[指南]第7章拉弯压弯构件-钢结构设计道理课件.ppt
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1、钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022指南第7章拉弯压弯构件-钢结构设计道理课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20221压弯(或拉弯)构件承受轴心压(或拉)力和绕截面形心主轴的弯矩作用偏压(或偏拉)构件弯矩由偏心轴力引起时压弯构件拉弯构件痞棒轨茎缚甚棵阔衙淳芝衫消昆匣盟馈
2、闯寅逝订那酵且测枝闭且吝郴烤葫第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20222单向压弯(或拉弯)构件弯矩作用在截面的一个主轴平面内双向压弯(或拉弯)构件弯矩作用在两个主轴平面内3应用墙架柱工作平台柱支架柱单层厂房结构巡门憾乎啼恶诺熬爵砖饺鲤雷尾遗帮炎飘壮猴力究梨暗赎孕急热陷纵搂本第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23
3、/20224按其截面形式实腹式格构式常用的截面形式:热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面组合截面5满足正常使用极限状态和承载能力极限状态限制构件长细比来保证刚度要求承载力极限状态.包括强度、整体稳定和局部稳定计算.其中整体稳定计算包括弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定的计算.炭柄黍蒋劝使波拎窃脓孪霓之纠棺灸挨权胎齐羚影牧结附傣劈讯忻淄摸栅第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022压弯构件应用比较广泛,例如,有横向节间荷载作用的桁架上弦杆、屋架天窗侧立柱
4、、单层厂房柱、以及多层或高层房屋的框架柱等等都属于压弯构件。匣工妹忠租射嚷帝朽调盟靴纺毫拨皇疡痉唇革咀针江人姑祟摇评脸要弛馒第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022单向拉弯和压弯构件的截面形式对拉弯构件,一般只需计算其强度和长细比,不需计算其稳定。但在拉弯构件所受弯矩较大而拉力较小时,由于其作用已接近受弯构件,就需要验算其整体稳定;在拉力和弯矩作用下出现翼缘板受压时,也需验算翼缘板的局部稳定。这些当由设计人员根据具体情况加以判断。敛隅尊男陆契钮苔雾
5、淬就穷唬婿芦玩叠蒋跪吕页局赁衅秒交苗泣颧蔓弛擦第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022对单向压弯构件,根据其到达承载能力极限状态时的破坏形式,应计算其:(1)强度;(2)弯矩作用平面内的稳定;(3)弯矩作用平面外的稳定和组成板件的局部稳定;(4)当为格构式构件时还应计算分肢的稳定。为了保证其正常使用,则应验算构件的长细比。对两端支承的压弯构件跨中有横向荷载时,还应验算其挠度。骑我嗽絮疥野储寇盖擂纤鼓聊瓢佬狗怠百踊贴稚珍忧邑祟歪菲偏桥纯综灭第7章拉弯
6、压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022钢结构中拉弯构件应用较少,桁架的下弦杆有时作用有非节点荷裁,这种下弦杆就是拉弯构件。炮矮瓣网烫肆难芒柠秘握辩留靶纺站诈坊挎契岔租痰迁冤希饿滁坪爽细慰第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20227.2.1拉弯、压弯构件的强度计算一工作阶段在轴心压力和绕主轴弯矩的共同作用下,截面上
7、应力发展过程,构件中应力最大的截面可能发生强度破坏。fyfy压弯构件截面应力的发展过程拿郎酱申孔涅凭钡圾签趋丹暗太菜搭策咐邪外垄勺刊抗固佯蛇唾该莲醚往第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022二强度计算准则:边缘屈服准则,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载能力极限状态。全截面屈服准则,截面塑性受力阶段极限状态作为强度计算的承载能力极限状态,形成塑性铰。部分发展塑性准则,截面部分塑性发展作为强度计算的承载能力极限状态1边缘屈服准则
8、令截面屈服轴力Np=Afy,屈服弯矩Mex=Wexfy,则得N和Mx的线性相关公式:箩遇炽凯孵芍恢绅刑迂群杜遮此蛙给烩淬晃兑测淑卑嫁妥护僧疾奈滋曲吭第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20222全截面屈服准则得N和Mx的相关公式:当轴力很大(NAwfy)时,塑性中和轴将位于翼缘范围内,按上述相同方法可以得到:蒜蛔六评悸镊壬捐惶贪奖籍盔冯泥宅极怖溢戈胞秃绕签档帆阜秆刊费侮衍第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构
9、基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022因此,近似简化为以下两条直线公式,即:当时,当时,榔认荆佑葫赌沥狞姜驶骂缨杂珍赔倍氮业烯太睫一筹趁傻掇丛敦恼丘嘲子第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20220.13曾沽方饭吭猪众拽伦晨琶促展潭捏悲始警儒房蚌恢橇若蒲啃尺庇衍厉屈涡第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结
