(哈工大)钢结构设计原理-6拉弯、压弯构件

1汇报人：AA2024-01-30(哈工大)钢结构设计原理-6拉弯、压弯构件目录contents拉弯、压弯构件基本概念与分类拉弯、压弯构件受力性能分析拉弯、压弯构件设计方法与步骤拉弯、压弯构件连接与节点设计拉弯、压弯构件制作与安装技术拉弯、压弯构件工程实例分析301拉弯、压弯构件基本概念与分类

拉弯、压弯构件定义及特点拉弯构件在荷载作用下同时承受拉力和弯矩的构件，其截面可能产生正应力和剪应力。压弯构件在荷载作用下同时承受压力和弯矩的构件，其截面可能产生压应力和剪应力。特点拉弯和压弯构件在受力上比单纯的受拉或受压构件复杂，需要考虑弯矩和轴力的共同作用，以及由此产生的截面应力分布不均问题。分类根据受力特点和截面形式，拉弯和压弯构件可分为实腹式和格构式两类。实腹式构件截面紧凑，制造方便，但耗材较多；格构式构件截面用材较少，但制造稍复杂。应用场景拉弯和压弯构件广泛应用于各种建筑结构和工程领域，如桥梁、厂房、塔架等。具体应用场景需根据构件的受力特点、稳定性和经济性等因素综合考虑。拉弯、压弯构件分类及应用场景设计原则拉弯和压弯构件的设计应遵循安全、适用和经济等原则。在保证结构安全性的前提下，尽可能提高构件的承载能力和稳定性，同时降低制造成本和使用维护费用。规范要求设计拉弯和压弯构件时，应满足国家现行相关标准、规范的要求，如《钢结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》等。这些规范对构件的材料、截面尺寸、连接方式、稳定性等方面都有明确规定，是设计的重要依据。设计原则与规范要求302拉弯、压弯构件受力性能分析拉弯构件承受轴心拉力和弯矩共同作用，压弯构件承受轴心压力和弯矩共同作用。受力特点拉弯构件可能发生强度破坏或失稳破坏，压弯构件可能发生强度破坏、失稳破坏或局部失稳破坏。破坏模式受力特点与破坏模式在弯矩作用下，截面上下边缘产生最大正应力，中性轴附近正应力较小。剪应力沿截面高度呈抛物线分布，中性轴处剪应力为零，最大剪应力发生在截面腹板与翼缘交接处。截面应力分布规律剪应力分布正应力分布弹性稳定计算非弹性稳定计算有限元法实验方法稳定性能计算方法基于小变形假设，采用线性分析方法计算构件的稳定承载力。利用有限元软件对构件进行建模和分析，可以准确计算复杂截面形状和加载条件下的稳定承载力。考虑材料非线性和几何非线性因素，采用非线性分析方法计算构件的稳定承载力。通过实验室试验或现场试验，直接测定构件的稳定承载力，为理论计算提供验证和依据。303拉弯、压弯构件设计方法与步骤设计流程梳理明确设计要求和荷载条件强度、刚度与稳定性验算初步拟定截面形式与尺寸计算内力与选择材料根据工程实际，确定拉弯、压弯构件的跨度、荷载大小及作用位置等设计参数。根据经验或类比法，初步选择构件的截面形式（如工字形、箱形等）和尺寸。根据结构力学方法计算构件的内力（轴力、弯矩、剪力等），并选择合适的材料（如Q235、Q345等）。对初步设计的构件进行强度、刚度和稳定性验算，确保满足规范要求。根据荷载大小和作用位置，选择合理的截面形式，如工字形截面适用于弯矩较大的情况，箱形截面适用于扭矩较大的情况。截面形式选择在满足强度和稳定性要求的前提下，尽量减小截面尺寸，以节约材料和降低成本。截面尺寸优化根据工程实际和经济性要求，选择合适的材料，如高强度钢材可用于大跨度、重荷载的构件。材料选择截面选择与优化策略根据材料的力学性能和构件的内力计算结果，对构件进行强度校核，确保满足规范要求。强度校核稳定性验算疲劳验算抗震性能评估考虑构件的失稳形式（如整体失稳、局部失稳等），选择合适的稳定系数，对构件进行稳定性验算。对于承受动荷载的构件，还需进行疲劳验算，以确保构件在长期使用过程中的安全性。对于地震区的构件，还需进行抗震性能评估，以确保构件在地震作用下的安全性。