拉弯构件和压弯构件2PPT学习教案

1、会计学1拉弯构件和压弯构件拉弯构件和压弯构件2弯矩产生原因NNNNNPNNN(a)(d)(c)(b)第2页/共54页第1页/共54页1. 拉弯构件的应用钢屋架第3页/共54页第2页/共54页1. 按弯曲变形状况分类 第4页/共54页第3页/共54页2. 按截面形式分类 第5页/共54页第4页/共54页第6页/共54页第5页/共54页边缘纤维的最大应力达到屈服点最大应力一侧塑性部分深入截面两侧均有部分塑性深入截面全截面进入塑性强度极限状态fy(a)fy(b)fyfy(c)fyfy(d)第7页/共54页第6页/共54页（1）边缘纤维屈服准则构件受力最大截面边缘处的最大应力达到屈服，便达到强度极限，

2、构件处在弹性工作阶段。（2）全截面屈服准则构件受力最大截面形成塑性铰，便达到强度极限，构件处在塑性工作阶段。（3）部分发展塑性准则构件受力最大截面的部分受压区和受拉区进入塑性为强度极限，界面塑性发展深度根据具体情况确定。3. 强度计算准则第8页/共54页第7页/共54页(64)xnxnxMNAWf(6 5)yxnxnxynyMMNAWWf2. 双向拉弯和压弯构件1. 单向拉弯和压弯构件Mx、My - 绕x轴和y轴的弯矩Wnx、Wny - 对x轴和y轴的净截面模量x、y - 截面塑性发展系数, 表5-1An - 净截面面积第9页/共54页第8页/共54页xhwtb （2）直接承受动力荷载时，不考

3、虑截面塑性发展； （3）对格构式构件，对绕虚轴作用的弯矩，不能发展塑性， 对绕实轴作用的弯矩，可考虑发展塑性。 （4）关于号的说明 对于单对称截面，弯距绕非对称轴作用时，弯矩使较大 翼缘受压，会出现两种应力状况。（1）当时，不考虑截面塑性发展13 23515 235yybfft 注第10页/共54页第9页/共54页）（116/1yExxmxxfNNWMAN 可直接用于计算冷弯薄壁型钢压弯构件或格构柱绕虚轴弯曲的平面内整体稳定x 平面内轴心受压构件的稳定系数；mx 等效弯矩系数； 欧拉临界力；EN第11页/共54页第10页/共54页1(1 0.8/)mxxxxxExMNAWNNfx 平面内轴心受

4、压构件的稳定系数；xM 压弯构件的最大弯距设计值；ExN 参数；221.1ExxEAN mx 等效弯矩系数；xW1 平面内对较大受压纤维的毛截面抵抗矩；NNM1M2（6-12）第12页/共54页第11页/共54页各种情况的等效弯矩系数，规范具体规定如下：（1）悬臂构件1.0mx（2）框架柱和两端有支撑的构件无横向荷载M1和M2为端弯矩，使构件件产生同向曲率取同号使构件产生反向曲率时取异号1235. 065. 0MMmxNNM1M2使构件产生同向曲率时1.0mx使构件产生反向曲率时0.85mx 无端弯矩但有横向荷载作用时1.0mx 有端弯矩和横向荷载NN第13页/共54页第12页/共54页注：单

5、轴对称截面（T型钢、双角钢T形截面），当弯矩作用在对称轴平面内，且使较大翼缘受压时，有可能在受拉侧首先出现塑性，按下列相关公式进行补充验算2(1 1.25 /)mxxxxExMNAWN Nf2xW 受拉侧最外纤维的毛截面抵抗矩（6-13）第14页/共54页第13页/共54页23/10206mmNE481056. 7mmIx例6-1 图示一实腹式压弯柱高5m，在弯矩作用平面外为下端固定，上端自由。该柱承受轴压力设计值N800 kN，在顶端沿Y轴方向作用水平荷载设计值F120kN，钢材Q235BF，截面对X轴为b类截面。 试验算该柱在弯矩作用平面内的稳定性。截面几何特性：柱截面Q235钢b类截面轴

6、心受压构件稳定系数 30 35 40 45 50 55 0.9360.9180.8990.8780.8560.833面积A16400mm2f215N/mm2，0 . 1mx1(1 0.8 /)m xxxxxExMNAWN Nf第15页/共54页第14页/共54页KNmFLMx60051203193.31362 .487560022cmhIWxx解：查表该柱在弯矩作用平面内的稳定性不满足cmAIixx47.2158.4647.2150020 xxxil871. 0 xKNEANxEx57.139561058.461 . 1164001020614. 31 . 132322223631/92.24

