1_第6章节拉弯和压弯构件
61页1、第6章 拉弯和压弯构件,第6章 拉弯和压弯构件,6.1 拉弯和压弯构件的类型与应用 6.2 拉弯和压弯构件的强度与刚度 6.3 实腹式压弯构件的整体稳定 6.4 实腹式压弯构件的局部稳定 6.5 压弯构件的计算长度 6.6 实腹式压弯构件的截面设计 6.7 格构式压弯构件 6.8 压弯构件的柱头和柱脚,6.1 拉弯和压弯构件的类型与应用,6.1.1 拉弯构件 拉弯构件是指同时承受轴心拉力和弯矩的构件,也称为偏心受拉构件。 6.1.2 压弯构件 压弯构件是指同时承受轴心压力和弯矩的构件,也称为偏心受压构件。,图6-1 拉弯构件,6.1 拉弯和压弯构件的类型与应用,图6-2 压弯构件,6.1 拉弯和压弯构件的类型与应用,图6-3 压弯构件单轴对称截面 a) 实腹式 b) 格构式,6.2 拉弯和压弯构件的强度与刚度,6.2.1 拉弯和压弯构件的强度,图6-5 截面出现塑性铰 时的应力分布,6.2 拉弯和压弯构件的强度与刚度,图6-4 压弯构件截面的受力状态,6.2 拉弯和压弯构件的强度与刚度,图6-6 拉弯和压弯构件强度 计算相关曲线,6.2.2 拉弯和压弯构件的刚度,6.2 拉弯和压弯构件
2、的强度与刚度,拉弯和压弯构件的刚度同轴心受力构件一样,是以它的长细比来控制的。 例6.1 图6-7所示为工40a工字钢构件,承受轴心拉力设计值N=500kN,构件长6m,两端铰接,在跨中1/3处作用着集中荷载F=80kN,钢材为Q235,=350,试验算构件的强度和刚度。,图6-7 例6.1图(单位:mm),解:由I40a查附录D-3得:,6.2 拉弯和压弯构件的强度与刚度,(1) 构件的最大弯矩。,(2) 强度验算: (3) 刚度验算,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,6.3.1 弯矩作用平面内的稳定性 压弯构件在弯矩作用平面内失稳,可分为弹性整体失稳和考虑截面塑性发展时的稳定性计算两类。,图6-8 压弯构件整体失稳形 a) 平面内弯曲失稳 b) 平面外弯扭失稳,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,1.压弯构件弹性整体稳定计算 钢结构设计规范中压弯构件稳定性是以压弯构件弹性工作状态截面受压边缘纤维屈服时的N和M的相关公式为基础进行计算的。,图6-9 等端弯矩作用的压弯构件,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,表6-1 压弯构件的最大弯矩与等效弯矩系数,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,表
3、6-1 压弯构件的最大弯矩与等效弯矩系数,2.压弯构件整体稳定的实用计算公式 对于实腹式压弯构件,,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,需考虑塑性变形发展,所以应对式(6-13)进行修改。 (1) 弯矩作用平面内有侧移的框架柱以及悬臂构件,mx=1.0。 (2) 无侧移框架柱和两端有支承的构件。 1) 无横向荷载作用时,mx=0.65+0.35M2M1,但不得小于0.4,M1和M2为端弯矩,使构件产生同向曲率(无反弯点)时取同号,使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号,M1M2。 2) 有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向曲率时,mx=1.0;使构件产生反向曲率时,mx=0.85。 3) 无端弯矩但有横向荷载作用时,当跨度中点有一个横向集中荷载作用时,mx=1-其他荷载情况,mx=1.0。,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,图6-10 例6.2图,例6.2 某压弯构件采用热轧工字钢工10制作,两端铰接,长度6m,在构件三分点处各有一侧向支承以保证不发生弯扭屈曲。,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,钢材采用Q235,验算如图6-10a、b两种受力情况构件在弯矩作用平面内的整体稳定。
4、构件除承受轴心压力N=16kN外,作用的其他外力为(a)在构件两端同时作用着大小相等、方向相反的弯矩Mx=8kNm。(b)在构件两端同时作用着大小不相等的方向相同的弯矩M1=15kNm,M2=10kNm。 解 由工10查附表D-3可得:,(1) 情况(a):M1=M2=8kNm,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,(2) 情况(b):M1=15kNm,M2=10kNm,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,图6-11 弯矩作用平面外 的弯扭屈曲,6.3.2 弯矩作用平面外的稳定性,6.3 实腹式压弯构件的整体稳定,当实腹式压弯构件的抗扭刚度和弯矩作用平面外的抗弯刚度都不大,并且侧向又没有足够支承以阻止其产生侧向位移和扭转时,构件有可能向弯矩作用平面外侧向弯扭屈曲而破坏。 1.压弯构件的弹性弯扭屈曲临界力 图6-11所示为两端铰接并在端部作用着轴心压力N和弯矩M的工字形截面压弯构件。,2.压弯构件在弯矩作用平面外的实用计算公式 以上确定压弯构件弹性弯扭屈曲临界力的方法没有考虑构件内存在的残余应力和非弹性变形,难于直接用于设计计
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