鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理L6-1偏心受力構(gòu)件

1、大綱要求大綱要求: :1 1、了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式；、了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式；2 2、了解壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本原理；、了解壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本原理；掌握其計(jì)算方法；掌握其計(jì)算方法；5 5、掌握實(shí)腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)方法及其主要的構(gòu)造要求掌握實(shí)腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)方法及其主要的構(gòu)造要求；4 4、掌握拉彎和壓彎的強(qiáng)度和剛度計(jì)算掌握拉彎和壓彎的強(qiáng)度和剛度計(jì)算; ;3 3、了解實(shí)腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理；、了解實(shí)腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理；掌握其計(jì)掌握其計(jì) 算方法；算方法；6 6、了解、了解壓彎構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度壓彎構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度 引起彎矩的可能因素：引起彎矩的可能因素：a

2、)b)截面形式選擇截面形式選擇承受彎矩很小軸力很大：采用軸心受壓構(gòu)件截面形式；承受彎矩很小軸力很大：采用軸心受壓構(gòu)件截面形式；當(dāng)僅一個(gè)方向的彎矩較大：當(dāng)僅一個(gè)方向的彎矩較大：用單軸對(duì)稱截面，較大翼緣位于受壓一側(cè)用單軸對(duì)稱截面，較大翼緣位于受壓一側(cè) 條件：桿端彎矩較大而出現(xiàn)強(qiáng)度破壞或桿件局部削弱而強(qiáng)度破壞 1、強(qiáng)度破壞、強(qiáng)度破壞 2、平面內(nèi)失穩(wěn)、平面內(nèi)失穩(wěn)（彎矩作用平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)破壞）（彎矩作用平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)破壞） 構(gòu)件破壞的變形形式：彎矩作用平面內(nèi)的彎曲變形條件：側(cè)向有足夠支撐 彎矩作用方向存在彎曲變形，垂直于彎矩作用方向會(huì)突然產(chǎn)生彎曲變形，同時(shí)截面會(huì)繞桿軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)條件：側(cè)向缺乏足夠支撐或承受

3、雙向彎矩的壓彎構(gòu)件3、平面外失穩(wěn)、平面外失穩(wěn)（彎矩作用平面外失穩(wěn)破壞、彎扭失穩(wěn)）（彎矩作用平面外失穩(wěn)破壞、彎扭失穩(wěn)） 4、局部失穩(wěn)破壞、局部失穩(wěn)破壞 條件：板件較薄 拉彎構(gòu)件：拉彎構(gòu)件： 承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)：強(qiáng)度強(qiáng)度 正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)：剛度剛度 取取值值同同軸軸壓壓構(gòu)構(gòu)件件。 ,maxmax yx強(qiáng)度強(qiáng)度穩(wěn)定穩(wěn)定實(shí)腹式實(shí)腹式 格構(gòu)式格構(gòu)式 彎矩作用在實(shí)軸上彎矩作用在實(shí)軸上 彎矩作用在虛軸上彎矩作用在虛軸上 (分肢穩(wěn)定分肢穩(wěn)定)整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定平面內(nèi)穩(wěn)定 平面外穩(wěn)定平面外穩(wěn)定 承載承載能力能力極限極限狀態(tài)狀態(tài)正常正常使用使用極限極限狀態(tài)

4、狀態(tài) 取取值值同同軸軸壓壓構(gòu)構(gòu)件件。 ,maxmax yx剛度剛度壓彎構(gòu)件：壓彎構(gòu)件：一、截面應(yīng)力的發(fā)展一、截面應(yīng)力的發(fā)展 以工字形截面壓彎構(gòu)件為例以工字形截面壓彎構(gòu)件為例：)16( yfWMAN h hh hw wAAf fAAf fAAw wf fy y(A)(A)(A)彈性工作階段彈性工作階段HHNh hh hw wAAf fAAf fAAw wf fy y(A)f fy y(B)f fy yf fy y(C)f fy yf fy y(D)(D)(D)塑性工作階段塑性工作階段塑性鉸塑性鉸( (強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限) )(B)(B)最大壓應(yīng)力一側(cè)截面部分屈服最大壓應(yīng)力一側(cè)截面部分屈服(C)(C