7、6)57.13956/8008 . 01 (1093.313605. 1106000 . 116400871. 010800)/8 . 01 (mmNNNWMANExxxxmxx f=215N/mm2第16页/共54页第15页/共54页弯矩作用平面外的稳定计算公式：）（2261fWMANxbxtxyy弯距作用平面外轴心受压构件的稳定系数；xM所计算构件段范围内的最大弯距设计值；均匀弯曲梁的整体稳定系数。b截面影响系数，箱形截面取0.7，其他截面取1.0tx等效弯矩系数；第17页/共54页第16页/共54页式中式中21.0744000 235yybf211.0720.114000 235yyxb

8、bfWAh112bIIII1和I2分别为受压翼缘和受拉翼缘对y轴的惯性矩第18页/共54页第17页/共54页弯距使翼缘受拉时弯距使翼缘受拉时1 0.0017235byyf 1 0.0022235byyf 1.00.0005235byyf第19页/共54页第18页/共54页23/10206mmNE481056. 7mmIx例6-2 图示一实腹式压弯柱高5m，在弯矩作用平面外为下端固定，上端自由。该柱承受轴压力设计值N800 kN，在顶端沿Y轴方向作用水平荷载设计值F120kN，钢材Q235BF，柱高中部有一侧向支撑，截面对X轴为b类截面。 试验算该柱在弯矩作用平面外的稳定性。截面几何特性：柱截面

9、Q235钢b类截面轴心受压构件稳定系数 30 35 40 45 50 55 0.9360.9180.8990.8780.8560.833面积A16400mm2417067 cmIy0 . 1tx0 . 12354400007. 12yybff215N/mm2，）（2261fWMANxbxtxy第20页/共54页第19页/共54页KNmFLMx60051203193.31362 .487560022cmhIWxxcmAIiyy2 .101641706702.492 .10500yoyyiL860. 0y02. 12352354400002.4907. 12354400007. 122yybf0

10、. 1b223631215/2481093.31360 . 1106000 . 116400860. 010800mmNfmmNWMANxbxtxy解：查表取该柱在弯矩作用平面外的稳定性不满足第21页/共54页第20页/共54页一、端部约束条件简单的压弯构件的计算长度 与轴心受力构件相同二、框架柱在框架平面内的计算长度 1有侧移框架 由附表5.1查得 2无侧移框架 由附表5.2查得第22页/共54页第21页/共54页第23页/共54页第22页/共54页 如果组成构件的板件过薄，薄板可能会先于构件整体失稳，与轴心受压构件和受弯构件相同，即限制翼缘和腹板的宽厚比及高厚比。一、 受压翼缘的局部稳定受

11、力情况与受弯构件基本相同第24页/共54页第23页/共54页压弯构件翼缘板的宽厚比限值同受弯构件123515ybtf1. 工字形截面2. 箱形截面023540ybtf腹板之间的受压翼缘第25页/共54页第24页/共54页当 时001.6当 时01.62.000235160.525wyhtf00235480.526.2wyhtfmaxmin0max应力梯度工字形截面压弯柱腹板的受力状态，四边简支，二对边承受单向线性分布压应力，同时四边承受均布剪应力的作用。 1. 工字形截面二、 腹板的局部稳定第26页/共54页第25页/共54页002350.8 160.525wyhtf002350.8 480.

12、526.2wyhtf但不小于23540yf 箱形截面压弯构件腹板受力与工字形截面相同，但考虑到其腹板边缘嵌固不如工字形截面。2. 箱形截面当 时001.6当 时01.62.0第27页/共54页第26页/共54页对称截面或单轴对称截面对称截面或单轴对称截面一、截面形式第28页/共54页第27页/共54页6 6、对初选截面进行验算：、对初选截面进行验算：强度验算；刚度验算；弯矩作强度验算；刚度验算；弯矩作用平面内整体稳定验算；弯矩作用平面内整体稳定验算；弯矩作用平面外整体稳定验算；局部稳用平面外整体稳定验算；局部稳定验算。定验算。验算不满足要求，应对初选截验算不满足要求，应对初选截面进行修改，重新

13、进行验算，直至面进行修改，重新进行验算，直至满意为止满意为止第29页/共54页第28页/共54页承受单向弯距的压弯构件强度计算式：承受双向弯距的压弯构件强度计算式：xnxnxMNfAWyxnxnxxnyMMNfAWW当截面无削弱且N、Mx的取值与整体稳定验算的取值相同而等效弯距系数为1.0时，不必进行强度验算三、验算Y强度验算第30页/共54页第29页/共54页Y整体稳定验算实腹式压弯构件弯距作用平面内稳定计算式T形截面压弯构件还应按下式验算平面内稳定110.8m xxxxxE xMNfANWN21 1.25mxxxxExMNfANWN第31页/共54页第30页/共54页1txxybxMNfA

