20.2压弯构件的整体稳定.ppt

　　(3) 掌握压弯构件的截面设计方法； 　　(4) 掌握实腹式压弯构件局部稳定的计算方法。 本 章 内 容 20.1 偏心受力构件的强度与刚度 20.2 压弯构件的整体稳定 20.3 压弯构件的截面设计　 20.1 偏心受力构件的强度与刚度 　　偏心受力构件分拉弯与压弯两种，即同时承受拉力(压力)和弯矩的构件。弯矩是由轴向荷载的偏心作用、端部弯矩作用或横向力作用而产生的。 　　普通钢屋架的拉弯与压弯杆件多采用双角钢截面。偏心受压柱同轴压柱一样也分实腹式与格构式两类 。 　　格构式柱则可采用不对称肢件，使较大的肢件位于受压侧，参见图20.1。 20.1.1 概述 图20.1　压弯构件截面形式 　　偏心受力构件截面上的应力是由轴向力引起的拉(压)应力与弯矩引起的弯曲应力的叠加，当截面边缘纤维的最大应力σmax=｜M/An±M/Wn｜≤fy时为弹性工作。 　　若N保持定值，而增加M，塑性区将向截面内部发展，强度承载能力的极限状态为全截面进入塑性形成塑性铰。 　　根据荷载性质与截面形式的不同，偏心受力构件的强度计算分弹性工作和弹塑性工作两种情况。 20.1.2 拉弯和压弯构件的强度计算 　　弯矩作用在主平面的拉弯构件和压弯构件，其强度应按下列规定计算： (1) 承受静力荷载或不需计算疲劳的承受动力荷载时 　　单向弯曲 　　双向弯曲  　　对于组合拉弯构件，当弯矩较大使翼缘受压时，应保证受压翼缘不发生局部失稳，受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度之比 　　而压弯构件为保证受压较大情况下翼缘在发展塑性时不出现局部失稳应更为严格，即 (2) 需计算疲劳时 　　按边缘纤维屈服的弹性工作状态作为强度承载能力的极限状态，仍按式(20.1)和式(20.2)计算，但γ=1.0。 　　对于拉弯与压弯构件其刚度计算同于轴心受力构件。其允许长细比仍采用表18.1和表18.2的数值。 20.1.3 拉弯、压弯构件的刚度 【例 20.1】验算图20.2所示的下弦杆，轴心拉力设计值N=400kN，弯矩设计值M=30kN·m，材料为Q235，采用2φ160×100×10长肢相连截面，在每个外伸肢上，均有直径为2.15cm的螺栓孔。 【解】由附录角钢表可查得一根角钢的A=25.32cm2，Ix=668.69cm4，zx=52.5mm,ix=5.14cm。 (1) 截面几何特征 　　　　An=46.34cm2 肢背 　　　　Wn1=236.3cm3 　　肢尖 　　　　Wn2=115.4cm3 (2) 强度验算 　　肢背 　　　　N/An+Mx/(γx1Wn1)= 207.2N/mm2f=215N/mm2 　　肢尖 　　　　N/An-Mx/(γx2Wn2)=130.3N/mm2f=215N/mm2 (3) 刚度计算 　　　　λx=l/ix=58.4［λ］=350 图20.2 例20.1附图 20.2 压弯构件的整体稳定 　　在弹性理论推导的公式基础上总结出来的实用计算式如下： 20.2.1 实腹式压弯构件的整体稳定 20.2.1.1 弯矩作用平面内的稳定 　　当压弯构件在弯矩作用平面外的长细比较大时，受压较大的翼缘，可能产生侧向弯曲，使整个截面弯扭屈曲，弯矩作用平面外的稳定性按下式计算： 　　双轴对称的工字形截面 　　弯矩使翼缘受压时： 20.2.1.2 弯矩作用平面外的稳定性 　　弯矩使翼缘受拉时，且腹板宽厚比不大于18√235/fy时： 　　 20.2.2 格构式压弯构件的整体稳定 20.2.2.1 弯矩绕实轴作用时 (1) 弯矩作用平面内的稳定性 　　如图20.3(a)所示，弯矩My绕实轴作用的格构式压弯构件，在弯矩作用平面内的稳定与实腹柱相同，只需将式(20.3)中的x改为y即可。  (2) 弯矩作用平面外的稳定性 　　弯矩作用平面外的稳定，按式(20.5)计算，须将式中的x改为y，y改为x。 　　 图20.3 双肢格构柱的稳定计算 20.2.2.2 弯矩绕虚轴作用时 (1) 弯矩作用平面内的稳定性 　　如图20.3(b)、(c)、(d)、(e)所示截面Mx绕虚轴作用，其弯矩作用平面内的稳定可按下式计算： (2) 分肢的稳定性 　　可将分肢视为平行弦桁架的弦杆，分肢所受的轴心压力按图20.4可以求出。 图20.4 分肢轴心力计算 20.3 压弯构件的截面设计 　　实腹式压弯构件应根据弯矩与轴力的大小与方向，选用双轴对称或单轴对称的截面，参见图20.1(a)。 (1) 试选截面 　　由整体稳定的计算公式可知，众多的未知量，难以按公式直接确定截面，一般根据设计经验并参考已有的设计资料试选截面，然后进行验算，经反