第三章构件的截面承载能力强度新PPT讲稿.ppt

《第三章构件的截面承载能力强度新PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章构件的截面承载能力强度新PPT讲稿.ppt（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第三章构件的截面承载能力强度新第1页，共55页，编辑于2022年，星期二第一节轴心受力构件的强度和截面选择第一节轴心受力构件的强度和截面选择一、轴心受力构件的应用一、轴心受力构件的应用轴心受力构件包括轴心受力构件包括轴心受压杆轴心受压杆和和轴心受拉杆轴心受拉杆。轴心受拉轴心受拉：桁架拉杆、网架、塔架（二力杆）桁架拉杆、网架、塔架（二力杆）轴心受压轴心受压：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。二、轴心受力构件的截面形式二、轴心受力构件的截面形式 1 1、对轴心受力构件的截面形式的要求、对轴心受力构件的截面形式的要求 1 1）、能提供强度所需要的面积；）、能提供强度

2、所需要的面积；2 2）、制作比较简单；）、制作比较简单；3 3）、便于和相邻的构件连接；）、便于和相邻的构件连接；4 4）、截面宽大而薄壁，以满足刚度和整体稳定；）、截面宽大而薄壁，以满足刚度和整体稳定；2 2、轴心受力构件的截面形式、轴心受力构件的截面形式第2页，共55页，编辑于2022年，星期二截面形式可分为：截面形式可分为：实腹式实腹式和和格构式格构式两大类。两大类。1 1）、实腹式截面）、实腹式截面第3页，共55页，编辑于2022年，星期二2 2 2 2）、格构式截面）、格构式截面）、格构式截面）、格构式截面 截面由两个截面由两个或多个肢件通或多个肢件通过缀材连接而过缀材连接而成。成。

3、第4页，共55页，编辑于2022年，星期二三、轴心受拉杆件的强度三、轴心受拉杆件的强度 对对于于截截面面无无削削弱弱的的拉拉压压杆杆件件，都都是是以以全全截截面面的的拉拉应应力力达达到到屈屈服服应应力力为为极极限限状状态态。对对于于截截面面有有削削弱弱的的拉拉压压杆杆件件，由由于于应应力力集集中中和和全全截截面面发发展展塑塑性性变变形形有有影影响响，到到达达强强度度极极限限状状态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。GB50017-2003 GB50017-2003规定强度的计算要求：规定强度的计算要求：（3 31 1）公式（公式（3 31 1）适用于截面上应力

4、均匀分布的拉杆。）适用于截面上应力均匀分布的拉杆。四、轴心受压杆件的强度四、轴心受压杆件的强度(一般不发生一般不发生)第5页，共55页，编辑于2022年，星期二第二节梁的类型与强度第二节梁的类型与强度梁梁承受横向荷载的受弯实腹式构件承受横向荷载的受弯实腹式构件 一、梁的类型一、梁的类型l l、按弯曲变形状况分：、按弯曲变形状况分：单向弯曲梁单向弯曲梁:构件在一个主轴平面内受弯构件在一个主轴平面内受弯 双向弯曲梁双向弯曲梁:构件在二个主轴平面内受弯构件在二个主轴平面内受弯 2 2、按支承条件分：、按支承条件分：简支梁、连续梁简支梁、连续梁 、悬臂梁；、悬臂梁；第6页，共55页，编辑于2022年，

5、星期二1 1 1 1）.型钢梁型钢梁型钢梁型钢梁2 2 2 2）.组合（截面）梁组合（截面）梁组合（截面）梁组合（截面）梁3 3、按制作方法分：、按制作方法分：型钢梁、组合（截面）梁型钢梁、组合（截面）梁第7页，共55页，编辑于2022年，星期二二二.梁的计算内容梁的计算内容正常使用极限状态正常使用极限状态 刚度刚度承载能力极限状态承载能力极限状态强度强度抗弯强度抗弯强度抗剪强度抗剪强度局部压应力局部压应力折算应力折算应力整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定第8页，共55页，编辑于2022年，星期二VmaxMmax(一一)抗弯强度抗弯强度1.1.工作性能工作性能（1 1）弹性阶段）弹性阶段 x x

