构件的截面承载能力

第3章构件的截面承载力,3.构件的截面承载能力,3.1轴心受力构件的强度及截面选择3.2梁的类型及强度3.3梁的局部压应力和组合应力3.4按强度选择梁截面3.5梁的内力重分布和塑性设计3.6拉弯、压弯构件的应用和强度设计,第3章构件的截面承载力,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,一、轴心受力构件的应用轴心受拉构件：桁架拉杆、网架、塔架轴心受压构件：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱,承载力极限状态：强度、稳定正常使用极限状态：刚度,3.1.1轴心受力构件的应用及截面形式,承载力极限状态：轴心受拉构件：强度控制轴心受压构件：强度、稳定必须同时满足,轴心受力构件应满足两个极限状态：,实腹式构件：型钢截面焊接截面,二、轴心受力构件的截面形式,格构式构件,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,3.1.2轴心受力构件的强度,一、轴心受力构件的强度计算,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,关于净截面面积,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,用摩擦型连接高强度螺栓连接的构件的强度计算,构件净截面上所受的力应扣去已传走的力,同时还应验算构件截面无削弱处的强度：,孔前传力由于摩擦型连接高强度螺栓是靠摩擦力传力的，每个螺栓所传的力已由摩擦力在螺栓孔前传走。,用摩擦型连接高强度螺栓连接的构件，存在孔前传力,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,3.1轴心受力构件的强度及截面选择,第3章构件的截面承载力,例3.2、图4.1所示一焊接工字形轴心受压柱的截面，承受的轴心压力设计值N=4500kN（包括柱自重），绕X轴的计算长度为7米，绕Y轴的计算长度为3.5米，翼缘钢板为火焰切割边，每块翼缘板上设有两个直径为24毫米的螺栓孔。钢板为Q235-B钢，验算此柱截面。,3.2梁的类型和强度,3.2梁的类型和强度,第3章构件的截面承载力,3.2.1梁的类型梁承受横向荷载的实腹式受弯构件。桁架承受横向荷载的格构式受弯构件。,按功能分为：楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条、墙架梁按制作方法分为：型钢梁、组合梁,梁的承载能力极限状态包括：截面的强度、构件的整体稳定、局部稳定、梁的正常使用极限状态指梁的刚度即挠度,3.2梁的类型和强度,第3章构件的截面承载力,3.2.2梁的弯曲、剪切强度,1.梁的抗弯强度正应力,实腹梁的截面正应力发展过程分为弹性、弹塑性、塑性和应变硬化四个阶段,塑性阶段会出现过度的变形而不适于继续承载，因此设计中不应用到此阶段。,3.2梁的类型和强度,第3章构件的截面承载力,（1）弹性设计（需验算疲劳的梁、薄壁杆）,（2）部分发展塑性设计（一般的梁）,允许截面部分发展塑性，塑性发展区高度,3.2梁的类型和强度,第3章构件的截面承载力,为了避免梁受压翼缘的局部失稳出现在强度破坏之前：,3.2梁的类型和强度,第3章构件的截面承载力,2.梁的抗剪强度剪应力,在主平面内受弯的梁，其抗剪强度应按下式计算：,3.2.3梁的扭转,扭转形式：自由扭转和约束扭转,梁的扭转,自由扭转,对于矩形截面杆件，当bt时,矩形截面杆件的扭转剪应力,It扭转常数或扭转惯性矩,对于矩形组合开口薄壁截面,薄板组合截面,扭转剪力和扭矩,对于热轧型钢开口截面，考虑圆角影响,系数k,对于闭口截面,It1:500,30:1,闭合截面的循环剪力流,截面面积相同的两种截面,3.3梁的局部压应力和组合应力,第3章构件的截面承载力,3.3.1局部压应力,3.3梁的局部压应力和组合应力,当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算：,3.3梁的局部压应力和组合应力,第3章构件的截面承载力,3.3.2多种应力的组合效应,在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力时，按下式验算折算应力：,3.4按强度条件选择梁截面,3.4按强度条件选择梁截面,第3章构件的截面承载力,3.4.1初选截面,一、型钢梁：,二、焊接工字钢梁,截面选择步骤为：估算梁的高度，决定腹板的厚度和翼缘尺寸。,1.梁的截面高度,3.4按强度条件选择梁截面,第3章构件的截面承载力,选择腹板厚度要考虑抗剪强度,腹板厚度一般用经验公式进行估算：,2.腹板厚度,3.4按强度条件选择梁截面,第3章构件的截面承载力,3.翼缘尺寸,确定翼缘尺寸时，应注意满足局部稳定的要求：,3.4按强度条件选择梁截面,第3章构件的截面承载力,3.4.2梁截面验算,按照实际的截面尺寸进行梁的强度验算,3.4按强度条件选择梁截面,第3章构件的截面承载力,3.4.3梁截面沿长度改变,梁的弯矩沿长度而变，为了节约钢材可将组合梁截面随弯矩变化而改变。变截面梁可以改变梁宽，也可改变梁高。,梁高改变时可使上翼缘保持一平面，支座处的高度应满抗剪强度的要求，但不宜小于跨中高度的1/2。,梁宽改变时，主要变上下翼缘宽度，较窄翼缘宽度b1应满足截面开始改变处的弯矩M1下的强度要求.,3.4按强度条件选择梁截面,第3章构件的截面承载力,对于均布荷载作用下的简支梁，最优截面改变处是离支座1/6跨度处。,梁截面一般只改变一次，对于跨度较小的组合梁，不宜改变截面。改变截面一次节约钢材10%20%,再多变一次,只能再多节约钢材3%4%.,端部有正面角焊缝时：hf0.75t,l1b；hf0.75t,l11.5b端部无正面角焊缝时：l12b,变翼缘厚度,切断外层翼缘板的梁,为了保证被截断的翼缘板在理论截断处可靠的工作,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,第3章构件的截面承载力,3.6.1、拉弯、压弯构件的应用,压弯（拉弯）构件同时承受轴向力和弯矩的构件,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,第3章构件的截面承载力,一、压弯构件设计时应满足两个极限状态的要求：,2.正常使用极限状态：即刚度要求，主要是限制构件的长细比,二、拉弯构件设计时应满足两个极限状态的要求：,1.承载能力极限状态：主要为强度2.正常使用极限状态：限制构件的长细比,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,第3章构件的截面承载力,3.6.2、拉弯、压弯构件的强度计算,假设轴向力不变而弯矩不断增加，截面应力发展分为四个阶段：边缘纤维最大应力达屈服点；最大应力一侧部分发展塑性；两侧均部分发展塑性；全截面进入塑性。,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,第3章构件的截面承载力,一、拉弯、压弯构件的强度计算准则：,1.边缘纤维屈服准则：构件受力最大截面边缘处的最大应力达到屈服，便达到强度极限，构件处在弹性工作阶段。计算采用弹性抵抗矩,2.全截面屈服准则：构件受力最大截面形成塑性铰，便达到强度极限，构件处在塑性工作阶段。计算采用塑性抵抗矩,3.部分发展塑性准则：构件受力最大截面的部分受压区和受拉区进入塑性为强度极限，界面塑性发展深度根据具体情况确定。计算采用弹性抵抗矩乘以截面塑性发展系数,单向压弯（拉弯）构件的强度计算公式：,双向压弯（拉弯）构件的强度计算公式：,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,第3章构件的截面承载力,例1如图所示为一焊接工字形压弯构件，翼缘为焰切边