钢结构第三章.ppt

1、1,第3章 受拉构件及索,2,3.1 受拉构件的可能破坏形式和影响因素,受拉构件是指只承受轴向拉力的构件。受拉构件的破坏一般经历以下几个阶段：首先，截面中的拉应力达到材料的屈服点；其次，受拉构件进入塑性变形，出现明显的伸长；随后，材料进入强化阶段，构件截面上的拉应力继续增加；最后，当拉应力达到材料的抗拉强度后，受拉构件被拉断。由于受拉构件在拉断之前会出现明显的伸长，因此很容易被觉察并采取措施加以避免。受拉构件的破坏常发生在地震灾害或不恰当的使用过程中，如在受力的受拉构件上施加电焊。,3,3.2 轴心受拉构件的强度和长细比,3.2.1 轴心受拉构件的强度计算 1. 截面无削弱时的强度 无孔洞等削

2、弱的轴心受拉构件，轴心力作用使截面引起均匀的受拉正应力，以全截面刚达到屈服应力为强度极限状态。因为这时构件塑性变形很大，已达到不适于继续承载的状态。在强度计算中，要求构件内力设计值N除以毛截面面积A得到的应力不应超过钢材抗拉强度设计值f，即,4,2. 截面有削弱时的强度 有孔洞等削弱的轴心受拉构件，在孔洞处截面上的应力分布是不均匀的，在靠近孔边处产生应力集中现象，应力高于平均应力。但当应力高的纤维达到屈服应力后，轴心力继续增加，截面发展塑性变形，应力渐趋均匀。到达极限状态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。这时GB 500172003钢结构设计规范规定的强度计算要求为：构件内力设计值N除以净截面

3、面积An得到的应力不应超过钢材强度设计值f，即,5,3.2.2 轴心受拉构件的长细比,轴心受拉构件的刚度通常用长细比来衡量，长细比是构件的计算长度l0与构件截面的回转半径i的比值，即 。 越小，表示构件刚度越大，反之则刚度越小。 长细比过大会使构件在使用过程中容易由于自重发生挠曲，在动力荷载作用下容易产生振动，在运输和安装过程中容易产生弯曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比 。,6,3.3 拉弯构件的强度和变形,拉弯构件是指构件不仅承受轴向拉力还承受弯矩。它分为单向拉弯和双向拉弯。,7,3.3.1 拉弯构件的强度,考虑钢材的塑性性能，拉弯构件以截面出现塑性铰作为其强度极限。在轴心

4、拉力及弯矩的共同作用下，工字形截面上应力的发展过程如下图所示。,8,3.3.2 拉弯构件的刚度,拉弯构件承受轴向拉力和弯矩，当弯矩不大时，构件以轴向拉力为主，它的刚度要求同轴心受拉构件，即 当弯矩较大时，不仅应计算构件长细比是否满足要求，还要进行挠度计算，计算时可忽略轴向拉力对挠度的影响，其结果偏于安全。,9,3.4 索的力学性质和分析方法,索在工程中应用较为广泛，如斜拉桥上的拉索，悬索桥中的缆索，桅杆结构中的纤绳，预应力锚索等。,10,3.4.1 截面形式,索一般采用由高强度钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或钢丝索，也可采用圆钢筋。圆钢筋的强度较低，但由于直径较大，抗锈蚀能力较强，如下图 (a)所示

5、。 钢绞线由经热处理的优质低碳素钢经多次冷拔的钢丝组成，如下图(b)所示。钢绞线形式有(1+6)、(1+6+12)、(1+6+12+18)，它们分别为1层、2层和3层。多层钢丝与其相邻的内层钢丝捻向相反。常用的钢丝直径为4mm6mm。 钢丝绳通常由七股钢绞线捻成，如下图(c)所示，以一股钢绞线作为核心，外层的六股钢绞线沿同一方向缠绕，其标记为77，有时用两层钢绞线，其标记为719，以此类推有737等。后者表示一股由几根钢丝组成。 钢丝索由平行的钢丝组成，钢索由19、37、61根直径为4mm6mm 的钢丝组成。,11,12,3.4.2 单索的受力分析,1. 基本假定 (1) 索是理想柔性的，既不能受压，也不能抗弯。这是因为索的截面尺寸与索的长度相比十分微小，截面抗弯刚度很小，可以忽略。 (2) 索的材料符合胡克定律。 2. 索的平衡方程 (1) 受沿水平均布荷载作用的索。 (2) 受沿索长均布荷载作用的索。 3. 索的长度计算 4. 索的变形协调方程,13,3.4.3 单