第六章_拉弯和压弯构件

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第六章拉弯和压弯构件§6-1种类和应用§6-2拉弯构件的设计计算§6-3实腹式压弯构件的整体稳定性§6-4实腹式压弯构件的局部稳定性§6-5实腹式压弯构件的截面设计6/1/20221物流工程学院WHUT

1§6-1种类和应用：一种类：按受力分：6/1/20222物流工程学院WHUT

2按构造分：二应用：6/1/20223物流工程学院WHUT

36/1/20224物流工程学院WHUT

4§6-2拉弯构件的设计计算一截面设计：1：初选截面型式：6/1/20225物流工程学院WHUT

52：由经验公式（先只考虑轴向力）估算A需～～6/1/20226物流工程学院WHUT

6由刚度条件估算r需6/1/20227物流工程学院WHUT

73：由P376表14中h,b,与r之间的关系求6/1/20228物流工程学院WHUT

84：由A需h需b需查型钢表选型钢（或设计组合截面）5：验算1）静强度：单向弯曲2）疲劳强度式中max—按组合工计算的疲劳计算点上的最大拉应力计算式1）6/1/20229物流工程学院WHUT

9——拉伸疲劳许用应力（见第二章）3）刚度：中的大者6/1/202210物流工程学院WHUT

10§6-3实腹式压弯构件的整体稳定性几个主要概念：单向压弯构件，双向压弯构件，弯矩作用平面内，弯矩作用平面外（或垂直于弯矩作用平面内),强轴，弱轴,（截面的大刚度轴,小刚度轴）单向压弯构件：yoz平面—弯矩（M）作用平面xoz平面—弯矩作用平面外（或垂直弯矩作用平面）6/1/202211物流工程学院WHUT

11失稳的可能形式：M作用平面的弯曲失稳（Ⅱ类稳定时）M作用平面外的弯曲失（较细长时）（Ⅰ类）M平台内的弯矩失稳（Ⅱ类）M平台外的弯扭失稳（Ⅰ类）6/1/202212物流工程学院WHUT

12双向压弯构件失稳的可能形式弯曲失稳弯扭失稳当较大，M较小时，可能如轴的压杆的屈曲失稳6/1/202213物流工程学院WHUT

13一实腹式单向压弯构件在M作用平台内的稳定性yoz平面,M=Mey,Ⅱ类稳定（只有变量）6/1/202214物流工程学院WHUT

141.设计准则：直接承受动载的起重机结构，要求按弹性设计准则即边缘纤维屈服准则，不允许截面中有塑性开展。6/1/202215物流工程学院WHUT

156/1/202216物流工程学院WHUT

166/1/202217物流工程学院WHUT

176/1/202218物流工程学院WHUT

186/1/202219物流工程学院WHUT

196/1/202220物流工程学院WHUT

20（2）6/1/202221物流工程学院WHUT

21（3）6/1/202222物流工程学院WHUT

222.压弯构件在弯矩作用平面内弹性极限状态时的相关公式—交叉影响公式按边缘纤维屈服的极限状态条件：6/1/202223物流工程学院WHUT

23以上来考虑初始缺陷产生的弯矩，若考虑初挠度，则上式表为：6/1/202224物流工程学院WHUT

24初挠度是在轴心受压构件中提起并考虑的，含上式，则成为具有初挠度的轴心受压构件的边缘纤维屈服条件式；6/1/202225物流工程学院WHUT

25当时，作为其极限状态确定最大的可能的初挠度6/1/202226物流工程学院WHUT

266/1/202227物流工程学院WHUT

27GB3811-83《规范》按极限状态法考虑安全系数，n=npnmnn,np归入载荷项；，nmnn归入拉力项6/1/202228物流工程学院WHUT

28式中；np—载荷系数，《规范》中，取=np1.1，nm—材料系数nn—构件重要性系数方程两边同除以np6/1/202229物流工程学院WHUT

29取np=1.1以的表达式代入上得6/1/202230物流工程学院WHUT

30单向压弯构件中弯矩作用平面内的弹性迹象相关公式——边缘纤维屈服准则的稳定性计算基本型式。6/1/202231物流工程学院WHUT

31考虑具体受载，上式改写成：单向压弯构弯矩作用平面内的稳定性计算式式中：N—轴向压力A—构件的毛截面积—弯矩平面内（绕x轴）的轴心受压稳定系数；—轴压稳定修系数，6/1/202232物流工程学院WHUT

