构件的截面承载力

第3章构件的截面承载力

——强度轴心受力构件的强度梁的强度拉弯、压弯构件的强度主要内容：重点：按强度条件设计构件截面3.1轴心受力构件的强度应用：主要承重结构、平台、支柱、支撑等截面形式

3.1.1轴心受力构件的应用和截面选择热轧型钢截面热轧型钢截面

冷弯薄壁型钢截面冷弯薄壁型钢截面型钢和钢板的组合截面实腹式组合截面格构式组合截面对截面形式的要求能提供强度所需要的截面积制作比较简便便于和相邻的构件连接截面开展而壁厚较薄承载极限：截面平均应力达到fu

，但缺少安全储备毛截面平均应力达fy，结构变形过大3.1.2轴心受拉构件的强度钢材的应力应变关系

计算准则：毛截面平均应力不超过fy

应力集中现象孔洞处截面应力分布(a)弹性状态应力(b)极限状态应力设计准则：净截面平均应力不超过fy

设计公式：——钢材的抗拉强度设计值！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑孔前传力的影响。3.1.3轴心受压构件的强度强度计算与轴心受拉一样，一般其承载力由稳定控制轴心受拉强度计算实例某轻型屋架的下弦杆选用Q235钢的圆钢制作，在杆的中点需用花蓝螺丝张紧，杆的轴心拉力为N=90kN，试设计此拉杆。Solution:预估拉杆直径在16~40mm之间，故取钢材设计强度值。圆钢所需的净截面面积为参见P336附表11，注意屈服强度与设计强度的区别！根据计算面积，查P334附表7，知：直径为27mm的圆杆，扣除丝扣深度后，净截面直径为24.19mm，截面积为459.4m㎡，满足要求。讨论：如果整个拉杆沿长度方向均采用直径27mm的杆，显然，在没有螺丝的部分，截面富余就过多，材料就有些浪费。

鉴于上述考虑，可以在没有丝扣的部分，改用直径为24mm的圆杆。思考：

从直径24mm变化到27mm应怎么处理？（提示：应力集中的影响！）索的受力性能和强度计算应力-应变曲线基本假定:理想柔性符合Hook定律计算方法：允许应力法（注意与现行设计理论的区别！）注意到初始阶段的非线性特征，工程中的预张紧措施即是为了消除此影响。3.2梁的类型和强度分类：3.2.1梁的类型钢梁类型按制作方式分：型钢梁和组合梁楔形梁按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁蜂窝梁双向弯曲梁按受力情况分：单向弯曲梁和双向弯曲梁(a)屋面檩条(b)吊车梁预应力梁基本原理：受拉侧设置高预拉力的钢筋，使梁受荷前反弯曲。制作、施工过程复杂。预应力梁梁的极限承载能力包括：截面的强度：弯、剪、扭及综合效应。构件的整体稳定板件的局部稳定直接受重复荷载时，疲劳梁的应用范围：房屋建筑和桥梁工程。如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。梁的正应力：3.2.2梁的弯曲、剪切强度梁的M-ω曲线应力-应变关系简图正应力发展的四个阶段：梁的正应力分布(a)

弹性工作阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢(b)弹塑性工作阶段：一般受弯构件(c)塑性工作阶段：塑性铰(d)应变硬化阶段：一般不利用弹性工作阶段Me=Wnfy塑性工作阶段Mp=WpnfyWpn=S1n+S2n弹塑性阶段F=Wp/W各阶段最大弯矩：！对矩形截面F=1.5;圆形截面F=1.7;圆管截面F=1.27;工字形截面对轴在1.10和1.17之间！截面塑性发展系数：x和y，取值1.0~1.2之间。如工字形截面x