6、三、梁的强度三、梁的强度fy弹性阶段的最大弯矩弹性阶段的最大弯矩:第9页，共55页，编辑于2022年，星期二(2)(2)弹塑性阶段弹塑性阶段(3)(3)塑性工作阶段塑性工作阶段弹性区消失，形成塑性铰弹性区消失，形成塑性铰 。x xf fy ya aa af fy yf fy y分为分为 和和 两个区域。两个区域。第10页，共55页，编辑于2022年，星期二式中：式中：S S1nx1nx、S S2nx2nx分别为中和轴以上、以下截面对中分别为中和轴以上、以下截面对中和轴和轴X X轴的面积矩；轴的面积矩；Wpnx截面对中和轴的塑性抵抗矩。截面对中和轴的塑性抵抗矩。x xfyaafyfy第11页，共

7、55页，编辑于2022年，星期二塑性铰弯矩塑性铰弯矩塑性铰弯矩塑性铰弯矩 与弹性最大弯矩与弹性最大弯矩与弹性最大弯矩与弹性最大弯矩 之比之比之比之比:只取决于截面几何形状而与材料的性质无关只取决于截面几何形状而与材料的性质无关的形状系数。的形状系数。对对X X轴轴对对Y Y轴轴X XXYYA1Aw第12页，共55页，编辑于2022年，星期二2.2.2.2.抗弯强度计算抗弯强度计算抗弯强度计算抗弯强度计算 梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，如工字梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，如工字形截面塑性发展深度取形截面塑性发展深度取ah/8ah/8。(1)(1)单向弯曲梁单向弯曲梁(2)(2)双向弯

8、曲梁双向弯曲梁 x xaafy第13页，共55页，编辑于2022年，星期二式中：式中：截面塑性发展系数，对于工字形截面梁截面塑性发展系数，对于工字形截面梁:其他截面见表其他截面见表3.33.3。当翼缘外伸宽度当翼缘外伸宽度b b与其厚度与其厚度t t之比满足之比满足:时，时，需要计算疲劳强度的梁需要计算疲劳强度的梁:冷弯薄壁型钢梁：冷弯薄壁型钢梁：X XX XY YY Yb bt t第14页，共55页，编辑于2022年，星期二（二）抗剪强度（二）抗剪强度VmaxMmaxtmax x x第15页，共55页，编辑于2022年，星期二附：截面剪切中心：附：截面剪切中心：剪力流的合力作用线通过点。荷剪

9、力流的合力作用线通过点。荷载通过载通过S S点时梁只受弯曲而无扭转，故也称为点时梁只受弯曲而无扭转，故也称为弯曲中弯曲中心心。根据位移互等定理，既然荷载通过。根据位移互等定理，既然荷载通过S S点时截面不发点时截面不发生扭转即扭转角为零，则构件承受扭矩作用而扭转生扭转即扭转角为零，则构件承受扭矩作用而扭转时，时，S S点的线为移也为零点的线为移也为零.同时扭转荷载的扭矩也是以同时扭转荷载的扭矩也是以S S点中心取矩计算；故点中心取矩计算；故S S点也称为点也称为扭转中心扭转中心。剪切中心的位置剪切中心的位置:根据内力平衡，求出剪力流合力的作用线位置也就根据内力平衡，求出剪力流合力的作用线位置也

10、就确定了剪切中心确定了剪切中心S S的位置。的位置。第16页，共55页，编辑于2022年，星期二关于剪切中心的一些简单规律关于剪切中心的一些简单规律:a.a.有对称轴的截面，有对称轴的截面，S S在对称轴上；在对称轴上；b.b.双轴对称截面和点对称截面双轴对称截面和点对称截面(如如Z Z形截面形截面)，S S与截面形心重与截面形心重合；合；c.c.由矩形薄板相交于一点组成的截面由矩形薄板相交于一点组成的截面,S,S在交点处，这在交点处，这是由于该种截面受弯时的全部剪力流都通过些交点。是由于该种截面受弯时的全部剪力流都通过些交点。第17页，共55页，编辑于2022年，星期二常用开口薄壁截面的剪切

