拉弯压弯构课件

1、钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件NNM2FNFNN2MNeNN1MNNN1MeN承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用偏压偏压（或偏拉）（或偏拉）构件构件 弯矩由偏心轴力引起时弯矩由偏心轴力引起时压弯构件压弯构件 拉弯构件拉弯构件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件弯矩作用在截面的一个主轴平面内弯矩作用在截面的一个主轴平面内 双向压弯（或拉弯）构件双向压弯（或拉弯）构件弯矩作用在两个主轴平面内弯矩作用在两个主轴平面内墙架柱墙架柱工作平台柱工作平台

2、柱支架柱支架柱单层厂房结构单层厂房结构钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 实腹式实腹式 格构式格构式常用的截面形式：常用的截面形式： 热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面 组合截面组合截面 限制构件长细比来保证刚度要求限制构件长细比来保证刚度要求承载力极限状态承载力极限状态.包括强度、整体稳定和局部稳定计算包括强度、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平面外稳定的计算.钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件压弯构件应用比较广泛，例如，

3、有横向节间荷载作用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、单层厂房柱、以及多层的桁架上弦杆、屋架天窗侧立柱、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。或高层房屋的框架柱等等都属于压弯构件。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件单向拉弯和压弯构件的截面形式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

4、弯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。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。这些当由设计人员根据具体情况加以判断。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件对单向压弯构件，根据其到达承载能力极限状态时对单向压弯构件，根据其到达承载能力极限状态时的破坏形式，应计算其：的破坏形式，应计算其：（1）强度；）强度；（2）弯矩作用平面内的稳定；）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；）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

5、构件时还应计算分肢的稳定。为了保证）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。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。算其挠度。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 钢结构中拉弯构件应用较少，桁架的下弦杆有时作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。用有非节点荷裁，这种下弦杆就是拉弯构件。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 在轴心压力和绕主轴弯矩的共同作用下，截面上应力在轴心压力和绕主轴

6、弯矩的共同作用下，截面上应力发展过程，构件中应力最大的截面可能发生强度破坏。发展过程，构件中应力最大的截面可能发生强度破坏。A whhxx thfftA =bMyy ww=(b)wxf(a)(1-2 )hhyffHNHffyyy(c)(d) hfyfy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钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件边缘屈服准则，截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段边缘屈服准则，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。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全截面屈服准则，截面塑性受力阶

7、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。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算的承载能力极限状态1边缘屈服准则边缘屈服准则令截面屈服轴力令截面屈服轴力Np=Afy，屈服弯矩，屈服弯矩Mex=Wex fy，则得，则得N和和Mx的线性相关公式：的线性相关公式：yexxfWMAN1exxpMMNN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件2 2全截面屈服准则全截面屈服准则得得N和和Mx的相关公式：的相关公式：114) 12(pxx2p22MMNN当轴力很大（当轴力

8、很大（NAwfy）时，塑性中和轴将位于翼缘范）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：围内，按上述相同方法可以得到：1) 12(2) 14(pxxpMMNN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 因此，因此， 近似简化为以下两条直线公式，即：近似简化为以下两条直线公式，即：当当 时，时， 当当 时时, 13. 0pNN1pxxMM13. 0pNN115. 11pxxyMMAfN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件=1.0NpNxpx+(7.2.4b)MM44+11.0NNp11.02+1pxxMM(7.2.5b)O(7.2.4a)(7.2.5a

9、)0.13钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件3部分发展塑性准则部分发展塑性准则偏安全地采用直线式相关公式：偏安全地采用直线式相关公式：一部分进入塑性，一部分进入塑性，另一部分截面还处于弹性阶段另一部分截面还处于弹性阶段采用弹性截面模量采用弹性截面模量Wex当构件部分塑性发展时，近似采用直线关系式：当构件部分塑性发展时，近似采用直线关系式： 1pxxpMMNN1exxxpMMNN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1单向拉弯、压弯构件按下式计算截面强度：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：双向拉弯、压弯构件计算截面强度：

10、 fWMANnxxxnfWMWMANnyyynxxxn3x1yx钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1）计算疲劳的实腹式拉弯、压弯构件）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）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）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受压翼缘的自由外伸宽度 与其厚度与其厚度 之比限制为之比限制为当当 时不考虑塑性开展。时不考虑塑性开展。4）刚度）刚度 同轴心构件同轴心构件btyy/23515/23513ftbfy/23513/ftb钢结构基本原理及设计钢结构基