5、)截面兩側(cè)均有部分屈服截面兩側(cè)均有部分屈服h hh hh h-2-2h h22222(1)(1)4yypyypNfhbf bhNhhhhMfbbhfM 對(duì)于工字形截面壓彎構(gòu)件，由圖（對(duì)于工字形截面壓彎構(gòu)件，由圖（D）內(nèi)力平衡）內(nèi)力平衡條件可得，條件可得，N、M無量綱相關(guān)曲線：無量綱相關(guān)曲線： N、M無量綱相關(guān)曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡(jiǎn)化無量綱相關(guān)曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡(jiǎn)化計(jì)算采用直線代替，其方程為：計(jì)算采用直線代替，其方程為：01.01.01 pxxpMMNNpxxMMpNN1(62)xppxMNNM式中：式中：ypxpxypfWMAfN 由于全截面達(dá)到塑性由于全截面達(dá)到塑性狀態(tài)后，變形

6、過大，狀態(tài)后，變形過大，因此規(guī)范對(duì)不同截面因此規(guī)范對(duì)不同截面限制其塑性發(fā)展區(qū)域限制其塑性發(fā)展區(qū)域?yàn)椋椋?/8-1/41/8-1/4）h h 21xppxMNNM 因此，令：因此，令： 并引入抗力并引入抗力分項(xiàng)系數(shù)，得：分項(xiàng)系數(shù)，得：ynxxpxynpfWMfAN )36( fWMANnxxxn 上式即為規(guī)范給定的在上式即為規(guī)范給定的在N、Mx作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式。作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式。對(duì)于在對(duì)于在N、Mx 、My作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式，規(guī)范采用作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式，規(guī)范采用了與上式相銜接的線形公式：了與上式相銜接的線形公式：)46( fWMWMANnyyynxxxn yx,MMyx, 兩個(gè)主軸

7、方向的彎矩兩個(gè)主軸方向的彎矩兩個(gè)主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)兩個(gè)主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)05. 1x 20. 1y 1.0yx 如工字形，如工字形，當(dāng)直接承受動(dòng)力荷載時(shí)，當(dāng)直接承受動(dòng)力荷載時(shí)，其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見教材。其他截面的塑性發(fā)展系數(shù)見教材。n/N AM W橋規(guī)公式：二、拉彎和壓彎構(gòu)件的剛度二、拉彎和壓彎構(gòu)件的剛度 注意注意當(dāng)彎矩為主，軸力較小，或有其它需要時(shí)，當(dāng)彎矩為主，軸力較小，或有其它需要時(shí)，也須計(jì)算拉彎或壓彎構(gòu)件的撓度或變形，使其也須計(jì)算拉彎或壓彎構(gòu)件的撓度或變形，使其不超過容許值。不超過容許值。 max 例題例題1 1 驗(yàn)算如圖所示拉彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。驗(yàn)算如圖所示拉彎構(gòu)件的強(qiáng)度和

8、剛度。軸心拉力設(shè)計(jì)值軸心拉力設(shè)計(jì)值N=100KN，橫向集中荷載設(shè)計(jì)值，橫向集中荷載設(shè)計(jì)值F=8KN，均為，均為靜力荷載。構(gòu)件的截面為靜力荷載。構(gòu)件的截面為21001001001010，鋼材為，鋼材為Q235Q235，=350=350。解：解：1. 構(gòu)件的最大彎矩。構(gòu)件的最大彎矩。 Mx=Fa=81.5=12KNm 2截面幾何特性，截面幾何特性，由附表由附表5查得查得210010010 An=219.26=38.52cm2 W1x=263.2=126.4cm3 W2x=225.1=50.2cm3 ， ix=3.05cm, iy=4.52cm 3. 3. 驗(yàn)算驗(yàn)算，設(shè)計(jì)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)強(qiáng)度f=215N/mmf=215N/mm2 2 （1）強(qiáng)度）強(qiáng)度 對(duì)對(duì)1 1邊緣邊緣 362322104 .12605. 110121052.3810100 xxxnWMAN=26+90.4=116.4N/mm2f=215N/mm2(滿足要求) 對(duì)對(duì)2 2邊緣邊緣 =26-199.2=-173.2N/mm2(負(fù)號(hào)表示壓應(yīng)力) 362322102 .502 . 11