鋼結(jié)構(gòu)設計原理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)件的應用和截面形式；、了解拉彎和壓彎構(gòu)件的應用和截面形式；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；掌握其計算方法；掌握其計算方法；5 5、掌握實腹式壓彎構(gòu)件設計方法及其主要的構(gòu)造要求掌握實腹式壓彎構(gòu)件設計方法及其主要的構(gòu)造要求；4 4、掌握拉彎和壓彎的強度和剛度計算掌握拉彎和壓彎的強度和剛度計算; ;3 3、了解實腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理；、了解實腹式壓彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的基本原理；掌握其計掌握其計 算方法；算方法；6 6、了解、了解壓彎構(gòu)件的計算長度壓彎構(gòu)件的計算長度 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；當僅一個方向的彎矩較大：當僅一個方向的彎矩較大：用單軸對稱截面，較大翼緣位于受壓一側(cè)用單軸對稱截面，較大翼緣位于受壓一側(cè) 條件：桿端彎矩較大而出現(xiàn)強度破壞或桿件局部削弱而強度破壞 1、強度破壞、強度破壞 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突然產(chǎn)生彎曲變形，同時截面會繞桿軸發(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)：強度強度 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強度強度穩(wěn)定穩(wěn)定實腹式實腹式 格構(gòu)式格構(gòu)式 彎矩作用在實軸上彎矩作用在實軸上 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、截面應力的發(fā)展一、截面應力的發(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( (強度極限強度極限) )(B)(B)最大壓應力一側(cè)截面部分屈服最大壓應力一側(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 對于工字形截面壓彎構(gòu)件，由圖（對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無量綱相關曲線：無量綱相關曲線： N、M無量綱相關曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡化無量綱相關曲線是一條外凸曲線，規(guī)范為簡化計算采用直線代替，其方程為：計算采用直線代替，其方程為：01.01.01 pxxpMMNNpxxMMpNN1(62)xppxMNNM式中：式中：ypxpxypfWMAfN 由于全截面達到塑性由于全截面達到塑性狀態(tài)后，變形

6、過大，狀態(tài)后，變形過大，因此規(guī)范對不同截面因此規(guī)范對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)域為（為（1/8-1/41/8-1/4）h h 21xppxMNNM 因此，令：因此，令： 并引入抗力并引入抗力分項系數(shù)，得：分項系數(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作用下的強度計算公式。作用下的強度計算公式。對于在對于在N、Mx 、My作用下的強度計算公式，規(guī)范采用作用下的強度計算公式，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, 兩個主軸

7、方向的彎矩兩個主軸方向的彎矩兩個主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)兩個主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)05. 1x 20. 1y 1.0yx 如工字形，如工字形，當直接承受動力荷載時，當直接承受動力荷載時，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 注意注意當彎矩為主，軸力較小，或有其它需要時，當彎矩為主，軸力較小，或有其它需要時，也須計算拉彎或壓彎構(gòu)件的撓度或變形，使其也須計算拉彎或壓彎構(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 驗算如圖所示拉彎構(gòu)件的強度和剛度。驗算如圖所示拉彎構(gòu)件的強度和

8、剛度。軸心拉力設計值軸心拉力設計值N=100KN，橫向集中荷載設計值，橫向集中荷載設計值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. 驗算驗算，設計強度，設計強度f=215N/mmf=215N/mm2 2 （1）強度）強度 對對1 1邊緣邊緣 362322104 .12605. 110121052.3810100 xxxnWMAN=26+90.4=116.4N/mm2f=215N/mm2(滿足要求) 對對2 2邊緣邊緣 =26-199.2=-173.2N/mm2(負號表示壓應力) 362322102 .502 . 11