第3章構件截面承載力強度

第三章構件的截面承載力—強度彭述權鋼結構的承載力＊截面：強度＊構件：強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度＊結構：體系破壞主要內(nèi)容軸心受力構件的強度梁的類型和強度梁的局部壓應力和組合應力按強度條件選擇梁截面梁的內(nèi)力重分布和塑性設計拉彎、壓彎構件的應用和強度計算3.1.1軸心受力構件的應用和截面選擇應用：空間結構、支柱、支撐等截面形式：熱軋型鋼截面3.1軸心受力構件的強度②冷彎薄壁型鋼截面③型鋼和鋼板的組合截面實腹式組合截面格構式組合截面﹡能提供強度所需要的截面積；﹡制作比較簡便；﹡便于和相鄰的構件連接；﹡截面開展而壁厚較薄。對截面形式要求：3.1.2

軸心受拉構件的強度截面平均應力達到fu、毛截面平均應力達fy應力集中NA

n=￡

f設計公式：

sf

=

fy

/gR--鋼材的抗拉強度設計值設計準則：凈截面平均應力不超過鋼材的設計強度f！對高強螺栓摩擦型連接，凈截面強度驗算要考慮孔前傳力的影響。3.1.3

軸心受壓構件的強度強度計算與軸心受拉一樣，一般承載力由穩(wěn)定控制3.2.1

梁的類型分類：﹡按制作方式：型鋼梁和組合梁3.2

梁的類型和強度按受力情況：單向彎曲梁和雙向彎曲梁﹡截面的強度：彎、剪、扭、局部壓應力及綜合效應。﹡構件的整體穩(wěn)定﹡板件的局部穩(wěn)定﹡直接受重復荷載時，疲勞梁的極限承載能力：3.2.2

梁的彎曲、剪切強度1.

梁的正應力正應力發(fā)展的四個階段﹡彈性階段：疲勞計算、冷彎薄壁型鋼﹡彈塑性階段：一般受彎構件﹡塑性工作階段：塑性鉸﹡應變硬化階段：一般不利用﹡彈性階段﹡塑性工作階段﹡彈塑性階段Me=WnfyMp=WpnfyWpn=

S1n+

S2nF=Wp/W！對矩形截面F=1.5;圓形截面F=1.7;圓管截面F=1.27;工字形截面對軸強在1.10和1.17之間正應力發(fā)展的四個階段！截面塑性發(fā)展系數(shù)：gx和gy，取值1.0~F之間。如工字形截面gx=1.05，gy=1.2；箱形截面gx=gy=1.05截面塑性發(fā)展系數(shù)截面塑性發(fā)展系數(shù)GB50017計算公式：單向彎曲時M

xgxWnxs

=￡

f雙向彎曲時M

yM

xgxWnxgyWnys

=+￡

f！對于gx和gy：(1)疲勞計算取1.0;取1.0。y(2)

13235

/

f235

/

fy

￡

b1

/

t

￡15塑性設計時：M

x

￡

Wpnx

fs

=

M

x

￡

fGB50018：WenxWenyWenxs

=

M

x

+

M

y

￡

f2.梁的剪應力vwItt

=

VS

￡

f3.3.1

局部壓應力3.3

梁的局部壓應力和組合應力cw

zt

ls

=

y

F

￡

fy

—集中荷載增大系數(shù)，對重級工作制吊車梁取y

=1.35，其他取y=1.0lz

=

a

+

5hy

+

2hRlz

=

a

+

2.5hy3.3.2

多種應力的組合效應s

2

+

3t2

￡1.1

fcc1s

2

+

s

2

-ss+

3t2

￡

b

fWenxWws

=

M

+

B

￡

fb1

--s

與sc

異號時取1.2，同號時取1.1。橫向荷載不過剪心時：3.4.1

初選截面3.4

按強度條件選擇梁截面型鋼梁nxxWg

f=

M

xHW414·405·18·28，Wx=4490cm3，g=233kg/mHM594·302·14·23，Wx=4620cm3，g=175kg/mHN692·300·13·20，Wx=4980cm3，g=166kg/m焊接組合截面梁設計目標：確定h,b,hw,tw1.

截面高度容許最大高度hmax容許最小高度hmin經(jīng)濟高度hehe

=

73

Wx

-

30

(cm)hmin≤h≤hmax，h≈hew(cm)11hwt

=2.

腹板高度hw腹板高度hw比h略小。3.

腹板厚度tw抗剪:ww

vth

f=

aV

a可取1.2~1.5。局部穩(wěn)定:4.

翼緣尺寸b和t所需截面模量為：h3

h22I

1h

6

hhWx

=

x

=tw

w

+

bt

1

初選時取h≈h1≈hwhw

6bt

?

Wx-

tw

hw通常取b=25t，且h/2.5<b<h/6。3.4.2截面驗算驗算時要包含自重產(chǎn)生的效應﹡強度﹡彎曲正應力單向彎曲時M

xgxWnxs

=￡

f雙向彎曲時M

yM

xgxWnxgyWnys

=+￡

f剪應力:vwItt

=

VS

￡

f局部壓應力:cw

zt

ls

=

y

F

￡

f折算應力:s

2

+

3t2

￡1.1

fs

2

+

s

2

-ss

+

3t2

￡

b

fc

c

1剛度→第六章整體穩(wěn)定→第四章局部穩(wěn)定→第四章吊車梁疲勞→第二、八章3.4.3

梁截面沿長度的變化﹡彎矩﹡剪力﹡加工因素﹡不考慮整體穩(wěn)定變化截面高度、變化翼緣面積兩種變化方式﹡變化翼緣寬度﹡變化翼緣厚度變翼緣面積端部有正面角焊縫時：hf≥0.75t,

l1≥b；hf<0.75t,

l1≥1.5b端部無正面角焊縫時：l1≥2b3.6

拉彎、壓彎構件的應用和強度計算3.6.1

拉彎、壓彎構件的應用拉彎構件﹡承載能力極限狀態(tài)截面出現(xiàn)塑性鉸(格構式或冷彎薄壁型鋼為截面邊緣纖維屈服)、整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)（彎矩很大時）﹡正常使用極限狀態(tài)

剛度：限制長細比壓彎構件壓彎構件極限狀態(tài)﹡承載能力極限狀態(tài)強度:端彎矩很大或截面有較大削弱平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)平面外彎扭失穩(wěn)局部穩(wěn)定﹡正常使用極限狀態(tài)剛度:限制長細比3.6.2

拉彎、壓彎構件的強度計算靜載、實腹式拉、壓彎構件強度極限狀態(tài)：受力最不利截面出現(xiàn)塑性鉸P0

yyhN

=s

dA

=

2

y

bf

=

2

y0

bhf

=

2

y0

NAAy2

y2

hhh

bh2

1

-

4

0

f

y

=

1

-

4

0

M

P

22

4

h2

h2

M

=

s

ydA

=

b

-

y0

y0

+

f

y

=P

N

2

M

N

+

M

=1

P

強度計算準則：﹡邊緣屈服：GB50018；GB50017的計算疲勞的構件和部分格構式構件﹡全截面屈服：塑性設計﹡部分發(fā)展塑性準則：GB50017(

N

)2

+

M

=

1NP

M

PAngxWnxN

–

M￡

fM

yAngxWnxgyWnyN

–

M

x–

￡

f偏于安全且計算簡便，以直線關系表示﹡軸心受力構件的強度準則：凈截面的平均應力不超過屈服強度規(guī)范公式﹡梁