钢结构设计原理第3章+强度.ppt

第三章构件的截面承载力强度,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,3.1轴心受力构件的强度3.2梁的类型和强度3.3梁的局部压应力和组合应力3.4按强度条件选择梁截面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,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,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,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。,设计准则：净截面平均应力不超过钢材的设计强度f,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Me=Wnfy塑性工作阶段Mp=WpnfyWpn=S1n+S2n弹塑性阶段F=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：x和y，取值1.0F之间。如工字形截面x=1.05，y=1.2；箱形截面x=y=1.05,截面塑性发展系数（课本80页表3-4）,截面塑性发展系数（课本80页表3-4）,GB50017计算公式：,单向弯曲时,双向弯曲时,！对于x和y：(1)疲劳计算取1.0;(2)取1.0。,塑性设计时：,GB50018：,2.梁的剪应力,3.3.1局部压应力,3.3梁的局部压应力和组合应力,集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取=1.35，其他取=1.0,3.3.2多种应力的组合效应,1与c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,HW4144051828，Wx=4490cm3，g=233kg/mHM5943021423，Wx=4620cm3，g=175kg/mHN6923001320，Wx=4980cm3，g=166kg/m,焊接组合截面梁,1.截面高度容许最大高度hmax容许最小高度hmin,经济高度he,hminhhmax，hhe,2.腹板高度hw腹板高度hw比h略小。3.腹板厚度tw抗剪:,可取1.21.5。,局部稳定:,4.翼缘尺寸b和t所需截面模量为：,初选时取hh1hw,通常取b=25t，且h/2.5bh/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,双向弯曲时,剪应力:,局部压应力:,折算应力:,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：hf0.75t,l1b；hf0.75t,l11.5b端部无正面角焊缝时：l12b,3.6.1拉弯、压弯构件的应用,3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算,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,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,压弯构件极限状态,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,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,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的强度弯曲正应力剪应力扭转局部压应力组合应力,本章主要内容,弯曲正应力四个工作阶段设计准则边缘纤维屈服全截面塑性部分塑性发展GB5001