强度校核与稳定性验算304拉弯、压弯构件连接与节点设计螺栓连接优点是装拆方便，适用于工地安装连接和需要拆装的临时性连接；缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量。焊接连接优点是构造简单、连接刚度大、密封性能好；缺点是焊接残余应力和变形对结构有不利影响，焊接质量较难保证。铆钉连接优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量也便于检查；缺点是构造复杂，用钢量多，施工麻烦，目前很少采用。连接方式选择及优缺点比较123刚性连接节点，具有较大的刚度，能承受较大的弯矩和扭矩，常用于框架梁柱连接等需要传递弯矩的场合。刚接节点只传递轴力和剪力，不传递弯矩和扭矩，构造简单，适用于只承受轴力和剪力的场合，如屋架、托架等。铰接节点介于刚接和铰接之间，具有一定的转动刚度，能传递部分弯矩和扭矩，常用于需要一定转动能力的场合。半刚性节点节点类型划分及适用条件节点设计应符合强度、刚度和稳定性要求，同时应考虑制造、运输和安装等条件。对于焊接节点，应避免焊缝过于密集或交叉，以减少焊接应力和变形。对于螺栓连接节点，应保证螺栓有足够的预紧力和防松措施。构造要求在施工过程中，应严格按照设计要求进行加工和安装，保证节点的几何尺寸和相对位置精度。对于焊接节点，应采取合理的焊接顺序和工艺措施，减少焊接应力和变形。对于螺栓连接节点，应保证螺栓孔的位置精度和螺栓的拧紧力矩。施工注意事项节点构造要求与施工注意事项305拉弯、压弯构件制作与安装技术材料准备加工成型焊接组装质量检验制作工艺流程简介01020304根据设计要求选择合适的钢材，进行下料、矫直、除锈等预处理工作。采用专业的弯曲设备或工艺，将钢材弯曲成设计所需的形状，并进行必要的校正和调整。根据设计要求，将各个部件进行焊接组装，形成完整的拉弯、压弯构件。对制作完成的构件进行质量检验，包括尺寸精度、形状偏差、焊接质量等方面的检查。在弯曲过程中，要严格控制弯曲半径，避免出现过弯或欠弯的情况，影响构件的受力性能。弯曲半径控制焊接是拉弯、压弯构件制作的关键环节，要控制焊接工艺参数，保证焊接质量符合设计要求。焊接质量控制在制作过程中，要采取措施防止构件变形，如采用合理的装配顺序、使用胎具等。变形控制要确保所选用的材料符合设计要求，具有良好的力学性能和可焊性。材料性能控制关键工艺控制点剖析定位与校正在安装过程中，要对构件进行精确定位和校正，确保其位置准确、姿态端正。安全防护措施在安装过程中，要严格遵守安全操作规程，采取必要的安全防护措施，确保人员和设备安全。临时支撑设置在安装过程中，要设置必要的临时支撑，确保构件的稳定性和安全性。安装方法选择根据构件的形状、尺寸和重量等因素，选择合适的安装方法，如吊装、滑移法等。安装方法选择及注意事项306拉弯、压弯构件工程实例分析某大型体育场馆屋盖结构，采用拉弯钢桁架作为主要承重构件，承受风荷载和雪荷载作用。该桁架在设计和施工过程中，充分考虑了材料强度、稳定性、节点连接等因素，确保了结构的安全性和经济性。案例一某高层建筑的转换层结构，采用压弯构件来传递上部结构的荷载。在设计过程中，针对压弯构件的受力特点，进行了详细的受力分析和优化设计，实现了结构的安全性和建筑功能的完美结合。案例二典型工程案例介绍设计思路剖析及经验教训总结拉弯、压弯构件的设计应遵循力学原理，充分考虑构件的受力特点、材料性能、制造工艺等因素。在设计过程中，应采用先进的设计方法和手段，如有限元分析等，对构件进行详细的受力分析和优化设计。设计思路剖析在拉弯、压弯构件的设计过程中，需要特别注意以下几个方面：一是要合理选择材料，确保材料的强度和稳定性满足要求；二是要重视节点连接设计，确保节点连接的可靠性和耐久性；三是要充分考虑制造工艺和安装工艺对构件受力的影响；四是要进行详细的受力分析和优化设计，确保结构的安全性和经济性。经验教训总结针对拉弯、压弯构件设计中存在的问题和不足，可