11、中心常用开口薄壁截面的剪切中心S S位置和扇惯性矩位置和扇惯性矩I I值值 第18页，共55页，编辑于2022年，星期二（三）局部压应力（三）局部压应力（三）局部压应力（三）局部压应力 当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载且当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载且荷载处又未设置支承加劲肋时，或有移动的集中荷载时，荷载处又未设置支承加劲肋时，或有移动的集中荷载时，应验算腹板高度边缘的局部承压强度。应验算腹板高度边缘的局部承压强度。第19页，共55页，编辑于2022年，星期二F F 集中力集中力,对动力荷载应考虑动力系数；对动力荷载应考虑动力系数；集中荷载增大系数，重级工作制吊车为集中荷

12、载增大系数，重级工作制吊车为1.351.35，其他为其他为1.01.0；第20页，共55页，编辑于2022年，星期二lz z-集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：a a-集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可 取为取为50mm50mm；h hy y-自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；h hR R-轨道的高度，计算处无轨道时取轨道的高度，计算处无轨道时取0 0；a a1 1-梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得

13、 大于大于2.5h2.5hy y。梁端支座反力：梁端支座反力：跨中集中荷载：跨中集中荷载：第21页，共55页，编辑于2022年，星期二腹板的计算高度腹板的计算高度h ho o的规定：的规定：1 1轧制型钢，两内孤起点间距轧制型钢，两内孤起点间距;2 2焊接组合截面，为腹板高度焊接组合截面，为腹板高度;3 3铆接时为铆钉间最近距离铆接时为铆钉间最近距离。hobt1hobt1ho第22页，共55页，编辑于2022年，星期二（四）折算应力（四）折算应力（四）折算应力（四）折算应力应带各自符号，拉为正。应带各自符号，拉为正。计算折算应力的设计值增大系数。计算折算应力的设计值增大系数。异号时，异号时，同

14、号时或同号时或 原因：原因：1 1只有局部某点达到塑性只有局部某点达到塑性 2 2异号力场有利于塑性发展异号力场有利于塑性发展提高设计强度提高设计强度 第23页，共55页，编辑于2022年，星期二 构件在扭矩作用下构件在扭矩作用下,按照按照荷载荷载和和支承条件支承条件的不同，的不同，可以出现两种不同形式的扭转。一种是可以出现两种不同形式的扭转。一种是自由扭转自由扭转或或称称为圣维南扭转为圣维南扭转(图图316a)316a)，另一种是，另一种是约束扭转约束扭转或称为或称为弯曲扭转弯曲扭转(图图3-16b)3-16b)。1 1自由扭转自由扭转(pure torsion)(pure torsion)

15、自由扭转：自由扭转：是指截面不受任何约束，是指截面不受任何约束，能够自由产生翘曲变形的扭转。能够自由产生翘曲变形的扭转。翘曲变形：翘曲变形：指杆件在扭矩作用下，指杆件在扭矩作用下，截面上各点沿杆轴方向所产生的截面上各点沿杆轴方向所产生的位移。位移。工字形截面构件自由扭转工字形截面构件自由扭转 第三节第三节.梁的扭转梁的扭转第24页，共55页，编辑于2022年，星期二自由扭转的特点：自由扭转的特点：l 沿杆件全长扭矩沿杆件全长扭矩M Ms s相等相等,单位长度的扭转角单位长度的扭转角(扭转率扭转率)相等相等,并在各截面内引起相同的扭转剪应力分布并在各截面内引起相同的扭转剪应力分布;l纵向纤维扭转

16、后成为略为倾斜的螺旋线纵向纤维扭转后成为略为倾斜的螺旋线,较小时近似于直线较小时近似于直线,其长度没有改变其长度没有改变,因而截面上不产生正应力因而截面上不产生正应力;l对一般的截面对一般的截面(圆形、圆管形截面和某些特殊截面例外圆形、圆管形截面和某些特殊截面例外)情况，情况，截面将发生翘曲，即原为平面的横截面不再保持平面而成为截面将发生翘曲，即原为平面的横截面不再保持平面而成为凹凸不平的面凹凸不平的面;l与纵向纤维长度不变相适应，沿杆件全长各截面将有完全与纵向纤维长度不变相适应，沿杆件全长各截面将有完全相同的翘曲情况相同的翘曲情况;自由扭转的必要条件：自由扭转的必要条件：两端截面可以无约束地

