钢结构基础第3章(1).ppt

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1、第3章构件的截面承载力——强度轴力构件的强度梁的强度拉弯、压弯构件的强度主要内容：重点：按强度条件设计构件截面第3章构件的截面承载力——强度结构的承载能力是最重要的极限状态，它分为三个层次：本章解决第一层次的截面强度问题，它分为两个方面：强度计算公式（不包括疲劳破损和脆性断裂）；按强度要求选择构件截面。强度验算大部分可以用材料力学的公式，但需要注意具体条件。截面承载能力，即截面强度，还有连接承载能力；构件承载能力——稳定；结构承载能力。3.1轴力构件的强度应用：主要承重结构（平面桁架、空间桁架和网架）、平台、支柱、支撑等截面形式3.1.1轴力构件的应用和截面选择热轧型钢截面热轧型

2、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冷弯薄壁型钢截面冷弯薄壁型钢截面型钢和钢板的组合截面实腹式组合截面格构式组合截面对截面形式的要求满足强度：能提供强度所需要的截面积满足加工：制作比较简便满足连接：便于和相邻的构件连接满足刚度：截面开展而壁厚较薄承载极限：截面平均应力达到fu，但缺少安全储备截面平均应力达fy：结构变形过大丧失继续承载能力3.1.2拉杆的强度钢材的应力应变关系计算准则：截面平均应力不超过fy设计公式：——钢材的抗拉强度设计值应力集中现象孔洞处截面应力分布(a)弹性状态应力(b)极限状态应力拉杆存在孔洞或削弱有孔洞或局部削弱的拉杆，强度应按净截面计算，

3、有两个计算公式(3-2)——净截面拉断(3-4)——净截面屈服拉断的后果十分不利，因而在式(3-2)中以0.7代替。对于Q235和Q345钢，式(3-2)允许较高的应力，只用于仅在杆端有孔（少数截面屈服）的拉杆，式(3-4)则用于沿拉杆全长有孔的情况。强度更高的钢材，情况相反，式(3-2)比式(3-4)严格，全长有孔的拉杆也应用它来算。！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑孔前传力的影响。拉杆存在孔洞或削弱源于屈强比，式(3-4)不安全。杆端有孔（少数截面屈服）沿拉杆全长有孔图示工形截面拉杆，端部只有翼缘和节点板用焊缝连接，在连接区域内，工形截面应力不均匀，A点最高，B点低

4、于A点，腹板中心的C点更低。应力最高处有拉裂危险，为此引入有效截面系数。在连接区域外应力分布逐渐均匀T形钢取0.9，单角钢取0.85，工形截面翼缘连接取0.9，腹板连接取0.7.3.1.3轴拉构件端部非全部连接者3.1.4压杆的强度孔洞和螺栓（铆钉）之间有缝隙（但压实后可以传力）：按全截面公式3-1计算截面强度。有虚孔的特殊情况，需和拉杆同样对待，按公式3-4计算。梁的极限承载能力包括：截面的强度：弯、剪、扭及综合效应。构件的整体稳定板件的局部稳定直接受重复荷载时：疲劳梁的应用范围：房屋建筑和桥梁工程。如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。3.2梁的类型

5、和强度3.2梁的类型和强度分类：3.2.1梁的类型钢梁类型按制作方式分：型钢梁和组合梁楔形梁按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁蜂窝梁双向弯曲梁按受力情况分：单向弯曲梁和双向弯曲梁(a)屋面檩条(b)吊车梁基本原理：受拉侧设置高预拉力的钢筋或钢索，使梁受荷前反弯曲。制作、施工过程复杂预应力梁按是否采用预应力技术分：预应力梁和非预应力梁梁的正应力：3.2.2梁的弯曲、剪切强度梁的M-ω曲线应力-应变关系简图正应力发展的四个阶段：梁的正应力分布(a)弹性工作阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢(b)弹塑性工作阶段：一般受弯构件(c)塑性工作阶段：塑性铰(d)应变硬化阶段：一般不利用弹

6、性工作阶段Me=Wnfy塑性工作阶段Mp=WpnfyWpn=S1n+S2n弹塑性阶段F=Wp/W各阶段最大弯矩：！对矩形截面F=1.5;圆形截面F=1.7;圆管截面F=1.27;工字形截面对x轴在1.10和1.17之间！截面塑性发展系数：x和y，取值1.0~1.2之间（P74表3-3）。如工字形截面x=1.05，y=1.2；箱形截面x=y=1.05截面简图表3-3截面塑性发展系数x、y值续前表GB50017计算公式：单向弯曲时双向弯曲时！对于x和y：(1)疲劳计算取1.0;(2)取1.0。塑性设计时：GB50018计算公式：单向弯曲时双向弯曲时梁的剪应力：弯曲

7、剪应力分布——钢材的抗剪强度设计值S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩3.2.3梁的扭转扭转形式：自由扭转和约束扭转梁的扭转自由扭转对于矩形截面杆件，当b>>t时矩形截面杆件的扭转剪应力It——扭转常数或扭转惯性矩对于矩形组合开口薄壁截面薄板组合截面扭转剪力和扭矩对于热轧型钢开口截面，考虑圆角影响系数k对于闭口截面It≈1:500,≈30:1闭合截面的循环剪力流截面面积相同的两种截面约束扭转:翘曲变形受到约束的扭转悬臂工字梁的约束扭转扭矩平衡方程其中扭转剪应力分布上翼缘