構(gòu)件的截面承載力

第3章構(gòu)件的截面承載力

——強(qiáng)度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度主要內(nèi)容：重點(diǎn)：按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)構(gòu)件截面3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)用：主要承重結(jié)構(gòu)、平臺(tái)、支柱、支撐等截面形式

3.1.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇熱軋型鋼截面熱軋型鋼截面

冷彎薄壁型鋼截面冷彎薄壁型鋼截面型鋼和鋼板的組合截面實(shí)腹式組合截面格構(gòu)式組合截面對(duì)截面形式的要求能提供強(qiáng)度所需要的截面積制作比較簡(jiǎn)便便于和相鄰的構(gòu)件連接截面開展而壁厚較薄承載極限：截面平均應(yīng)力達(dá)到fu

，但缺少安全儲(chǔ)備毛截面平均應(yīng)力達(dá)fy，結(jié)構(gòu)變形過大3.1.2軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度鋼材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

計(jì)算準(zhǔn)則：毛截面平均應(yīng)力不超過fy

應(yīng)力集中現(xiàn)象孔洞處截面應(yīng)力分布(a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：凈截面平均應(yīng)力不超過fy

設(shè)計(jì)公式：——鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值！對(duì)高強(qiáng)螺栓摩擦型連接，凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算要考慮孔前傳力的影響。3.1.3軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算與軸心受拉一樣，一般其承載力由穩(wěn)定控制軸心受拉強(qiáng)度計(jì)算實(shí)例某輕型屋架的下弦桿選用Q235鋼的圓鋼制作，在桿的中點(diǎn)需用花藍(lán)螺絲張緊，桿的軸心拉力為N=90kN，試設(shè)計(jì)此拉桿。Solution:預(yù)估拉桿直徑在16~40mm之間，故取鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。圓鋼所需的凈截面面積為參見P336附表11，注意屈服強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度的區(qū)別！根據(jù)計(jì)算面積，查P334附表7，知：直徑為27mm的圓桿，扣除絲扣深度后，凈截面直徑為24.19mm，截面積為459.4m㎡，滿足要求。討論：如果整個(gè)拉桿沿長(zhǎng)度方向均采用直徑27mm的桿，顯然，在沒有螺絲的部分，截面富余就過多，材料就有些浪費(fèi)。

鑒于上述考慮，可以在沒有絲扣的部分，改用直徑為24mm的圓桿。思考：

從直徑24mm變化到27mm應(yīng)怎么處理？（提示：應(yīng)力集中的影響?。┧鞯氖芰π阅芎蛷?qiáng)度計(jì)算應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本假定:理想柔性符合Hook定律計(jì)算方法：允許應(yīng)力法（注意與現(xiàn)行設(shè)計(jì)理論的區(qū)別?。┳⒁獾匠跏茧A段的非線性特征，工程中的預(yù)張緊措施即是為了消除此影響。3.2梁的類型和強(qiáng)度分類：3.2.1梁的類型鋼梁類型按制作方式分：型鋼梁和組合梁楔形梁按梁截面沿長(zhǎng)度有無變化分：等截面梁和變截面梁蜂窩梁雙向彎曲梁按受力情況分：?jiǎn)蜗驈澢汉碗p向彎曲梁(a)屋面檁條(b)吊車梁預(yù)應(yīng)力梁基本原理：受拉側(cè)設(shè)置高預(yù)拉力的鋼筋，使梁受荷前反彎曲。制作、施工過程復(fù)雜。預(yù)應(yīng)力梁梁的極限承載能力包括：截面的強(qiáng)度：彎、剪、扭及綜合效應(yīng)。構(gòu)件的整體穩(wěn)定板件的局部穩(wěn)定直接受重復(fù)荷載時(shí)，疲勞梁的應(yīng)用范圍：房屋建筑和橋梁工程。如樓蓋梁、平臺(tái)梁、吊車梁、檁條及大跨斜拉橋、懸索橋中的橋面梁等。梁的正應(yīng)力：3.2.2梁的彎曲、剪切強(qiáng)度梁的M-ω曲線應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡(jiǎn)圖正應(yīng)力發(fā)展的四個(gè)階段：梁的正應(yīng)力分布(a)

彈性工作階段：疲勞計(jì)算、冷彎薄壁型鋼(b)彈塑性工作階段：一般受彎構(gòu)件(c)塑性工作階段：塑性鉸(d)應(yīng)變硬化階段：一般不利用彈性工作階段Me=Wnfy塑性工作階段Mp=WpnfyWpn=S1n+S2n彈塑性階段F=Wp/W各階段最大彎矩：！對(duì)矩形截面F=1.5;圓形截面F=1.7;圓管截面F=1.27;工字形截面對(duì)軸在1.10和1.17之間！截面塑性發(fā)展系數(shù)：x和y，取值1.0~1.2之間。如工字形截面x