17、自由翘曲即自由纵向凹凸两端截面可以无约束地自由翘曲即自由纵向凹凸伸缩是自由扭转的必要条件。伸缩是自由扭转的必要条件。第25页，共55页，编辑于2022年，星期二1).1).矩形截面杆件矩形截面杆件 按照弹性力学知识按照弹性力学知识,对于图示矩形截面杆件的扭转，对于图示矩形截面杆件的扭转，当当h ht(h/t10)t(h/t10)时，可以得到与圆杆相似的扭矩和扭时，可以得到与圆杆相似的扭矩和扭转率的关系式：转率的关系式：3)3)薄板组成截面杆件薄板组成截面杆件自由扭转的剪应力：自由扭转的剪应力：第26页，共55页，编辑于2022年，星期二 I It t-扭转常数或扭转惯性矩扭转常数或扭转惯性矩,

18、K-K-考虑薄板间相互连接成整体和连接处圆角加强考虑薄板间相互连接成整体和连接处圆角加强 的提高系数与截面形状有关的提高系数与截面形状有关,可参照表可参照表3-13-1取用；取用；如图如图3-213-21所示的截面面积所示的截面面积完全相同的工字形截面和箱形完全相同的工字形截面和箱形截面梁，其扭转常数之比约截面梁，其扭转常数之比约1:5001:500，最大扭转剪应力之比近于最大扭转剪应力之比近于30:130:1，由此可见由此可见闭合箱形截面抗扭性能闭合箱形截面抗扭性能远较工字形截面为有利远较工字形截面为有利。第27页，共55页，编辑于2022年，星期二2 2约束扭转约束扭转(warping t

19、orsion)(warping torsion)约束扭转：约束扭转：杆件在扭转荷载作用下由于支承条件或杆件在扭转荷载作用下由于支承条件或荷载条件的不同荷载条件的不同,截面不能完全自由地产生翘曲变形，截面不能完全自由地产生翘曲变形，即即翘曲变形受到约束的扭转翘曲变形受到约束的扭转。约束扭转的特点：约束扭转的特点：梁在扭矩作用下，不仅产生梁在扭矩作用下，不仅产生剪应剪应力力，而且同时产生，而且同时产生正应力正应力，称其为，称其为弯曲扭转正应力弯曲扭转正应力。截面上有截面上有剪切变形剪切变形和和弯曲变形弯曲变形。总扭矩总扭矩M MT T为自由扭矩为自由扭矩M MS S与约束扭矩与约束扭矩M M之和：

20、之和：(3-18)(3-18)自由扭转力矩自由扭转力矩Ms:Ms:自由扭转剪应力所产生的扭矩之和自由扭转剪应力所产生的扭矩之和.由前知：由前知：第28页，共55页，编辑于2022年，星期二梁扭转时的特点梁扭转时的特点:其扭转其扭转(力矩力矩)由由自由扭转自由扭转(力矩力矩)和和约束扭转约束扭转(力矩力矩)组成。截面内既有如图组成。截面内既有如图(a)(a)所示的自由扭转剪应力所示的自由扭转剪应力s s(s s沿板厚呈三角形分布沿板厚呈三角形分布),),同时还有由于翼缘弯曲而同时还有由于翼缘弯曲而产生的剪应力产生的剪应力w w(图图3-23b3-23b，沿板厚视为均匀分布，沿板厚视为均匀分布)，

21、常称之为常称之为弯曲扭转剪应力。弯曲扭转剪应力。弯曲扭转剪力弯曲扭转剪力V Vf f:每一翼缘中弯曲扭转剪应力每一翼缘中弯曲扭转剪应力w w之和。之和。在上下翼缘中作用有大小相等、方向相反的剪力在上下翼缘中作用有大小相等、方向相反的剪力V Vf f。第29页，共55页，编辑于2022年，星期二VfVf可以用如下的公式求出：可以用如下的公式求出：在距固定端处为在距固定端处为z z的截面的截面,若产生扭转角若产生扭转角时时,则上翼缘在则上翼缘在z z方方向的位移（图向的位移（图3-223-22）为：）为：（3-193-19）其曲率为：其曲率为：（3-203-20）第30页，共55页，编辑于2022