11、本原理及设计拉弯压弯构课件 单向压弯构件的整体失稳分为：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内失稳为弯曲屈曲 弯矩作用平面外失稳为弯扭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双向压弯构件则只有弯扭失稳一种可能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件0ee0NvyAAzNAxNNExM =Ne x0 oNuxB xxyA-AvCyMDvx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 钢

12、结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件有缺陷实际构件理想构件无缺陷NNxNzAAy0ee0uMyA-Ayx xxM = x NNe0uyoABCcrNuD或 平面外失稳变形和轴力位移曲线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钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件计算方法分为两大类：计算方法分为两大类：1极限荷载计算方法。

13、极限荷载计算方法。2相关公式方法。相关公式方法。 弯矩作用平面内极限荷载的方法有解析法和数值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。得到稳定承载力的闭合解，使用很不方便。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件e00e100120v0NlN80AeW00.001=残余应力分布2.04.0= 0.51.0=204060vl00.10.00.

14、20.30.80.6uxNyAf0.40.50.70.91.0偏心压杆的柱子曲线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载力Nux的数值解，可以考虑构件的几何缺陷和残余应力影的数值解，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。的方法。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 各国设计规范压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验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。

15、利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用边缘屈服准则，可以建立压弯构件弯矩作用平面内稳定计算的轴力与弯矩的相关公式。定计算的轴力与弯矩的相关公式。m0202sec1(sec1)222(sec1)82(sec1)82/2ExNMklyeNNklMlEIklEI NLkl受均匀弯矩作用的压弯构件的中点最大挠度为：受均匀弯矩作用的压弯构件的中点最大挠度为：钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件式中式中 为不考虑为不考虑 （仅受均匀弯矩（仅受均匀弯矩 ）时）时简支梁的中点挠度，方括号项为压弯构件考虑轴力简支梁的中点挠度，方括号

16、项为压弯构件考虑轴力 影响影响（二阶效应）的跨中挠度放大系数。可得：（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数近似为 。考虑二阶效应后，两端铰支构件由。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：横向力或端弯矩引起的最大弯矩应为：EIMl8/20MN)2/(sec klNEx/112/) 12sec(2NNklkl)/1/(1ENNExxmxxmax11NNMM钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件式中式中Mx构件截面上由横向力或端弯矩引起的一阶弯构件截面上由横

17、向力或端弯矩引起的一阶弯矩；矩； mx等效弯矩系数，将横向力或端弯矩引起的非均匀分等效弯矩系数，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，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， 考虑轴力考虑轴力N引起二阶效应的弯矩增大系数，引起二阶效应的弯矩增大系数， 为欧拉临界荷载。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等效为跨中最大初弯曲v0（表示综合缺陷）。假定等效初弯曲（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

18、弯矩为为正弦曲线，可得，考虑二阶效应后由初弯曲产生最大弯矩为: Ex11NN2x2ExEANEx0 xmax21NNNvM钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件因此因此,根据边缘屈服准则，压弯构件弯矩作用平面内截根据边缘屈服准则，压弯构件弯矩作用平面内截面最大应力应满足面最大应力应满足: 式中式中A、 压弯构件截面面积和最大受压纤维的压弯构件截面面积和最大受压纤维的毛截面模量毛截面模量yEx10 xmx1xxmax2xmax1)1 (fNNWNvMANWMMANxxW1 令式中令式中Mx =0，则满足式关系的，则满足式关系的N成为有初始缺陷的轴成为有初始缺陷的轴心压杆的临界力心

19、压杆的临界力N0 x，在此情况下，解出等效初始缺陷：，在此情况下，解出等效初始缺陷： Ex0 x0 xEx0 xy1x0NANNNNAfWv钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1)1 (Exxy1xxmxyxNNfWMAfNyx0 xAfN可得可得: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，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

20、弯构件以及截面发展塑性可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：计算结果的比较，可采用下列修正公式： 1)8 . 01 (Exy1xxxmxyxNNfWMAfN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件pW fy1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1MN=204060801001201600.10.30.50

