(37)--6.1 拉弯和压弯构件的强度计算.ppt

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1、拉弯和压弯构件的强度计算钢结构原理钢结构原理u本讲主要内容l1 1、拉弯和压弯构件的截面形式及应用、拉弯和压弯构件的截面形式及应用l2 2、拉弯和压弯构件的强度计算、拉弯和压弯构件的强度计算u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p拉拉弯弯和和压压弯弯构构件件概概念念：同同时时承承受受轴轴心心拉拉力力或或压压力力N N以以及及弯弯矩矩M M的的构构件件，也也常称为偏心受拉构件或偏心受压构件。常称为偏心受拉构件或偏心受压构件。弯矩弯矩M：a.由由纵纵向向荷荷载载不不通通过过构构件件截面形心截面形心的偏心引起；的偏心引起；b.由由构构件件端端部部转转角角约约束束（如如固

2、固端端、连连续续或或框框架架梁梁、柱柱等等）产产生生的的端端部部弯弯矩矩引引起；起；c.由由横向荷载横向荷载引起。引起。Ne（a）NM（b）N（c）u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p拉弯和压弯构件的应用：拉弯和压弯构件的应用：钢钢结结构构中中常常采采用用拉拉弯弯和和压压弯弯构构件件，尤尤其其是是压压弯弯构构件件的的应应用用更更为为广泛。例如：广泛。例如：l单层厂房的柱、多层或高层房屋的框架柱；单层厂房的柱、多层或高层房屋的框架柱；l承受不对称载荷的工作平台柱；承受不对称载荷的工作平台柱；l支架柱、塔架、桅杆塔等；支架柱、塔架、桅杆塔等；l桁架中承受节间内荷载

3、的杆件常是拉弯或压弯构件。桁架中承受节间内荷载的杆件常是拉弯或压弯构件。u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p拉弯和压弯构件的截面型式：拉弯和压弯构件的截面型式：通常采用双轴或单轴对称的截面型式，可为实腹式或格构式。通常采用双轴或单轴对称的截面型式，可为实腹式或格构式。l双双轴轴对对称称截截面面：常常用用于于弯弯矩矩较较小小或或正正负负弯弯矩矩绝绝对对值值大大致致相相等等以以及及构构造造上上宜宜于于采采用用对对称截面的构件或柱；称截面的构件或柱；l单单轴轴对对称称截截面面：常常用用于于正正负负弯弯矩矩相相差差较较大大的的构构件件或或柱柱，即即把把截截面面的的受受

4、力力较较大大一一侧侧适适当加大，以节省钢材。当加大，以节省钢材。普普通通桁桁架架中中的的拉拉弯弯和和压压弯弯杆杆件件常常采采用用下下图图所所示示截截面面，以以适适应应节节点点连连接接的的需要。需要。图图 拉弯和压弯构件的截面型式拉弯和压弯构件的截面型式图图 普通桁架拉弯和压弯构件的截面型式普通桁架拉弯和压弯构件的截面型式u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p拉弯和压弯构件的截面型式：拉弯和压弯构件的截面型式：（1 1）拉拉弯弯和和压压弯弯构构件件的的截截面面通通常常做做成成在在弯弯矩矩作作用用方方向向具具有有较较大的截面尺寸。大的截面尺寸。（2 2）在在格格构构

5、式式构构件件中中，通通常常使使虚虚轴轴垂垂直直于于弯弯矩矩作作用用平平面面，以以便便根根据据承承受受弯弯矩矩的的需需要要，更更好好、更更灵灵活活地地调调整整和和适适当当加加大大两两分分肢间的距离。肢间的距离。u一一.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件的截面形式及应用的截面形式及应用p拉弯构件的计算内容：拉弯构件的计算内容：承载能力极限状态：强度正常使用极限状态：刚度 同轴心受力同轴心受力构件构件p拉拉弯弯构构件件的的设设计计一一般般只只需需考考虑虑强强度度和和刚刚度度两两个个方方面面。但但对对以以承承受受弯弯矩矩为为主主的的拉拉弯弯构构件件，当当截截面面一一侧侧最最外外纤纤维维发发生生较较大大的的压

6、压应应力力时时，则则也也应应考考虑虑计计算算构构件件的的整整体体稳稳定定以以及及受受压压板板件件或或分分肢肢的的局部稳定局部稳定。u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p压弯构件的计算内容：压弯构件的计算内容：强度稳定实腹式格构式弯矩作用在实轴上（绕虚轴）弯矩作用在虚轴上（绕实轴）整体稳定局部稳定弯矩作用平面内稳定弯矩作用平面外稳定l承载能力极限状态弯矩作用平面内稳定分肢两主轴方向稳定弯矩作用平面内稳定弯矩作用平面外稳定l正常使用极限状态：l 同轴心受力构件同轴心受力构件刚度u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p压弯构件的计算内容压