22、年，星期二 若取图若取图3-243-24所示的弯矩方向为正所示的弯矩方向为正,则依弯矩与曲率则依弯矩与曲率间关系可以写成：间关系可以写成：（3 32121）式中：式中：M Mf f-一个翼缘的侧向弯矩；一个翼缘的侧向弯矩；I If f-一个翼缘绕一个翼缘绕y y轴的惯性矩，轴的惯性矩，I If f=I=Iy y2 2 再依图再依图3-243-24所示上翼缘间内力的平衡关系，可得：所示上翼缘间内力的平衡关系，可得：（3-223-22）以式以式(3-21)(3-21)代入，得：代入，得：（3-233-23）第31页，共55页，编辑于2022年，星期二约束约束(弯曲弯曲)扭转力矩扭转力矩M M:由上

23、、下翼缘中弯曲扭转剪由上、下翼缘中弯曲扭转剪力力V Vf f形成的内部扭矩。其力臂为形成的内部扭矩。其力臂为h h，故：，故：（3-173-17）故：故：（3-243-24）或或 （3-253-25）其中：其中：（3-263-26）称为翘曲常数或扇性惯性矩。称为翘曲常数或扇性惯性矩。将式将式(3-16)(3-16)和和(3-25)(3-25)代入式代入式(3-18)(3-18)，即得，即得开口薄壁开口薄壁杆件约束扭转计算的一般公式杆件约束扭转计算的一般公式：(3-27)(3-27)第32页，共55页，编辑于2022年，星期二第四节第四节.按强度条件选择梁截面按强度条件选择梁截面 梁的截面设计包

24、括梁的截面设计包括截面选择截面选择和和截面验算截面验算两部分。跨两部分。跨度大的梁还可以考虑按弯矩图度大的梁还可以考虑按弯矩图变化截面变化截面。一、截面选择一、截面选择（一）单向弯曲型钢梁（一）单向弯曲型钢梁（以工字型钢为例）（以工字型钢为例）1 1、梁的内力求解：、梁的内力求解：设计荷载下的最大设计荷载下的最大MxMx及及V V（不含自重）。（不含自重）。2 2、W Wnxnx求解：求解：选取适当的型钢截面，得截面参数。选取适当的型钢截面，得截面参数。第33页，共55页，编辑于2022年，星期二（二）单向弯曲组合截面梁（二）单向弯曲组合截面梁（以工字形截面为例）（以工字形截面为例）1 1、截

25、面高度、截面高度（1 1）容许最大高度）容许最大高度h hmaxmax净空要求；净空要求；（2 2）容许最小高度）容许最小高度h hminmin 由刚度条件确定，以简支梁为例：由刚度条件确定，以简支梁为例：第34页，共55页，编辑于2022年，星期二（3 3）梁的经济高度）梁的经济高度h he e 经验公式：经验公式：综上所述，梁的高度应满足：综上所述，梁的高度应满足：第35页，共55页，编辑于2022年，星期二2 2、腹板高度、腹板高度hwhw 因翼缘厚度较小，可取因翼缘厚度较小，可取h hw w比比h h稍小，满足稍小，满足5050的模数。的模数。3 3、腹板厚度、腹板厚度twtw 由抗剪

26、强度确定：由抗剪强度确定：当梁端截面无削弱时取当梁端截面无削弱时取1.2，有削弱时取，有削弱时取1.5 一般按上式求出的一般按上式求出的tw较小，可按经验公式计算：较小，可按经验公式计算：构造要求：构造要求：4 4、翼缘尺寸确定：、翼缘尺寸确定：由抗弯强度条件确定由抗弯强度条件确定第36页，共55页，编辑于2022年，星期二一般一般b bf f以以10mm10mm为模数，为模数，t t以以2mm2mm为模数。为模数。确定确定b bf f 、t t尚应考虑板材的规格及局部稳定要求。尚应考虑板材的规格及局部稳定要求。b bf fh hw wh h1 1h htt tw wxx第37页，共55页，编

