7拉弯和压弯构件PPT学习教案

1、会计学17拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件NMNe指轴心压力和弯矩指轴心压力和弯矩共同作用下的构件共同作用下的构件。 （一）拉弯构件：（一）拉弯构件：指轴心拉力和弯矩指轴心拉力和弯矩共同作用下的构件共同作用下的构件。（二）压弯构件：（二）压弯构件：第2页/共39页第1页/共39页第3页/共39页第2页/共39页NNeeNNa)b)第4页/共39页第3页/共39页（1）按其组成方式区分，可以有型钢、钢板焊接组合）按其组成方式区分，可以有型钢、钢板焊接组合截面或型钢与型钢、型钢与钢板的组合截面；截面或型钢与型钢、型钢与钢板的组合截面；（2）以几何特征分，可以有开口截面，闭口截面；）以几何特征分，可以有

2、开口截面，闭口截面；（3）按截面对称情况分：有双轴对称也有单轴对称截）按截面对称情况分：有双轴对称也有单轴对称截面；面；（一）一）实腹式实腹式（二）二）格构式格构式分单轴对称和双轴对称分单轴对称和双轴对称第5页/共39页第4页/共39页第6页/共39页第5页/共39页截面形式的选择取决于构件的用途、荷载、制作、施工截面形式的选择取决于构件的用途、荷载、制作、施工、用钢量等诸多因素。不同的截面形式，在计算方法上、用钢量等诸多因素。不同的截面形式，在计算方法上会有若干差别。会有若干差别。1、实腹式截面、实腹式截面（1）对承受非节点荷载的桁架压杆和拉杆（普通钢屋）对承受非节点荷载的桁架压杆和拉杆（普

3、通钢屋架上弦杆和下弦相杆）以及开窗侧柱等，根据所受的弯架上弦杆和下弦相杆）以及开窗侧柱等，根据所受的弯矩的大小，宜优先采用合适型号的矩的大小，宜优先采用合适型号的T型钢，或采用双角钢型钢，或采用双角钢相并的相并的T形或倒形或倒T形截面，以提高杆件在桁架平面内的抗形截面，以提高杆件在桁架平面内的抗弯能力。弯能力。 （2）对偏心受压柱：当弯矩较小时，可选用一般轴）对偏心受压柱：当弯矩较小时，可选用一般轴心受压柱相同的双轴结称截面（如工字钢、心受压柱相同的双轴结称截面（如工字钢、H型钢、焊接型钢、焊接工字形截面）。当弯矩很大时，为提高构件在弯矩作用工字形截面）。当弯矩很大时，为提高构件在弯矩作用平面

4、内的承载能力，应在此方向采用较大的截面尺寸。平面内的承载能力，应在此方向采用较大的截面尺寸。若仅在一个方向承受的弯矩较大时，还可以采用单轴对若仅在一个方向承受的弯矩较大时，还可以采用单轴对称截面称截面第7页/共39页第6页/共39页，使压力较大一侧的截面面积加大，并使其具有较宽，使压力较大一侧的截面面积加大，并使其具有较宽的翼缘以加强侧向刚度。的翼缘以加强侧向刚度。2、格构式截面、格构式截面格构式截面的拉弯和压弯构件因制造较费工，故只在格构式截面的拉弯和压弯构件因制造较费工，故只在荷载很大时才宜采用。如格构式压弯构件对重型车间较荷载很大时才宜采用。如格构式压弯构件对重型车间较经济（柱宽大于经济

5、（柱宽大于1m时）时，它可有效地利用材料，增大时）时，它可有效地利用材料，增大截面惯性矩。当仅在一个方向随承受的弯矩较大时，亦截面惯性矩。当仅在一个方向随承受的弯矩较大时，亦可采用单轴对称截面，将压力较大一侧的分肢截面积加可采用单轴对称截面，将压力较大一侧的分肢截面积加大。大。3、构件沿轴线可以变化、构件沿轴线可以变化例如，工业建筑中的阶形柱，楔形柱等。例如，工业建筑中的阶形柱，楔形柱等。 第8页/共39页第7页/共39页第9页/共39页第8页/共39页 取值同轴压构件。取值同轴压构件。 ,maxmax yx第10页/共39页第9页/共39页强度强度稳定稳定实腹式实腹式 格构式格构式 弯矩作用

