钢结构基础 构件的截面承载力强

预应力梁
基本原理：受拉 侧设置高预拉力的钢 筋，使梁受荷前反弯 曲。
制作、施工过程 复杂。
预应力梁
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 梁的极限承载能力包括： 截面的强度：弯、剪、扭及综合效应。 构件的整体稳定 板件的局部稳定 直接受重复荷载时，疲劳
➢ 梁的应用范围： 房屋建筑和桥梁工程。 如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、
局部压应力作用
第3章 构件的截面承载力－强度
c
F
twlz
f
式中 —— 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—— 压应力分布长度
lz a 5hy 2hR
lz a 2.5hy
第3章 构件的截面承载力－强度
3.3.2 多种应力的组合效应
梁的弯剪应力组合
VS Itw
fv
S——计算剪应力 处以上毛截面对中 和轴的的面积矩
f v ——钢材的抗剪强度设计值
弯曲剪应力分布
第3章 构件的截面承载力－强度
3.2.3 梁的扭转
扭转形式：自由扭转和约束扭转
梁的扭转
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 自由扭转 对于矩形截面杆件，当b>>t时
Ms GIt max Mst / It
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 设计准则：净截面平均应力不超过fy
➢ 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
强度计算与轴心受拉一样，一般其承载力由稳定控制
第3章 构件的截面承载力－强度
第3章 构件的截面承载力－强度
对于闭口截面
It 4A2 /
ds t
闭合截面的循环剪力流
截面面积相同的两种截面
It≈1:500 , ≈30:1
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 约束扭转: 翘曲变形受到约束的扭转
悬臂工字梁的约束扭转
第3章 构件的截面承载力－强度
扭转剪应力分布
上翼缘的内力
MT Ms M
第3章 构件的截面承载力 ——强度
主要内容：
➢ 轴心受力构件的强度 ➢ 梁的强度 ➢ 拉弯、压弯构件的强度
重点：
➢ 按强度条件设计构件截面
第3章 构件的截面承载力－强度
3.1 轴心受力构件的强度
3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择
➢ 应用：主要承重结构、平台、支柱、支撑等 ➢ 截面形式
热轧型钢截面
！截面塑性发展系数：
x和 y，取值
1.0~1.2之间。如工
字形截面x =1.05，
y=1.2；箱形截面 x= y=1.05
截面简图
第3章 构件的截面承载力－强度
GB50017计算公式：
单向弯曲时 双向弯曲时
Mx f xWnx
！对于x和y：
Mx My f xWnx yWny
(1) 疲劳计算取1.0;
(2) 13 235 / fy b1 / t 15 235 / fy 取1.0。
第3章 构件的截面承载力－强度
塑性设计时：
M x Wpn f
GB50018计算公式：
单向弯曲时
Mx f
Wenx
双向弯曲时
Mx My f
Wenx Weny
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 梁的剪应力：
一个截面上弯矩和剪力都较大时，需要考虑组合效应
第3章 构件的截面承载力－强度
验算公式：
2 3 2 1.1 f
2
2 c
c
3 2
1 f
式中 1——与c异号时取1.2，同号时取1.1
当横向荷载不通过剪心时：
M B f
Wenx W
第3章 构件的截面承载力－强度
It bt3 / 3 I t——扭转常数或扭转惯性矩 矩形截面杆件的
扭转剪应力
第3章 构件的截面承载力－强度
对于矩形组合开口薄壁截面
n
It biti3 / 3 i 1
扭转剪力和扭矩
薄板组合截面
第3章 构件的截面承载力－强度
对于热轧型钢开口截面，考虑圆角影响
n
It k biti3 / 3 i 1 系数 k
第3章 构件的截面承载力－强度
各阶段最大弯矩： 弹性工作阶段 塑性工作阶段
弹塑性阶段
Me=Wnfy
Mp=Wpnfy Wpn= S1n+ S2n
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 在1.10和1.17之间
第3章 构件的截面承载力－强度
3.2 梁的类型和强度
3.2.1 梁的类型
➢ 分类： 按制作方式分：型钢梁和组合梁
钢梁类型
第3章 构件的截面承载力－强度
按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁
来自百度文库
蜂窝梁
楔形梁
第3章 构件的截面承载力－强度
按受力情况分：单向弯曲梁和双向弯曲梁
双向弯曲梁
(a) 屋面檩条
(b) 吊车梁
第3章 构件的截面承载力－强度
热轧型钢截面
第3章 构件的截面承载力－强度
冷弯薄壁型钢截面
冷弯薄壁型钢截面
第3章 构件的截面承载力－强度
型钢和钢板的组合截面
实腹式组合截面
格构式组合截面
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 对截面形式的要求 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
悬索桥中的桥面梁等。
第3章 构件的截面承载力－强度
3.2.2 梁的弯曲、剪切强度
➢ 梁的正应力：
梁的M -ω曲线
应力-应变关系简图
第3章 构件的截面承载力－强度
正应力发展的四个阶段：
梁的正应力分布
(a) 弹性工作阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢 (b) 弹塑性工作阶段：一般受弯构件 (c) 塑性工作阶段：塑性铰 (d) 应变硬化阶段：一般不利用
其中 Ms GIt GIt
M Vf h EI
扭矩平衡方程
MT GIt EI
第3章 构件的截面承载力－强度
约束扭转正应力 对工形截面梁
Mf Ify
x E hx
2
对冷弯槽钢等非双轴对称梁
B W
B —— 双弯矩（双力矩）
第3章 构件的截面承载力－强度
3.3 梁的局部压应力和组合应力
3.3.1 局部压应力
第3章 构件的截面承载力－强度
3.1.2 轴心受拉构件的强度
➢ 承载极限： 截面平均应力达到fu ，但缺少安全储备 毛截面平均应力达fy ，结构变形过大
➢ 计算准则： 毛截面平均应力不超过fy
钢材的应力应变关系
第3章 构件的截面承载力－强度
➢ 应力集中现象
孔洞处截面应力分布
(a) 弹性状态应力
(b) 极限状态应力