第3章构件的截面承载能力―强度.pptVIP

第三章构件的截面承载能力――强度 ;第一节轴心受力构件的强度和截面选择;;;三、轴心受拉杆件的强度 对于截面无削弱的拉压杆件，都是以全截面的拉应力达到屈服应力为极限状态。对于截面有削弱的拉压杆件，由于应力集中和全截面发展塑性变形有影响，到达强度极限状态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。 GB50017-2003规定强度的计算要求： （3－1） ??? 公式（3－1）适用于截面上应力均匀分布的拉杆。当拉杆的截面有局部削弱时，截面上的应力分布就不均匀，在孔边或削弱处边缘就会出现应力集中。但当应力集中部分进入塑性后，内部的应力重分布会使最终拉应力分布趋于均匀。因而须保证两点： （1）选用的钢材要达到规定的塑性（延伸率）。 （2）截面开孔和削弱应有圆滑和缓的过渡，改变截面、厚度时坡度不得大于1:4。 ;五、索的受力性能和强度计算 钢索是一种特殊的受拉构件，广泛应用于悬索结 构，张拉结构、桅杆纤绳和预应力结构等。 悬索作为柔性构件,其内力不仅和荷载作用有关，而 且和变形有关，具有很强的几何非线性，需要由二阶 分析来计算内力.悬索的内力和位移可按弹性阶段进行 计算，通常采用下列基本假定： (1)索是理想柔性的，不能受压，也不能抗弯。 (2)索的材料符合虎克定律。 ; 钢索的强度计算,目前国内外均采用容许应力法，按 下式进行： ：按恒载(标准值),活载(标准值)、预应力,地震 荷载,温度等各种组合工况下计算所得的钢索最 大拉力标准值； K:安全系数。宜取2.5-3.5 ;一、梁的类型 l、按弯曲变形状况分： 单向弯曲构件:构件在一个主轴平面内受弯 双向弯曲构件:构件在二个主轴平面内受弯 2、按支承条件分：简支梁、连续梁 、悬臂梁 3、按制作方法分： 型钢梁：有热轧型钢和冷弯薄壁型钢。型钢梁加工简 单，价格低廉；但型钢截面尺寸受到一定的规格的限制。 组合梁：由若干钢板或钢板与型钢连接而成.它截面布 置灵活,构造简单,制造方便，用钢量省。多用于荷载较 大、跨度较大的场合。 异种钢组??梁：为了充分地利用钢材强度,可考虑受力 较大的翼缘板采用强度较高的钢材,腹板采用强度稍低的 钢材。 蜂窝梁：将工字钢或H型钢的腹板示沿折线切开，焊成 空腹梁,一般常称之为蜂窝梁。是一种较为经济合理的构 件形式。也可将工字形或H型钢的腹板斜向切开，颠倒相 焊做成楔形梁以适应弯矩的变化。 ;二、用于受弯构件的梁的截面形式（图） ; 三、梁格布置与梁的设计内容 1、梁格布置 梁格是由许多梁排列而成的平面体系，例如楼盖和工作平台等。梁格上的荷载一般先由铺板传给次梁，再由次梁传给主梁，然后传到柱或墙， 最后传给基础和地基。根据梁的排列方式，梁格可分成下列三种典型的形式： ;2、梁的设计内容;四、梁的强度计算 1、弯曲正应力 梁受弯时的应力－应变曲线与受拉时相类似（图 f），其正应力的发展过程可分为三个阶段：弹性工作 阶段(图c)、弹塑性工作阶段(图d)和塑性工作阶段 (图e). ;弹性阶段——此时正应力为直线分布，梁最外边缘正应力不超过屈服点 。对需要计算疲劳的梁，常以最外纤维应力到达fy作为承载能力的极限状态。冷弯型钢梁因其壁薄，也以截面边缘屈服作为极限状态。 最大弹性弯矩：Me= Wn·fy 弹塑性阶段——梁边缘出现塑性,应力达到屈服点，而中和轴附近材料仍处于弹性。在《钢结构设计规范》中对一般受弯构件的计算，就适当考虑了截面的塑性发展，以截面部分进入塑性作为承载能力的极限。 中和轴：和弯矩主轴平行的截面面积平分线，中和轴两边面积相等，对于双轴对称截面即为形心主轴。 塑性阶段——梁全截面进入塑性,应力均等于屈服点，形成塑性铰,此时已达到梁的承载极限。超静定梁的塑性设计允许出现若干个塑性铰，直至形成机构。 ; 塑性铰弯矩：Mp= Wpn·fy，Wpn = S1n+ S2n 通过上面Me、Mp的公式可见，Mp和Me的比值只与Wpn与 Wn的比值有关，即只与截面的几何性质有关，而与材料 强度无关。 令F=Wpn/Wn，F称为截面形状系数 F表示考虑塑性变形的发展时,截面上的极限弯矩提 高的能力, F的值越大,极限弯矩的值比弹性弯矩就相 对较大。对矩形截面，F=1.5，对圆形截面，F=1.7。 在钢梁的设计中，既要安全，又要经济，所以不能 完全利用塑性的极限弯矩，也不能采用弹性极限弯矩， 而只能采用截面内部分发展塑性变形，因为: 过分发展塑性变形，使