构件的截面承载能力1

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1、第三章构件的截面承载能力3.1轴心受力构件的强度及截面选择2.3梁的局部压应力和组合应力3.2梁的类型和强度3.5梁的内力重分布和塑性设计3.4按强度条件选择梁截面3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算本章学习要点基本要求：掌握轴心受力构件的强度计算并会根据要求设计截面，梁构件的强度计算，拉弯、压弯构件的强度计算方法；理解设计梁截面的方法，拉弯、压弯构件的工作性能；了解轴心受力构件及梁的应用范围，拉弯、压弯构件的应用。重点：轴心受力构件、梁及拉弯、压弯构件的强度计算。难点：梁的扭转，按强度条件选择梁截面。3.1轴心受力构件的强度及截面选择1、轴心受力构件的应用++++++++b)a)+

2、+++轴心受力构件是指承受通过截面形心轴线的轴向力作用的构件。包括轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心受压构件（轴心压杆）。在钢结构中应用广泛，如桁架、网架、塔架中的杆件，工业厂房及高层钢结构的支撑，操作平台和其它结构的支柱等。3.1轴心受力构件的强度及截面选择a）实腹式柱b）格构式缀板柱c）格构式缀条柱实腹式构件和格构式构件实腹式构件具有整体连通的截面。格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件联系组成。采用较多的是两分肢格构式构件。轴心受力构件截面的要求：（1）能提供承载力需要的截面积（2）制作比较简单（3）便于和相邻的构件连接（4）截面开展而壁厚较薄3.1轴心受力构件的强度及截面选择2、轴

3、心受力构件的截面形式热轧型钢截面冷弯薄壁型钢截面实腹式组合截面格构式组合截面实腹式构件比格构式构件构造简单，制造方便，整体受力和抗剪性能好，但截面尺寸较大时钢材用量较多；而格构式构件容易实现两主轴方向的等稳定性，刚度较大，抗扭性能较好，用料较省。轴心受拉构件强度（承载能力极限状态）刚度（正常使用极限状态）轴心受压构件刚度（正常使用极限状态）强度稳定（承载能力极限状态）轴心受力构件的设计:轴心压杆截面无削弱，一般不会发生强度破坏。只有截面削弱较大或非常短粗的构件，则可能发生强度破坏。二、轴心受拉、受压构件的强度3.1轴心受力构件的强度及截面选择3.1轴心受力构件的强度及截面选择以轴心受

4、力构件截面上的平均应力不超过钢材的屈服强度为计算准则。式中：N——轴心力设计值；A——构件的毛截面面积；f——钢材抗拉或抗压强度设计值，ƒ=ƒy/γR。1.截面无削弱构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：3.1轴心受力构件的强度及截面选择2.有孔洞等削弱◎弹性阶段－应力分布不均匀；◎极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力以构件净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时应满足：（5.2.2）截面削弱处的应力分布NNNNs0smax=3s0fy(a)弹性状态应力(b)极限状态应力3.1轴心受力构件的强度及截面选择NN11NN1

5、1ⅡⅡ3.1轴心受力构件的强度及截面选择三、索的受力性能和强度计算索是理想柔性的，不能受压，也不能抗弯；索的材料符合胡克定律。索的强度计算按容许应力法计算：安全系数，宜取2.5~3.0钢索材料的强度标准值钢索的有效截面积各组合工况下的拉力标准值3.2梁的类型和强度一、梁的类型钢梁主要用以承受横向荷载。如楼盖梁、工作平台梁、墙架梁、吊车梁、檩条及梁式桥、大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。钢梁按制作方法的分为：型钢梁组合梁热轧型钢梁冷弯薄壁型钢梁按弯曲变形状况分为：单向弯曲构件双向弯曲构件3.2梁的类型和强度梁的截面形式组合梁热轧型钢梁冷弯薄壁型钢梁3.2梁的类型和强度楔形梁双向受弯梁蜂窝

6、梁3.2梁的类型和强度预应力梁3.2梁的类型和强度受弯构件的设计应满足：强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的要求。前三项属于承载能力极限状态计算，采用荷载的设计值；第四项为正常使用极限状态的计算，计算挠度时按荷载的标准值进行。对于直接承受重复荷载作用的梁，当应力循环次数n≥5×104时还应进行疲劳计算。正常使用极限状态刚度承载能力极限状态强度整体稳定局部稳定抗弯强度抗剪强度局部压应力折算应力3.2梁的类型和强度二、梁的弯曲、剪切强度1.梁的正应力MMABCDMeMpMwE=0EstE梁的M-w曲线应力-应变关系简图弹性区塑性区a=fy弹塑性阶段3.2梁的类型和强度fy弹性阶

7、段全部塑性=fy塑性阶段fy应变硬化阶段（1）梁的正应力分布yyxx3.2梁的类型和强度（2）弯矩当最大应力达到屈服点fy时，构件截面处于弹性极限状态，其上弯矩为屈服弯矩Me。=fy弹性极限阶段Wn—截面绕x轴的净截面模量。3.2梁的类型和强度截面全部进入塑性状态，应力分布呈矩形。弯矩达到最大极限称为塑性弯矩Mp，截面形成塑性铰。Wnp—截面对x轴的截面塑性模量。S1n、S2n—中和轴以上、下净截面对中和轴的面积矩。随着Mx的进一步增大全部塑性=f