构件截面承载力-强度.DOC

第三章 构件截面承载力--强度 钢结构承载能力分3个层次 截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。 构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳，取决于构件整体刚度，指稳定承载力。 结构承载力：与失稳有关。 3.1 轴心受力构件的强度及截面选择 3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式 主要用于承重钢结构，如平面、空间桁关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度 ，但缺少安全储备，且后变形过大，不符合继续承载能力，因此以平均应力为准则，以孔洞为例。 规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值 N：轴心拉力设计值； An：构件净截面面积；: 钢材抗拉强度设计值 :构件抗力分项系数Q235钢，Q345，Q390，Q420 49页孔洞理解见书 例题P49 3.1.3 轴心受压构件强度 原则上与受拉构件没有区别，但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定，具体见4章。 3.1.4 索的受力性能和强度计算 钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线，钢丝绳等。 索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1）理想柔性，不能受压，也不能抗弯。2）材料符合虎克定理。在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。加载初期（0-1）存在少量松弛变形，主要部分（1-2）线性关系，接近强度极限（2-3）明显曲线性质（图见下） 实际工程对钢索预拉张，形成虚线应力—应变关系，很大范围是线性的 高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线 钢索强度计算采用容许应力法： ：钢索最大拉力标准值 A：钢索有效截面积 :材料强度标准值 k：安全系数2.5-3.0 3.2 梁的类型和强度 3.2.1 梁类型 按制作方法： 型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H型钢）。 冷弯薄壁型钢梁（卷边槽钢、Z型钢） 特点：加工方便成本低，设计中优先采用，一般用于跨度不大，荷载小的结构。 组合梁：焊接组合梁（常用腹板+2翼缘，焊接工字形截面；双腹板箱形梁、异种钢组合梁、蜂窝梁、契形梁）； 铆接组合梁：费料，费工以淘汰； 钢与混凝土组合梁：充分利用钢抗拉，混凝土抗压性能好的特点，加工组合。 承载能力极限状态计算：截面强度，构件整体稳定性，局部稳定。重复荷载n105时需要进行疲劳验算。 3.2.2 梁弯曲，剪切强度 梁的正应力： 纯弯曲情况下弯矩与挠度关系 强度计算中钢材б—ε简化为理想弹塑性体 ：截面最外纤维应力达到屈服强度时的弯矩 ：截面全部屈服时弯矩。硬化阶段，最终弯矩超过。 以工字型梁介绍梁在外载作用下呈现的4个阶段 弹性工作阶段：(a)弯矩较小，在截面上应力小于屈服点，对需要计算疲劳的梁及冷弯型钢常以及为承载力极限状态； 弹塑性阶段：(b)载荷增加，翼缘屈服，腹板也部分屈服，一般受弯构件，以截面进入塑性作为承载力极限。 塑性工作阶段：?荷载再增加，截面出现塑性铰，对于只有一个截面弯矩最大的，原则上可以将塑性铰弯矩为承载能力极限状态。 应变硬化阶段：E-Est,应力增加，应变增加，强度计算一般不利用这一阶段。 弯矩值： A弹性阶段最大弯矩： ：钢屈服强度 ：梁净截面模量（材力中弯曲截面系数，抗弯截面系数） ，， I：惯性矩 Ｂ在塑性阶段,产生塑性铰时的最大弯矩为： ：梁塑性净截面模量，，、（中和轴以上、下对中和轴面积矩）(中和轴是和弯曲主轴平行的截面面积平分线) 形状系数F：称为截面的形状系数，对于矩形截面, F=1.5;圆形截面,F=1.7;圆管截面的F= 1.27 梁正应力计算： Ａ对不需要计算疲劳的受弯构件,允许截面有一定程度的塑性发展： 梁的正应力计算公式 单向弯曲：， 双向弯曲： Mx，My：梁绕X轴，Y轴弯矩设计值，Wnx，Wny：对X，Y轴净截面模量 f：抗弯强度设计值，：截面塑性发展系数，按表3-4取用，对计算疲劳梁，不考虑截面塑性发展，如梁受压翼缘自由外伸宽度与厚度比大于，以免翼缘因全塑性，出现局部屈曲 Ｂ当固端梁和连续梁采用塑性设计时,塑性铰截面的弯矩应满足下式 Wpnx：对x轴的塑性净截面模量；f：钢材的抗弯强度设计值 Ｃ冷弯型钢梁正应力强度： :对X轴较小有效净截面模量，截面全部有效即为净截面模量 梁的剪应力： 对于工字型和槽形等薄壁开口截面，有弯曲剪力流理论：即截面上切应力方向就象水管中主管与支管中水流方向一样，最大剪应力在腹板上中和轴处。 剪应力满足： V：计算截面的剪