钢结构设计原理(甲)chapter8revised课件.ppt

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1、第8章拉弯构件和压弯构件定义：拉弯构件压弯构件单向压弯构件双向压弯构件工程结构中大多数压弯构件可按单向压弯构件考虑图8.1为四种常见的单向压弯构件图8.1a-c三种构件端部都有支承，无侧移框架的柱子属于这一类。图8.1杆端有相对位移，有侧移框架的柱子属于这一类。图8.2所示为单向压弯构件截面的常用形式。当其所受弯矩有正、负两种可能且其大小又较接近时，宜采用双轴对称截面，否则宜用单轴对称截面。弯矩应作用在截面的最大刚度平面内。实腹式格构式实轴虚轴计算内容：单向压弯构件按承载能力极限状态时的破坏形式，应计算其强度、弯矩作用平面内的稳定、弯矩作用平面外的稳定和组成板件的局部稳定。

2、格构式还有分肢稳定。为保证正常使用，要验算构件的长细比，有时还有挠度。拉弯构件：强度与长细比，有时需验算整体稳定性和板件的局部稳定性。拉弯构件和压弯构件的强度计算拉弯构件和压弯构件的承载力极限状态是截面上出现塑性铰。图8.3给出了截面出现塑性铰时的应力图。则得压弯构件矩形截面上出现塑性铰时轴力与弯矩的相关公式：它是一抛物曲线，如图8.4所示：当双轴对称工字形截面绕其强轴x-x弯曲时，根据上述同样的推导方式，也可得到截面上出现塑性铰时轴力与弯矩的相关公式，其曲线随单个翼缘面积和腹板面积之比而变。而各相关曲线都位于直线之上。如采用该公式作为各类截面压弯构件出现塑性铰的相关式，结

3、果偏于安全一边。以和代入上式，可得式中，是截面形状系数，对矩形截面为1.5，对工字形截面为1.10~1.17。我国规范GB50017中，对非塑性设计时压弯构件的强度验算条件就是根据上式得到的。但考虑到塑性变形在截面上的发展深度过大，将导致较大的变形，以及考虑截面上剪应力的不利影响，把上式中的改为截面塑性发展系数，因，从强度考虑，则偏于安全一边。引入抗力分项系数，并把其推广到双向压弯与拉弯构件，规范中对弯矩作用在主平面内的拉弯与压弯构件规定按下式验算其强度：对疲劳验算时，塑性发展系数取为1.0，绕格构式构件的虚轴弯曲时，因仅考虑边缘纤维屈服，塑性发展系数取为1.0；当压弯构件

4、受压翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比大于时，塑性发展系数取为1.0。实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算单向压弯构件的失稳形式图8.5中的C点是由稳定平衡过渡到不稳定平衡的临界点，也是曲线的极值点。相应于C点轴力称为极限荷载、破坏荷载或最大荷载。荷载达到后，构件即失去弯矩作用平面内的稳定（平面内失稳）。如构件没有足够的侧向支承，对无初始缺陷的理想构件，当荷载较小时，构件不产生出平面的位移和扭转变形，若平面内的稳定性较强，则荷载可加到后发生侧扭屈曲而破坏。若考虑构件有初始缺陷，则荷载一经施加，构件即产生出平面的位移和扭转变形，随着荷载不断增大，这种变形也继续增大，当达

5、到后，构件发生侧扭屈曲而破坏（平面外失稳）。是发生侧扭屈曲时的极限荷载。单向压弯构件必须分别验算平面内和平面外稳定两种稳定性，前者为弯曲失稳，后者为弯扭失稳。双向压弯构件则只有弯扭失稳一种可能。平面内稳定计算的三种常用方法极限荷载计算方法弯矩作用平面内极限荷载的到达是压弯构件稳定承载能力的极限状态。据此，可建立平面内稳定的计算条件为：即上式称为压弯构件平面内稳定验算的单项式。为压弯构件平面内稳定系数，它与构件的截面形状、弯矩与轴心压力的比值和平面内构件的长细比等有关。计算极限荷载有难度，国内外用的不多。目前各国设计规范中应用较多的是利用相关公式，这是一个半经验半理论公式，应

6、用较为方便。但公式中的参数在制定规范时仍需利用上述极限荷载所得结果进行验证而后确定。还有一种是构件边缘纤维屈服准则，其实质是以强度计算代替稳定计算。我国设计规范中，对实腹式压弯构件的平面内稳定计算采用实用的相关公式，而对格构式压弯构件绕虚轴弯曲时的稳定验算则采用边缘纤维屈服准则。边缘纤维屈服准则以图8.7所示两端有相同偏心矩的偏心受压构件作为计算的依据取承受纯弯曲的压弯构件作为依据，并取此时的，则对其他压弯构件规范所取值可称为等效弯矩系数。构件的边缘纤维屈服条件为：若再考虑初始缺陷，则考虑构件初始缺陷后的边缘纤维屈服准则其中，设计规范考虑到格构式压弯构件绕虚轴弯曲时，由于空

7、腹和分肢壁厚较小，不宜在分肢腹板上沿壁厚发展塑性，故规定其弯矩作用平面内的稳定验算采用边缘纤维屈服准则。我国设计规范中关于实腹式单向压弯构件平面内稳定的设计规定----相关公式规范中关于实腹式单向压弯构件平面内稳定的设计公式规定为其中，为弯矩作用平面内对受压较大翼缘的弹性毛截面模量。规范中对取值分下列四种情况：悬臂构件和分析内力未考虑二阶效应的无支撑框架和弱支撑框架柱，取两端支承的构件（包括不属于第1种情况所指的框架柱，下均同）当构件上无横向荷载时，取式中的端弯矩，M1和M2使构件产生同向曲率时取同号，使构件产生反