第6章-1偏心受力构件

1、大纲要求大纲要求: :1 1、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式；、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式；2 2、了解压弯构件整体稳定的基本原理；、了解压弯构件整体稳定的基本原理；掌握其计算方法；掌握其计算方法；5 5、掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求；4 4、掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算; ;3 3、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理；、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理；掌握其计掌握其计 算方法；算方法；6 6、了解、了解压弯构件的计算长度压弯构件的计算长度 引起弯矩的可能因素：引起弯矩的可能因素：N

2、NeeNNa)b)实腹式实腹式框架和刚架框架和刚架格构式格构式工业厂房工业厂房单向受弯单向受弯平面结构平面结构双向受弯双向受弯空间结构空间结构 （1）按）按截面组成方式截面组成方式分为型钢（分为型钢（a、b），钢板焊接组合截面型钢（），钢板焊接组合截面型钢（c、g），组合截面（），组合截面（d、e、f、h、i） （2）按）按截面几何特征截面几何特征分为开口截分为开口截面，闭口截面（面，闭口截面（g、h、i、j） （3）按）按截面对称性截面对称性分为单轴对称分为单轴对称截面（截面（d、e、f、n、p），双轴对称），双轴对称截面（其余各图）截面（其余各图） （4）按）按截面分布连续性截面分布连续性

3、分为实腹分为实腹式截面（式截面（ag）格构式截面（）格构式截面（kp）截面形式选择截面形式选择承受弯矩很小轴力很大：采用轴心受压构件截面形式；承受弯矩很小轴力很大：采用轴心受压构件截面形式；当仅一个方向的弯矩较大：当仅一个方向的弯矩较大：用单轴对称截面，较大翼缘位于受压一侧用单轴对称截面，较大翼缘位于受压一侧 截面的部分或全部应力都达到甚至超过钢材屈截面的部分或全部应力都达到甚至超过钢材屈服点的状况。服点的状况。 弯矩作用平面内的弯曲变形，不存在分枝现象。弯矩作用平面内的弯曲变形，不存在分枝现象。 条件：侧向有足够支撑条件：侧向有足够支撑 。 指构件的挠度（或长细比）达到甚至超过规范的指构件的

4、挠度（或长细比）达到甚至超过规范的限值。限值。 发生在腹板和受压翼缘。发生在腹板和受压翼缘。 条件：板件较薄条件：板件较薄 弯矩作用方向存在弯曲变形，垂直于弯矩作用方向弯矩作用方向存在弯曲变形，垂直于弯矩作用方向会突然产生弯曲变形，同时截面会绕杆轴发生扭转。会突然产生弯曲变形，同时截面会绕杆轴发生扭转。 条件：侧向缺乏足够支撑或承受双向弯矩的压弯构条件：侧向缺乏足够支撑或承受双向弯矩的压弯构件。件。 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

5、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 取值同轴压构件。取值同轴压构件。 ,maxmax yx刚度刚度压压弯弯构构件件截面形成塑性铰时的应力分布 )1()1(422222pyypyyMbhfhhbhhfMNbhfhbfN式中消去式中消去值，得矩形截面形成塑性铰时值，得矩形截面形成塑性铰时N N、M M相关公式：相关公式： 无轴力作用时，净截面的塑性弯矩。 1)(2ppMMNNbhfNyp无弯矩作用时，全部净截面屈服的承载力；无弯矩作用时，全部净截

6、面屈服的承载力；4/2bhfMypN轴心力轴心力 M弯矩弯矩矩形截面矩形截面N和和M的相关曲线的相关曲线 为计算简便且偏于安全，为计算简便且偏于安全，采用直线采用直线4作为计算依据：作为计算依据：1ppMMNN（2）以构件截面）以构件截面塑性受力阶段极限状态塑性受力阶段极限状态作为强度计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）以构件截面）以构件截面边缘纤维屈服边缘纤维屈服时的弹性受力阶段极时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限状态作为强度计算的承载能力极限状态 （3）以构件截面）以构件截面部分塑性发展部分塑性发展作为强度计算准则作为强度计算准则fWMANnx

