压弯构件的强度计算课件.ppt

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1、土木工程2010级钢结构基础3.1轴心受力构件的强度及截面选择3.2梁的类型和强度3.3梁的局部压应力和组合应力3.4按强度条件选择梁截面3.5梁的内力重分布和塑形设计3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算第三章构件的截面承载能力—强度3.1.1轴心受力构件的应用和截面形式一、轴心受力构件广泛用于主要承重钢结构：如平面桁架、空间桁架和网架等。还常用于工业建筑的平台和其它结构的支柱。以及各种支撑系统。二、轴心受力构件的截面形式：热轧型钢截面：圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、T型钢、槽钢3.1轴心受力构件的强度及截面选择冷弯薄壁型钢截面：型钢和钢板连接而成的组合截面：格构式组合截面实腹

2、式组合截面三、轴心受力构件截面形式的共同要求：1、能提供承载力所需要的截面积2、制作比较简便3、便于和相邻的构件连接4、截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求3.1.2轴心受拉构件的强度一、承载极限：截面平均应力达到fu，但缺少安全储备毛截面平均应力达fy，结构变形过大二、计算准则：毛截面平均应力不超过fy钢材的应力应变关系三、应力集中现象：孔洞处截面应力分布（1）弹性状态应力（2）极限状态应力四、设计准则和设计公式：1、设计准则:净截面平均应力不超过fy2、设计公式：——钢材的抗拉强度设计值！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。3.1.3轴心受压构件的强度轴心

3、受压构件的强度原则上和受拉构件没有区别。有孔洞消弱的压杆净截面也按下式计算强度，不过一般情况下，轴心受压构件的承载力是由稳定条件决定的。稳定计算将在第四章中阐述。3.2梁的类型和强度3.2.1梁的类型一、梁的分类：1、按制作方式分类：型钢梁和组合梁钢梁类型2、按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁蜂窝梁楔形梁3、按受力情况分：单向弯曲梁和双向弯曲梁双向弯曲梁屋面檩条吊车梁4、预应力梁基本原理：受拉侧设置高预拉力的钢筋，使梁受荷前反弯曲制作、施工过程复杂预应力梁二、梁的极限承载能力包括：1、截面的强度：弯、剪、扭及综合效应。2、构件的整体稳定3、板件的局部稳定4、直接受重复荷

4、载时，疲劳三、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。3.2.2梁的弯曲、剪切强度一、梁的正应力：在纯弯曲情况下梁的纤维应变沿杆长为定值，其弯矩与挠度的关系与钢材抗拉试验的应力应变关系形式上大体相同。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1、弹性工作阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢2、弹塑性工作阶段：一般受弯构件3、塑性工作阶段：塑性铰4、应变硬化阶段：一般不利用各阶段最大弯矩：弹性工作阶段Me=Wnfy塑性工作阶段Mp=WpnfyWpn=S1n+S2n弹塑性阶段F=Wp/W对矩形截面F=1.5;

5、圆形截面F=1.7;圆管截面F=1.27;工字形截面对轴在1.10和1.17之间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二、梁的剪应力：弯曲剪应力分布S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的的面积矩——钢材的抗剪强度设计值3.2.3梁的扭转当梁的横向荷载不通过截面剪心时，梁将在受弯的同时受扭。构件在扭矩作用下，按照荷载和支承条件的不同，可以出现两种不同形式的扭转:自由扭转和弯曲扭转。一、自由扭转：自由扭转是指截面不受任何约束，能够自由产生翘曲变形的扭转。梁的扭转对于矩

6、形截面杆件，当b>>t时It——扭转常数或扭转惯性矩矩形截面杆件的扭转剪应力对于矩形组合开口薄壁截面扭转剪力和扭矩薄板组合截面对于热轧型钢开口截面，考虑圆角影响系数k对于闭口截面闭合截面的循环剪力流截面面积相同的两种截面It≈1:500,≈30:1二、约束扭转：约束扭转是指杆件在扭转荷载作用下由于支承条件或荷载条件的不同，截面不能完全自由地产生翘曲变形，即翘曲变形受到约束的扭转。悬臂工字梁的约束扭转扭转剪应力分布上翼缘的内力其中扭矩平衡方程约束扭转正应力对工形截面梁对冷弯槽钢等非双轴对称梁B——双弯矩（双力矩）3.3梁的局部压应力和组合应力3.3.1局部压应力局部压应力：梁在承

7、受固定集中荷载处不设置加劲肋时，或承受移动荷载（如轮压）作用时，荷载通过翼缘传至腹板，使之受压。局部压应力作用式中——集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取=1.35，其他取=1.0lz——压应力分布长度3.3.2多种应力的组合效应梁在受弯的同时经常会受剪。当一个截面上的弯矩和剪力都较大时，需要考虑它们的组合效应。梁的弯剪应力组合验算公式：式中1——与c异号时取1.2，同号时取1.1当横向荷载不通过剪心时：3.4按强度条件选择梁截面3.4.1初选截面按强度条件选择梁截