21、.70.9yAfN0.40.20.60.81.0公式（7.3.7）值理 论 值fy0.75yfNMxxMxO焊接工字钢偏心压杆的相关曲线焊接工字钢偏心压杆的相关曲线 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算公式为：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（绕虚轴（ 轴）弯曲的格构式压弯构件轴）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实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构式压弯构件 xfNNWMAN)1 (/Exx1xxmxxfNNWMAN)8 . 01 (/Ex1xxxmxx对于单轴对称截面（如对于单轴对称截面

22、（如T形截面）压弯构件，当弯矩作形截面）压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时，有可能在较小翼用在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。缘（或无翼缘）一侧产生较大的拉应力而出现受拉破坏。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件对这种情况，除计算外，尚应补充如下计算：对这种情况，除计算外，尚应补充如下计算：fNNWMAN)25. 11 (/Ex2xxxmx 式中式中W2x弯矩作用平面内受压较小翼缘（或无翼弯矩作用平面内受压较小翼缘（或无翼缘端）的毛缘端）的毛 截面模量。截面模量。 以上各式中以上各式中 。等效弯

23、矩系数。等效弯矩系数 可按以下规定采用：可按以下规定采用：2x2/Ex1 . 1EANmx钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件（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）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，和弱支撑框架柱， =1.0。（2）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， =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，|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

24、弯点）时取异号。曲率（有反弯点）时取异号。有端弯矩和横向荷载同时作有端弯矩和横向荷载同时作 用时，使构件产生同向曲率取用时，使构件产生同向曲率取 =1.0。使构件产生反向曲率。使构件产生反向曲率 取取 =0.85。无端弯矩但有横向荷载作用时，无端弯矩但有横向荷载作用时， =1.0。mxmxmxmxmx钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 弯矩作用平面外的抗弯刚度通常较小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够的支撑构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑可能发生弯扭屈曲（弯扭失稳）可能发生弯扭屈曲（弯扭失稳）

25、构件弯矩作用平面外的整体失稳构件弯矩作用平面外的整体失稳1）弹性稳定理论，对两端简支、两端受轴心压力和等弯）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：条件： 0112crx2xEyMMNNNN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件当实腹式单向压弯构件在侧向没当实腹式单向压弯构件在侧向没有足够的支承时，构件可能发生侧扭有足够的支承时，构件可能发生侧扭屈曲而破

26、坏。由于考虑初始缺陷的侧屈曲而破坏。由于考虑初始缺陷的侧扭屈曲弹塑性分析过于复杂，目前我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国规范中采用的计算公式是按理想的屈曲理论为依据的。屈曲理论为依据的。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 时，曲线外凸，时，曲线外凸，偏安全地取偏安全地取 ,得到直线相关方程为：得到直线相关方程为：1EyNN1EyNN1crxxEyMMNN2）将相关公式中的）将相关公式中的NEy和和Mcrx分别用分别用 yAfy和和 bW1xfy代入，代入，并引入等效弯矩系数并引入等效弯矩系数 和截面影响系数和截面影响系数 ，可以得到平，可以

27、得到平面外稳定承载力的实用相关公式：面外稳定承载力的实用相关公式：tx1y1xbxtxyyfWMAfN钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件越大，压弯构件弯扭屈曲越大，压弯构件弯扭屈曲的承载能力越高，当的承载能力越高，当NNEy时，时，相关曲线变为直线：相关曲线变为直线：EyNNEyNNcrMM5EyNN10.50.221.01.01crEyMMNN单向压弯构件在弯矩作用平面外失稳的相关曲线单向压弯构件在弯矩作用平面外失稳的相关曲线钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件考虑抗力分项系数，规范验算公式：考虑抗力分项系数，规范验算公式： fWMAN1xbxtxy 式

28、中式中 截面影响系数：箱形截面截面影响系数：箱形截面 =0.7，其他截面，其他截面 =1.0； y 弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，对于单轴弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，对于单轴 对称截面，采用换算长细比对称截面，采用换算长细比 确定确定 b均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数 对工字形截面和对工字形截面和T形截面的非悬臂构件可按受弯构件整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；对闭口截面体稳定系数的近似公式计算；对闭口截面 b=1.0。 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 工字形截面（含工字形截面（含H型钢）：