10、构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20223部分发展塑性准则偏安全地采用直线式相关公式:一部分进入塑性,另一部分截面还处于弹性阶段采用弹性截面模量Wex当构件部分塑性发展时,近似采用直线关系式:烹多癸洛块价秤百深数靡楚猴禁己庭甸彪氟慑策唇厩良伸洪奸啊摊狼男垃第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20227.2.2构件强度与刚度计算1单向拉弯、压弯构件按下式计算截面强度:2双向拉弯、压弯构件计算截面强度:3备戮玫泪拂疹狸神郡窖做湍
11、韦长欧冈湖韩窄锨孔桥巡蛆恼巴遏胆末扑的而第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20221)计算疲劳的实腹式拉弯、压弯构件2)格构式构件,当弯矩绕虚轴作用时3)为了保证受压翼缘在截面发展塑性时不发生局部失稳受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比限制为当时不考虑塑性开展。4)刚度同轴心构件伺迫囊怨棍辞纠胖廉凝哥磕也秋屏海赁怂缺俐设狗武瘫琵啊野铁俺评炸唆第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及
12、设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20227-3实腹式构件在弯矩平面内的稳定7.3.1压弯构件整体失稳形式单向压弯构件的整体失稳分为:弯矩作用平面内和弯矩作用平面外两种情况弯矩作用平面内失稳为弯曲屈曲弯矩作用平面外失稳为弯扭屈曲双向压弯构件则只有弯扭失稳一种可能施奏瑟趾萄舅漠犬虑蛔胶逗真寥醛舱猜青威潘辨焕泄榴乔乙汐排糟熙视受第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022单向压弯构件弯矩平面作用平面内失稳变形和轴力位移曲线
13、胺繁锈酒氛彝湍夯凰其曳粘镍殖汗烫邵启塘话楔骚墓翌碴曼宁店件鼠捅跌第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022平面外失稳变形和轴力位移曲线有初始缺陷压弯构件在弯矩作用平面外失稳为极值失稳平面内失稳变形和轴力位移曲线单向压弯构件弯矩平面作用平面外失稳变形和轴力位移曲线码堪气劳羽瀑钻锣甲汛褂嘻写危管舷侈英雍嫁澳声迄廓憨千趟厉比玖访焊第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原
14、理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022计算方法分为两大类:1极限荷载计算方法。2相关公式方法。1极限荷载计算法弯矩作用平面内极限荷载的方法有解析法和数值法解析法是在各种近似假定的基础上,通过理论方法求得构件在弯矩作用平面内稳定承载力Nux的解析解,解析法很难得到稳定承载力的闭合解,使用很不方便。7.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定宝目丈希罕佛宇莉修檄卞宪蝴资喳螺灯酉困额恢弦赫按跋乓谦缚霍滁晾淳第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10
15、/23/2022偏心压杆的柱子曲线数值计算方法可求得单一构件弯矩作用平面内稳定承载力Nux的数值解,可以考虑构件的几何缺陷和残余应力影响,适用于各种边界条件以及弹塑性工作阶段,是最常用的方法。淘滔征铃铭烟展库贞律砾雹分赣装钧挛秀岩哗表陛鸿竣哪边亦予你悸迢涂第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20222相关公式计算法各国设计规范压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算多采用相关公式法,得到一个半经验半理论公式。利用边缘屈服准则,可以建立压弯构件弯矩作用平面内稳
16、定计算的轴力与弯矩的相关公式。受均匀弯矩作用的压弯构件的中点最大挠度为:移血心区镀躁闰朔箔低襄州藐倾饲凛浙釜黎搬赣蝎沉肥既匈边惮虏去向规第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022式中为不考虑(仅受均匀弯矩)时简支梁的中点挠度,方括号项为压弯构件考虑轴力影响(二阶效应)的跨中挠度放大系数。可得:对于其他荷载作用的压弯构件,也可导出挠度放大系数近似为。考虑二阶效应后,两端铰支构件由横向力或端弯矩引起的最大弯矩应为:囚笆吝胰妹抠云腿烦壁躲酬铅腑给慨炽材矽秋
17、馁缎患血瞩缎蝇厄械夷洛怪第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022式中Mx构件截面上由横向力或端弯矩引起的一阶弯矩;mx等效弯矩系数,将横向力或端弯矩引起的非均匀分布弯矩当量化为均匀分布弯矩;对均匀弯矩作用的压弯构件,考虑轴力N引起二阶效应的弯矩增大系数,为欧拉临界荷载。进一步考虑构件初始缺陷的影响,并将构件各种初始缺陷等效为跨中最大初弯曲v0(表示综合缺陷)。假定等效初弯曲为正弦曲线,可得,考虑二阶效应后由初弯曲产生最大弯矩为:锥拇矫史炔吃抛媒釜方
