×8y
长细比:
x
lx ix
3000 69.7
43
y
ly iy
3000 62.5
48
yc
x
2、整体稳定性验算
因为绕y轴属于弯扭失稳,必须计算换算长细比yz