钢结构基础第6章.ppt
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1、第六 章,拉弯和压弯构件,大纲要求:,1、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式;,2、了解压弯构件整体稳定的基本原理;掌握其计算方法;,5、掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求;,4、掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算;,3、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理;掌握其计 算方法;,6、掌握格构式压弯构件设计方法及其主要的构造要求;,6-1 概述,一、应用 一般工业厂房和多层房屋的框架柱均为拉弯和压弯构件。,二、截面形式,三、计算内容 拉弯构件: 承载能力极限状态:强度 正常使用极限状态:刚度 压弯构件:,承载能力极限状态,正常使用极限状态,刚度,第二节 拉弯和压弯构件的强度计算,当受力最不
2、利的截面处出现塑性铰时,认为达到强度极限状态。以矩形截面为例,截面出现塑性铰时可列出平衡方程: 若只有轴力,则最大轴力: 若只有弯矩,则最大弯矩: 代入上式得:,以工字形截面压弯构件为例:,(A)弹性工作阶段,(D)塑性工作阶段塑性铰(强度极限),(B)最大压应力一侧截面部分屈服,(C)截面两侧均有部分屈服,对于工字形截面压弯构件,由图(D)内力平衡条件可得,N、M无量纲相关曲线:,N、M无量纲相关曲线是一条外凸曲线,规范为简化计算采用直线代替,其方程为:,式中:,由于全截面达到塑性状态后,变形过大,因此规范对不同截面限制其塑性发展区域为(1/8-1/4)h,因此,令: 并引入抗力分项系数,得
3、:,上式即为规范给定的在N、Mx作用下的强度计算公式。,对于在N、Mx 、My作用下的强度计算公式,规范采用了与上式相衔接的线形公式:,如工字形,,当直接承受动力荷载时,,其他截面的塑性发展系数见教材。,第三节 压弯构件的稳定计算,一、压弯构件在弯矩作用平面内的失稳现象 对构件侧向有足够支承的压弯构件,在轴线压力N和弯矩M的共同作用下,可能在弯矩作用平面内发生整体的弯曲失稳。,二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能,对弹性压弯构件,如用等效初弯曲 表示综合缺陷,以截面边缘纤维的应力开始屈服作为平面内稳定承载能力的计算准则,有:,1: 边缘屈服准则,容许截面塑性深入,以具有各种初始缺陷的构件为计
4、算模型,求解其极限承载能力,2: 最大强度准则,考虑一定初弯曲和实测残余应力数值计算得到200条相关曲线,3:规范公式修正得,规范mx对作出具体规定: 1、框架柱和两端支承构件 (1)没有横向荷载作用时: M1、 M2为端弯矩,无反弯点时取同号,否 则取异号,M1M2,(2)有端弯矩和横向荷载同时作用时:,使构件产生同向曲率时: mx =1.0 使构件产生反向曲率时: mx =0.85,(3)仅有横向荷载时:mx =1.0,2、悬臂构件: mx =1.0,对于单轴对称截面,当弯矩使较大翼缘受压时,受拉区可能先受拉出现塑性,为此应满足:,三、弯矩作用平面外的稳定,弯矩作用平面外稳定的机理与梁失稳
5、的机理相同,因此其失稳形式也相同平面外弯扭屈曲。 基本假定: 1、由于平面外截面刚度很大,故忽略该平面的挠曲变形。 2杆件两端铰接,但不能绕纵轴转动。 3材料为弹性。,规范关于 取值规定 1、弯矩作用平面外为悬臂的构件 2、弯矩作用平面外有支撑的构件 (1)无横向荷载作用时 构件无反弯点时取同号,有反弯点时取异号,(2)有端弯矩和横向荷载作用时 (3)无端弯矩,但有横向荷载,对于不产生扭转的双轴对称截面(包括箱形截面),当弯矩作用在两个主平面时,公式可以推广验算稳定: 及,第4节 实腹式压弯构件的局部稳定,1、翼缘的局部稳定 因压弯构件中翼缘的受力情况与梁翼缘的受力情况基本相同,接近均匀分布,
6、计算式同梁翼缘,第4节 实腹式压弯构件的局部稳定,2、腹板的局部稳定 压弯构件腹板的屈曲应力除与板的宽厚比有关外,还与剪应力大小,截面正应力分布及截面塑性发展有关。 规范考虑到腹板的塑性发展应与构件的长细比有关,并注意了与轴压构件、受弯构件的衔接,提出实用计算公式。,应力梯度,工字形截面压弯柱腹板的受力状态,四边简支,二对边承受单向线性分布压应力,同时四边承受均布剪应力的作用。,腹板计算高度边缘的最大压应力,腹板计算高度另一边缘相应的应力,压应力 取正,拉应力取负,第4节 实腹式压弯构件的局部稳定,(1)工字形截面,第4节 实腹式压弯构件的局部稳定,(2)T形截面,第4节 实腹式压弯构件的局部
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