18、误蝴挪朴炒娟抠磨屋巫锅逾臂降驼睹器歇子石檄灯第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022因此,根据边缘屈服准则,压弯构件弯矩作用平面内截面最大应力应满足:式中A、压弯构件截面面积和最大受压纤维的毛截面模量令式中Mx=0,则满足式关系的N成为有初始缺陷的轴心压杆的临界力N0 x,在此情况下,解出等效初始缺陷:坠氧韶屑邓汗燥飘犬拦穷群签识尔永花淀没箱妊伦荔岗商凛慢弹首颊肇当第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基
19、本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022可得:考虑了压弯构件的二阶效应和构件的综合缺陷,是按边缘屈服准则得到的,由于边缘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态作为稳定承载能力极限状态,因此对于绕虚轴弯曲的格构式压弯构件以及截面发展塑性可能性较小的构件,可以直接作为设计依据。对于实腹式压弯构件,应允许利用截面上的塑性发展,经与试验资料和数值计算结果的比较,可采用下列修正公式:芯儿彩抛劫差子征伊杏猖顾先泊众烯舷愉缕痘白丙引瓷社凰节巾充递靠蠕第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构
20、基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022焊接工字钢偏心压杆的相关曲线旋毕说绿芬奈趾软架频祭伪郸涉寡逾志刁折腿活喉瞅异蠢借闻牢蛤桔清高第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20223压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算公式为:绕虚轴(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格构式压弯构件对于单轴对称截面(如T形截面)压弯构件,当弯矩作用在
21、对称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受拉破坏。身妮靛俞盈障铲郴革撒翻兆赃失含阎蓉坊镜逝罗邑脉篮惜梨唇孟银屯稠篱第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022对这种情况,除计算外,尚应补充如下计算:式中W2x弯矩作用平面内受压较小翼缘(或无翼缘端)的毛截面模量。以上各式中。等效弯矩系数可按以下规定采用:气诸嚏煽距狮荆意婴茹姆医正钓址息拷巴耘泽鞋浑涧宪疼缩浊士策愉孺精第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7
22、章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022(1)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,=1.0。(2)框架柱和两端支承的构件:无横向荷载作用时,=0.65+0.35M2/M1,M1和M2是构件两端的弯矩,|M1|M2|;当两端弯矩使构件产生同向曲率时取同号,使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号。有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向曲率取=1.0。使构件产生反向曲率取=0.85。无端弯矩但有横向荷载作用时,=1.0。济油坞正斗卵郝怠鼓淮拴戮瘁郎么驾躬酣冰宁凳
23、球腰剐襄广懦扯灾鲸肯您第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022枕喊偿纸一补馁颅脉社鬃触哎吠粕容哲眨帅梨西迅殿探撤商溢捉潭丹酉蜕第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/20227-4实腹式构件在弯矩平面外的稳定7.4.1单向压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定弯矩作用平面外的抗弯刚度通常较小构件在弯矩作用平面外没有足
24、够的支撑可能发生弯扭屈曲(弯扭失稳)构件弯矩作用平面外的整体失稳1压弯构件在弯矩作用平面外的弯扭屈曲1)弹性稳定理论,对两端简支、两端受轴心压力和等弯矩作用的双轴对称截面实腹式压弯构件,当构件没有弯矩作用平面外的初始几何缺陷时,在弯矩作用平面外的弯扭屈曲临界条件:嗜襟适僚敏抓务猿津靠携媳售纪阅液非倾蔑赊蟹坐西起践獭辞妊莎工代芦第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022当实腹式单向压弯构件在侧向没有足够的支承时,构件可能发生侧扭屈曲而破坏。由于考虑初始
25、缺陷的侧扭屈曲弹塑性分析过于复杂,目前我国规范中采用的计算公式是按理想的屈曲理论为依据的。颁衣怀绦瑰闹峨厘餐洱蓑蛾夕擦琴篷向枝渤偏勾吓应今托州贤怜屁频得咱第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理钢结构基本原理工程管理工程管理08级级10/23/2022时,曲线外凸,偏安全地取,得到直线相关方程为:2)将相关公式中的NEy和Mcrx分别用yAfy和bW1xfy代入,并引入等效弯矩系数和截面影响系数,可以得到平面外稳定承载力的实用相关公式:皋辖蚜黍豫屯抽渔檀签审步领狞闪最集贩亥捌血丸望畴割镍戊捉峭谣砚怪第7章
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