=1.05，y=1.2；箱形截面x=y=1.05截面簡(jiǎn)圖GB5恨001框7計(jì)算公厘式：?jiǎn)蜗驈澢仪鷷r(shí)雙向彎健曲時(shí)！對(duì)于x和y：(1)疲勞婦計(jì)算廁取1.麻0;(2)取1.賺0。塑性召設(shè)計(jì)喇時(shí)：GB都50魂01擋8計(jì)算滑公式：?jiǎn)蜗虺硰澢鍟r(shí)雙向匹彎曲敘時(shí)例：比罪較兩種圈焊接工兩字型截概面的彎碼矩承載鑰能力，狀所用鋼橫材為Q34蜓5。兩截面凍尺寸：翼緣儀：-1胞4*躁25喪0，-12干*30閱0腹板惑：-8*騾100無0So副lu途ti狀on負(fù):1、首先舉計(jì)算截鮮面慣性此矩和截惱面模量?jī)梢硌途壝媾e差100馳m㎡.？?jī)山囟久娉性锸軓潉e矩的誕能力通分別愉為：塑性陶發(fā)展蓋系數(shù)慮選擇睛，考捐察翼種緣的舅寬厚粱比，傘對(duì)于柱文Q34硬5鋼，結(jié)果分戶析：截跨面II的面積予大于截聽面I1碧.3%，但柜截面魔承載泳力卻小2.7頃%！梁的沉剪應(yīng)粉力：彎曲交剪應(yīng)秘力分驢布——鋼材播的抗貌剪強(qiáng)絮度設(shè)憤計(jì)值S——計(jì)算剪耍應(yīng)力處時(shí)以上毛詠截面對(duì)賄中和軸健的的面斑積矩3.2宵.3梁的幸扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)形積式：自由以扭轉(zhuǎn)夾和約壯束扭悄轉(zhuǎn)梁的扭清轉(zhuǎn)自由殊扭轉(zhuǎn)對(duì)于拖矩形案截面肯桿件通，當(dāng)b>倆>t時(shí)矩形截旺面桿件偏的扭轉(zhuǎn)故剪應(yīng)力It——扭轉(zhuǎn)常扭數(shù)或扭成轉(zhuǎn)慣性佩矩對(duì)于矩燙形組合刑開口薄枕壁截面薄板組景合截面扭轉(zhuǎn)剪核力和扭晌矩對(duì)于熱喜軋型鋼擱開口截士面，考客慮圓角卵影響系數(shù)k對(duì)于催閉口歡截面It≈1和:5決00泊,≈30塘:1閉合截暑面的循棗環(huán)剪力忙流截面面稈積相同胡的兩種戚截面約束扭塌轉(zhuǎn):翹曲功變形戚受到墊約束瘡的扭團(tuán)轉(zhuǎn)懸臂稅工字炮梁的犧約束伍扭轉(zhuǎn)扭矩平澇衡方程其中扭轉(zhuǎn)剪制應(yīng)力分滔布上翼茄緣的仰內(nèi)力約束泛扭轉(zhuǎn)份正應(yīng)慰力B——雙彎懸矩（敘雙力傍矩）對(duì)工爐形截嶺面梁對(duì)冷籍彎槽張鋼等某非雙麗軸對(duì)姿稱梁局部壓扒應(yīng)力3.獅3梁的局部針壓應(yīng)力奶和組合剪應(yīng)力局部猴壓應(yīng)響力作貼用式中——集中利荷載平增大百系數(shù)茂，對(duì)泰重級(jí)脈工作謙制吊捎車梁畏取=1.虛35，其敘他取=1.仿0lz——壓應(yīng)忌力分嫁布長(zhǎng)造度3.3伶.2多種應(yīng)走力的組掙合效應(yīng)一個(gè)截妻面上彎桶矩和剪祥力都較夜大時(shí)，塊需要考冊(cè)慮組合綢效應(yīng)梁的賀彎剪燦應(yīng)力養(yǎng)組合式中1——與c異號(hào)消時(shí)取1.2，同號(hào)時(shí)錢取1.1當(dāng)橫闖向荷仇載不消通過豪剪心涌時(shí)：驗(yàn)算唱公式村：3.4舉.1初選截鴿面3.4按強(qiáng)葛度條在件選擇蘿梁截筍面型鋼梁HW京41森440姜51巡壽82慌8，Wx=44通90c吃m3，g=逐23兆3k弟g/齡mHM離59寒430析21豬42半3，Wx=46檢20c滑m3，g=內(nèi)17祝5k問g/枝mHN6腎9230料01潤(rùn)32僚0，Wx=49便80c斥m3，g=1癢66k獄g/m焊接輔組合競(jìng)截面爹梁截面高穴度容許倍最大非高度hmax容許晉最小烏高度hmi繳nhmi顯n>=nl/6久00活0經(jīng)濟(jì)撤高度hehmi竹n≤h≤hmax，h≈he焊接選梁截茫面均布荷宣載作用暗下簡(jiǎn)支墾梁的最秧小高度hmin腹板課高度hw腹板丟高度hw比h略小。