钢结构设计原理第3章+强度

端部有正面角焊缝时： hf≥0.75t, l1≥b；hf<0.75t, l1≥1.5b
端部无正面角焊缝时： l1≥2b
3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算
3.6.1 拉弯、压弯构件的应用
拉弯构件
﹡承载能力极限状态
截面出现塑性铰(格构式或 冷弯薄壁型钢为截面边缘纤维 屈服)、整体失稳、局部失稳 （弯矩很大时） ﹡正常使用极限状态
1. 梁的正应力
正应力发展的四个阶段
﹡弹性阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢 ﹡弹塑性阶段：一般受弯构件 ﹡塑性工作阶段：塑性铰 ﹡应变硬化阶段：一般不利用
正应力发展的四个阶段
﹡弹性阶段
Me=Wnfy
﹡塑性工作阶段 Mp=Wpnfy
Wpn= S1n+ S2n
﹡弹塑性阶段 F=Wp/W
！对矩形截面F=1.5; 圆形截面F=1.7; 圆管截面F=1.27;
工字形截面对轴强在1.10和1.17之间
！截面塑性发展系数：x和y，取值1.0~F之间。如工字形截
面x=1.05， y=1.2；箱形截面 x= y=1.05
截面塑性发展系数（课本80页表3-4）
截面塑性发展系数（课本80页表3-4）
GB50017计算公式：
单向弯曲时
Mx f xWnx
2. 腹板高度hw
腹板高度hw比h略小。
3. 腹板厚度tw
抗剪:
tw

V
hw fv
可取1.2~1.5。
局部稳定:
tw
hw 11
(cm)
4. 翼缘尺寸b和t 所需截面模量为：
Wx

2Ix h

1 6 tw
hw3 h
bt h12 h
初选时取h≈h1≈hw
bt Wx twhw hw 6
2 3 2 1.1 f
2


2 c
c
3 2

1 f
1 与c 异号时取1.2，同号时取1.1。
横向荷载不过剪心时：
M B f
Wenx W
3.4 按强度条件选择梁截面
3.4.1 初选截面
型钢梁
Wnx

Mx
x f
HW4144051828，Wx=4490cm3，g=233kg/m
2 3 2 1.1 f
2


2 c
c
3 2

1 f
刚度→第六章 整体稳定→第四章 局部稳定→第四章 吊车梁疲劳→第二、八章
3.4.3 梁截面沿长度的变化
﹡弯矩 ﹡剪力 ﹡加工因素 ﹡不考虑整体稳定
两种变化方式
变化截面高度、变化翼缘面积
变翼缘面积
﹡变化翼缘宽度 ﹡变化翼缘厚度
第三章
构件的截面承载力—强度
钢结构的承载力
＊截面：强度 ＊构件：强度、整体稳定、局部稳定、刚度 ＊结构：体系破坏
主要内容
3.1 轴心受力构件的强度 3.2 梁的类型和强度 3.3 梁的局部压应力和组合应力 3.4 按强度条件选择梁截面
3.5 梁的内力重分布和塑性设计
3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算
双向弯曲时 Mx My f xWnx yWny
！对于x和y： (1) 疲劳计算取1.0;
(2) 13 235 / fy b1 / t 15 235 / fy 取1.0。
塑性设计时： Mx Wpnx f
GB50018：
Mx f
Wenx
Mx My f
通常取b=25t，且h/2.5<b<h/6。
3.4.2 截面验算
验算时要包含自重产生的效应 ﹡强度 ﹡弯曲正应力
单向弯曲时 双向弯曲时
Mx f xWnx
Mx My f xWnx yWny
剪应力: 局部压应力:


VS Itw

fv
c
F
twlz

f
折算应力:
刚度：限制长细比
压弯构件
压弯构件极限状态
﹡承载能力极限状态 强度: 端弯矩很大或截面有较大削弱 平面内弯曲失稳 平面外弯扭失稳 局部稳定 ﹡正常使用极限状态 刚度: 限制长细比
3.6.2 拉弯、压弯构件的强度计算
静载、实腹式拉、压弯构件强度极限状态： 受力最不利截面出现塑性铰
N
Wenx Weny
2. 梁的剪应力


VS Itw

fv
3.3 梁的局部压应力和组合应力
3.3.1 局部压应力
c
F
twlz

f
— 集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取
= 1.35，其他取= 1.0
lz a 5hy 2hR lz a 2.5hy
3.3.2 多种应力的组合效应
dA
A

2 y0bf y

2
y0 h
bhf y

2
y0 h
NP
M

A
ydA

b

h 2

y0

y0

h 2

fy

bh2 4
1
4
y02 h2

fy

1
4
y02 h2
MP

N NP
2

M MP
1
偏于安全且计算简便，以直线关系表示
﹡梁的强度 弯曲正应力 剪应力 扭转 局部压应力 组合应力
本章主要内容
﹡弯曲正应力 四个工作阶段 设计准则 边缘纤维屈服 全截面塑性 部分塑性发展 GB50017公式
﹡梁的剪应力
本章主要内容
﹡梁的扭转 自由扭转 约束扭转
﹡梁的局部应力 ﹡折算应力 ﹡按强度选择梁截面的过程
本章主要内容
﹡拉弯、压弯构件的强度 准则：受力最不利的截面出现塑性铰 规范：考虑部分塑性发展
强度计算与轴心受拉一样，一般承载力由稳定控制
3.2 梁的类型和强度
3.2.1 梁的类型
分类： ﹡按制作方式：型钢梁和组合梁
按受力情况：单向弯曲梁和双向弯曲梁
梁的极限承载能力：
﹡截面的强度：弯、剪、扭、局部压应力及综合 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
3.2.2 梁的弯曲、剪切强度
3.1.2 轴心受拉构件的强度
截面平均应力达到fu、毛截面平均应力达fy
应力集中
设计准则：净截面平均应力不超过钢材的设计强度 f
设计公式： N f
An
f fy /R --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
HM5943021423，Wx=4620cm3，g=175kg/m
HN6923001320，Wx=4980cm3，g=166kg/m
焊接组合截面梁
1. 截面高度 容许最大高度hmax 容许最小高度hmin
经济高度he
he 7 3 Wx 30 (cm)
hmin≤h≤hmax，h≈he
强度计算准则：
( N )2 M 1
NP
MP
﹡边缘屈服：GB50018；GB50017的计算疲劳
的构件和部分格构式构件
﹡全截面屈服：塑性设计
﹡部分发展塑性准则：GB50017
N M f
An xWnx
N Mx My f
An xWnx yWny
本章主要内容
﹡轴心受力构件的强度 准则：净截面的平均应力不超过屈服强度 规范公式
3.1来自百度文库心受力构件的强度
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择 应用：空间结构、支柱、支撑等 截面形式：
热轧型钢截面
②冷弯薄壁型钢截面
③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。