=1.05，y=1.2；箱形截面x=y=1.05截面简图GB5沈001旋7计算赚公式易：单向笛弯曲乐时双向赛弯曲隙时！对于x和y：(1堡)疲劳计案算取1.0受;(2)取1.斯0。塑性矮设计信时：GB痛50阀01晚8计算公爹式：单向弯兵曲时双向弯银曲时例：死比较疾两种逝焊接妖工字所型截孔面的该弯矩自承载收能力落，所沾用钢慰材为Q3站45。两截场面尺买寸：翼缘：-1娇4*护25姥0，-12泽*30槽0腹板：-8父*1找00宿0So婆lu昂ti岛on脾:1、首播先计妥算截或面惯谅性矩蛛和截哑面模笔量两翼宾缘面兴积差100臭m㎡.？两截嫁面承拥受弯汽矩的猾能力却分别桑为：塑性发惊展系数浊选择，蜘考察翼嫁缘的宽烫厚比，就对于文Q34辜5钢，结果分指析：截面II的面乞积大腊于截抬面I1向.3%，但旬截面狮承载较力却小2.酬7%！梁的剪眉应力：弯曲习剪应裳力分蛙布——钢材的律抗剪强暮度设计咐值S——计算旺剪应诸力处毛以上邪毛截近面对角中和探轴的唇的面宇积矩3.2席.3梁的扭协转扭转形颜式：自由责扭转呜和约轧束扭碑转梁的扭盼转自由坟扭转对于菠矩形蝇截面织杆件谊，当b>辩>t时矩形索截面瞧杆件魄的扭埋转剪泰应力It——扭转老常数苹或扭漏转惯雄性矩对于矩尚形组合阿开口薄樱壁截面薄板屿组合存截面扭转剪狱力和扭上矩对于热裙轧型钢叫开口截庸面，考窝虑圆角夕影响系数k对于闭允口截面It≈1震:5泻00炮,≈30集:1闭合截俭面的循猎环剪力宪流截面哭面积妙相同错的两乖种截屋面约束赤扭转:翘曲持变形戚受到剪约束航的扭堂转悬臂太工字俭梁的符约束桥扭转扭矩平愁衡方程其中扭转剪圣应力分狮布上翼缘深的内力约束扭放转正应对力B——双弯滩矩（武双力打矩）对工凉形截伯面梁对冷器弯槽扑钢等理非双车轴对尽称梁局部压轻应力3.惊3梁的局被部压惭应力截和组毅合应乎力局部万压应同力作聋用式中——集中荷屿载增大飞系数，毅对重级吗工作制吹吊车梁始取=1.在35，其他棚取=1.笑0lz——压应步力分暮布长州度3.旷3.四2多种应绑力的组处合效应一个截秆面上弯追矩和剪刻力都较煌大时，务需要考匹虑组合膛效应梁的弯急剪应力咏组合式中1——与c异号时季取1.背2，同号嘱时取1.学1当横伴向荷奸载不砖通过残剪心蜡时：验算公展式：3.4兄.1初选氧截面3.4按强赏度条护件选择梁它截面型钢侵梁HW闹41惠440葵51斩82馒8，Wx=4抓49看0c驾m3，g=2捷33k代g/mHM5讲943怜02菠1纳4步23，Wx=46网20c斤m3，g=1芬75k润g/mHN摩69潜230神01倡32置0，Wx=49板80c笨m3，g=1局66k哈g/m焊接问组合盾截面宾梁截面膨高度容许雪最大共高度hmax容许最扎小高度hminhmin>=nl/60眼00经济六高度hehmi创n≤h≤hmax，h≈he焊接梁帖截面均布荷偏载作用船下简支否梁的最艰小高度hmi亡n腹板茫高度hw腹板高凉度hw比h略小。腹板吨厚度tw抗剪可取1.腰2~侮1.朝5局部铸稳定焊接创梁截仅面翼缘尺体寸b和t所需姜截面吃模量向为：初选时欲取h≈h1≈hw考虑局劈燕部稳定宰，通常禁取b=2朵5t，且h/2月.5舱<b<h/6。焊接梁共截面3.颗4.优2截面验劈燕算验算周时要包含乡丰自重产生弄的效寒应强度弯曲还正应绑力单向帅弯曲校时双向弯彻曲时剪应力局部止压应绢力折算尽应力3.企4.嫂3梁截面红沿长度笛的变化弯矩剪力加工因蛛素不考虑灶整体稳侮定变截绣面梁变梁截摆面考虑谱的因素驾：两种偏变化姑方式变截面洗高度变翼缘露面积变翼服缘面载积变翼缘改宽度变翼缘喂厚度变宽桌度梁变高宗度梁端部有军正面角罪焊缝时控：hf≥0.似75t,l1≥b；hf<0母.7决5t,l1≥1.贤5b端部无贪正面角络焊缝时瓦：l1≥2b变翼狗缘厚胳度切断税外层类翼缘姥板的句梁3.6吸.1拉弯灰、压瞎弯构植件的架应用3.6拉弯封、压渗弯构尸件的应颗用和稻强度鸭计算拉弯脸构件应用劲：屋艺架受膏节间勒力下之弦杆承载能震力极限宅状态截面出励现塑性徐铰(格构低式脚或冷代弯薄申壁型贤钢为许截面雅边缘铜纤维罢屈服)、整体款失稳侄、局贿部失蹦稳正常散使用属极限杨状态刚度：限肌值长阅细比拉弯棒构件截面务形式热轧旁型钢冒截面冷弯薄查壁型钢境截面组合奥截面压弯奴构件应用：厂房峡框架怠柱、蒙多高延层建闯筑框需架柱觉、屋吉架上叫弦压弯位构件截面冲形式双轴对悬称截面复：同拉匹弯构件单轴对执称截面抖：受弯碧矩较大绍时采用压弯构秩件的单朗轴对称削截面变截面余压弯构施件(a)阶形舅柱(b)楔形贯柱变截面爱柱:高大厂宝房常用压弯机构件歉极限巧状态承载能田力极限科状态强度:端弯袄矩很表大或持截面设有较届大削汁弱平面在内弯束曲失框稳平面外谁弯扭失孩稳局部稳芦定正常使蜻用极限甩状态刚度:限制稀长细膀比压弯构熔件整体靠破坏形茅式强度破脏坏、弯觉曲失稳汇、弯扭纪失稳3.屈6.鸡2拉弯、荒压弯构哑件的强致度计算强度极役限状态窝：（静授载、鞭实腹乌式构与件）受力利最不魔利截类面出扎现塑卸性铰浙时压弯嗓构件己截面徐的受兼力状游态截面出撑现塑性抹铰时的斥应力分刘布强度计僚算公式畏推导：以矩形符截面为昨例引入：偏于啊安全痰且计休算简叉便，寒以直城线关脆系表赴示压弯挽构件释强度羽计算耳相关粗曲线全截面信屈服压锯力全截面扩的塑性挥铰弯矩则有强度据计算减准则茎：边缘屈猛服准则朝：GB5迅001烦8规范翅采用全截诱面屈藏服准垮则：兴塑性揉设计部分发论展塑性冲准则：GB主50拨01洪