拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與穩(wěn)定計(jì)算

1、1拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與穩(wěn)定計(jì)算1.拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算考慮部分截面發(fā)展塑性，規(guī)范規(guī)定的拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算式(6-1)【fxwnx承受雙向彎矩的拉彎或壓彎構(gòu)件，規(guī)范采用了與式（6-1）相銜接的線性公式n mx myat(6-2)#式中：an凈截面面積;wnx、wny 對(duì)x軸和y軸的凈截面模量;b/t > 13 235/fy，但不超過 15 235/fyx、y 截面塑性發(fā)展系數(shù)。當(dāng)壓彎構(gòu)件受壓翼緣的外伸寬度與其厚度之比 時(shí)，應(yīng)取x = 1.0對(duì)需要計(jì)算疲勞的拉彎和壓彎構(gòu)件， 宜取x = y = 1.0，即不考慮截面塑性發(fā)展，按彈性應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算2 .實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的

2、穩(wěn)定計(jì)算目前確定壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)極限承載力的方法很多，可分為兩大類，一類是邊緣 屈服準(zhǔn)則的計(jì)算方法，一類是精度較高的數(shù)值計(jì)算方法。按邊緣屈服準(zhǔn)則推導(dǎo)的相關(guān)公式mxw1x 1山nnex(6-4)式中：x在彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)邊緣纖維屈服準(zhǔn)則認(rèn)為當(dāng)構(gòu)件截面最大受壓纖維剛剛屈服時(shí)構(gòu)件即失去承載能力而發(fā)生 破壞，更適用于格構(gòu)式構(gòu)件。實(shí)腹式壓彎構(gòu)件當(dāng)受壓最大邊緣剛開始屈服時(shí)尚有較大的強(qiáng)度 儲(chǔ)備，即容許截面塑性深入。因此若要反映構(gòu)件的實(shí)際受力情況，宜采用最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，即 以具有各種初始缺陷的構(gòu)件為計(jì)算模型，求解其極限承載力彎矩沿桿長均勻分布的兩端鉸支壓彎構(gòu)件，規(guī)范采用數(shù)值計(jì)算方法

3、，考慮構(gòu)件存在 1/1000的初彎曲和實(shí)測的殘余應(yīng)力分布， 算出了近200條壓彎構(gòu)件極限承載力曲線。然后規(guī) 范借用了彈性壓彎構(gòu)件邊緣纖維屈服時(shí)計(jì)算公式的形式，經(jīng)過數(shù)值運(yùn)算，得出比較符合實(shí) 際又能滿足工程精度要求的實(shí)用相關(guān)公式namx(6-5)wpx 1 一 0.8nex3#式中：wpx 截面塑性模量。彎矩沿桿長為非均勻分布的兩端鉸支壓彎構(gòu)件，構(gòu)件的實(shí)際承載能力將比由上式算得的值高。為了應(yīng)用于其他荷載作用時(shí)的壓彎構(gòu)件，可用等效彎矩=xmx （ mx為最大彎矩）代替公式中的mx來考慮這種有利因素。另外，考慮部分塑性深入截面，采用wpx二xwx，并引入抗力分項(xiàng)系數(shù)，即得到規(guī)范所采用的實(shí)腹式壓彎構(gòu)件彎

4、矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算式十pmxmx<料匚n v(6-6)式中：n所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸向壓力設(shè)計(jì)值;mx所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩設(shè)計(jì)值;x彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；wx 彎矩作用平面內(nèi)的對(duì)受壓最大纖維的毛截面模量；' '22nex 參數(shù)，nex =二 ea/（1.1'x）；'mx等效彎矩系數(shù)，規(guī)范按下列情況取值：（1）框架柱和兩端支承的構(gòu)件： 無橫向荷載作用時(shí)： *x = 0.65+ 0.35m/m2，皿！和m?為端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率（無反彎點(diǎn)）時(shí)取同號(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點(diǎn)時(shí)）取異號(hào)，m! > m 2 ; 有端彎矩

5、和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)，x二1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)， 仏 二0.85； 無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)：mx = 1.0。（2）懸臂構(gòu)件和分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支撐純框架和弱支撐框架柱，nx = 1.0(6-7)對(duì)于t形截面等單軸對(duì)稱壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用于對(duì)稱軸平面且使較大翼緣受壓時(shí)，構(gòu) 件失穩(wěn)時(shí)除存在受壓區(qū)屈服和受壓、受拉區(qū)同時(shí)屈服兩種情況外，還可能在受拉區(qū)首先出現(xiàn) 屈服而導(dǎo)致構(gòu)件失去承載能力，故除了按式（6-6）計(jì)算外，還應(yīng)按下式計(jì)算式中：w2x受拉側(cè)最外纖維的毛截面模量npmxmxa*n "lw2x11.25'inex 丿5#3. 實(shí)腹式壓彎構(gòu)