32注：，弯矩平面内取为；也可查P371～372表7或8—弹性阶（）内的欧拉临界立6/1/202233物流工程学院WHUT

33—弯矩平面受压最大纤维的截面抗弯模数；—构件端部绕强轴（x）的端弯矩—横向载荷在构件中引起的最大弯矩6/1/202234物流工程学院WHUT

34—两端弯矩不等时的载荷状态弯矩系数—构件两端的端部弯矩比值，（，带各自的正负号），其绝对值不大于1，6/1/202235物流工程学院WHUT

35—横向载荷作用下的载荷状态弯矩系数，当为一个集体力时，其它情况，取6/1/202236物流工程学院WHUT

36二，实腹式单向压弯构件在M作用平面外的稳定性1.M作用在截面的大刚度平面内时：—yoz(M作用平面内)6/1/202237物流工程学院WHUT

37xoz—M作用平面外。M作用平面外（绕弱轴Y）失稳的可能型式：侧向弯曲失稳——（）Ⅰ类稳定时（变形由量变→质变）设计准则：弯扭屈曲设计准则。2.M作用在截面的小刚度平面内时：截面的小刚度平面—xoz（M作用平面内）yoz（截面的大刚度平面）—M作用平面外M作用平面外（绕强轴X）失稳的可能型式：6/1/202238物流工程学院WHUT

38时，不会发生弯矩平面外（yoz平面）的失稳1）当设计准则：采用边缘纤维屈服准则（前面已导出）下面只讨论情形，即：M作用在截面的大刚度平面内时，M作用平面外的稳定性计算。6/1/202239物流工程学院WHUT

39M作用平面外—XOZ平面变位：u,（绕y的平衡微分方程）V—M平面内的弯曲屈曲，前面已讨论（绕x的平衡微分方程）—扭转平衡微分方程联立6/1/202240物流工程学院WHUT

40解出u,（表达式）→四代入微分方程→导出弯曲屈曲相关公式→考虑初始缺陷和具体受载→得出平面外稳定性的工程实用计算式：6/1/202241物流工程学院WHUT

41式中：N，A，NEX，COX，CHX，MOX，MHX意义同前-弯矩平面外（绕y轴）的轴心受压稳定系数-轴压稳定修正系数注：计算时，取=,也可查P371～372表7或8，6/1/202242物流工程学院WHUT

42-构件纯受弯时的整体稳定系数（见第五章）-构件截面时对x轴的受压最大纤维的挠度模数。三.实腹式双向压弯构件的整体稳定性1.失稳的可能型式1）弯曲屈曲失稳——采用边缘纤维屈服设计准则2）弯扭屈曲失稳——采用弯扭屈曲设计准则6/1/202243物流工程学院WHUT

432起重机钢结构中双向压弯构件整体稳定性的控制1）构件不发生弹性范围内的整体弯扭屈曲2）构件最大受力截面的边缘纤维不发生屈服破坏3实腹式双向压弯构件的整体稳定性计算式6/1/202244物流工程学院WHUT

446/1/202245物流工程学院WHUT

45说明：三公式均需满足6/1/202246物流工程学院WHUT

46—两端弯矩不等时的载荷状态弯矩系数——两端部弯矩之比，带各自的正负号；—横向载荷弯矩系数，当为一个集中力时，6/1/202247物流工程学院WHUT

47—截面对y轴受压最大纤维的抗弯模数—绕强轴（x）的端部弯矩对绕弱轴（y）的端部弯矩影响系数，当为封闭截面或其他抗扭性能强的截面，或构件对截面两主轴的长细比相，即时，可取6/1/202248物流工程学院WHUT

48—系数，见附表9～10，=0.15—常数，对一般开口截面，注：初步设计时，也采用简单的雅辛斯基公式计算整体稳定性，6/1/202249物流工程学院WHUT

49§6-4实腹式压弯构件的局部稳定性一单向压弯构件：6/1/202250物流工程学院WHUT

501.受压翼板：Ⅰ字型：箱形：2，腹板：板边受（压）和（）作用（通常（）不大）6/1/202251物流工程学院WHUT

51式中：—系数，由查表6-2—腹板边缘的最大压力—腹板另一边缘相应的应力，压应力取“+”，拉应力取“-”。6/1/202252物流工程学院WHUT

52二双向压弯构件式中：由查表6-2,应根据板边的合成应力确定。，6/1/202253物流工程学院WHUT

53例：已知危险截面Ⅰ-Ⅱ处N=100KN6/1/202254物流工程学院WHUT

546/1/202255物流工程学院WHUT

556/1/202256物流工程学院WHUT

566/1/202257物流工程学院WHUT

576/1/202258物流工程学院WHUT

58§6-5实腹式压弯构件的截面设计一，截面型式与截面尺寸确定方法Ⅰ；参考同类产品类比方法Ⅱ：按经验式估算（见P185～186）二，验算1，刚度验算中的大者验算6/1/202259物流工程学院WHUT