7、弯构件的计算内容：l（1 1）与与轴轴心心受受压压构构件件和和受受弯弯构构件件相相仿仿，压压弯弯构构件件的的设设计计应应考考虑虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定强度、刚度、整体稳定和局部稳定等四个方面。等四个方面。l（2 2）强强度度计计算算一一般般可可考考虑虑截截面面塑塑性性变变形形的的发发展展，对对直直接接承承受受动动力力荷荷载载的的构构件件和和格格构构式式构构件件绕绕虚虚轴轴弯弯曲曲时时则则通通常常按按弹弹性性受受力力计算。计算。l（3 3）刚刚度度和和整整体体稳稳定定计计算算通通常常应应分分别别考考虑虑对对x x和和y y轴轴两两个个方方向向，对对承承受受单单向向弯弯矩矩作作用用的的压压

8、弯弯构构件件亦亦即即为为弯弯矩矩作作用用平平面面内内和和在在弯弯矩作用平面外矩作用平面外两个方向。两个方向。u一一.拉弯和压弯构件的截面形式及应用拉弯和压弯构件的截面形式及应用p压弯构件的计算内容压弯构件的计算内容：l（4 4）刚刚度度计计算算一一般般是是控控制制构构件件的的最最大大长长细细比比不不超超过过规规定定的的容容许许值值，对对框框架架梁梁等等以以承承受受弯弯矩矩为为主主的的压压弯弯构构件件必必要要时时则则需需计算计算弯矩作用方向的挠度弯矩作用方向的挠度不超过容许值。不超过容许值。l（5 5）局局部部稳稳定定计计算算一一般般是是保保证证构构件件各各组组成成板板件件在在受受力力过过程程中

9、的局部稳定或控制各板件的宽厚比不超过规定的最大限制。中的局部稳定或控制各板件的宽厚比不超过规定的最大限制。l（6 6）对）对格构式构件格构式构件则还应计算则还应计算各分肢稳定性各分肢稳定性是否满足要求。是否满足要求。u二二.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件的强度计算的强度计算p钢钢结结构构设设计计规规范范GBJ17-88GBJ17-88规规定定：压压弯弯和和拉拉弯弯构构件件承承受受静静力力荷荷载载或或间间接接承承受受动动力力荷荷载载时时，以以截截面面部部分分塑塑性性发发展展作作为为强强度度计计算准则，按下列近似直线公式计算其强度：算准则，按下列近似直线公式计算其强度：l只在一个主平面有弯矩作用时只

10、在一个主平面有弯矩作用时：Mx、My-绕绕x轴和轴和y轴的弯矩轴的弯矩Wnx、Wny-对对x轴和轴和y轴的净截面模量轴的净截面模量x、y-截面塑性发展截面塑性发展系数系数 An-净截面面积净截面面积u二二.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件的强度计算的强度计算l在两个主平面有弯矩作用时：在两个主平面有弯矩作用时：Mx、My-绕绕x轴和轴和y轴的弯矩轴的弯矩Wnx、Wny-对对x轴和轴和y轴的净截面模量轴的净截面模量x、y-截面塑性发展截面塑性发展系数系数 An-净截面面积净截面面积压弯和拉弯构件压弯和拉弯构件直接承受动力荷载直接承受动力荷载时的强度计算应按弹性设计。时的强度计算应按弹性设计。可仍按上

11、式计算，可仍按上式计算，但但x、y 取取1.0。格构格构式构件绕虚轴弯曲时，式构件绕虚轴弯曲时，也取也取x、y 为为1.0。p【例题】一悬臂三角形支架由水平上弦杆和下斜撑杆组成，上弦杆采用热轧普通工字钢截面，承受轴心拉力设计值N=200kN和弯矩M=35kNm（静力荷载）；杆长l=3m，两端有侧向支承，按铰接设计，截面无削弱，钢材为Q235-AF（A3F）。试选择此上弦杆截面。u二二.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件的强度计算的强度计算例题例题p【解】此 弦 杆 为 拉 弯 构 件，初 步 选 用 I20a，A=3555mm2，Wx=237103mm3，ix=81.6mm，iy=21.1mm。p强度验算：查表6.1，x=1.05p【例题】一悬臂三角形支架由水平上弦杆和下斜撑杆组成，上弦杆采用热轧普通工字钢截面，承受轴心拉力设计值N=200kN和弯矩M=35kNm（静力荷载）；杆长l=3m，两端有侧向支承，按铰接设计，截面无削弱，钢材为Q235-AF（A3F）。试选择此上弦杆截面。u二二.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件的强度计算的强度计算例题例题p【解】此 弦 杆 为 拉 弯 构 件，初 步 选 用 I20a，A=3555mm2，Wx=237103mm3，ix=81.6mm，iy=21.1mm。p刚度验算：p所选截面满足要求。采用I20a。