7、xnfWMANnxx2fWMANnxx塑性中性轴在腹板内塑性中性轴在腹板内塑性中性轴在翼缘内塑性中性轴在翼缘内141122ppxxNNMM1)5 . 0(ppNNMM的的与与 关系曲线不仅与截面关系曲线不仅与截面形状有关，而且与弯形状有关，而且与弯矩作用的主平面及矩作用的主平面及 等有关等有关pNNpMM只在一个主平面有弯矩作用时只在一个主平面有弯矩作用时在两个主平面有弯矩作用时在两个主平面有弯矩作用时fWMANnxxxnfWMANnyyynfWMWMANnyyynxxxn塑性发展系数的取值塑性发展系数的取值（1） 的数值与截面形式、塑性发展深度和截面高的数值与截面形式、塑性发展深度和截面高度

8、的比值度的比值 、腹板面积与翼缘面积的比值、腹板面积与翼缘面积的比值 、以及、以及应力状态有关。应力状态有关。 （2）拉弯、压弯构件的）拉弯、压弯构件的 与受弯构件的与受弯构件的 保持保持衔接。塑性发展越深，则衔接。塑性发展越深，则 值越大，但考虑到以值越大，但考虑到以下因素，塑性发展深度不宜超出截面高度的下因素，塑性发展深度不宜超出截面高度的0.15倍。倍。有横向荷载作用有横向荷载作用时，时，按材料力学按材料力学方法进行方法进行剪应力计算剪应力计算： 对框架梁等对框架梁等以弯曲为主以弯曲为主但有少量拉力或压力但有少量拉力或压力的构件，则仍应按梁的要求计算其最大挠度的构件，则仍应按梁的要求计算

9、其最大挠度 （按荷载的标准组合）不超过容许挠度值：（按荷载的标准组合）不超过容许挠度值： 与轴心受力构件相仿，拉弯和压弯构件的刚度与轴心受力构件相仿，拉弯和压弯构件的刚度通常用最不利方向的通常用最不利方向的最大长细比最大长细比来衡量，应满足来衡量，应满足下式要求：下式要求： ww，或，或w/lw/l max多高层框架柱控制风载作用层间多高层框架柱控制风载作用层间侧侧移：移： d d/ /h hd d/ /h h ，1/400 1/400 和顶点和顶点侧侧移：移： D D/ /H HD D/ /H H ，1/5001/500刚架和排架柱控制风载作用柱顶刚架和排架柱控制风载作用柱顶侧侧移：移： 1

10、/1001/1001/3001/300有重级工作制吊车厂房，由一台最大吊车水有重级工作制吊车厂房，由一台最大吊车水平制动荷载所产生的吊车轨顶标高处的水平位移平制动荷载所产生的吊车轨顶标高处的水平位移 H Hc/1250c/1250 例题例题2 2 验算如图所示拉弯构件的强度和刚度。轴心验算如图所示拉弯构件的强度和刚度。轴心拉力设计值拉力设计值N=100KN，横向集中荷载设计值，横向集中荷载设计值F=8KN，均为静力荷载。构件的截面为均为静力荷载。构件的截面为21001001001010，钢材，钢材为为Q235Q235， =350=350。解：解：1. 构件的最大弯矩。构件的最大弯矩。 Mx=Fa=81.5=12KNm 2截面几何特性，截面几何特性，由附表由附表5查得查得210010010 An=219.26=38.52cm2 W1x=263.2=126.4cm3 W2x=225.1=50.2cm3 ， ix=3.05cm, iy=4.52cm 3. 3. 验算验算，设计强度，设计强度f f=215N/mm=215N/mm2 2 （1）强度）强度 对对1 1边缘边缘 362322104 .12605. 110121052.3810100 xxxnWMAN=26+90.4=116.4N/mm2f=215N/mm2(满足要求) 对对2 2边缘边缘 =26-199.2=-1