6、件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算開口薄壁截面壓彎構(gòu)件的抗扭剛度及彎矩作用平面外的抗彎剛度通常較小，當(dāng)構(gòu)件在彎矩作用平面外沒有足夠的支承以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件可能因彎扭屈曲而破壞。規(guī)范規(guī)定的壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外穩(wěn)定計(jì)算的相關(guān)公式為丄sxmxya bwix(6-8)式中：mx 所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)（構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間）的最大彎矩;截面影響系數(shù)，閉口截面=0.7,其他截面 =1.0;y彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；b 均勻彎曲受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，采用近似計(jì)算公式，閉口截面 =1.0;tx等效彎矩系數(shù)，規(guī)范按下列情況取值：（1）在彎矩作用平面外有支承的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)兩相鄰支承點(diǎn)間構(gòu)件

7、段內(nèi)的荷載和內(nèi)力情況 確定： 無橫向荷載作用時(shí)：q = 0.65+ o.35m1/m2，mi和m?為端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率（無反彎點(diǎn)）時(shí)取同號(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點(diǎn)時(shí)）取異號(hào)，|mi > m ; 有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)，sx二1.0;使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)， 乙=0.85;6無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí):：tx = 1.0。(2)彎矩作用平面外為懸臂的構(gòu)件：飛=1.0。4. 壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定為保證壓彎構(gòu)件中板件的局部穩(wěn)定，規(guī)范采取了同軸心受壓構(gòu)件相同的方法，限制 翼緣和腹板的寬厚比及高厚比。(1) 翼緣的寬厚比壓彎構(gòu)件的受壓翼緣板，其應(yīng)力情況與受彎構(gòu)

8、件的受壓翼緣基本相同，因此其外伸寬度 與厚度之比以及箱形截面翼緣在腹板之間的寬厚比均與受彎構(gòu)件的寬厚比限值相同。(2) 腹板的寬厚比1) 工字形截面的腹板腹板高厚比ho/tw與應(yīng)力梯度：0之間的關(guān)系可近似地用直線式表示:當(dāng) 0w 0 < 1.6 時(shí)當(dāng) 1.6v ： 0 < 2.0 時(shí)匹乞(16： 00.525)t wh。t w0.5 - 26.2)(6-11a)(6-11b)7無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí):：tx = 1.0。#無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí):：tx = 1.0。-max 一 匚 minmax#無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí):：tx = 1.0。#無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí):

9、：tx = 1.0。式中：二max腹板計(jì)算高度邊緣的最大壓應(yīng)力，計(jì)算時(shí)不考慮構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)和截面塑性發(fā)展系數(shù)；匚min 腹板計(jì)算高度另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力，壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)；構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比，當(dāng)豈30時(shí)，取 =30，當(dāng) 700時(shí)，取 =100。當(dāng)：-0 = 0時(shí)，式(6-11)與軸心受壓構(gòu)件腹板高厚比的要求相一致，當(dāng)0= 2時(shí)，式(6-11)與受彎構(gòu)件中考慮了彎矩和剪力聯(lián)合作用的腹板高厚比的要求相一致。2) t形截面的腹板當(dāng)0豈1.0 (彎矩較小)時(shí)，t形截面腹板中壓應(yīng)力分布不均的有利影響不大，其寬厚比 限值采用與翼緣板相同；當(dāng)：0 > 1.0 (彎矩較大)時(shí)，此有利影響較

10、大，故提高 20%#a.彎矩使腹板自由邊受壓當(dāng):-。叮.0時(shí)當(dāng)o 1.0時(shí)(6-12a)(6-12b)8#b.彎矩使腹板自由邊受拉熱軋剖分t形鋼焊接t形鋼3）箱形截面的腹板hotwhotw< (15 0.2 )< (13 0.17 )235235:fy(6-13a)(6-13b)#考慮兩腹板受力可能不一致，且通常翼緣與腹板的連接采用單側(cè)角焊縫，因此翼緣與腹板的約束也不如工字形截面，因而箱形截面的寬厚比限值取為工字形截面腹板的0.8倍，即當(dāng) 1.6v ： 0 < 2.0 時(shí)嚴(yán) 28(16： 0 0525) 235h。< 0.8(48 005 -26.2)(6-14a)(6-14b)當(dāng)式（6- 14）右側(cè)計(jì)算值小于取40235o#4）圓管截面一般圓管截面構(gòu)件的彎矩不大，故其直徑與厚度之比的限值與軸心受壓構(gòu)件 的規(guī)定相同235-