第3章构件截面承载力强度

第三章构件的截面承载力—强度彭述权钢结构的承载力＊截面：强度＊构件：强度、整体稳定、局部稳定、刚度＊结构：体系破坏主要内容轴心受力构件的强度梁的类型和强度梁的局部压应力和组合应力按强度条件选择梁截面梁的内力重分布和塑性设计拉弯、压弯构件的应用和强度计算3.1.1轴心受力构件的应用和截面选择应用：空间结构、支柱、支撑等截面形式：热轧型钢截面3.1轴心受力构件的强度②冷弯薄壁型钢截面③型钢和钢板的组合截面实腹式组合截面格构式组合截面﹡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。对截面形式要求：3.1.2

轴心受拉构件的强度截面平均应力达到fu、毛截面平均应力达fy应力集中NA

n=£

f设计公式：

sf

=

fy

/gR--钢材的抗拉强度设计值设计准则：净截面平均应力不超过钢材的设计强度f！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，一般承载力由稳定控制3.2.1

梁的类型分类：﹡按制作方式：型钢梁和组合梁3.2

梁的类型和强度按受力情况：单向弯曲梁和双向弯曲梁﹡截面的强度：弯、剪、扭、局部压应力及综合效应。﹡构件的整体稳定﹡板件的局部稳定﹡直接受重复荷载时，疲劳梁的极限承载能力：3.2.2

梁的弯曲、剪切强度1.

梁的正应力正应力发展的四个阶段﹡弹性阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢﹡弹塑性阶段：一般受弯构件﹡塑性工作阶段：塑性铰﹡应变硬化阶段：一般不利用﹡弹性阶段﹡塑性工作阶段﹡弹塑性阶段Me=WnfyMp=WpnfyWpn=

S1n+

S2nF=Wp/W！对矩形截面F=1.5;圆形截面F=1.7;圆管截面F=1.27;工字形截面对轴强在1.10和1.17之间正应力发展的四个阶段！截面塑性发展系数：gx和gy，取值1.0~F之间。如工字形截面gx=1.05，gy=1.2；箱形截面gx=gy=1.05截面塑性发展系数截面塑性发展系数GB50017计算公式：单向弯曲时M

xgxWnxs

=£

f双向弯曲时M

yM

xgxWnxgyWnys

=+£

f！对于gx和gy：(1)疲劳计算取1.0;取1.0。y(2)

13235

/

f235

/

fy

£

b1

/

t

£15塑性设计时：M

x

£

Wpnx

fs

=

M

x

£

fGB50018：WenxWenyWenxs

=

M

x

+

M

y

£

f2.梁的剪应力vwItt

=

VS

£

f3.3.1

局部压应力3.3

梁的局部压应力和组合应力cw

zt

ls

=

y

F

£

fy

—集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取y

=1.35，其他取y=1.0lz

=

a

+

5hy

+

2hRlz

=

a

+

2.5hy3.3.2

多种应力的组合效应s

2

+

3t2

£1.1

fcc1s

2

+

s

2

-ss+

3t2

£

b

fWenxWws

=

M

+

B

£

fb1

--s

与sc

异号时取1.2，同号时取1.1。横向荷载不过剪心时：3.4.1

初选截面3.4

按强度条件选择梁截面型钢梁nxxWg

f=

M

xHW414·405·18·28，Wx=4490cm3，g=233kg/mHM594·302·14·23，Wx=4620cm3，g=175kg/mHN692·300·13·20，Wx=4980cm3，g=166kg/m焊接组合截面梁设计目标：确定h,b,hw,tw1.

截面高度容许最大高度hmax容许最小高度hmin经济高度hehe

=

73

Wx

-

30

(cm)hmin≤h≤hmax，h≈hew(cm)11hwt

=2.

腹板高度hw腹板高度hw比h略小。3.

腹板厚度tw抗剪:ww

vth

f=

aV

a可取1.2~1.5。局部稳定:4.

翼缘尺寸b和t所需截面模量为：h3

h22I

1h

6

hhWx

=

x

=tw

w

+

bt

1

初选时取h≈h1≈hwhw

6bt

»

Wx-

tw

hw通常取b=25t，且h/2.5<b<h/6。3.4.2截面验算验算时要包含自重产生的效应﹡强度﹡弯曲正应力单向弯曲时M

xgxWnxs

=£

f双向弯曲时M

yM

xgxWnxgyWnys

=+£

f剪应力:vwItt

=

VS

£

f局部压应力:cw

zt

ls

=

y

F

£

f折算应力:s

2

+

3t2

£1.1

fs

2

+

s

2

-ss

+

3t2

£

b

fc

c

1刚度→第六章整体稳定→第四章局部稳定→第四章吊车梁疲劳→第二、八章3.4.3

梁截面沿长度的变化﹡弯矩﹡剪力﹡加工因素﹡不考虑整体稳定变化截面高度、变化翼缘面积两种变化方式﹡变化翼缘宽度﹡变化翼缘厚度变翼缘面积端部有正面角焊缝时：hf≥0.75t,

l1≥b；hf<0.75t,

l1≥1.5b端部无正面角焊缝时：l1≥2b3.6

拉弯、压弯构件的应用和强度计算3.6.1

拉弯、压弯构件的应用拉弯构件﹡承载能力极限状态截面出现塑性铰(格构式或冷弯薄壁型钢为截面边缘纤维屈服)、整体失稳、局部失稳（弯矩很大时）﹡正常使用极限状态

刚度：限制长细比压弯构件压弯构件极限状态﹡承载能力极限状态强度:端弯矩很大或截面有较大削弱平面内弯曲失稳平面外弯扭失稳局部稳定﹡正常使用极限状态刚度:限制长细比3.6.2

拉弯、压弯构件的强度计算静载、实腹式拉、压弯构件强度极限状态：受力最不利截面出现塑性铰P0

yyhN

=s

dA

=

2

y

bf

=

2

y0

bhf

=

2

y0

NAAy2

y2

hhh

bh2

1

-

4

0

f

y

=

1

-

4

0

M

P

22

4

h2

h2

M

=

s

ydA

=

b

-

y0

y0

+

f

y

=P

N

2

M

N

+

M

=1

P

强度计算准则：﹡边缘屈服：GB50018；GB50017的计算疲劳的构件和部分格构式构件﹡全截面屈服：塑性设计﹡部分发展塑性准则：GB50017(

N

)2

+

M

=

1NP

M

PAngxWnxN

–

M£

fM

yAngxWnxgyWnyN

–

M

x–

£

f偏于安全且计算简便，以直线关系表示﹡轴心受力构件的强度准则：净截面的平均应力不超过屈服强度规范公式﹡梁