钢结构原理与设计教程_第5章 拉弯和压弯构件.ppt

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1、1了解拉弯和压弯构件的构造特点和构造要求。2掌握拉弯和压弯构件的破坏形式和计算方法。,5.1 概述5.2 拉弯和压弯构件的强度5.3 压弯构件的整体稳定5.4 压弯构件的局部稳定,本章目录,基本要求,第5.1节 概述,1. 拉弯构件2. 压弯构件,1 . 建立拉弯构件与压弯构件的概念 2 . 了解设计计算的内容,本节目录,基本要求,5.1.1 拉弯构件,承受轴心拉力和弯矩共同作用的构件称为拉弯构件，它包括偏心受拉构件（图5.1.1a）和有横向荷载作用的拉杆（图5.1.1b）。钢屋架的下弦杆节间有横向荷载就属于拉弯构件。钢结构中拉弯构件应用较少。 对于拉弯构件，如果弯矩不大而主要承受轴心拉力作用

2、时，它的截面形式和一般轴心拉杆一样。弯矩很大时则应在弯矩作用的平面内采用较高大的截面。 在拉力和弯矩的共同作用下，截面出现塑性铰即视为承载能力的极限。但对格构式构件或冷弯薄壁型钢构件，截面边缘出现塑性即已基本上达到强度的极限。一般情况下，拉弯构件丧失整体稳定性和局部稳定性的可能性不大。,图5.1.1 拉弯构件动画,5.1.2 压弯构件,图5.1.2a承受偏心压力作用的构件，图5-1-2b有横向荷载作用的压杆及图5.1.2c有端弯矩作用的压杆，都属于压弯构件。该类构件应用十分广泛，如有节间荷载作用的屋架的上弦杆，厂房的框架柱，高层建筑的框架柱和海洋平台的立柱等均属于压弯构件。 对于压弯构件，当承

3、受的弯矩很小而轴心压力很大时，其截面形式和一般轴心受压构件相同。当构件承受的弯矩相对较大时，除了采用截面高度较大的双轴对称截面外，有时还采用单轴对称截面（图5.1.3），以获得较好的经济效果。 压弯构件截面形式有实腹式和格构式两种。,图5-1-2 压弯构件,图5.1.3 截面形式,压弯构件整体破坏的形式有以下三种：（1）因端部弯矩很大或有较大削弱而发生强度破坏，（2）在弯矩作用平面内发生弯曲屈曲，（3）在弯矩作用平面外发生弯扭屈曲。 组成截面的板件在压应力作用下也可能发生局部屈曲。,第5.2节 拉弯和压弯构件的强度,1.拉弯和压弯构件的强度和刚度计算,1.掌握拉弯和压弯构件的强度和刚度计算公式

4、。,本节目录,基本要求,式中： N设计荷载引起的轴心力； Mx、My分别是作用在两个主平面内的计算弯矩；,5.2.1 拉弯和压弯构件的强度和刚度计算,拉弯和压弯构件同时受轴心力和弯矩的共同作用，截面上的应力分布是不均匀的。按照钢结构设计规范的要求，应以部分截面出现塑性（塑性区高度限制在1/8-1/4截面高度范围）为强度极限状态。由此可得强度验算公式为：,An、 Wnx、 Wny分别是构件的净截面面积和两个主平面的净截面抵抗矩。 拉弯和压弯构件的刚度计算和轴心受力构件相同，按下式验算：,x、y分别是截面在两个主平面内的截面塑性发展系数，需要验算疲劳时，应取 ；,第5.3节 压弯构件的整体稳定,1

5、.实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的整体稳定计算2. 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的整体稳定计算3. 格构式压弯构件的整体稳定计算,理解实腹式压弯构件的整体稳定性的概念 2. 了解在弯矩作用平面内与弯矩作用平面外失稳破坏的情况与验算方法,本节目录,基本要求,5.3.1.1 压弯构件在弯矩作用平面内稳定承载能力的确定,（1）边缘纤维屈服准则,（2）极限承载能力准则 方法有：1.根据力学模型，采用近似方法求解； 2.试验统计法，根据大量试验数据用数理统计的方法确定。,5.3.1 实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的整体稳定计算,5.3.1 实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的整体稳定计算,5.3.1.2

6、压弯构件在弯矩作用平面内稳定承载能力的实用相关公式,规范给出的实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的整体稳定性验算公式：,式中 N轴向压力； 所计算构件段范围内的最大弯矩。 轴心受压构件的整体稳定系数。 最大受压纤维的毛截面模量。 参数， 等效弯矩系数，应按下列规定采用：,5.3.2 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的整体稳定计算,5.3.1.2 压弯构件在弯矩作用平面内稳定承载能力的实用相关公式,规范给出的压弯构件在弯矩作用平面外的整体稳定性验算公式：,式中 N所计算构件段范围内的轴心压力； 所计算构件段范围内的最大弯矩。 弯矩作用平面外的轴心受压构件的整体稳定系数。 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数

7、，见附录4。 截面影响系数，闭口截面取0.7，其他截面取1.0 等效弯矩系数。,第5.4节 压弯构件的局部稳定,1. 翼缘板的宽厚比2. 腹板的宽厚比,本节目录,基本要求,压弯构件的局部稳定性的概念,（1）工字形截面：式中 压弯构件受压翼缘板的自由外伸宽度； 压弯构件受压翼缘板的厚度。 （2）箱形截面：式中 箱形截面压弯构件受压翼缘板在两腹板之间的无支撑宽度； 箱形截面压弯构件受压翼缘板的厚度。,5.4.1 翼缘板的宽厚比,（1）工字形及H形截面的腹板： 当 时 当 时式中 压弯构件在弯矩作用平面内的长细比，当 100时，取100.,5.4.2 腹板的宽厚比,（2）箱形截面的腹板： 规范规定其 值不应超过式（5.26a）或式（5.26b）右侧乘以0.8后算得的值。当此值小于 时，应采用 。,5.4.2 腹板的宽厚比,（3）箱形截面的腹板： 1.弯矩使腹板自由边受拉时； 热轧剖分T型钢 焊接T型钢,2.弯矩使腹板自由边受压时： 当 时 当 时（4）圆管截面 规范规定，圆管截面其内外径与壁厚之比不应超过 。,5.4.2 腹板的宽厚比,