钢结构设计原理第七章.ppt

* 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 3、 拉弯、压弯构件的设计内容 拉弯构件： 承载能力极限状态：强度 正常使用极限状态：刚度 强度 稳定 实腹式 格构式 弯矩绕实轴作用 弯矩绕虚轴作用 整体稳定 局部稳定 平面内稳定 平面外稳定 承载能力极限状态 正常使用极限状态 刚度 压弯构件： 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure §7.2 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 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。 图7.2.1 压弯构件截面应力的发展过程 Aw=hwtw Mx hw x x y y h fy fy fy fy H H N ?h ?h (1-2?)h fy fy (a) (b) (c) (d) Af=bt 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 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度计算的承载能力极限状态。此时构件处于弹性工作阶段。 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服，此时，该截面在轴力和弯矩的共同作用下形成塑性铰。 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，构件处在弹塑性工作阶段。 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 1.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； A——验算截面处的截面面积； Wex——验算截面处的绕截面主轴x轴的截面模量； NP——屈服轴力 ， NP＝Afy; Mex——屈服弯矩 ， Mex＝Wexfy 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 2.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或翼缘内。当轴力较小（N≤Awfy）时,塑性中和轴在腹板内，可得N和Mx的相关公式： （7.2.4a） NP——屈服轴力 ， NP＝Afy; Mpx——塑性弯矩 ， Mpx＝Wpxfy a=Aw/Af 当轴力很大（NAwfy）时,塑性中和轴位于翼缘内，可以得到： （7.2.4b） 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 图7.2.2 压弯构件N/Np-Mx/Mpx关系曲线 式（7.2.4b） 式（7.2.5b） 式（7.2.4a） 式（7.2.5a） 构件的N/Np-Mx/Mpx关系曲线均呈凸形。与构件的截面形状，腹板翼缘面积比?有关。在设计中简化采用直线关系式，其表达式为： 当N/Np≤0.13时: （7.2.5a） 当N/Np0.13时: （7.2.5b） （7.2.6） 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直线（图中虚线）代替曲线。 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 3.部分发展塑性准则 比较式（7.2.2）和式（7.26）可以看出，两者都是线性关系式，差别仅在于第二项。在式（7.2.2）中因在弹性阶段，用的是截面的弹性抵抗矩 Wx ；而在式（7.2.6）中因在全塑性阶段，用的则是截面的塑性抵抗矩 Wpx ，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，引入塑性发展系数?x，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。 一般控制塑性发展深度≤0.15h。 （7.2.6） （7.2.2） 第七章 拉弯、压弯构件 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure N——轴心压力设计值 An——验算截面净截面面积 Mx、My——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 ?x、?y——截面在两个主平面内的截面塑性发展系数，按表4.2.1采用 （7.2.8） 1.单向拉弯、压弯构件强度计算公