27、辑于2022年，星期二二、截面验算二、截面验算 截面确定后，求得截面几何参数截面确定后，求得截面几何参数I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y 等。等。1、强度验算：、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折 算应力；算应力；2、整体稳定验算；、整体稳定验算；3、局部稳定验算、局部稳定验算:对于腹板一般通过加劲肋来保证对于腹板一般通过加劲肋来保证4、刚度验算；、刚度验算；5、疲劳验算、疲劳验算:循环荷载作用时尚应进行疲劳验算。循环荷载作用时尚应进行疲劳验算。第38页，共55页，编辑于2022年，星期二三、组合梁截面沿长度的改变三、组合梁截面沿长

28、度的改变 一般来讲，截面一般来讲，截面M M沿沿l改变，为节约钢材，将改变，为节约钢材，将M M较小区段较小区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式：的梁截面减小，截面的改变有两种方式：1 1、改变翼缘板截面、改变翼缘板截面（1 1）单层翼缘板，一般改变）单层翼缘板，一般改变b bf f，而，而t t不变，做法如图：不变，做法如图：b bf fb bf f12.5（a）（b）ll/6l/6M M1 1M M1 1M M第39页，共55页，编辑于2022年，星期二 （2 2 2 2）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断）多层翼缘板，可采用切断外层翼

29、缘板的方法，断）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断 点计算确定，做法如图：点计算确定，做法如图：点计算确定，做法如图：点计算确定，做法如图：为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度l1应应满足：满足：lM M1 1M M1 1l1l1第40页，共55页，编辑于2022年，星期二 1）端部有正面角焊缝时：）端部有正面角焊缝时：当当hf f 0.750.75t t1 1时：时：l1 1 b b1 1当当hf f 0.75 0.75t t1 1时：时：l1 1 1.51.5b b1 1 2）端部无正面角焊缝时：）端部无正面角焊缝时：l1 1 2

30、2b b1 1 b b1 1、t t1 1-外层翼缘板的宽度和厚度；外层翼缘板的宽度和厚度；hf f-焊脚尺寸。焊脚尺寸。lM M1 1M M1 1l1l1第41页，共55页，编辑于2022年，星期二2 2 2 2、改变梁高、改变梁高、改变梁高、改变梁高 具体做法如图：具体做法如图：具体做法如图：具体做法如图：hh/2/2hh/2/2抵紧抵紧焊接焊接l/6 l/5第42页，共55页，编辑于2022年，星期二第五节第五节 梁的内力重分布和塑性设计梁的内力重分布和塑性设计 按照理想弹塑性的钢材应力按照理想弹塑性的钢材应力-应变关系，单跨简支应变关系，单跨简支梁跨中截面一旦出现塑性铰，即发生强度破坏

31、。对超梁跨中截面一旦出现塑性铰，即发生强度破坏。对超静定梁静定梁(连续梁、固端梁连续梁、固端梁)，一个截面出现塑性铰后，一个截面出现塑性铰后，仍能继续承载。随着荷载增大仍能继续承载。随着荷载增大,塑性铰发生塑性转动，塑性铰发生塑性转动，结构内力产生重分布，使其他截面相继出现塑性铰，结构内力产生重分布，使其他截面相继出现塑性铰，直至形成机构。直至形成机构。第43页，共55页，编辑于2022年，星期二塑性重分布：塑性重分布：梁的弯矩图由图梁的弯矩图由图3-37(c)3-37(c)逐步转变为逐步转变为 图图337(d)337(d)，此过程称为内力塑性重分布。，此过程称为内力塑性重分布。塑性设计目的：

32、塑性设计目的：就是利用内力塑性重分布，以充分就是利用内力塑性重分布，以充分 发挥材料的潜力。发挥材料的潜力。塑性设计的极限状态：塑性设计的极限状态：以形成机构作为极限状态；以形成机构作为极限状态；第44页，共55页，编辑于2022年，星期二塑性设计条件：塑性设计条件：1)1)塑性设计只用于不直接承受动载的超静定梁；塑性设计只用于不直接承受动载的超静定梁；2)2)不不致致因因板板件件局局部部屈屈曲曲或或构构件件弯弯扭扭屈屈曲曲(整整体体失失稳稳)而而提提前前丧失承载能力；丧失承载能力；3)3)梁梁所所用用钢钢材材应应能能保保证证梁梁端端截截面面有有较较大大的的塑塑性性应应变变而而不不致致断断裂裂