29、型钢）： 双轴对称时：双轴对称时： 双角钢双角钢T形截面：形截面： 2354400007. 12yybf2350017. 01yybf钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 tx计算弯矩作用平面外稳定时的弯矩等效系数，计算弯矩作用平面外稳定时的弯矩等效系数， (1)在弯矩作用平面外有支撑的构件，应根据两相邻支撑点间在弯矩作用平面外有支撑的构件，应根据两相邻支撑点间构件段内的荷载和内力情况确定：构件段内的荷载和内力情况确定：构件段无横向荷载作用时，构件段无横向荷载作用时， tx=0.65+0.35M2/M1，M1和和M2是构件段在弯矩作用平面内是构件段在弯矩作用平面内的端弯矩，的

30、端弯矩，|M1|M2|；当使构件段产生同向曲率时取同号，；当使构件段产生同向曲率时取同号，产生反向曲率时取异号；产生反向曲率时取异号；构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时使构件段产生同构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时使构件段产生同向曲率取向曲率取 tx=1.0；使构件段产生反向曲率取；使构件段产生反向曲率取 tx =0.85。构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时，构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时， tx=1.0。(2)弯矩作用平面外为悬臂构件，弯矩作用平面外为悬臂构件， tx=1.0。 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 规范规定，弯矩作用在两个主平面内规范规定，弯矩作

31、用在两个主平面内双轴对称实腹式工字形截面和箱形截面的压弯构件，其稳定按双轴对称实腹式工字形截面和箱形截面的压弯构件，其稳定按下列公式计算：下列公式计算： fWMNNWMAN1ybyyty/Ex1xxxmxx)8 . 01 (fWMNNWMAN1xbxxtx/Ey1yyymyy)8 . 01 (钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 式中式中 Mx、My所计算构件段范围内对所计算构件段范围内对x轴轴(工字形截工字形截面和面和H型钢型钢x 轴为强轴轴为强轴)和和y轴的最大弯矩；轴的最大弯矩； x、 y对对x轴和轴和y轴的轴心受压构件稳定系数；轴的轴心受压构件稳定系数； bx、 by

32、均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：对工均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：对工 字形截面（含字形截面（含H型钢）的非悬臂（悬伸）构件，型钢）的非悬臂（悬伸）构件， bx可按受可按受 弯构件整体稳定系数近似公式计算，弯构件整体稳定系数近似公式计算， by=1.0；对；对 闭口截面，闭口截面， bx= by=1.0。 等效弯矩系数等效弯矩系数 mx和和 my应按弯矩作用平面内稳定计算应按弯矩作用平面内稳定计算的有关规定采用；的有关规定采用； tx、 ty和应按弯矩作用平面外稳定计算和应按弯矩作用平面外稳定计算的有关的规定采用。的有关的规定采用。 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 规

33、范对压弯构件翼缘宽厚比的限制规定如下：规范对压弯构件翼缘宽厚比的限制规定如下： 外伸翼缘板外伸翼缘板 两边支承翼缘板两边支承翼缘板 y/23513/ftby0/23540/ftb 当构件强度和整体稳定计算中取当构件强度和整体稳定计算中取 =1.0时时xy/23515/ftb钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件hwhhhwbb0btbwtttwtt 腹板的局部稳定问题受剪应力的影响不大，引入应腹板的局部稳定问题受剪应力的影响不大，引入应力梯度力梯度 来考虑不均匀压力的影响，为此定义：来考虑不均匀压力的影响，为此定义： 0maxminmax0钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设

34、计拉弯压弯构课件不均匀压力和剪力共同作用腹板弹性屈曲临界应力：不均匀压力和剪力共同作用腹板弹性屈曲临界应力： 2022w2ecr)1 (12hvEtK式中，式中，Ke为弹性屈曲系数，其值与应力梯度为弹性屈曲系数，其值与应力梯度 有关；有关；根据弹塑性稳定理论，弹塑性临界应力为：根据弹塑性稳定理论，弹塑性临界应力为：02022w2pcr)1 (12hvEtKKp为塑性屈曲系数，其值与最大受压边缘割线模量和为塑性屈曲系数，其值与最大受压边缘割线模量和应力梯度有关应力梯度有关当当0 1.6时，时， 当当1.6 2.0时，时， 5016/0w0th0148/0w0th0钢结构基本原理及设计钢结构基本原