6、在实轴上弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定分肢稳定)整体稳整体稳定定局部稳定局部稳定平面内稳定平面内稳定 平面外稳定平面外稳定 承载承载能力能力极限极限状态状态正正常常使使用用极极限限状状态态取值同轴压构件。,maxmaxyx刚度刚度第11页/共39页第10页/共39页H HH HN Nh hhwhwAfAfAfAfAwAwf fy y(A(A) )f fy y(B(B) )f fy yf fy y(C(C) )f fy yf fy y(D(D) )第12页/共39页第11页/共39页) 37( fWMANnxxxn1、N、Mx作用下的强度计算公式。作用下的强度计算

7、公式。第13页/共39页第12页/共39页2、N、Mx 、My作用下的强度计算公式，规范采用了作用下的强度计算公式，规范采用了与上式相衔接的线形公式：与上式相衔接的线形公式：)47( fWMWMANnyyynxxxnyx,MMyx, 两个主轴方向的弯矩两个主轴方向的弯矩两个主轴方向的塑性发展因数两个主轴方向的塑性发展因数第14页/共39页第13页/共39页05. 1x 20. 1y 1.0yx 如工字形，如工字形，当直接承受动力荷载时，当直接承受动力荷载时，其他截面的塑性发展系数见教材。其他截面的塑性发展系数见教材。对于拉弯与压弯构件其刚度计算同于轴心受力构件。对于拉弯与压弯构件其刚度计算同于

8、轴心受力构件。二、拉弯构件和压弯构件的刚度二、拉弯构件和压弯构件的刚度第15页/共39页第14页/共39页在弹性理论推导（有限元法：在弹性理论推导（有限元法：96条曲线，与实际相吻合条曲线，与实际相吻合，借用的公式）基础上总结出来半经验半理论的实用计，借用的公式）基础上总结出来半经验半理论的实用计算公式如下：算公式如下：) 47 ()8 . 01 (E1xmxxfNNWMANxxx第16页/共39页第15页/共39页下：等效弯矩系数，取值如塑性发展系数；面模量；大受压纤维的毛截在弯矩作用平面内对较计算区段的最大弯矩；件的稳定系数；弯矩作用平面内轴压构修正系数的均值；抗力分项系数，；计算段轴心压

9、力设计值mxxxxxRxExExExWMEANNNN12;8 . 01 . 11 . 1第17页/共39页第16页/共39页规范规范mxmx对作出具体规定：对作出具体规定： 1 1、框架柱和两端支承构件、框架柱和两端支承构件 （1 1）没有横向荷载作用时：）没有横向荷载作用时： MM1 1、 MM2 2为端弯矩，无反弯点时取同号，否为端弯矩，无反弯点时取同号，否 则取异号则取异号，MM1 1MM2 221mx0.350.65MM （2 2）有端弯矩和横向荷载同时作用时）有端弯矩和横向荷载同时作用时: :使构件产生同向曲率时使构件产生同向曲率时: : mxmx =1.0 =1.0使构件产生反向曲

10、率时使构件产生反向曲率时: : mxmx =0.85 =0.85（3 3）仅有横向荷载时：）仅有横向荷载时：mxmx =1.0 =1.02 2、悬臂构件、悬臂构件: : mxmx =1.0 =1.0第18页/共39页第17页/共39页对于单轴对称截面，当弯矩使较大翼缘受压时，受对于单轴对称截面，当弯矩使较大翼缘受压时，受拉区可能先受拉出现塑性，为此应满足：拉区可能先受拉出现塑性，为此应满足：) 57()1.251 (Ex2xxxmxfNNWMAN其余符号同前。）的毛截面模量；对无翼缘端（受拉边缘式中：xW2第19页/共39页第18页/共39页第20页/共39页第19页/共39页)67(1xbx

