构件的截面承载能力——强度.ppt

第三章 构件的截面承载能力——强度 钢结构的承载能力分为： 截面承载能力： 构件承载能力： 结构承载能力： 第三章 构件的截面承载能力——强度 3.1 轴心受力构件的强度及截面选择 回顾 3.2 梁的类型和强度 回顾1 回顾2 3.3 梁应力的局部压应力和组合 回顾 3.4 按强度条件选择梁截面 3.5 梁的内力重分布和塑性设计 3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算 3.2.3梁的扭转： 自由扭转：截面之间无约束，可以自由翘 曲，纵向纤维无轴向应变，截面只有剪应力。 其计算公式为3-11、3-12；从式3-11中可 知，It愈大，则抗扭刚度G It也愈大，抗扭性能 就愈好。 3.2.3梁的扭转： 约束扭转：杆件端部的支承使截面之间互相约束，其 截面的翘曲变形受到约束，纵向纤维有轴向拉伸或压缩， 截面除有剪应力外，还有正应力。 引起截面剪应力的扭矩有两部分组成：自由扭转力矩 和约束扭转力矩。其计算公式为3-27。约束扭转正应力的 计算公式见第61页。 例题3－3 焊接组合截面的选择方法（初步估算梁的截面高度、腹板厚度和翼缘尺寸）： 一、梁的截面高度（h） 建筑高度(clear height) 刚度条件(rigidity) 经济条件(economy) 控制挠度满足正常使用要求 腹板（ ， ）： 腹板高度 取比梁的高度稍小的值，一般为50mm的倍数。 腹板厚度 根据梁端最大剪力计算： 但是，上式算出的值一般较小，为保证腹板的局部稳定要求，其厚度可用经验公式计算： 构造要求：6mm≤ ≤22mm且为2的倍数。 翼缘板（ ， ） 已知腹板尺寸之后，梁的截面模量可以写成： 初选截面时可以假定： 则上式可以写为： 或者： 通常情况下， 在初步选择了梁截面之后，应对所选截面进行全面的 强度验算，验算内容包括： 正应力、剪应力、局部压应力、折算应力 同时，在计算的过程中，应考虑梁的自重。 例题3－4 。 作业： P81 习题3.9；习题3.10 交作业时间： 三、梁截面沿长度的变化 指受强度控制的焊接 截面，可以沿梁的长度方 向变化。主要用在实腹式 焊接吊车梁。 两种方式： 改变梁腹板的高度； 改变翼缘板面积； 三、梁截面沿长度的变化 有时为了降低梁的建筑高度，简支梁可以在靠近支座处降低高度，而使翼缘截面保持不变。 梁端部高度根据抗剪强度要求确定 鱼腹梁（fish belly beam）,见课本P70，图3－33 跨度较小的梁，截面改变经济效果不大，或者改变截面 节约的钢材不能抵消构造复杂带来的加工困难时，不宜改变 截面。 单层翼缘板的焊接梁改变截面时，宜改变它的翼缘板宽 度，而不宜改变翼缘板厚度。（应力集中、梁顶部不平） 三、梁截面沿长度的变化 多层翼缘板的焊接梁，可用切断外层板的方法来改变截面。 理论切断点位置由计算确定 上述有关梁截面变化的分析是仅从梁的强度需 要来考虑的，适合于有刚性铺板而无须考虑整体失 稳的梁。由整体稳定控制的梁，如果它的截面向两 端逐渐变小，特别是受压翼缘变窄，梁整体稳定承 载力将受到较大削弱。因此，由整体稳定控制设计 的梁，不宜沿长度改变截面。 从c到d的过程称为塑性内力重分布。塑性设计是利用内力重分布来充分发挥材料的潜能。 GB50017规范规定，进行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 的应变 不小于20倍的屈服应变 。 塑性设计只用于不直接承受动力荷载的连续梁和固端梁。梁的弯曲强度应符合： 剪力假设全部由腹板承受，剪切强度应符合： 结构以形成机构作为极限状态来进行设计，需要满