☆板厚40mm 的轴心受压柱的整体稳定
一重型厂房轴心受压柱,截面为双轴对称焊接工字钢,如图所示,翼缘为轧制,钢材为Q390。
该柱对两个主轴的计算长度分别为:015x l m =,05y l m =。
试计算其最大稳定承载力。
【解】
(1)截面特性计算:
()22804120243976A cm =⨯⨯+-⨯⨯=
33641(8012077112) 2.511012
x I cm =⨯⨯-⨯=⨯ ()354
12480 3.411012
y I cm =⨯⨯⨯=⨯
50.71x i cm ===
18.69y i cm === (2)稳定承载力计算:
由规范表5.1.2-2知,绕x 轴为c 类截面,绕y 轴为d 类截面,查得:
0.851x ϕ=,0.811y ϕ=
27max 0.81197610315 2.4910y N Af N ϕ==⨯⨯⨯=⨯
【总结】
1,40mm 厚钢板时,查稳定性分类要查表5.1.2-2;
2,两个方向的分类不相同时,要分别查附录表C 的相应表格; 3,40mm 厚钢板的强度设计值f 值也要根据钢板厚度查表3.4.1-1; 4,两个方向的
ϕ值较小者为弱轴。
☆ 格构柱的强度、稳定和刚度计算。
如图所示截面的轴心受压缀条柱,格构式柱截面由两个普通槽钢(2[32a )组成,柱肢的中心距为260mm ,缀条采用单角钢(L45X4)。
荷载的设计值为轴心压力1750kN ,柱的计算长度为:06x oy l l m ==,钢材为Q235,截面无削弱。
请验算柱肢和缀条的强度、稳定和刚度。
【解】
(1)截面特性
柱截面面积:2248708740A mm =⨯=
单肢计算长度:01520l mm =
单肢回转半径:125x i mm =,125y i mm = 绕虚轴惯性矩:()284230548.713 1.70710y I mm =⨯+⨯=⨯
虚轴回转半径132y i mm =
== 长细比0600048125x x x l i λ===,0600045.4132y y y l i λ===
缀条截面面积2212 3.49 6.98698A cm mm =⨯==
换算长细比:049.4y λ=== (2)截面验算
217500002092150.8599740N MPa f mm A ϕ==<=⨯ 满足整体稳定要求,因截面无削弱不需验算净截面强度。
(3)局部稳定:。
(4)刚度验算:[]max 49.5150λλ=<=
(5)缀条截面验算:
柱总剪力:42.4610V N ===⨯ 缀条轴力:441 2.4610/2 1.7410cos 0.707
t V N N α⨯===⨯
缀条长细比:0041.31t l i λ=== 计算单角钢受压稳定性的强度折减系数:
0.60.00150.60.001541.310.662λ+=+⨯=
稳定系数:0.909ϕ=(b 类) 缀条稳定验算:41 1.741054.850.662142.330.50.909349
t N MPa f MPa A ϕ⨯==<=⨯⨯ (6)缀条焊缝计算
(7)单肢长细比验算
011152020.825
y l i λ=== max 0.70.749.534.58λ=⨯=
1max 0.7λλ<满足分肢长细比要求(规范5.1.4)。
☆缀板式柱的稳定验算
如图所示缀板式柱,轴力设计值为1000N kN =,006x y l l l m ===,柱肢截面为2[25a ,缀板尺寸:180d mm =,8t mm =,1750l mm =且250b mm =,钢材为Q235。
试验算整体稳定性和分肢稳定性。
【解】
查得[25a :234.9A cm =,9.82y i cm =,1 2.24i cm =。
(1)绕实轴y-y 的稳定性:
[]060061.11509.82
y
y y l i λλ===<= ()0.801y b ϕ=类
3
y 100010178.92150.80123490
N MPa f MPa A ϕ⨯==<=⨯⨯ (2)验算绕虚轴x-x 的稳定性
210242225217534.9 2.0779432x b I I A y cm ⎡⎤⎛⎫=⨯+-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
⎡⎤⎛⎫=⨯+⨯-=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦
10.67x i cm === 060056.310.67
x x x l i λ=== 011175018025.422.4l i λ-=
==
[]061.8150x λλ===<=
()x 0.798b ϕ=类
3
x 100010179.52150.79823490
N MPa f MPa A ϕ⨯==<=⨯⨯ 整体稳定性满足要求。
(3)分肢稳定性:
max 0.50.561.830.9λ=⨯=
1max 25.40.530.9λλ=<=
140λ<分肢稳定满足要求。
(4)分肢刚度要求《规范》8.4.1 分肢线刚度要求
①“在缀件面剪力较大或宽度较大的格构式柱,宜采用缀条柱。
” ②“缀板柱中,统一截面处缀板(或型钢横杆)的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。
”
()30.8182/252 2.137.3812p I l ⎛⎫⨯=-⨯= ⎪⎝⎭
∑166 2.2413.44i >=⨯=, 可见满足分肢线刚度要求。
(5)分肢强度计算
V ==11117700750 3.322224b l l V M V kN m ⨯=⋅=⋅==⋅ 1101770075031.92(250221)
b V l V kN b ⨯===⨯-⨯ ......b M W
σ=
= 1.5......b V A τ== (6)缀板焊缝计算 ……。