《钢结构基本原理》第7章压弯构件.ppt

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1、主讲：蔡勇中南大学土木建筑学院建筑工程系钢结构基本原理第7章压弯构件主要内容：压弯构件的类型、截面形式与破坏形式压弯构件的截面强度、整体稳定格构式压弯构件压弯构件的局部稳定重点：压弯构件的截面强度、整体稳定格构式压弯构件压弯构件的局部稳定第7章压弯构件§7.1压弯构件的类型与截面形式§7.2压弯构件的破坏形式§7.3压弯构件的截面强度§7.4压弯构件的整体稳定§7.5格构式压弯构件§7.6压弯构件的局部稳定§7.1压弯构件的类型与截面形式※压弯构件的类型与截面形式※压弯构件：沿杆轴方向的压力(轴力)和绕截面形心主轴的弯矩共同作用。单

2、向压弯构件：双向压弯构件：弯矩来源：①轴向力偏心作用(偏压构件)；②端弯矩；③横向力。受力状态与截面：——轴压为主，弯矩为辅：双轴对称，两主轴长细比接近——单向弯矩为主：双轴对称或单轴对称——双向压弯※压弯构件的类型与截面形式※实际结构中的压弯构件：——刚架中的柱子、斜梁、以及传递水平力的横梁；——斜拉桥中的纵梁；——空腹桁架中的杆件等。截面形式：——型钢、组合截面；——开口、闭口截面；——实腹式、格构式截面；——等截面、变截面。截面形式的选择：取决于构件的用途、荷载、施工和用钢量等因素。§7.2压弯构件的破坏形式※压弯构件的破坏形

3、式※主要有强度破坏、整体失稳破坏和局部失稳破坏。强度破坏：截面的一部分或全部应力都达到甚至超过钢材屈服点而引起的破坏。整体失稳破坏：●弯曲平面内的整体失稳——极值失稳（应考虑轴力引起的附加弯矩，即二阶效应分析）●弯曲平面外的整体失稳——弯扭失稳※压弯构件的破坏形式※极值失稳可能的全塑状态局部失稳破坏：受压翼缘与腹板板件的失稳破坏格构式构件中的单肢失稳变形不满足要求或丧失刚度§7.3压弯构件的截面强度※压弯构件的截面强度※与§4.2节中“拉弯构件”的强度公式相同。1.边缘纤维屈服准则：2.部分发展塑性准则：设计公式：设计公式：※压弯构

4、件的截面强度※3.全截面屈服准则(单向压弯构件)：经验公式：参见p85.公式（4.18）回归公式：§7.4压弯构件的整体稳定7.4.1单向压弯构件的平面内整体稳定7.4.2单向压弯构件的平面外整体稳定7.4.3双向压弯构件的整体承载力计算7.4.1单向压弯构件的平面内整体稳定M≠0，N≠0：弯压构件0M＝0，N≠0：轴压构件0M≠0，N＝0：受弯构件※单向压弯构件的平面内整体稳定※问题：受弯构件是否存在平面内失稳？为何压弯构件会在平面内失稳？(a)塑性铰部分塑性压弯构件弹性压弯构件初始缺陷的压弯构件※单向压弯构件的平面内整体稳定※1

5、.压弯构件的边缘屈服准则对任意截面绕x轴的弯曲平衡方程：0x0x0x※单向压弯构件的平面内整体稳定※可见，考虑二阶效应后构件达到截面边缘屈服时可承受的平均应力低于只考虑一阶效应时的情况。或压弯杆件边缘屈服之前的荷载—变形曲线呈非线性，其平面内稳定的边缘屈服准则是考虑了二阶效应之后的强度问题，其与杆件整体变形有关而不仅仅是截面强度问题。※单向压弯构件的平面内整体稳定※关于轴压力引起的附加弯矩放大系数的讨论（二阶效应分析）：对具有初始挠度v0=v0msin(z/l)的受压构件，由Chapter5可知：1实质上：※单向压弯构件的平面内整

6、体稳定※计算方法：①试验数据统计方法（实施难度较大）；②数值分析法：考虑初始缺陷及材料非线性的影响(p191-193)2.极限承载力※单向压弯构件的平面内整体稳定※3.构件在弯矩作用平面内稳定承载力的实用相关公式①用单向轴力式来表达：——表达不完善，使用不方便φe为考虑轴力和弯矩共同作用下的平面内整体稳定系数。②轴力—弯矩相关公式：采用边缘屈服准则：※单向压弯构件的平面内整体稳定※βmx——弯矩非均匀分布时的等效弯矩系数绕虚轴弯曲的格构式压弯构件和冷弯薄壁型钢实腹式压弯构件：绕实轴弯曲的格构式压弯构件和实腹式压弯构件：工程上：工程上

7、：※单向压弯构件的平面内整体稳定※对于不对称工字形、T形截面压弯构件，当弯矩使较大翼缘受压时，对较小翼缘，还应补充计算：工程上：※单向压弯构件的平面内整体稳定※等效弯矩系数βmx的取值7.4.2单向压弯构件的平面外整体稳定与受弯构件整体失稳的相似点：弯曲平面之外发生挠曲和扭转与受弯构件整体失稳的不同点：弯扭失稳在轴力和弯矩共同作用下发生与轴压构件整体失稳的不同点：对双轴对称截面来说，轴压构件平面外发生扭转失稳，而压弯构件弯扭变形同时产生※单向压弯构件的平面外整体稳定※1.平面外弯扭屈曲的临界力其中弯扭失稳临界弯矩※单向压弯构件的平面

8、外整体稳定※2.平面外稳定承载力的实用计算公式：7.4.3双向压弯构件的整体承载力计算双向压弯构件：当两方向弯矩很小时，受力应接近非理想压杆承受压力时的情况；当某一方向的弯矩很小时，受力应接近平面压弯问题。近似计算公式：§7.5格构式