第六章-拉弯、压弯构件ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章拉弯、压弯构件第六章拉弯、压弯构件1 1、拉弯、压弯构件的应用和截面形式、拉弯、压弯构件的应用和截面形式2 2、拉弯、压弯构件的强度、拉弯、压弯构件的强度3 3、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算4 4、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算5 5、实腹式压弯构件的局部稳定、实腹式压弯构件的局部稳定6 6、实腹式压弯构件的截面设计、实腹式压弯构件的截面设计7 7、
2、格构式压弯构件的计算、格构式压弯构件的计算我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件6.1拉弯、拉弯、压弯构件的应用和截面形式压弯构件的应用和截面形式1、拉弯、压弯构件的应用、拉弯、压弯构件的应用构件同时承受轴心压(拉)力和绕截构件同时承受轴心压(拉)力和绕截面形心主轴的弯矩作用,称为面形心主轴的弯矩作用,称为压弯压弯(拉弯)构件(拉弯)构件。根据绕截面形心主轴。根据绕截面形心主轴的弯矩,有的弯矩,有单向压(拉)弯构件;双单向压(拉)弯构件;双向压(拉)弯构件
3、向压(拉)弯构件。弯矩由偏心轴力。弯矩由偏心轴力引起时,也称作引起时,也称作偏压(或拉)构件偏压(或拉)构件。图图6.1 压弯、拉弯构件压弯、拉弯构件我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第第六六章章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件 钢结构中压弯和拉弯构件的应用广泛,例钢结构中压弯和拉弯构件的应用广泛,例如有节间荷载作用的桁架上下弦杆、受风荷载如有节间荷载作用的桁架上下弦杆、受风荷载作用的墙架柱、工作平台柱、支架柱、单层厂作用的墙架柱、工作平台柱、支架柱、单层厂房结构及多高层框架结构中的柱等等。房结
4、构及多高层框架结构中的柱等等。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件2 2、截面形式、截面形式 实腹式和格构式实腹式和格构式图图6.2 压弯构件的截面形式压弯构件的截面形式实腹式截面:热轧型实腹式截面:热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面、冷弯薄壁型钢截面和组合截面。钢截面和组合截面。当构件计算长度较大当构件计算长度较大且受力较大时,为了且受力较大时,为了提高截面的抗弯刚度,提高截面的抗弯刚度,还常常采用格构式截还常常采用格构式截面。面。我吓了一跳,蝎子是多么
5、丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件3、 拉弯、压弯构件的设计内容拉弯、压弯构件的设计内容拉弯构件:拉弯构件: 承载能力极限状态:承载能力极限状态:强度强度 正常使用极限状态:正常使用极限状态:刚度刚度强度强度稳定稳定实腹式实腹式 格构式格构式 弯矩绕实轴作用弯矩绕实轴作用弯矩绕虚轴作用弯矩绕虚轴作用整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定平面内稳定平面内稳定 平面外稳定平面外稳定 承载能承载能力极限力极限状态状态正常正常使用使用极限极限状态状态 取值同轴压构件。取值同轴压构件。 ,
6、maxmax yx刚度刚度压弯构件:压弯构件:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件6.2 拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件,需要进行强度计算。弯矩的压弯构件,需要进行强度计算。图图6.5 压弯构件截面应力的发展过程压弯构件截面应力的发展过程Aw=hwtwMxhwxxyyhfyfyfyfyHHN h h(1-2 )hfyfy(a)(b)(c)(d)
7、Af=bt我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件构件最危险截面处于塑性工作阶段时,塑性中和轴可能在构件最危险截面处于塑性工作阶段时,塑性中和轴可能在腹板或翼缘内。当腹板或翼缘内。当轴力较小(轴力较小(NAwfy)时时,塑性中和轴在腹板内,塑性中和轴在腹板内,可得可得N和和Mx的相关公式:的相关公式: 1141222pxxpMMNN(6.3)NP屈服轴力屈服轴力 , NPAfy;Mpx塑性弯矩塑性弯矩 , MpxWpxfy =Aw/Af我吓了一跳,蝎子是多么
8、丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件 当当轴力很大(轴力很大(NAwfy)时时,塑性中和轴位于翼缘塑性中和轴位于翼缘内,可以得到:内,可以得到:112214pxxpMMNN(6.4)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件图图6.6 压弯构件压弯构件N/Np-Mx/Mpx关系曲线关系曲线式(式(7.2.4b)式(式(7.2.5b)1pxxp
9、MMNN式(式(6.4)1.01.000.13pNNpxxMM144121 构件的构件的N/Np-Mx/Mpx关关系曲线均呈凸形。与构件系曲线均呈凸形。与构件的截面形状,腹板翼缘面的截面形状,腹板翼缘面积比积比 有关。在设计中简化有关。在设计中简化采用直线关系式,其表达采用直线关系式,其表达式为:式为:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件1pxxpMMNN(6.4) 考虑轴心力引起的附加考虑轴心力引起的附加弯矩和剪力的不利影响,规弯矩和剪力的不利影响,规
