钢结构构件的截面承载力-强度.ppt
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1、第3章 构件的截面承载力 强度,轴心受力构件的强度 梁的强度 拉弯、压弯构件的强度,主要内容:,重点:,按强度条件设计构件截面,3.1 轴心受力构件的强度,应用:主要承重结构、平台、支柱、支撑等 截面形式,3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择,热轧型钢截面,热轧型钢截面,冷弯薄壁型钢截面,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,对截面形式的要求,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,承载极限: 截面平均应力达到fu ,但缺少安全储备 毛截面平均应力达fy ,结构变形过大,3.1.2 轴心受拉构件的强度,钢材的应力应
2、变关系,计算准则: 毛截面平均应力不超过fy,应力集中现象,孔洞处截面应力分布,(a) 弹性状态应力 (b) 极限状态应力,设计准则:净截面平均应力不超过fy,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。,3.1.3 轴心受压构件的强度,强度计算与轴心受拉一样,一般其承载力由稳定控制,3.2 梁的类型和强度,分类:,3.2.1 梁的类型,钢梁类型,按制作方式分:型钢梁和组合梁,楔形梁,按梁截面沿长度有无变化分:等截面梁和变截面梁,蜂窝梁,双向弯曲梁,按受力情况分:单向弯曲梁和双向弯曲梁,(a) 屋面檩条 (b) 吊车梁,预应力梁,基本原理:受拉
3、侧设置高预拉力的钢筋,使梁受荷前反弯曲。 制作、施工过程复杂。,预应力梁,梁的极限承载能力包括:,截面的强度:弯、剪、扭及综合效应。 构件的整体稳定 板件的局部稳定 直接受重复荷载时,疲劳,梁的应用范围:,房屋建筑和桥梁工程。 如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。,梁的正应力:,3.2.2 梁的弯曲、剪切强度,梁的M -曲线,应力-应变关系简图,正应力发展的四个阶段:,梁的正应力分布,(a) 弹性工作阶段:疲劳计算、冷弯薄壁型钢 (b) 弹塑性工作阶段:一般受弯构件 (c) 塑性工作阶段:塑性铰 (d) 应变硬化阶段:一般不利用,弹性工作阶段 Me=Wnfy 塑性工
4、作阶段 Mp=Wpnfy Wpn= S1n+ S2n 弹塑性阶段 F=Wp/W,各阶段最大弯矩:,!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 在1.10和1.17之间,!截面塑性发展系数:,x和 y,取值1.01.2之间。如工字形截面x =1.05, y=1.2;箱形截面x= y=1.05,截面简图,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计算公式:,单向弯曲时,双向弯曲时,梁的剪应力:,弯曲剪应力分布,钢材的抗剪强度设计值,S计算剪应力处以上毛截面
5、对中和轴的的面积矩,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,I t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,约束扭转: 翘曲变形受到约束的扭转,悬臂工字梁的约束扭转,扭矩平衡方程,其中,扭转剪应力分布,上翼缘的内力,约束扭转正应力,B 双弯矩(双力矩),对工形截面梁,对冷弯槽钢等非双轴对称梁,3.3.1 局部压应力,3.3 梁的局部压应力和
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