59有时还应验算挠度：—构件中点（两端铰支构件）或自由端（一端固定，一端自由构件）的一阶挠度—许用挠度，一般=（～）6/1/202260物流工程学院WHUT

602整体稳定性验算单向压弯构件：分别验算M平面内和平面外的稳定性双向压弯构件：用三个公式（P181，6-70，6-72）验算3局部稳定性验算单向压弯构件：6/1/202261物流工程学院WHUT

611）受压翼板：2）腹板：双向压弯构件：4有截面削弱时，应验算强度6/1/202262物流工程学院WHUT

62三构造与工艺设计当时,应沿构件全长加工艺横筋（构造筋）6/1/202263物流工程学院WHUT

63当时，沿全长加横筋，，横筋板尺寸和构造要求参照梁的有关规定处理；当有纵，横筋时，应使横筋连续，纵筋断开一般采用横筋开孔，但纵筋连续通过横筋的构造措施6/1/202264物流工程学院WHUT

64纵筋的尺寸和构造要求参照轴心受力构件和梁的有关规定，有集中力作用处和支承处应加支承筋，每一运送单元端部应设横隔板，且每隔4～6m加横隔。6/1/202265物流工程学院WHUT

656-6格构式压弯构件设计计算一截面设计二验算：强度：截面有削弱时验算6/1/202266物流工程学院WHUT

66三整体稳定性验算和单肢稳定性验算1.单向压弯构件（M绕实轴作用）1）M作用平面内的稳定性（绕实轴x）计算与实腹式单向压弯构件（弯曲屈曲）相同。2）M作用平面外的稳定性（绕虚轴y）计算与实腹式闭合箱形截面压弯构件相同（弯扭屈曲），计算中长细比。6/1/202267物流工程学院WHUT

672.单向压弯构件（M绕虚轴作用）1）M作用平面内（xoz平面）的稳定性计算式：注意：为虚轴到压力较大分肢1的轴线距离2）M作用平面外（yoz平面）不必验算整体稳定性，但应验算单肢稳定性。6/1/202268物流工程学院WHUT

683.单肢稳定性验算1）缀条式：Q由缀条承担，分肢只受轴向力单肢按轴心压杆验算稳定性：式中：N-单肢的轴向压力；6/1/202269物流工程学院WHUT

69—单肢的计算长度，—M平面内：M平面外：M平面外取侧向支承间距。M平面内取缀条节间长度，6/1/202270物流工程学院WHUT

702）缀枝式：单肢受轴向力和Q引起局部弯矩作用，按单向压弯构件验算稳定性。分肢的轴力同情形1）剪力Q取和实际剪力的大者。6/1/202271物流工程学院WHUT

713双向压弯构件的稳定性1）两分肢构件（1）整体稳定性（2）单肢稳定性6/1/202272物流工程学院WHUT

72求出方程组中的有弹肢的轴力和弯矩，还应根据不同的连缀性情况选取不同的稳定性计算式：①②6/1/202273物流工程学院WHUT

732）四分肢结构（只采用缀条式）（1）整体稳定性计算式同两分肢构件；（2）单肢稳定性按轴心压杆计算；6/1/202274物流工程学院WHUT

74压弯构件稳定性计算举例某双轴对称Ⅰ字型截面构件的受力，支承情况及有关尺如图，材料为Q235-B，已知最不利的内力组合（Ⅱ）为N=150KN，M=800KNm，试验算构件的稳定性。6/1/202275物流工程学院WHUT

75解：1）截面的几何特性计算：6/1/202276物流工程学院WHUT

762）整体稳定性验算本结构按单向压弯构件，分别验算M作用平面内和M作用平台外的稳定性。(1)M作用平台（yoz平面）6/1/202277物流工程学院WHUT

77(2)M作用平台外（xoz平面）6/1/202278物流工程学院WHUT

786/1/202279物流工程学院WHUT

79(3)局部稳定性验算6/1/202280物流工程学院WHUT

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