第7章拉弯压弯构件-钢结构设计原理课件

4 1.0
M px
4+1
钢结构基本原理
工程管理08级
2021/1/9
钢结构基本原理及设计
3．部分发展塑性准则
偏安全地采用直线式相关公式： N Mx 1
一部分进入塑性，
Np Mpx
另一部分截面还处于弹性阶段
采用弹性截面模量Wex 当构件部分塑性发展时，近似采用直线关系式：
N Mx 1
Np xMex
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§7-1 应用和截面形式
1．压弯（或拉弯）构件
承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用
偏压（或偏拉）构件
弯矩由偏心轴力引起时
N
N
N
M1
N
N
N
e
M1
F
F
M2
N
N
压弯构件
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N
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M2 e
N
N
N
拉弯构件
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钢结构基本原理及设计
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对单向压弯构件，根据其到达承载能力极限状态时 的破坏形式，应计算其： （1）强度； （2）弯矩作用平面内的稳定； （3）弯矩作用平面外的稳定和组成板件的局部稳定； （4）当为格构式构件时还应计算分肢的稳定。为了保证 其正常使用，则应验算构件的长细比。
N2 Np2
Mx Mpx
1
当轴力很大（N>Awfy）时，塑性中和轴将位于翼缘范 围内，按上述相同方法可以得到：
N (41) Mx 1 Np 2(21) Mpx
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因此， 近似简化为以下两条直线公式，即：
当 N 0.13 Np
当 N 0.13
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第7章 拉弯、压弯构件
§7-1 应用和截面形式 §7-2 拉弯、压弯构件的强度 §7-3 实腹式构件在弯矩平面内的稳定 §7-4 实腹式构件在弯矩平面外的稳定 §7-5 实腹式压弯构件的局部稳定 §7-6 实腹式压弯构件的截面设计 §7-7 格构式压弯构件的计算
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对两端支承的压弯构件跨中有横向荷载时，还应验 算其挠度。
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钢结构中拉弯构件应用较少，桁架的下弦杆有时作 用有非节点荷裁，这种下弦杆就是拉弯构件。
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§7-2 拉弯、压弯构件的强度
2．单向压弯（或拉弯）构件
弯矩作用在截面的一个主轴平面内 双向压弯（或拉弯）构件 弯矩作用在两个主轴平面内
3．应用
墙架柱 工作平台柱 支架柱 单层厂房结构
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4．按其截面形式
实腹式 格构式 常用的截面形式： 热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面 组合截面
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7.2.2 构件强度与刚度计算
1．单向拉弯、压弯构件按下式计算截面强度：
N Mx f
An xWnx
2．双向拉弯、压弯构件计算截面强度： N Mx My f
An xWnx yWny
3． x
x y 1
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5．满足正常使用极限状态和承载能力极限状态
限制构件长细比来保证刚度要求 承载力极限状态. 包括强度、整体稳定和局部稳定计算.
其中整体稳定计算包括弯矩作用平面内稳定和弯矩作用 平面外稳定的计算.
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压弯构件应用比较广泛，例如，有横向节间荷载作用 的桁架上弦杆、屋架天窗侧立柱、单层厂房柱、以及多层 或高层房屋的框架柱等等都属于压弯构件。
7.2.1 拉弯、压弯构件的强度计算
一．工作阶段
在轴心压力和绕主轴弯矩的共同作用下，截面上应力 发展过程，构件中应力最大的截面可能发生强度破坏。
hw h ηh (1-2) η h ηh
Af=b×t
x Mx
x
Aw=hw×tw
fy
fy
fy
fy
fy fy
fy
(a)
(b)
(c)
压弯构件截面应力的发展过程
fy (d)
算的承载能力极限状态
Fra Baidu bibliotek
1．边缘屈服准则
令截面屈服轴力Np=A·fy，屈服弯矩Mex=Wex fy，则得N
和Mx的线性相关公式：
N Mx
A Wex
fy
N Mx 1
Np M ex
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2．全截面屈服准则 得N和Mx的相关公式：
(21)2 41
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单向拉弯和压弯构件的截面形式
对拉弯构件，一般只需计算其强度和长细比，不需计算 其稳定。但在拉弯构件所受弯矩较大而拉力较小时，由于其 作用已接近受弯构件，就需要验算其整体稳定；在拉力和弯 矩作用下出现翼缘板受压时，也需验算翼缘板的局部稳定。 这些当由设计人员根据具体情况加以判断。
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1）计算疲劳的实腹式拉弯、压弯构件 2）格构式构件，当弯矩绕虚轴作用时 3）为了保证受压翼缘在截面发展塑性时不发生局部失稳
受压翼缘的自由外伸宽度b与其厚度 t之比限制为
b/t1323/5fy
当 13 23 /fy 5b/t15 23 /fy 5时不考虑塑性开展。 4）刚度
同轴心构件
Np
M 时，M
x px
1
时,N 1 Mx 1
Afy 1.15Mpx
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N Np 1 .0
1 2+1
0.13
O
(7 .2 .4 b )
(7 .2 .5 b )
NM
N
+
p
M
x = 1.0
px
(7 .2 .4 a )
(7 .2 .5 a )
Mx
H N H
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二．强度计算准则：
①边缘屈服准则，截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段
极限状态作为强度计算的承载能力极限状态。
②全截面屈服准则，截面塑性受力阶段极限状态作为
强度计算的承载能力极限状态，形成塑性铰。
③部分发展塑性准则，截面部分塑性发展作为强度计
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§7-3 实腹式构件在弯矩平面内的稳定
7.3.1 压弯构件整体失稳形式
单向压弯构件的整体失稳分为： 弯矩作用平面内和弯矩作用平面外两种情况 弯矩作用平面内失稳为弯曲屈曲 弯矩作用平面外失稳为弯扭屈曲 双向压弯构件则只有弯扭失稳一种可能