35、理及设计拉弯压弯构课件当当 时，时， 当当 时，时， 式中式中 构件在弯矩作用平面内的长细比，当构件在弯矩作用平面内的长细比，当 100时，取时，取 =100。考虑两块腹板受力可能不完全一致考虑两块腹板受力可能不完全一致腹板与翼缘采用单侧焊缝连接腹板与翼缘采用单侧焊缝连接6 . 100y0w0235255 . 0168 . 0fth26 . 10y0w02352 .265 . 048fthy0/23540/fthwy0w0235255 . 016fth钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件3 3T T形截面的腹板形截面的腹板规范规定：规范规定： 0 . 10yw023515ft

36、h0 . 10yw023518fth当 时当 时 1）自由边受压）自由边受压 2）自由边受拉）自由边受拉 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件热轧热轧T形钢形钢 yw0235)2 . 015(fth焊接焊接T形钢形钢 yw0235)17. 013(fth压弯构件的高厚比不满足时，可调整厚度或高度压弯构件的高厚比不满足时，可调整厚度或高度对工字形和箱形截面压弯构件的腹板也可在计算构件对工字形和箱形截面压弯构件的腹板也可在计算构件的强度和稳定性时采用有效截面。的强度和稳定性时采用有效截面。可采用纵向加劲肋加强腹板，这时应按上述规定可采用纵向加劲肋加强腹板，这时应按上述规定验算纵向

37、加劲肋与翼缘间腹板的高厚比。验算纵向加劲肋与翼缘间腹板的高厚比。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 受力大小受力大小 选择截面选择截面 使用要求使用要求 构造要求构造要求 宽肢薄壁宽肢薄壁 平面内和平面外稳定性相等原则平面内和平面外稳定性相等原则 根据轴力根据轴力N、弯矩、弯矩M和构件的计算长度和构件的计算长度l0 x、l0y初步确初步确定截面的尺寸，然后验算，参考已有类似设计进行估算定截面的尺寸，然后验算，参考已有类似设计进行估算。对初选截面验算：。对初选截面验算： 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1强度强度 2整体稳定验算整体稳定验算 平面内平面内

38、 平面外平面外3局部稳定验算局部稳定验算4刚度验算刚度验算实腹式压弯构件的构造要求与实腹式轴心受压构件相似实腹式压弯构件的构造要求与实腹式轴心受压构件相似1当腹板的当腹板的h0/tw80时，为防止腹板在施工和运输中时，为防止腹板在施工和运输中 发生变形，应设置间距不大于发生变形，应设置间距不大于3h0的的横向加劲肋。横向加劲肋。2设有设有纵向加劲肋纵向加劲肋的同时也应设置横向加劲肋。的同时也应设置横向加劲肋。3防止施工和运输过程中发生变形，应设置防止施工和运输过程中发生变形，应设置横隔。横隔。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 格构式压弯构件当弯矩绕虚轴格构式压弯构件当弯矩

39、绕虚轴(x轴轴)作用时，应进行弯矩作用时，应进行弯矩作用作用平面内的整体稳定计算和分肢的稳定平面内的整体稳定计算和分肢的稳定计算。计算。 1xyy(a)(b)yxMyx0yx1Mx(c)yxxMxyx0yy0弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件截面弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件截面钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1弯矩作用平面内的整体稳定计算弯矩作用平面内的整体稳定计算2分肢的稳定计算分肢的稳定计算弯矩绕虚轴作用的压弯构件，在弯矩作用平面外弯矩绕虚轴作用的压弯构件，在弯矩作用平面外的整体稳定性一般由分肢的稳定计算得到保证，故不的整体稳定性一般由分肢的稳定计算得到保证，故不必再计

40、算整个构件在弯矩作用平面外的整体稳定性。必再计算整个构件在弯矩作用平面外的整体稳定性。整个构件为平行弦桁架，分肢看作桁架体系的弦整个构件为平行弦桁架，分肢看作桁架体系的弦杆分肢轴心力计算：杆分肢轴心力计算： fNNWMAN)1 (/Exx1xxmxx钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件分肢22Nyx分肢11NNy1ya2Myxx1M1x2yy1a分肢的内力计算分肢的内力计算分肢分肢1aMayNNx21钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件12NNN分肢分肢21）缀条式压弯构件的分肢按轴心压杆计算）缀条式压弯构件的分肢按轴心压杆计算2）分肢的计算长度，）分肢的计