33、（规规范范GB50017GB50017规规定定:塑塑性性设设计计时时，钢钢材材的的力力学学性性能能应应满满足足强强屈屈比比 ，伸伸长长率率 ，并并且且相相应应于于抗抗拉拉强强度度f fu u的的应应变变u u不小于不小于2020倍的屈服应变倍的屈服应变y y）。）。塑性设计强度公式：塑性设计强度公式：弯曲强度：弯曲强度：（3-443-44）剪切强度（假定剪切强度（假定V V由腹板承受）：由腹板承受）：（3-453-45）第45页，共55页，编辑于2022年，星期二第六节、拉弯和压弯构件的应用和强度计算第六节、拉弯和压弯构件的应用和强度计算 一、应用一、应用 一般工业厂一般工业厂房和多层房屋的房

34、和多层房屋的框架柱均为框架柱均为拉弯拉弯和压弯构件。和压弯构件。NMNe第46页，共55页，编辑于2022年，星期二第47页，共55页，编辑于2022年，星期二二、截面形式二、截面形式第48页，共55页，编辑于2022年，星期二三、计算内容三、计算内容拉弯构件：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：刚度刚度压弯构件：压弯构件：第49页，共55页，编辑于2022年，星期二强度强度稳定稳定实腹式实腹式 格构式格构式 弯矩作用在实轴上弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上弯矩作用在虚轴上(分肢稳定分肢稳定)整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定平面内稳定平

35、面内稳定 平面外稳定平面外稳定 承载承载能力能力极限极限状态状态正常正常使用使用极限极限状态状态刚度刚度第50页，共55页，编辑于2022年，星期二（一）、截面应力的发展（一）、截面应力的发展（以工字形截面压弯构件为例以工字形截面压弯构件为例）hhwAfAfAwfy(A)(A)(A)弹性工作阶段弹性工作阶段四、拉弯和压弯构件的强度计算四、拉弯和压弯构件的强度计算第51页，共55页，编辑于2022年，星期二HHNhhwAfAfAwfy(A)fy(B)fyfy(C)fyfy(D)(D)(D)塑性工作阶段塑性工作阶段塑性铰塑性铰(强度极限强度极限)(B)(B)最大压应力一侧截面部分屈服最大压应力一侧

36、截面部分屈服(C)(C)截面两侧均有部分屈服截面两侧均有部分屈服hhh-2-2h 对于工字形截面压弯构件，由图（对于工字形截面压弯构件，由图（D）内力平衡条件可得，）内力平衡条件可得，N、M无量纲相关曲线：无量纲相关曲线：第52页，共55页，编辑于2022年，星期二第53页，共55页，编辑于2022年，星期二 N、M无量纲相关曲线是一条外凸曲线，规范为简化计无量纲相关曲线是一条外凸曲线，规范为简化计算采用直线代替，其方程为：算采用直线代替，其方程为：01.01.0式中：式中：由于全截面达到塑性状态由于全截面达到塑性状态后，变形过大，因此规范后，变形过大，因此规范对不同截面限制其塑性发对不同截面限制其塑性发展区域为（展区域为（1/8-1/41/8-1/4）h 第54页，共55页，编辑于2022年，星期二 因此，令：因此，令：并引入抗力分项系数，得：并引入抗力分项系数，得：上式即为规范给定的在上式即为规范给定的在N、Mx作用下的强度计算公式。作用下的强度计算公式。对于单轴对称截面的偏心受压对于单轴对称截面的偏心受压（受拉）（受拉）构件，当弯矩使构件，当弯矩使其较大其较大（小）（小）翼缘受压时尚需用下面公式验算另一翼缘的翼缘受压时尚需用下面公式验算另一翼缘的强度：强度：第55页，共55页，编辑于2022年，星期二