10、范偏于安全采用一条斜直线范偏于安全采用一条斜直线(图中虚线)代替曲线。(图中虚线)代替曲线。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件(6.5a)fWMANnxxxn1.单向拉弯、压弯构件强度计算公式单向拉弯、压弯构件强度计算公式我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件N轴心压力设计值轴心压力设计值 An验算截面净截面面积验
11、算截面净截面面积 Mx、My两个主平面内的弯矩两个主平面内的弯矩Wn,x、Wn,y验算截面对两个主轴的净截面模量验算截面对两个主轴的净截面模量 x、 y截面在两个主平面内的截面在两个主平面内的截面塑性发展系数,按表截面塑性发展系数,按表4.2.1采用采用2.双向拉弯、压弯构件强度计算公式双向拉弯、压弯构件强度计算公式fWMWMANnyyynxxxn(6.5b)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件对于需要计算疲劳的构件,目前对其截面塑性性能缺乏研究;对于需
12、要计算疲劳的构件,目前对其截面塑性性能缺乏研究;对于格构式构件,当弯矩绕虚轴作用时,由于截面腹部无实对于格构式构件,当弯矩绕虚轴作用时,由于截面腹部无实体部件,塑性开展的潜力不大;体部件,塑性开展的潜力不大;为了保证受压翼缘在截面发为了保证受压翼缘在截面发展塑性时不发生局部失稳,当受压翼缘的宽厚比展塑性时不发生局部失稳,当受压翼缘的宽厚比13b/t15时不时不考虑塑性发展。考虑塑性发展。对以下三种情况,在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的对以下三种情况,在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的依据,即取依据,即取 x= y=1:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽
13、的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件压弯构件弯矩作用平面内失稳压弯构件弯矩作用平面内失稳 在在N和和M同时作用下,一开始构件就在弯矩同时作用下,一开始构件就在弯矩作用平面内发生变形,呈弯曲状态,当作用平面内发生变形,呈弯曲状态,当N和和M同时增加到一定大小时则到达极同时增加到一定大小时则到达极限状态,超过此极限状态,要维持内外限状态,超过此极限状态,要维持内外力平衡,只能减力平衡,只能减 小小N和和M。在弯矩作用。在弯矩作用平面内只产生平面内只产生弯曲屈曲弯曲屈曲。 图图 压弯构件的整体失稳压弯构件的整体失稳NN( a
14、 )( b )NN6.3 实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算 6.3.1 压弯构件整体失稳形式压弯构件整体失稳形式我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件图图 压弯构件的整体失稳压弯构件的整体失稳NN( a )( b )NN压弯构件弯矩作用平面外失稳压弯构件弯矩作用平面外失稳当当构件在弯矩作用平面外没有足够的支构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时,撑以阻止其产生侧向位移和扭转时,构件可能
15、发生构件可能发生弯扭屈曲弯扭屈曲而破坏,这种而破坏,这种弯扭屈曲又称为压弯构件弯矩作用平弯扭屈曲又称为压弯构件弯矩作用平面外的整体失稳。面外的整体失稳。 双向压弯构件的失稳双向压弯构件的失稳同时产生双同时产生双向弯曲变形并伴随有扭转变形属向弯曲变形并伴随有扭转变形属弯扭弯扭失稳失稳。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件边缘纤维屈服准则边缘纤维屈服准则 以构件截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段极限状以构件截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段极限状态作为强度计算的承
16、载能力极限状态。此时构件处于态作为强度计算的承载能力极限状态。此时构件处于弹性工作阶段。弹性工作阶段。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件边缘屈服准则边缘屈服准则构件处于弹性工作阶段,在最危险截面上,截面边缘处的最大应构件处于弹性工作阶段,在最危险截面上,截面边缘处的最大应力达到屈服点,即:力达到屈服点,即:yxxfWMANe1exxpMMNNN、Mx验算截面处的轴力和弯矩;验算截面处的轴力和弯矩;A验算截面处的截面面积;验算截面处的截面面积; Wex
17、验算截面处的绕截面主轴验算截面处的绕截面主轴x轴的截面模量;轴的截面模量;NP屈服轴力屈服轴力 , NPAfy;Mex屈服弯矩屈服弯矩 , MexWexfy我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件规范规定单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定规范规定单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算公式为:验算公式为: 压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式a) 实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构式压弯构件实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的