41、算长度，在缀条平面内（分肢绕在缀条平面内（分肢绕1-1轴轴) 缀条体系节间长度；缀条体系节间长度；在缀条平面外（分肢绕在缀条平面外（分肢绕 轴轴)，构件两侧向支撑点间距离。，构件两侧向支撑点间距离。缀板式构件分肢计算时，除轴心力缀板式构件分肢计算时，除轴心力N1(或或N2)外，还考虑由缀外，还考虑由缀板的剪力作用引起局部弯矩，按实腹式压弯构件验算单肢的板的剪力作用引起局部弯矩，按实腹式压弯构件验算单肢的稳定性稳定性在缀板平面内分肢的计算长度（分肢绕在缀板平面内分肢的计算长度（分肢绕1-1轴轴)取缀板间净距取缀板间净距3缀材的计算缀材的计算与格构式轴心受压构件相同与格构式轴心受压构件相同 yy

42、钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1平面内平面内格构式压弯构件当弯矩绕实轴格构式压弯构件当弯矩绕实轴(y轴轴)作用时，与实腹式作用时，与实腹式压弯构件完全相同。弯矩作用平面内整体稳定计算与实腹压弯构件完全相同。弯矩作用平面内整体稳定计算与实腹式构件相同，式构件相同，2平面外平面外 计算弯矩作用平面外的整体稳定时，长细比应取换算计算弯矩作用平面外的整体稳定时，长细比应取换算长细比，整体稳定系数取长细比，整体稳定系数取 =1.0。bfNNWMAN)8 . 01 (/Ex1xxxmxxfWMAN1ybytyx钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件3）分肢稳定）分肢

43、稳定按实腹式压弯构件计算按实腹式压弯构件计算轴心压力轴心压力N在两分肢间的分配与分肢轴线至虚轴在两分肢间的分配与分肢轴线至虚轴X轴的轴的距离成反比；弯矩在两分肢间的分配与分肢对实轴距离成反比；弯矩在两分肢间的分配与分肢对实轴Y轴的轴的惯性矩成正比、与分肢轴线至虚轴惯性矩成正比、与分肢轴线至虚轴X轴的距离成反比。轴的距离成反比。即：即： yM 分肢分肢1的轴心力：的轴心力： 分肢分肢1的弯矩：的弯矩： ayNN21y221111y1/MyIyIyIM钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 分肢分肢2的轴心力：的轴心力：分肢分肢2的弯矩：的弯矩： 式中式中 I1，I2分肢分肢1和分

44、肢和分肢2对对y轴的惯性矩；轴的惯性矩；12NNNy1yy2MMMx(b)yxyMy(a)yyxa2yy11x1yM分肢1分肢2弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件截面弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件截面钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件1整体稳定计算整体稳定计算 fWMNNWMANy1yty/Exx1xxmxx)1 (ax1yM yx1yM x分肢2分肢1y2y1双向受弯格构柱双向受弯格构柱钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件2分肢的稳定计算分肢的稳定计算构件宜采用缀条连接。构件宜采用缀条连接。 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 承受轴心压

45、力、水平剪力和弯矩，需与基础刚接。承受轴心压力、水平剪力和弯矩，需与基础刚接。 2 分离式柱脚分离式柱脚1 整体式柱脚整体式柱脚钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件 分离式钢柱脚，用于格构式柱且两柱肢间距大于或等于分离式钢柱脚，用于格构式柱且两柱肢间距大于或等于1.5m时。分离式柱脚实质上是两个轴心受压柱的柱脚用连系时。分离式柱脚实质上是两个轴心受压柱的柱脚用连系构件连成整体，连系构件按构造设置。构件连成整体，连系构件按构造设置。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计拉弯压弯构课件整体式柱脚，主要用于实腹柱或格构柱当柱的分肢间整体式柱脚，主要用于实腹柱或格构柱当柱的分肢间距小于距小