构件的截面承载能力――强度.PPT

第四节.按强度条件选择梁截面 梁的截面设计包括截面选择和截面验算两部分。跨 度大的梁还可以考虑按弯矩图变化截面。 一、截面选择 （一）单向弯曲型钢梁（以工字型钢为例） 1、梁的内力求解： 设计荷载下的最大Mx及V（不含自重）。 2、Wnx求解： 选取适当的型钢截面，得截面参数。 （二）单向弯曲组合截面梁（以工字形截面为例） 1、截面高度 （1）容许最大高度hmax—净空要求； （2）容许最小高度hmin 由刚度条件确定，以简支梁为例： （3）梁的经济高度he 经验公式： 综上所述，梁的高度应满足： 2、腹板高度hw 因翼缘厚度较小，可取hw比h稍小，满足50的模数。 3、腹板厚度tw 由抗剪强度确定： 一般按上式求出的tw较小，可按经验公式计算： 构造要求： 4、翼缘尺寸确定： 由Wx及腹板截面面积确定： 一般bf以10mm为模数， t以2mm为模数。 确定bf 、t尚应考虑板材的规格及局部稳定要求。 bf hw h1 h t tw x x 二、截面验算 截面确定后，求得截面几何参数Ix Wx Iy Wy 等。 1、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折 算应力； 2、整体稳定验算； 3、局部稳定验算:对于腹板一般通过加劲肋来保证 4、刚度验算； 5、疲劳验算:循环荷载作用时尚应进行疲劳验算。 三、组合梁截面沿长度的改变 一般来讲，截面M沿l改变，为节约钢材，将M较小区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式： 1、改变翼缘板截面 （1）单层翼缘板，一般改变bf，而t不变，做法如图： bf bf’ 1 2.5 （a） （b） l ~l/6 ~l/6 M1 M1 M （2）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断 点计算确定，做法如图： 为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度l1应满足： l M1 M1 l1 l1 1）端部有正面角焊缝时： 当hf ≥0.75t1时： l1 ≥b1 当hf 0.75t1时： l1 ≥1.5b1 2）端部无正面角焊缝时：l1 ≥2b1 b1 、t1---外层翼缘板的宽度和厚度；hf --焊脚尺寸。 l M1 M1 l1 l1 2、改变梁高 具体做法如图： h ≥h/2 h ≥h/2 抵紧 焊接 l/6~ l/5 第五节 梁的内力重分布和塑性设计 按照理想弹塑性的钢材应力-应变关系，单跨简支 梁跨中截面一旦出现塑性铰，即发生强度破坏。对超 静定梁(连续梁、固端梁)，一个截面出现塑性铰后， 仍能继续承载。随着荷载增大,塑性铰发生塑性转动， 结构内力产生重分布，使其他截面相继出现塑性铰， 直至形成机构。 1.塑性重分布：梁的弯矩图由图3-37(c)逐步转变为 图3—37(d)，此过程称为内力塑性重分布。 2.塑性设计目的：就是利用内力塑性重分布，以充分 发挥材料的潜力。 3.塑性设计的极限状态：以形成机构作为极限状态； 4.塑性设计条件： 1)塑性设计只用于不直接承受动载的超静定梁； 2)不致因板件局部屈曲或构件弯扭屈曲(整体失稳)而提前丧失承载能力；具体要求见课本表3－3. 3)梁所用钢材应能保证梁端截面有较大的塑性应变而不致断裂（规范GB50017规定:塑性设计时，钢材的力学性能应满足强屈比 ，伸长率 ，并且相应于抗拉强度fu的应变εu不小于20倍的屈服应变εy）。 5.塑性设计强度公式： 弯曲强度： （3-44） 剪切强度（假定V由腹板承受）： （3-45） 第六节、拉弯和压弯构件的应用和强度计算 一、应用 一般工业厂房和多层房屋的框架柱均为拉弯和压弯 构件。 N M N e 二、截面形式 三、计算内容 1.拉弯构件： 承载能力极限状态：强度、稳定（N小M大时） 正常使用极限状态：刚度 强度 稳定 实腹式 格构式 弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定) 整体稳定 局部稳定 平面内稳定 平面外稳定 承载能力极限状态 正常使用极限状态 刚度： 2.压弯构件： （一）、截面应力的发展（以工字形截面压弯构件为例） h hw Af Af Aw fy (A) (A)弹性工作阶段 四、拉弯和压弯构件的强度计算 H H N h hw Af Af Aw fy (A) fy (B) fy fy (