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标题: 一种扁头压杆节点的验算 [打印本页]

作者: ahls    时间: 2004-8-13 17:01     标题: 一种扁头压杆节点的验算

一种扁头压杆节点的验算
  
概述:
轻型门式刚架中,纵向系杆是传递纵向荷载、保证纵向稳定的主要构件。长久以来,压杆节点一直沿用传统的节点板插入式节点,这种节点传力明确,但加工、焊接制作较繁。根据长期的实践经验,现提出一种制作方案,直接压扁冲孔成型。这种节点制作方便,采用标准的冲压模具,质量容易保证。但节点的力学计算困难,缺乏理论证明。现模拟实际构造,以φ114,δ=3.0,Q235焊管,L=7.5m两端铰结压杆为例,进行节点强度、稳定及其构造方面的设计验算。
  
一、  连接强度验算
(1)  设计轴压力
λ=l/i=191.08;i=39.25mm;
按照b类截面查规范【1】稳定系数表ψ=0.200;
最大承受轴压力N=[$#402]・ψ・A=44.987KN;
(2)  连接强度
σ=N/be・t ≤ [$#402]  (见附图,be:有效宽度)
be・t ≤ N/[$#402]=209.3mm[$sup2];t=6mm;
则:be ≥ 209.3/6=35mm;即可满足强度要求,取应力扩散角   θ=30[$ordm],φ114压扁后有效宽度取be=358,显然很容易满足。
(3)  稳定要求
参照规范【1】7.5.4珩架节点板的设计规定,从稳定角度出发,还应满足:
z/t≤60   235/[$#402]y
z≤360mm;  (* z:节点板自由外伸长度)
二、  压杆节点板验算
(1)  计算目的:
杆件失稳临界状态时,杆端(扁头)区应有足够的强度,不先于杆中失效;
(2)  计算方法:
从变截面压杆的计算长度来看,变截面区域较小,对稳定承载力影响不大【2】,可以按照理想细长压杆,考虑1/1000的初始弯曲,在临界轴压力下求解端区z处的弯矩。扁头视为δ=6.0mm,宽b=358mm钢板;验算该处应当满足强度要求。
(3)  扁头z处弯矩:                             P
弯曲变形后为正弦曲线;
y=v・sin(πz/l)  (*v:杆中断总绕度)        
M=N・y= N・υ・sin(π・z/l)             υ
按照边缘屈服原则:                          z  
N/A+N・V/Ix・b/2=[$#402]y                          y  
Ix=A・ix[$sup2];  N/A=ψ・[$#402]y
则:υ=2(1-ψ)ix[$sup2]/(b・ψ);
M =N・2(1-ψ)ix[$sup2]/(b・ψ)・sin(π・z/l)
=4863.53 sin(π・z/l)
(4)  扁头弱轴抵抗矩
周长c=2π・d=716mm;
c/2=258mm;视为δ=6.0mm,宽b=358mm钢板,则:
W=4.22cm[$sup2];
(5)  强度验算
N/A+M/W ≤ [$#402]     N/A=ψ・[$#402]=0.2 [$#402]
即:M/W ≤ 0.8[$#402]
M ≤ 0.8[$#402]・W=0.7256 KN・M
sin(π・z/l)≤ 0.1492
z/l≤0.1492/π=0.04776
l=7500mm则应满足:
z≤360mm;
三、  结论
综上所述,压杆扁头在稳定强度上应当满足一下几点:
(1)  压扁区长度应满足z≤360mm;
(2)  孔间距等应满足构造要求;
(3)  连接螺栓应满足强度要求;
(4)  扁头应平齐、密合,接近平板构造;
参考书:
【1】《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
【2】《钢结构稳定设计指南》第二版   陈绍蕃 著
2004-8-13・
作者: ahls    时间: 2004-8-17 10:40     标题: 回复: 一种扁头压杆节点的验算

扁头压杆节点
作者: ahls    时间: 2004-8-17 11:10     标题: 回复: 一种扁头压杆节点的验算

下面这种压杆的计算方法有问题吗?本人出道不久,请各位师长指教
为清楚起见在此摘录如下:
(1)  计算目的:
杆件失稳临界状态时,杆端(扁头)区应有足够的强度,不先于杆中失效;
(2)  计算方法:
从变截面压杆的计算长度来看,变截面区域较小,对稳定承载力影响不大【2】,可以按照理想细长压杆,考虑1/1000的初始弯曲,在临界轴压力下求解端区z处的弯矩。扁头视为δ=6.0mm,宽b=358mm钢板;验算该处应当满足强度要求。
(3)  扁头z处弯矩: P
弯曲变形后为正弦曲线;
y=v・sin(πz/l) (*v:杆中断总绕度)
M=N・y= N・υ・sin(π・z/l) υ
按照边缘屈服原则: z
N/A+N・V/Ix・b/2=[$#402]y y
Ix=A・ix[$sup2]; N/A=ψ・[$#402]y
则:υ=2(1-ψ)ix[$sup2]/(b・ψ);
M =N・2(1-ψ)ix[$sup2]/(b・ψ)・sin(π・z/l)
=4863.53 sin(π・z/l)
(4)  扁头弱轴抵抗矩
周长c=2π・d=716mm;
c/2=258mm;视为δ=6.0mm,宽b=358mm钢板,则:
W=4.22cm[$sup2];
(5)  强度验算
N/A+M/W ≤[$#402]N/A=ψ・[$#402]=0.2[$#402]  
即:M/W ≤ 0.8[$#402]  
M ≤ 0.8[$#402]・W=0.7256 KN・M
sin(π・z/l)≤ 0.1492
z/l≤0.1492/π=0.04776
l=7500mm则应满足:
z≤360mm;
作者: ahls    时间: 2004-8-18 14:36     标题: 回复: 一种扁头压杆节点的验算

计算简图




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