钢结构第7章_精品文档PPT文档格式.ppt

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构中的柱等等。

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure22、截面形式、截面形式实腹式和格构式实腹式和格构式图图7.1.2压弯构件的截面形式压弯构件的截面形式压弯构件的截面通常做压弯构件的截面通常做成在弯矩作用方向具有成在弯矩作用方向具有较大的截面尺寸。

较大的截面尺寸。

实腹式截面：

热轧型钢实腹式截面：

热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截截面、冷弯薄壁型钢截面和组合截面。

面和组合截面。

当构件计算长度较大且当构件计算长度较大且受力较大时，为了提高受力较大时，为了提高截面的抗弯刚度，还常截面的抗弯刚度，还常常采用格构式截面。

常采用格构式截面。

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure3、拉弯、压弯构件的设计内容拉弯、压弯构件的设计内容拉弯构件：

拉弯构件：

承载能力极限状态：

强度强度正常使用极限状态：

正常使用极限状态：

刚度刚度强度强度稳定稳定实腹式实腹式格构式格构式弯矩绕实轴作用弯矩绕实轴作用弯矩绕虚轴作用弯矩绕虚轴作用整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定平面内稳定平面内稳定平面外稳定平面外稳定承载能承载能力极限力极限状态状态正常正常使用使用极限极限状态状态刚度刚度压弯构件：

压弯构件：

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure7.2拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度7.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则拉弯、压弯构件的强度计算准则对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，需要进行强度计算。

需要进行强度计算。

图图7.2.1压弯构件截面应力的发展过程压弯构件截面应力的发展过程Aw=hwtwMxhwxxyyhfyfyfyfyHHNhh（1-2）hfyfy（a）（b）（c）（d）Af=bt第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure边缘纤维屈服准则边缘纤维屈服准则以构件截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段极限状态作为强以构件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。

此时构件处于度计算的承载能力极限状态。

此时构件处于弹性工作阶段。

弹性工作阶段。

全截面屈服准则全截面屈服准则构件的最大受力截面的全部受拉和受压区的应力都达到屈构件的最大受力截面的全部受拉和受压区的应力都达到屈服，此时，该截面在轴力和弯矩的共同作用下形成服，此时，该截面在轴力和弯矩的共同作用下形成塑性铰塑性铰。

部分发展塑性准则部分发展塑性准则构件的最大受力截面的部分受拉和受压区的应力达到屈服构件的最大受力截面的部分受拉和受压区的应力达到屈服点，至于截面中塑性区发展的深度根据具体情况给定。

此时，点，至于截面中塑性区发展的深度根据具体情况给定。

此时，构件处在构件处在弹塑性工作阶段弹塑性工作阶段。

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure1.边缘屈服准则边缘屈服准则构件处于弹性工作阶段，在最危险截面上，截面边缘处的最大应构件处于弹性工作阶段，在最危险截面上，截面边缘处的最大应力达到屈服点，即：

力达到屈服点，即：

（7.2.1）（7.2.2）N、Mx验算截面处的轴力和弯矩；

验算截面处的轴力和弯矩；

A验算截面处的截面面积；

验算截面处的截面面积；

Wex验算截面处的绕截面主轴验算截面处的绕截面主轴x轴的截面模量；

轴的截面模量；

NP屈服轴力屈服轴力，NPAfy;

Mex屈服弯矩屈服弯矩，MexWexfy第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure2.全截面屈服准则全截面屈服准则构件最危险截面处于塑性工作阶段时，塑性中和轴可能在腹板构件最危险截面处于塑性工作阶段时，塑性中和轴可能在腹板或翼缘内。

当或翼缘内。

当轴力较小（轴力较小（NAwfy）时时,塑性中和轴在腹板内，可得塑性中和轴在腹板内，可得N和和Mx的相关公式：

的相关公式：

（7.2.4a）NP屈服轴力屈服轴力，NPAfy;

Mpx塑性弯矩塑性弯矩，MpxWpxfy=Aw/Af当当轴力很大（轴力很大（NAwfy）时时,塑性中和轴位于翼缘内，可以得到：

塑性中和轴位于翼缘内，可以得到：

（7.2.4b）第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure图图7.2.2压弯构件压弯构件N/Np-Mx/Mpx关系曲线关系曲线式（式（7.2.4b）式（式（7.2.5b）式（式（7.2.4a）式（式（7.2.5a）构件的构件的N/Np-Mx/Mpx关系关系曲线均呈凸形。

与构件的截面曲线均呈凸形。

与构件的截面形状，腹板翼缘面积比形状，腹板翼缘面积比有关。

有关。

在设计中简化采用直线关系式，在设计中简化采用直线关系式，其表达式为：

其表达式为：

当当N/Np0.13时时:

