第六章 拉弯和压弯构件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六,章,拉弯和压弯构件,大纲要求,1,、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式；,2,、了解压弯构件整体稳定的基本原理；,掌握其计算方法；,5,、,掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求,；,4,、,掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算,;,3,、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理；,掌握其计,算方法；,6,、,掌握格构式压弯构件设计方法及其主要的构造要求,；,6-1,概述,一、应用,一般工业厂房和多高层房屋的框架柱,。,受有节间荷载的桁架的弦杆、腹杆。,N,M,N,e,同时承受轴向力和弯矩的构件称,压弯,（拉弯）构件。,弯矩的形成：,横向荷载,偏心轴力,端弯矩,二、截面形式,拉弯构件：,承载能力极限状态：,强度,正常使用极限状态：,刚度,三、计算内容,同时满足两种极限状态要求。,压弯构件：,强度,稳定,实腹式,格构式,弯矩作用在实轴上（绕虚轴）,弯矩作用在虚轴上（绕实轴）,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,平面内稳定,分肢稳定,平面内,平面外,6-2,拉弯和压弯构件的强度,一、截面应力的发展,以工字形截面压弯构件为例,：,h,h,w,A,f,A,f,A,w,f,y,(A),(,A),弹性工作阶段,f,y,(B),f,y,f,y,(C),(,D),塑性工作阶段,塑性铰,(,强度极限,),(,B),最大压应力一侧截面部分屈服,(,C),截面两侧均有部分屈服,f,y,f,y,(D),对于工字形截面压弯构件，由图（,D）,内力平衡条件可得，,N、M,的关系式，绘出无量纲相关曲线：,是一条外凸曲线，规范为简化计算采用直线代替，其方程为：,式中：,0,1.0,1.0,h,h,h,-2,h,f,y,f,y,(D),H,H,N,由于全截面达到塑性状态后，变形过大，因此规范对不同截面限制其塑性发展区域为（,1/8-1/4）,h,因此，令：并引入抗力分项系数，得：,两个主轴方向的弯矩,两个主轴方向的塑性发展系数,双向弯矩的拉、压弯构件：,如工字形，,当直接承受动力荷载时，,其他截面的塑性发展系数见教材。,6-3,实腹式压弯构件的稳定,一、压弯构件的稳定,弯矩作用平面内的稳定,弯矩作用平面外的稳定,弯曲失稳,弯扭失稳,用,矢量表示弯矩（右手法则）,二、确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法,1、边缘纤维屈服准则：,截面边缘纤维应力达到屈服点即失为承载能力极限。,根据第4章的推导得：,2、最大强度准则,考虑塑性深入截面，以构件最后破坏为承载能力极限。,根据第4章的推导得：,三、弯矩作用平面内的稳定,采用规范规定的实腹式压弯构件整体稳定计算公式,引入弯矩非均匀分布时的等效弯矩系数,mx,考虑抗力分项系数,考虑截面部分塑性发展，采用,1、对于双轴对称截面：,规范,mx,对作出具体规定：,1,、框架柱和两端支承构件,（,1,）没有横向荷载作用时：,M,1,、,M,2,为端弯矩，无反弯点时取同号，否,则取异号,，,M,1,M,2,（,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,）仅有横向荷载时：,mx,=1.0,2,、悬臂构件,:,mx,=1.0,2、对于单轴对称截面：,当弯矩使较大翼缘受压时，受拉区可能先出现塑性，为此应同时满足式（67）和下式要求：,四、弯矩作用平面外的稳定,弯矩作用平面外稳定的机理与梁失稳的机理相同，因此其失稳形式也相同,平面外弯扭屈曲。