18、格构式压弯构件(6.13)fNNWMANEXxxxmxX)8 . 01 (11我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件b) 对于单轴对称截面压弯构件,当弯矩作用在对对于单轴对称截面压弯构件,当弯矩作用在对成轴平面内且使较大翼缘受压时,有可能在较小成轴平面内且使较大翼缘受压时,有可能在较小翼缘或无翼缘一侧产生较大的拉应力而出现破坏。翼缘或无翼缘一侧产生较大的拉应力而出现破坏。对于这种情况,除按式对于这种情况,除按式(6.13)计算外,还应补充如计算外,还应补充
19、如下计算下计算我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件fNNWMANxEx2x2xmx/25. 11(6.14)N验算截面处的轴力验算截面处的轴力 A压弯构件的截面面积压弯构件的截面面积 Mx验算截面处的弯矩验算截面处的弯矩 x截面塑性发展系数截面塑性发展系数W1,x、W2x最大受压纤维的毛截面模量和受压较小翼缘或无翼最大受压纤维的毛截面模量和受压较小翼缘或无翼缘端的毛截面模量缘端的毛截面模量 mx-等效弯矩系数等效弯矩系数221 . 1xExEAN我吓了一
20、跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件1)悬臂构件和在内力分析中未考虑二阶效应的无支)悬臂构件和在内力分析中未考虑二阶效应的无支撑框架和弱支撑框架柱撑框架和弱支撑框架柱 mx=1.02)框架柱和两端支承的构件)框架柱和两端支承的构件 无横向荷载作用时无横向荷载作用时 mx=0.65+0.35M2 / M1, M1和和M2是构件两端的弯矩。是构件两端的弯矩。 M2 M1 。当两端弯矩使构件产生同向曲率时,取同号,反之当两端弯矩使构件产生同向曲率时,取同号,反之取异号
21、。取异号。 有关有关 mx取值,规范规定如下:取值,规范规定如下:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件 有端弯矩和横向荷载同时作用时有端弯矩和横向荷载同时作用时 使构件产生同向曲率,使构件产生同向曲率, mx=1.0; 产生反向曲率,产生反向曲率, mx=0.85。 无端弯矩有横向荷载作用时无端弯矩有横向荷载作用时: mx=1.0。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有
22、一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件7.4 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算 7.4.1 单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定 开口薄壁截面压弯构件的抗扭刚度及弯矩作用开口薄壁截面压弯构件的抗扭刚度及弯矩作用平面外的抗扭刚度通常较小,当构件在弯矩作用平平面外的抗扭刚度通常较小,当构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时,构件可能发生弯扭屈曲而破坏,这种弯扭屈曲时,构件可能发生弯扭屈曲而破坏,这种弯扭屈曲称为压弯构件弯矩作用平面外整体
23、失稳。称为压弯构件弯矩作用平面外整体失稳。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件6.3.2压弯构件弯矩作用平面外整体稳定计算公式压弯构件弯矩作用平面外整体稳定计算公式规范规定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定规范规定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定验算公式为:验算公式为: (6.16)fWMANxbxtxy1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章
24、 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件N验算截面处的轴力验算截面处的轴力 A压弯构件的截面面积压弯构件的截面面积 Mx计算构件段范围内计算构件段范围内(构件侧向支撑点间构件侧向支撑点间)的最大弯矩的最大弯矩 截面影响系数,箱形截面取截面影响系数,箱形截面取0.7,其他截面取,其他截面取1.0 y弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数,对单轴对称截弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数,对单轴对称截面应考虑扭转效应,采用换算长细比确定面应考虑扭转效应,采用换算长细比确定 b均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数按附录均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数按附录3计算,对工计算,对工形截面和形截面和T形截面的非悬臂构件可
25、按受弯构件整体稳定系数的近形截面的非悬臂构件可按受弯构件整体稳定系数的近似公式计算似公式计算(附二表附二表2.8);对闭口截面取;对闭口截面取1.0 tx-计算弯矩平面外稳定的等效弯矩系数计算弯矩平面外稳定的等效弯矩系数(6.1.6)fWMANxbxtxy1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第六章第六章 拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件 所计算段内有端弯矩又有横向力作用所计算段内有端弯矩又有横向力作用产生相同曲率时,产生相同曲率时, tx=1.0;产生反向曲率时;产生反向曲率时 tx=0.85 1
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