钢结构上册基础课件3强度

第3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：体系破坏主要内容轴心受力构件的强度梁的类型和强度梁的局部压应力和组合应力按强度条件选择梁截面梁的内力重分布和塑性设计拉弯、压弯构件的应用和强度计算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对截面形式要求：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。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NA

ns

=£

f设计准则：净截面平均应力不超过钢材的设计强度f设计公式：f

=fy

/gR

--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。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梁的极限承载能力：

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！截面塑性发展系数：gx和gy，取值1.0~F之间。如工字形截面gx=1.05，gy=1.2；箱形截面gx=gy=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M

xgxWnxs

=£

fM

yM

xgxWnxgyWny双向弯曲时s

=+£

f！对于gx和gy：(1)疲劳计算取1.0;取1.0。y(2)

13235

/

f235

/

fy

£

b1

/

t

£15塑性设计时：M

x

£

Wpnx

fWenxWenyGB50018：s

=

M

x

£

fWenxs

=

M

x

+

M

y

£

f2.

梁的剪应力vwItt

=

VS

£

f3.2.3

梁的扭转扭转形式：自由扭转和约束扭转1.

自由扭转对于矩形截面杆件，当b>>t时M

s

=

GItqtmax

=

M

st

/

ItI

»

bt3

/3t对于矩形组合开口薄壁截面3nbt

/3I

»t

i

ii

=1对于热轧型钢开口截面，考虑圆角影响3nb

t

/3I

»

kt

i

ii

=1对于闭口截面2t/dsI

=

4

A

tIt≈1:500,

t≈30:12.

约束扭转翘曲变形受到约束M

T

=

M

s

+

MwM

s

=

GItq

=

GItj¢Mw

=

Vfh

=

-EIwj

¢M

T

=

GItj¢-

EIwj

¢3.

约束扭转正应力fy2Iws=

M

fx

=

-E

hxj

¢Wwws=

BB为双弯矩（双力矩）3.3.1

局部压应力3.3梁的局部压应力和组合应力cw

zt

ls

=

y

F

£

fy--集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取y=1.35，其他取y=1.0lz

=

a

+

5hy

+

2hRlz

=

a

+

2.5hy3.3.2

多种应力的组合效应s

2

+

3t2

£1.1

fs

2

+

s

2

-ss

+

3t2

£

b

fc

c

1WenxWws

=

M

+

B

£

fb1--s与sc异号时取1.2，同号时取1.1。横向荷载不过剪心时：3.4按强度条件选择梁截面初选截面型钢梁nxxWg

f=

M

xHW414·405·18·28，Wx=4490cm3，g=233kg/mHM594·302·14·23，Wx=4620cm3，g=175kg/mHN692·300·13·20，Wx=4980cm3，g=166kg/m焊接组合截面梁截面高度容许最大高度hmax容许最小高度hmin经济高度hehe

=

73

Wx

-

30

(cm)hmin≤h≤hmax，h≈he腹板高度hw腹板高度hw比h略小。腹板厚度tw抗剪ww

vth

f=

aV

a可取1.2~1.5。局部稳定w(cm)11hwt

=4.

翼缘尺寸b和t所需截面模量为：h3

h22I

1h

6

hhWx

=

x

=tw

w

+

bt

1

初选时取h≈h1≈hwhw

6bt

»

Wx-

tw

hw通常取b=25t，且h/2.5<b<h/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M

xgxWnxs

=£

fM

yM

xgxWnxgyWny双向弯曲时s

=+£

f剪应力vwItt

=

VS

£

f局部压应力cw

zt

ls

=

y

F

£

f折算应力s

2

+

3t2£1.1

fcc1s

2

+

s

2

-ss+

3t2

£

b

f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两种变化方式变化截面高度变化翼缘面积变翼缘面积变化翼缘宽度变化翼缘厚度端部有正面角焊缝时：hf≥0.75t,

l1≥b；hf<0.75t,

l1≥1.5b端部无正面角焊缝时：l1≥2b3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算拉弯、压弯构件的应用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压弯构件极限状态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P0

yyhhN

=

s

dA

=

2

y

bf

=

2

y0

bhf=

2

y0

NAAy2

y2

hh

bh2

1

-

4

0

f

y

=

1

-

4

0

M

P

22

4

h2

h2

M

=

s

ydA

=

b

-

y0

y0

+

f

y

=P

N

2

M

N

+

M

=1

P

偏于安全且计算简便，以直线关系表示边缘屈服：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：GB50017N

+

MNP

M

P强度计算准则：=1AngxWnxN

–

M£

fM

yAngxWnxgyWnyN

–