腹板厚省度tw抗剪可取1.2莖~1.狂5局部穩(wěn)國(guó)定焊接梁捎截面翼緣諒尺寸b和t所需質(zhì)截面閱模量押為：初選時(shí)潔取h≈h1≈hw考慮料局部任穩(wěn)定失，通推常取b=2舍5t，且h/2擔(dān).5錯(cuò)<b<h/6。焊接確梁截沈面3.撤4.口2截面令驗(yàn)算驗(yàn)算時(shí)佛要包含自賺重產(chǎn)生的漁效應(yīng)強(qiáng)度彎曲菌正應(yīng)艱力單向章彎曲挨時(shí)雙向彎赴曲時(shí)剪應(yīng)力局部負(fù)壓應(yīng)擇力折算私應(yīng)力3.4載.3梁截晴面沿被長(zhǎng)度捏的變何化彎矩剪力加工因挨素不考慮幕整體穩(wěn)毯定變截付面梁變梁畝截面睡考慮著的因吵素：兩種變奏化方式變截寨面高蹈度變翼毀緣面捐積變翼?yè)窬壝嫣O積變翼階緣寬她度變翼駁緣厚啄度變寬度足梁變高度協(xié)梁端部探有正缸面角庸焊縫邪時(shí)：hf≥0袍.7廢5t,l1≥b；hf<0拍.7喉5t,l1≥1.布5b端部無住正面角趕焊縫時(shí)合：l1≥2b變翼征緣厚股度切斷叮外層乘翼緣蟻板的肥梁3.6童.1拉彎、宏壓彎構(gòu)淹件的應(yīng)劑用3.辯6拉彎、輝壓彎構(gòu)樸件的應(yīng)用定和強(qiáng)度寄計(jì)算拉彎構(gòu)殼件應(yīng)用：柳屋架受翼節(jié)間力些下弦桿承載任能力葛極限輩狀態(tài)截面出嫌現(xiàn)塑性脆鉸(格構(gòu)式喜或冷彎頑薄壁型捕鋼為截覺面邊緣片纖維屈脆服)、整體糧失穩(wěn)鼓、局波部失漸穩(wěn)正常晌使用堂極限薪狀態(tài)剛度：限值扮長(zhǎng)細(xì)比拉彎炸構(gòu)件截面濱形式熱軋型服鋼截面冷彎薄孔壁型鋼銅截面組合截貧面壓彎構(gòu)客件應(yīng)用趴：廠房雕框架鳳柱、厘多高源層建蛛筑框老架柱兼、屋床架上搶弦壓彎旅構(gòu)件截面形碎式雙軸對(duì)規(guī)稱截面漏：同拉劃彎構(gòu)件單軸對(duì)旨稱截面脖：受彎現(xiàn)矩較大間時(shí)采用壓彎構(gòu)兵件的單抱軸對(duì)稱劇截面變截面剛壓彎構(gòu)凳件(a)階形柱(b)楔形吧柱變截面拳柱:高大壤廠房扣常用壓彎構(gòu)趙件極限跨狀態(tài)承載篇能力調(diào)極限煌狀態(tài)強(qiáng)度:端彎松矩很覺大或晝截面掛有較惱大削抬弱平面內(nèi)妄彎曲失董穩(wěn)平面外巷彎扭失肯穩(wěn)局部燦穩(wěn)定正常使痛用極限堵狀態(tài)剛度:限制綿長(zhǎng)細(xì)算比壓彎調(diào)構(gòu)件嫩整體緣瑞破壞投形式強(qiáng)度們破壞贈(zèng)、彎選曲失武穩(wěn)、壺彎扭元失穩(wěn)3.6兵.2拉彎耳、壓搏彎構(gòu)芝件的疫強(qiáng)度延計(jì)算強(qiáng)度極慢限狀態(tài)鋸：（靜竭載、盯實(shí)腹傳式構(gòu)桶件）受力伙最不允利截消面出傾現(xiàn)塑研性鉸胳時(shí)壓彎淋構(gòu)件巡壽截面淹的受菜力狀餅態(tài)截面出潮現(xiàn)塑性膛鉸時(shí)的版應(yīng)力分俊布強(qiáng)度計(jì)逼算公式滋推導(dǎo)：以矩形紅截面為灑例引入勵(lì)：偏于安鍛全且計(jì)繭算簡(jiǎn)便編，以直嬸線關(guān)系戲表示壓彎構(gòu)蕩件強(qiáng)度傍計(jì)算相兵關(guān)曲線全截竄面屈怕服壓托力全截面?zhèn)兊乃苄岳邈q彎矩則有強(qiáng)度稼計(jì)算救準(zhǔn)則斧：邊緣涌屈服予準(zhǔn)則仇：GB桂50貧01尼8規(guī)范皺采用全截面神屈服準(zhǔn)壟則：塑哥性設(shè)計(jì)部分發(fā)構(gòu)展塑性俱準(zhǔn)則：GB謙50虜01午7規(guī)范擇采用雙向僚壓彎氣