（7.2.5a）当当N/Np0.13时时:

（7.2.5b）（7.2.6）考虑轴心力引起的附加弯矩和剪力考虑轴心力引起的附加弯矩和剪力的不利影响，规范偏于安全采用一条斜的不利影响，规范偏于安全采用一条斜直线（图中虚线）代替曲线。

直线（图中虚线）代替曲线。

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure3.部分发展塑性准则部分发展塑性准则比较式（比较式（7.2.2）和式（）和式（7.26）可以看出，两者都是线性关系式，差）可以看出，两者都是线性关系式，差别仅在于第二项。

在式（别仅在于第二项。

在式（7.2.2）中因在弹性阶段，用的是截面的）中因在弹性阶段，用的是截面的弹性抵抗矩弹性抵抗矩Wx；

而在式（；

而在式（7.2.6）中因在全塑性阶段，用的则是截）中因在全塑性阶段，用的则是截面的面的塑性抵抗矩塑性抵抗矩Wpx，因此介于弹性和全塑性阶段之间的弹塑性，因此介于弹性和全塑性阶段之间的弹塑性阶段也可以采用直线关系式如下，引入阶段也可以采用直线关系式如下，引入塑性发展系数塑性发展系数x，即：

，即：

（7.2.7）x塑性发展系数，其值与截面的形式、塑性区的深度有关。

塑性发展系数，其值与截面的形式、塑性区的深度有关。

一般控制塑性发展深度一般控制塑性发展深度0.15h。

（7.2.6）（7.2.2）第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructureN轴心压力设计值轴心压力设计值An验算截面净截面面积验算截面净截面面积Mx、My两个主平面内的弯矩两个主平面内的弯矩Wn,x、Wn,y验算截面对两个主轴的净截面模量验算截面对两个主轴的净截面模量x、y截面在两个主平面内的截面在两个主平面内的截面塑性发展系数，按表截面塑性发展系数，按表4.2.1采用采用（7.2.8）1.单向拉弯、压弯构件强度计算公式单向拉弯、压弯构件强度计算公式2.双向拉弯、压弯构件强度计算公式双向拉弯、压弯构件强度计算公式（7.2.9）7.2.2拉弯、压弯构件强度与刚度计算拉弯、压弯构件强度与刚度计算第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure对于需要计算疲劳的构件，目前对其截面塑性性能缺乏研究；

对于需要计算疲劳的构件，目前对其截面塑性性能缺乏研究；

对于格构式构件，当弯矩绕虚轴作用时，由于截面腹部无实对于格构式构件，当弯矩绕虚轴作用时，由于截面腹部无实体部件，塑性开展的潜力不大；

体部件，塑性开展的潜力不大；

为了保证受压翼缘在截面发为了保证受压翼缘在截面发展塑性时不发生局部失稳，当受压翼缘的宽厚比展塑性时不发生局部失稳，当受压翼缘的宽厚比13b/t15时不时不考虑塑性发展。

考虑塑性发展。

对以下三种情况，在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的对以下三种情况，在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的依据，即取依据，即取x=y=1:

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构设计原理钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure压弯构件弯矩作用平面内失稳压弯构件弯矩作用平面内失稳在在N和和M同时同时作用下，一开始构件就在弯矩作用平面内发生变作用下，一开始构件就在弯矩作用平面内发生变形，呈弯曲状态，当形，呈弯曲状态，当N和和M同时增加到一定大小同时增加到一定大小时则到达极限状态，超过此极限状态，要维持内时则到达极限状态，超过此极限状态，要维持内外力平衡，只能减外力平衡，只能减小小N和和M。

在弯矩作用平面内。

在弯矩作用平面内只产生只产生弯曲屈曲弯曲屈曲。

图图7.3.1压弯构件的整体失稳压弯构件的整体失稳7.3实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算7.3.1压弯构件整体失稳形式压弯构件整体失稳形式压弯构件弯矩作用平面外失稳压弯构件弯矩作用平面外失稳当构件在弯当构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时，构件可能发生向位移和扭转时，构件可能发生弯扭屈曲弯扭屈曲而破而破坏，这种弯扭屈曲又称为压弯构件弯矩作用平坏，这种弯扭屈曲又称为压弯构件弯矩作用平面外的整体失稳。

面外的整体失稳。

双向压弯构件的失稳双向压弯构件的失稳同时产生双向弯曲变同时产生双向弯曲变形并伴随有扭转变形属形并伴随有扭转变形属弯扭失稳弯扭失稳。

第七章第七章拉弯、压弯构件拉弯、压弯构件钢结构