11、txyfWMAN式中式中:；截面，其余面截面影响系数，闭口截件的稳定系数；弯矩作用平面内轴压构0 . 17 . 0y第21页/共39页第20页/共39页txtx等效弯矩系数，取平面外两相邻支承点间构件为等效弯矩系数，取平面外两相邻支承点间构件为 计算单元，取值同计算单元，取值同mxmx ；：体稳定系数，计算如下体稳定系数，计算如下均匀弯曲受弯构件的整均匀弯曲受弯构件的整 b 2354400007. 12yybf 的惯性矩；的惯性矩；轴轴翼缘对翼缘对分别为受压翼缘和受拉分别为受压翼缘和受拉、，yIIIIIfAhWbyybxb2121121235140001 . 0207. 1 第22页/共39页

12、第21页/共39页2350017. 00 . 1yybf 2350022. 00 . 1yybf 2350005. 00 . 1yybf 弯矩使翼缘受拉，且腹板宽厚比不大于弯矩使翼缘受拉，且腹板宽厚比不大于 时：时：yf23518第23页/共39页第22页/共39页第24页/共39页第23页/共39页第25页/共39页第24页/共39页一、翼缘的局部稳定一、翼缘的局部稳定以工字形截面为例以工字形截面为例1 1、弹性限度内：、弹性限度内： yftb2351512 2、考虑塑性发展、考虑塑性发展： yftb235131公式的推导复杂，书上没推导，我们也不必推导，会用公式的推导复杂，书上没推导，我们

13、也不必推导，会用公式即可。公式即可。 二、腹板的局部稳定二、腹板的局部稳定第26页/共39页第25页/共39页1、当、当 时，时，6 . 100yfthw235255 . 016002、当、当 时，时，0 . 26 . 10yfthw2352 .265 . 04800maxminmax0 应 力 梯 度应 力 梯 度；第27页/共39页第26页/共39页 腹板计算高度边缘的最大压应力，计算腹板计算高度边缘的最大压应力，计算时不考虑构件的稳定系数；时不考虑构件的稳定系数；max 构件在弯矩作用平面内的长细比。构件在弯矩作用平面内的长细比。当当 小于小于30时取时取30，当，当 大于大于100时取

14、时取100。min 腹板计算高度另一边缘相应的应力，压腹板计算高度另一边缘相应的应力，压应应力取正值，拉应力取负值；力取正值，拉应力取负值；第28页/共39页第27页/共39页对于框架柱，端部约束条件比较复杂，无法直接确定。对于框架柱，端部约束条件比较复杂，无法直接确定。ll0第29页/共39页第28页/共39页第30页/共39页第29页/共39页指框架中未设支撑结构，或其抗侧移刚度小于框架本指框架中未设支撑结构，或其抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度身抗侧移刚度5倍者。倍者。框架可分为：无侧移框架和有侧移框架两种形式：框架可分为：无侧移框架和有侧移框架两种形式：（一）无侧移框架（一）无侧移框架

15、指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯进而等支撑结构指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯进而等支撑结构，且其抗侧刚度大于或等于框架本身抗侧刚度，且其抗侧刚度大于或等于框架本身抗侧刚度5倍者。倍者。（二）有侧移框架（二）有侧移框架无侧移框架失稳时，其承载能力比相同尺寸和连接条无侧移框架失稳时，其承载能力比相同尺寸和连接条件的有侧移框架大得很多。所以确定框架柱的计算长度件的有侧移框架大得很多。所以确定框架柱的计算长度时，首先要区分框架失稳时有无侧移。时，首先要区分框架失稳时有无侧移。第31页/共39页第30页/共39页在框架平面内的计算长度需通过框架整体稳定分析确在框架平面内的计算长度需通过框架整体稳定分析

16、确定，在框架平面外的计算长度则主要根据支承点布置决定，在框架平面外的计算长度则主要根据支承点布置决定。定。三、框架柱在框平面外的计算长度三、框架柱在框平面外的计算长度自学(见P345附表3)第32页/共39页第31页/共39页P163P163例题例题7-67-6第33页/共39页第32页/共39页第34页/共39页第33页/共39页图图A图图B第35页/共39页第34页/共39页2min2max66blMblNfblMblNc 2 2）底板厚度确定）底板厚度确定同轴压柱脚，计算各区格板同轴压柱脚，计算各区格板弯矩时，可取其范围内的最弯矩时，可取其范围内的最大反力。大反力。第36页/共39页第35页/共39页 xaxNMNt 点的距离；点的距离；锚栓至基底受压区合力锚栓至基底受压区合力作用