第3章构件截面强度ppt课件.ppt

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1、钢结构基础陈绍蕃2014年4月辅导材料钢结构上册（钢结构基本原理）结构的承载能力是最重要的极限状态，它分为三个层次：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。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。另有少数问题超出材料力学的范围。第3章构件的截面承载力——强度3.1强度计算公式轴心受力构件（1）轴拉构件端部全部连接者有孔洞或局部削弱的拉杆，强度应按净截面计算，有两个计算公式(3-2

2、)(3-4)和二者分别体现净截面拉断和净截面屈服。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。（2）轴拉构件端部非全部连接者图示工形截面拉杆，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。此拉杆在连接区域外应力分布逐渐均匀，端部

3、不均匀分布称为剪力滞后现象。3.1强度计算公式3.1强度计算公式（3）轴压构件孔洞和螺栓（铆钉）之间虽有缝隙，但在压实后可以传力。因此栓接的常截面压杆不必计算截面强度。有虚孔的特殊情况除外，需和拉杆同样对待。（4）钢索钢索由高强钢丝制成，是高效的轴拉构件。强度计算的特点是：采用许可应力法，内力按荷载标准值计算。为此安全系数相当于抗力分项系数和荷载系数的乘积，以拉断为极限状态，抗力分项系数要大一些。钢索由多根钢丝合并而成，各丝受力可能不均匀，需要加大安全系数值。考虑上述因素，取安全系数K=2.5~3.0。3.1强度计算公式梁的强度计算(1)弯曲正应

4、力按塑性在截面上开展的程度，分别采用三种不同准则:边缘屈服准则(3-13)全塑性准则(3-12)(3-10)部分塑性准则三种准则分别适用于：需要计算疲劳的梁和冷弯型钢梁、塑性设计的超静定梁、一般简支梁。3.1强度计算公式(3)弯曲正应力和剪应力的组合效应采用材料力学第四强度理论的计算公式，但强度设计值增大10%。验算点应取在和都比较大之处，见图3-27。讨论：强度设计值提高10%是如何考虑的？(3-38)(4)当梁腹板还承受横向压应力时，折算应力的计算公式是(3-39)当与异号时，取，二者同号时，取，为什么有此区别？讨论：引进小于的系数的原因是考

5、虑梁的一个区段都临近塑性铰弯矩时梁出现过大挠度，那么只在跨度中央承受一个集中荷载的简支梁是否可以用式（3-12）计算其强度?3.1强度计算公式(2)剪应力梁在横向荷载作用下的剪应力，按材料力学的公式计算(3-14)3.1强度计算公式I形、槽形和其他非圆形截面杆件受扭时，有两种可能的形态：(5)梁的扭转剪应力和正应力梁在不经过截面剪心的横向荷载作用下将产生扭转。（1）自由扭转：杆件各截面均能自由翘曲，纵向纤维保持直线，只产生剪应力；（2）约束扭转：杆件各截面翘曲受到不同程度的约束，使纵向纤维弯曲，杆件不仅受剪，还产生弯曲正应力（翼缘侧向弯曲）。简支

6、梁除两端截面翘曲不受约束外，其他截面都受不同程度的约束。最明显的是荷载对称的简支梁中央截面的翘曲受到完全约束（上图为例）。因此，受扭简支梁通常处在兼有约束扭转和自由扭转的混合状态。3.1强度计算公式下图给出跨度中央承受偏心集中荷载Q时两种扭矩的分布图。总扭矩，用扭转角表达的公式为3.1强度计算公式（3-31）约束扭转的正应力，由双力矩B算得（3-34）对于图示的简支梁约束扭矩为杆件的扭转角，为扇性惯性矩，I形截面。自由扭矩产生的剪应力对于由几块平板组成的I形、槽形和T形等开口截面，剪应力由下式计算。3.1强度计算公式（3-16）（3-17）式中b

7、i和ti分别为第i块板的宽度和厚度；k为系数，焊接截面k=1，热轧型钢考虑板件相交处圆角的加强作用，k＞1，各类截面取值不同。最大剪应力出现在最厚的板件中。在式（3-17）中，板厚t以三次方出现，而b只有一次方，可见It值不大，因而由式（3-16）算得的剪应力较大。闭口箱形截面抵抗自由扭矩的机理和开口者完全不同。开口截面：内扭矩由板厚范围内的众多小扭矩组成。闭口截面：在截面内形成环状剪力流q，组成截面尺度的内扭矩，抗扭能力比开口截面大的多。图示箱型截面最大剪应力教材给出图3-22截面积相同的开口和闭口截面的剪应力比较，箱型截面的最大剪应力仅为I形

8、截面的1/30，亦即差别不止一个数量级。I形截面最好不用于承受扭矩的梁，不能避免受扭者最好用闭口截面。3.1强度计算公式约束扭转产生的正