构件的截面承载力PPT
63页1、第3章 构件的截面承载力强度,轴心受力构件的强度 梁的强度 拉弯、压弯构件的强度,主要内容:,重点:,按强度条件设计构件截面,3.1 轴心受力构件的强度,应用:主要承重结构、平台、支柱、支撑等 截面形式,3.1.1 轴心受力构件的应用和截面选择,热轧型钢截面,热轧型钢截面,冷弯薄壁型钢截面,冷弯薄壁型钢截面,型钢和钢板的组合截面,实腹式组合截面,格构式组合截面,对截面形式的要求,能提供强度所需要的截面积 制作比较简便 便于和相邻的构件连接 截面开展而壁厚较薄,承载极限: 截面平均应力达到fu ,但缺少安全储备 毛截面平均应力达fy ,结构变形过大,3.1.2 轴心受拉构件的强度,钢材的应力应变关系,计算准则: 毛截面平均应力不超过fy,应力集中现象,孔洞处截面应力分布,(a) 弹性状态应力 (b) 极限状态应力,设计准则:净截面平均应力不超过fy,设计公式:,钢材的抗拉强度设计值,!对高强螺栓摩擦型连接,净截面强度验算要考虑孔前传力的影响。,3.1.3 轴心受压构件的强度,强度计算与轴心受拉一样,一般其承载力由稳定控制,轴心受拉强度计算实例 某轻型屋架的下弦杆选用Q235钢的圆钢制作,
2、在杆的中点需用花蓝螺丝张紧,杆的轴心拉力为N=90kN,试设计此拉杆。 Solution: 预估拉杆直径在1640mm之间,故取钢材设计强度值 。 圆钢所需的净截面面积为,参见P336附表11,注意屈服强度与设计强度的区别!,根据计算面积,查P334附表7,知: 直径为27mm的圆杆,扣除丝扣深度后,净截面直径为24.19mm,截面积为459.4m,满足要求。 讨论:如果整个拉杆沿长度方向均采用直径27mm的杆,显然,在没有螺丝的部分,截面富余就过多,材料就有些浪费。 鉴于上述考虑,可以在没有丝扣的部分,改用直径为24mm的圆杆。 思考: 从直径24mm变化到27mm应怎么处理?(提示:应力集中的影响!),索的受力性能和强度计算 应力-应变曲线 基本假定: 理想柔性 符合Hook定律 计算方法:允许应力法(注意与现行设计理论的区别!),注意到初始阶段的非线性特征,工程中的预张紧措施即是为了消除此影响。,3.2 梁的类型和强度,分类:,3.2.1 梁的类型,钢梁类型,按制作方式分:型钢梁和组合梁,楔形梁,按梁截面沿长度有无变化分:等截面梁和变截面梁,蜂窝梁,双向弯曲梁,按受力情况分:单向
3、弯曲梁和双向弯曲梁,(a) 屋面檩条 (b) 吊车梁,预应力梁,基本原理:受拉侧设置高预拉力的钢筋,使梁受荷前反弯曲。 制作、施工过程复杂。,预应力梁,梁的极限承载能力包括:,截面的强度:弯、剪、扭及综合效应。 构件的整体稳定 板件的局部稳定 直接受重复荷载时,疲劳,梁的应用范围:,房屋建筑和桥梁工程。 如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。,梁的正应力:,3.2.2 梁的弯曲、剪切强度,梁的M -曲线,应力-应变关系简图,正应力发展的四个阶段:,梁的正应力分布,(a) 弹性工作阶段:疲劳计算、冷弯薄壁型钢 (b) 弹塑性工作阶段:一般受弯构件 (c) 塑性工作阶段:塑性铰 (d) 应变硬化阶段:一般不利用,弹性工作阶段 Me=Wnfy 塑性工作阶段 Mp=Wpnfy Wpn= S1n+ S2n 弹塑性阶段 F=Wp/W,各阶段最大弯矩:,!对矩形截面F=1.5; 圆形截面F=1.7; 圆管截面F=1.27; 工字形截面对轴 在1.10和1.17之间,!截面塑性发展系数:,x和 y,取值1.01.2之间。如工字形截面x =1.05, y=1.2;箱形截面x=
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