《拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)》PPT課件

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1、第8章拉彎壓彎構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)同濟大學建筑工程系沈德洪※了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應用和截面形式；※掌握拉彎和壓彎的強度和剛度計算;※了解壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本原理，掌握其計算方法；※了解實腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理，掌握其計算方法；※掌握實腹式壓彎構(gòu)件設計方法及其主要的構(gòu)造要求；※掌握格構(gòu)式壓彎構(gòu)件設計方法及其主要的構(gòu)造要求。第8章拉彎、壓彎構(gòu)件§8.1拉彎、壓彎構(gòu)件的應用和截面形式8.1.1應用構(gòu)件同時承受軸心壓（或拉）力和繞截面形心主軸的彎矩作用，稱為壓彎（拉彎）構(gòu)件。根據(jù)繞截面形心主軸的彎矩，有單向壓（拉）彎構(gòu)件；雙向壓（拉）彎

2、構(gòu)件。彎矩由偏心軸力引起時，也稱作偏壓（或拉）構(gòu)件。例如有節(jié)間荷載作用的桁架上下弦桿、受風荷載作用的墻架柱、工作平臺柱、支架柱、單層廠房結(jié)構(gòu)及多高層框架結(jié)構(gòu)中的柱等等。圖8.1.1壓彎、拉彎構(gòu)件8.1.2截面形式實腹式和格構(gòu)式。實腹式截面：熱軋型鋼截面、冷彎薄壁型鋼截面和組合截面。當構(gòu)件計算長度較大且受力較大時，為了提高截面的抗彎剛度，還常常采用格構(gòu)式截面。壓彎構(gòu)件的截面通常做成在彎矩作用方向具有較大的截面尺寸。圖8.1.2壓彎構(gòu)件的截面形式8.1.3計算內(nèi)容拉彎構(gòu)件：承載能力極限狀態(tài)：強度正常使用極限狀態(tài)：剛度壓彎構(gòu)件：強度穩(wěn)

3、定實腹式格構(gòu)式彎矩作用在實軸上彎矩作用在虛軸上(分肢穩(wěn)定)整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定平面外穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)剛度§8.2拉彎、壓彎構(gòu)件的截面強度8.2.1拉彎、壓彎構(gòu)件的強度計算準則邊緣纖維屈服準則——在構(gòu)件受力最大的截面上，截面邊緣處的最大應力達到屈服時即認為構(gòu)件達到了強度極限。此時構(gòu)件在彈性段工作。全截面屈服準則——構(gòu)件的最大受力截面的全部受拉和受壓區(qū)的應力都達到屈服，此時，這一截面在軸力和彎矩的共同作用下形成塑性鉸。部分發(fā)展塑性準則——構(gòu)件的最大受力截面的部分受拉和受壓區(qū)的應力達到屈服點，至于截面中塑性區(qū)

4、發(fā)展的深度根據(jù)具體情況給定。此時，構(gòu)件在彈塑性段工作。1.邊緣屈服準則當截面邊緣處的最大應力達到屈曲點時。（8.2.1）（8.2.2）圖8.2.1壓彎構(gòu)件截面應力的發(fā)展過程Aw=hwtwMxhwxxyyhfyfyfyfyHHN?h?h(1-2?)hfyfy(a)(b)(c)(d)Af=bt式中：N、Mx——驗算截面處的軸力和彎矩；A——驗算截面處的截面面積；Wex——驗算截面處的繞截面主軸x軸的截面模量；NP——屈服軸力，NP＝Afy;Mex——屈服彎矩，Mex＝Wexfy。2.全截面屈服準則塑性鉸階段。構(gòu)件最危險截面處于塑性工

5、作階段時（d），塑性中和軸可能在腹板或翼緣內(nèi)。根據(jù)內(nèi)外力平衡條件，可得軸力和彎矩的關系式。當軸力較?。∟≤Awfy）時,塑性中和軸在腹板內(nèi)，截面應力分布如圖（d），取h≈hw，并令Af≤?Aw。則僅壓力作用時截面屈服軸力：僅彎矩作用時截面塑性屈服彎矩：將應力圖分界為與M和N相平衡兩部分，由平衡條件得：（8.2.3a）（8.2.3b）hfyHHN?h?h(1-2?)hfyAw=hwtwMxhwxxyyAf=bt以上兩式消去?，則得N和Mx的相關公式：（8.2.4a）當軸力很大（N>Awfy）時,塑性中和軸位于翼緣內(nèi)，按上述相同方法

6、可以得到：（8.2.4b）圖8.2.2壓彎構(gòu)件N/Np-Mx/Mpx關系曲線式（8.2.4b）式（8.2.5b）式（8.2.4a）式（8.2.5a）構(gòu)件的N/Np-Mx/Mpx關系曲線均呈凸形。與構(gòu)件的截面形狀，腹板翼緣面積比?有關。在設計中簡化采用直線關系式，其表達式為：當N/Np≤0.13時:（8.2.5a）當N/Np>0.13時:（8.2.5b）（8.2.6）考慮軸心力引起的附加彎矩和剪力的不利影響，規(guī)范偏于安全采用一條斜直線（圖中虛線）代替曲線。3.部分發(fā)展塑性準則：彈塑性階段。比較式（8.2.2）和式（8.2.5）可以

7、看出，兩者都是直線關系式，差別僅在于第二項。在式（8.2.2）中因在彈性階段，用的是截面的彈性抵抗矩Wx；而在式（8.2.5）中因在全塑性階段，用的則是截面的塑性抵抗矩Wpx，因此介于彈性和全塑性階段之間的彈塑性階段也可以采用直線關系式如下，引入塑性發(fā)展系數(shù)?，即：（8.2.6）?—塑性發(fā)展系數(shù)，其值與截面的形式、塑性區(qū)的深度有關。一般控制塑性發(fā)展深度≤0.15h。（8.2.5）（8.2.2）塑性發(fā)展系數(shù)的取值式中N——軸心壓力設計值An——毛截面面積Mx、My——兩個主平面內(nèi)的彎矩Wn,x、Wn,y——毛截面對兩個主軸的抵抗矩

8、?x、?y——截面在兩個主平面內(nèi)的f——設計強度部分截面塑性發(fā)展系數(shù)。按表4.2.1采用，如工字形截面：?x=1.05，?y=1.20（8.2.8）1.單向拉彎、壓彎構(gòu)件強度計算公式2.雙向拉彎、壓彎構(gòu)件強度計算公式（8.2.9）8.2.2拉彎、壓彎構(gòu)件強度與剛