,式中,:,规范规定的压弯构件在弯矩作用平面外稳定计算公式：,tx,等效弯矩系数，取平面外两相邻支承点间构件为,计算单元，取值同,mx,；,（1,）工字形（含,H,型钢）截面,双轴对称时：,单轴对称时：,（2）,T,形截面（,M,绕对称轴,x,作用）,弯矩使翼缘受压时：,双角钢,T,形截面：,剖分,T,型钢和两板组合,T,形截面：,弯矩使翼缘受拉，且腹板宽厚比不大于 时：,（3）箱形截面,b,=,1.0。,注意：,用以上公式求得的应,b,1.0；,当,b,0.6,时，不需要换算，因已经考虑塑性发展；,五、双向弯曲实腹式压弯构件的整体稳定,详见教材,P185,六、实腹式压弯构件的局部稳定,规范采用了,限制板件的宽厚比,的方法，见教材表7.1。,其中：,1、拉弯和压弯构件的计算内容有哪些？,2、双轴对称截面、单轴对称截面实腹式压弯构件的整体稳定应如何计算?,3、实腹式压弯构件的局部稳定,如何计算,？,6.4,格构式压弯构件的稳定,对于宽度很大的偏心受压柱为了节省材料常采用格构式构件，且通常采用,缀条柱,。,一压弯格构柱弯矩绕虚轴作用时的整体稳定计算,（一）弯矩作用平面内稳定,(,N、,M,x,作用下,：,),因截面中空，,不考虑塑性性发展系数，,故其稳定计算公式为：,分肢,1,分肢,2,x,x,y,y,2,2,1,1,M,x,N,y,2,y,1,a,y,0,y,0,采用,ox,（二）弯矩作用平面外稳定,(,N、,M,x,作用下,：,),因为平面外弯曲刚度大于平面内（实轴），故整体稳定不必验算，但要进行,分肢稳定,验算。,（三）分,肢,稳定,(,N、,M,x,作用下,：,),将缀条柱视为一平行弦桁架，,分肢为弦杆，,缀条为腹杆，则由,内力平衡得：,分肢按轴心受压构件计算。,分肢,1,分肢,2,x,x,y,y,2,2,1,1,M,x,N,y,2,y,1,a,分肢计算长度：,1）缀材平面内（11轴）取缀条体系的节间长度；,2）缀材平面外，取构件侧向支撑点间的距离。,二压弯格构柱弯矩绕实轴作用时的整体稳定计算,由于其受力性能与实腹式压弯构件相同，故其平面内、平面外的整体稳定计算均与,实腹式压弯构件相同，但在计算弯矩作用平面外的整体稳定时，构件的长细比取,换算长细比，,b,取1.0。,三双向受弯格构式压弯构件的整体稳定计算,1、整体稳定,2、分,肢,稳定,详见教材,P196,一、截面选择,1,、对于,N,大、,M,小的构件，可参照轴压构件初估；,2,、对于,N,小、,M,大的构件，可参照受弯构件初估；,因影响因素多，很难一次确定。,二、截面验算,1,、强度验算,2,、整体稳定验算,3,、局部稳定验算,组合截面,4,、刚度验算,三、构造要求（,设横隔、设加劲肋等）,6.5,实腹式压弯构件的设计,6.6,格构式压弯构件的设计,一、截面选择,1,、对称截面（分肢相同），适用于,M,相近的构件；,2,、非对称截面（分肢不同），适用于,M,相差较大的构件；,二、截面验算,1,、强度验算,2,、整体稳定验算（含分肢稳定）,3,、刚度验算,4,、缀材设计,设计内力取柱的,实际剪力,和,轴压格构柱剪力,的,大值,计算方法与轴压格构柱的缀材设计相同。,三、构造要求,1、压弯格构柱必须设横隔，做法同轴压格构柱；,2、分肢局部稳定同实腹柱。,1、压弯格构柱弯矩绕虚轴作用时的稳定计算内容有哪些？各如何计算？,一、柱头,自学,二、柱脚,1,、铰接柱脚：同轴压柱脚,2,、刚接柱脚,1,）整体式刚性柱脚,适用于实腹柱及分肢间距小的压弯构件，常,用形式如图,A,：,2）,分离式刚性柱脚,适用于分肢间距大的压弯构件，常用形式如图,B,：,6.7,压弯构件的柱头和柱脚,图A,图B,3、整体式刚性柱脚的设计,1）底面积确定,2）底板厚度确定,3）锚栓计算,4）靴梁、隔板及其焊缝计算,详见教材,谢谢大家！,祝大家学习进步！成绩优异！,2005年12月,