14、W第32页/共54页第31页/共54页 截面及板件尺寸 宽厚比限值 压弯构件的板件宽厚比限值 角钢截面和弯距使翼缘受拉的T形截面：当a01.0时yftb23515111tb当a01.0时yftb23518111tb弯距使翼缘受压的T型钢yftb2352 . 0151当0a01.6时yWfth235255 . 01600当1.6a02时yWfth2352 .265 . 04800Y局部稳定验算第33页/共54页第32页/共54页 截面及板件尺寸 宽厚比限值 yftb235400当0a01.6时yWfth235255 . 0168 . 000当1.6a02时yWfth2352 .265 . 048

15、8 . 000或与的较大值yf23540dtyftd235100压弯构件的板件宽厚比限值 Y局部稳定验算第34页/共54页第33页/共54页Y刚度验算第35页/共54页第34页/共54页当腹板的当腹板的h0/tW80或设有纵向加或设有纵向加劲肋时，应设置间距不大于劲肋时，应设置间距不大于3h0的横向加劲肋的横向加劲肋加劲肋截面选择同梁加劲肋设加劲肋截面选择同梁加劲肋设计计大型实腹式柱受较大水平力处大型实腹式柱受较大水平力处和运送单元的端部设置横隔，和运送单元的端部设置横隔，设置方法同轴心受压柱设置方法同轴心受压柱四、构造要求20235Wytf第36页/共54页第35页/共54页第37页/共54

16、页第36页/共54页11mxxyxxxExMNfANWNW1xIx/y0，Ix为对x轴（虚轴）的毛截面惯性矩y0为x轴到压力较大分肢轴心距离和到该分肢腹板边缘距离的较大值第38页/共54页第37页/共54页第39页/共54页第38页/共54页缀条式分肢按轴心压杆计算，分肢计算长度：缀材平面内取缀条体系的节间长度缀条平面外取整个构件两侧向支撑点间的距离分肢1：分肢2：第40页/共54页第39页/共54页V 假定由各缀件面共同承担，对双肢格构柱两个缀件面各承担V1V/2 按轴心压杆选择截面第41页/共54页第40页/共54页二、弯距绕实轴作用的格构式压弯构件第42页/共54页第41页/共54页p缀

17、材所受剪力按式（缀材所受剪力按式（4.51）计算进行设计计算进行设计1txxybxMNfAW第43页/共54页第42页/共54页I1、I2分别为分肢1和分肢2对y轴的惯性矩第44页/共54页第43页/共54页fx和NEx由换算长细比确定W1y为在弯距My作用下对较大受压纤维的毛截面模量第45页/共54页第44页/共54页21xMyNNaa1111122yyIyMMIyIy21yyyMMM21NNN分肢1分肢2第46页/共54页第45页/共54页三、格构柱的横隔及分肢的局部稳定横膈的间距不得大于柱截面较大宽度的9倍且不得大于8m运送单元端部应设置横隔较大水平力作用处 p格构柱分肢局部稳定同实腹式

18、柱第47页/共54页第46页/共54页强度稳定实腹式 格构式 弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定)整体稳定局部稳定平面内稳定 平面外稳定 承载能力极限状态正常使用极限状态 取值同轴压构件。取值同轴压构件。 ,maxmax yx刚度小结：第48页/共54页第47页/共54页一、柱头1.铰接 梁与柱之间通过焊缝铰接2.刚接 可传递弯矩 制作、施工较复杂 第49页/共54页第48页/共54页二、柱脚2. 整体式柱脚实腹柱或分肢间距小于1.5m的格构柱，常采用整体式柱脚；分肢间距不小于1.5m的格构柱，常采用分离式柱脚 整体式柱脚的受力状况与下列诸多因素相关，难以精确计算 柱脚和基础顶面是否平整和紧密接触 锚栓预拉力的大小 柱脚、锚栓和基础顶面受力后的变形相当于独立的轴心受压柱脚的组合，计算方法和轴压柱脚相同1. 分离式柱脚第50页/共54页第49页/共54页1. 钢结构实腹式压弯构件的设计一般应进行的计算内容为？(A) 强度、弯矩作用平面内的整体稳定性、局部稳定、变形(B) 弯矩作用平面内稳