钢结构设计原理 教学课件 作者 赵根田 - 副本第6章 拉弯和压弯构件.ppt

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1、第6章拉弯与压弯构件拉弯与压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，也就是为轴心受力构件与受弯构件的组合，典型的三种拉、压弯构件如下图所示。同其他构件一样，拉、压弯构件也需同时满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。正常使用极限状态：满足刚度要求。承载能力极限状态：需满足强度、整体稳定、局部稳定三方面要求。截面形式：同轴心受力构件，分实腹式截面与格构式截面实腹式：型钢截面与组合截面格构式：缀条式与缀板式6.1拉弯和压弯构件的强度计算两个工作阶段，两个特征点弹性工作阶段：以边缘屈服为特征点（弹性承载力）弹塑性工作阶

2、段：以塑性铰弯距为特征点（极限承载力）极限承载力联立以上两式，消去η，则有如下相关方程－－轴力单独作用时最大承载力－－弯距单独作用时最大承载力如右图所示，为计算方便，改用线性相关方程（偏安全）《规范》公式关于±号的说明－－如右图所示对于单对称截面，弯距绕非对称轴作用时，会出现两种控制应力状况。不考虑塑性发展（γ=1.0）的情况直接承受动力荷载时；格构式构件，弯距绕虚轴作用时；当时。二、刚度一般情况，刚度由构件的长细比控制，即：6.2压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算以右图示理想的压弯构件为例考虑初弯曲的影响以受压边缘

3、纤维屈服为破坏准则，则有联立两式，消去则有：如果和梁一样允许一定的塑性发展，则有《规范》公式等效弯距系数，按表6-1选用。6.3压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算6.3.1双轴对称工字形截面压弯构件的弹性弯扭屈曲临界力图6-13双轴对称工字形截面压弯构件弯扭屈曲绕z轴的扭矩平衡方程为绕y轴的弯矩平衡方程为弯扭屈曲的临界力Ncr的计算方程：其解为:若端弯矩M=0，则Ncr=NEy或Ncr=NNEy——绕截面弱轴弯曲屈曲的临界力N——绕截面纵轴扭转屈曲的临界力6.3.2实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的实用计算公式受纯

4、弯矩作用的双轴对称截面构件，其弹性弯扭屈曲的临界弯矩以NEy和N值代入上式后得：N/NEy和M/Mcr之间的相关关系式如图6-14所示，曲线受比值N/NEy的影响很大。N/Ney愈大，压弯构件弯扭屈曲的承载能力愈高。当N=NEy时，相关曲线变为直线式：N/NEy+M/Mcr=1规范采用了上式作为设计压弯构件的依据，同时考虑到不同的受力条件，在公式中引进了非均匀弯矩作用的等效弯矩系数tx。1）对于悬臂构件tx=1.0；2）对于在弯矩作用平面外有支承的构件，根据两个相邻支承点之内杆段的受力条件，如无横向荷载作

5、用时，tx=0.65+0.35M2/M1，杆段的端弯矩M1和M2使它产生同向曲率时取同号，产生反向曲率时取异号，而且M1≥M2；3）如果在杆段内只有横向荷载作用，tx=1.0；4）如果在杆段内既有端弯矩又有横向荷载作用，则杆段产生同向曲率时tx=1.0，产生反向曲率时tx=0.85。弯矩作用平面外的稳定弯矩作用平面外的稳定计算公式：压弯构件的整体稳定整体稳定包括两方面－弯矩作用平面内的弯曲失稳及弯矩作用平面外的弯扭失稳。整体稳定的计算平面内稳定平面外稳定格构式截面压弯构件一般宜采用缀条式，当弯矩较小时

6、也可以采用缀板式。一般弯矩绕虚轴作用，特殊情况弯矩也可绕实轴作用。弯矩绕实轴作用时，整体稳定计算同实腹式截面，但平面外稳定计算时，稳定系数应按换算长细比λ0x计算，梁弯稳定系数φb＝1.0，且对弯矩项乘以系数0.7。弯矩绕虚轴作用时：弯矩作用平面内的整体稳定－－不考虑塑性发展弯矩作用平面外的整体稳定－－不需验算，但需保证单肢的两向稳定性。单肢稳定－－分肢相同时验算较大分肢；分肢不同时应分别验算两单肢。缀材设计－－按实际剪力及中较大值。6.5压弯构件的板件稳定限制翼缘和腹板的宽厚比及高厚比来保证压弯构件的局部稳定。

7、6.5.1腹板的稳定1）工字形截面6.5.2翼缘的稳定当时；6.6实腹式压弯构件的设计6.6.1截面形式见图6-256.6.2截面选择及验算（1）强度验算双轴对称截面在弯矩作用平面内的稳定计算公式：（2）整体稳定验算规范对等效弯矩系数的取值作了以下规定：（1）无横向荷载但有端弯矩作用时：同向曲率取“＋”，反向曲率（有反弯点）取“－”（2）有端弯矩和横向荷载同时作用时：（3）无端弯矩但有横向荷载作用时：2.悬臂构件1.框架柱和两端支承的构件图4.42工字形截面压弯构件N/Np与M/My的相关曲线单轴对称截面的压弯构件，

8、构件失稳时截面的塑性区会出现图4-43的破坏形式。图4.43单轴对称工字形截面压弯构件失稳时的塑性区较大翼缘受压的单轴对称截面压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算公式：6.7格构式压弯构件的设计一般宜采用缀条式，当弯矩较小时也可以采用缀板式。一般弯矩绕虚轴作用，特殊情况弯矩也可绕实轴作用。1.在弯矩作用平面内格构式压弯构件的受力性能和计算格构式压