鋼結(jié)構(gòu)上冊基礎(chǔ)課件3強(qiáng)度

第3章構(gòu)件的截面承載力—強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)的承載力截面：強(qiáng)度構(gòu)件：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度結(jié)構(gòu)：體系破壞主要內(nèi)容軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度梁的類型和強(qiáng)度梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力按強(qiáng)度條件選擇梁截面梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計算軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇應(yīng)用：空間結(jié)構(gòu)、支柱、支撐等截面形式：熱軋型鋼截面3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度冷彎薄壁型鋼截面型鋼和鋼板的組合截面實腹式組合截面格構(gòu)式組合截面對截面形式要求：能提供強(qiáng)度所需要的截面積；制作比較簡便；便于和相鄰的構(gòu)件連接；截面開展而壁厚較薄。3.1.2

軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度截面平均應(yīng)力達(dá)到fu毛截面平均應(yīng)力達(dá)fy應(yīng)力集中NA

ns

=￡

f設(shè)計準(zhǔn)則：凈截面平均應(yīng)力不超過鋼材的設(shè)計強(qiáng)度f設(shè)計公式：f

=fy

/gR

--鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值！對高強(qiáng)螺栓摩擦型連接，凈截面強(qiáng)度驗算要考慮孔前傳力的影響。3.1.3

軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度強(qiáng)度計算與軸心受拉一樣，一般承載力由穩(wěn)定控制梁的類型分類：按制作方式：型鋼梁和組合梁3.2梁的類型和強(qiáng)度按受力情況：單向彎曲梁和雙向彎曲梁梁的極限承載能力：

截面的強(qiáng)度：彎、剪、扭、局部壓應(yīng)力及綜合效應(yīng)。

構(gòu)件的整體穩(wěn)定

板件的局部穩(wěn)定

直接受重復(fù)荷載時，疲勞3.2.2

梁的彎曲、剪切強(qiáng)度1.

梁的正應(yīng)力正應(yīng)力發(fā)展的四個階段彈性階段：疲勞計算、冷彎薄壁型鋼彈塑性階段：一般受彎構(gòu)件塑性工作階段：塑性鉸應(yīng)變硬化階段：一般不利用彈性階段Me=Wnfy塑性工作階段Mp=WpnfyWpn=

S1n+

S2n彈塑性階段F=Wp/W！對矩形截面F=1.5;圓形截面F=1.7;圓管截面F=1.27;工字形截面對軸強(qiáng)在1.10和1.17之間！截面塑性發(fā)展系數(shù)：gx和gy，取值1.0~F之間。如工字形截面gx=1.05，gy=1.2；箱形截面gx=gy=1.05截面塑性發(fā)展系數(shù)（課本80頁表3-4）截面塑性發(fā)展系數(shù)（課本80頁表3-4）GB50017計算公式：單向彎曲時M

xgxWnxs

=￡

fM

yM

xgxWnxgyWny雙向彎曲時s

=+￡

f！對于gx和gy：(1)疲勞計算取1.0;取1.0。y(2)

13235

/

f235

/

fy

￡

b1

/

t

￡15塑性設(shè)計時：M

x

￡

Wpnx

fWenxWenyGB50018：s

=

M

x

￡

fWenxs

=

M

x

+

M

y

￡

f2.

梁的剪應(yīng)力vwItt

=

VS

￡

f3.2.3

梁的扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)形式：自由扭轉(zhuǎn)和約束扭轉(zhuǎn)1.

自由扭轉(zhuǎn)對于矩形截面桿件，當(dāng)b>>t時M

s

=

GItqtmax

=

M

st

/

ItI

?

bt3

/3t對于矩形組合開口薄壁截面3nbt

/3I

?t

i

ii

=1對于熱軋型鋼開口截面，考慮圓角影響3nb

t

/3I

?

kt

i

ii

=1對于閉口截面2t/dsI

=

4

A

tIt≈1:500,

t≈30:12.

約束扭轉(zhuǎn)翹曲變形受到約束M

T

=

M

s

+

MwM

s

=

GItq

=

GItj￠Mw

=

Vfh

=

-EIwj

￠M

T

=

GItj￠-

EIwj

￠3.

約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力fy2Iws=

M

fx

=

-E

hxj

￠Wwws=

BB為雙彎矩（雙力矩）3.3.1

局部壓應(yīng)力3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力cw

zt

ls

=

y

F

￡

fy--集中荷載增大系數(shù)，對重級工作制吊車梁取y=1.35，其他取y=1.0lz

=

a

+

5hy

+

2hRlz

=

a

+

2.5hy3.3.2

多種應(yīng)力的組合效應(yīng)s

2

+

3t2

￡1.1

fs

2

+

s

2

-ss

+

3t2

￡

b

fc

c

1WenxWws

=

M

+

B

￡

fb1--s與sc異號時取1.2，同號時取1.1。橫向荷載不過剪心時：3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面初選截面型鋼梁nxxWg

f=

M

xHW414·405·18·28，Wx=4490cm3，g=233kg/mHM594·302·14·23，Wx=4620cm3，g=175kg/mHN692·300·13·20，Wx=4980cm3，g=166kg/m焊接組合截面梁截面高度容許最大高度hmax容許最小高度hmin經(jīng)濟(jì)高度hehe

=

73

Wx

-

30

(cm)hmin≤h≤hmax，h≈he腹板高度hw腹板高度hw比h略小。腹板厚度tw抗剪ww

vth

f=

aV

a可取1.2~1.5。局部穩(wěn)定w(cm)11hwt

=4.

翼緣尺寸b和t所需截面模量為：h3

h22I

1h

6

hhWx

=

x

=tw

w

+

bt

1

初選時取h≈h1≈hwhw

6bt

?

Wx-

tw

hw通常取b=25t，且h/2.5<b<h/6。3.4.2

截面驗算驗算時要包含自重產(chǎn)生的效應(yīng)強(qiáng)度彎曲正應(yīng)力單向彎曲時M

xgxWnxs

=￡

fM

yM

xgxWnxgyWny雙向彎曲時s

=+￡

f剪應(yīng)力vwItt

=

VS

￡

f局部壓應(yīng)力cw

zt

ls

=

y

F

￡

f折算應(yīng)力s

2

+

3t2￡1.1

fcc1s

2

+

s

2

-ss+

3t2

￡

b

f剛度→第六章整體穩(wěn)定→第四章局部穩(wěn)定→第四章吊車梁疲勞→第二、八章3.4.3

梁截面沿長度的變化彎矩剪力加工因素不考慮整體穩(wěn)定兩種變化方式變化截面高度變化翼緣面積變翼緣面積變化翼緣寬度變化翼緣厚度端部有正面角焊縫時：hf≥0.75t,

l1≥b；hf<0.75t,

l1≥1.5b端部無正面角焊縫時：l1≥2b3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計算拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用拉彎構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)截面出現(xiàn)塑性鉸(格構(gòu)式或冷彎薄壁型鋼為截面邊緣纖維屈服)、整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)（彎矩很大時）正常使用極限狀態(tài)剛度：限制長細(xì)比壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度:端彎矩很大或截面有較大削弱平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)平面外彎扭失穩(wěn)局部穩(wěn)定正常使用極限狀態(tài)剛度:限制長細(xì)比3.6.2

拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計算靜載、實腹式拉、壓彎構(gòu)件強(qiáng)度極限狀態(tài)： 受力最不利截面出現(xiàn)塑性鉸P0

yyhhN

=

s

dA

=

2

y

bf

=

2

y0

bhf=

2

y0

NAAy2

y2

hh

bh2

1

-

4

0

f

y

=

1

-

4

0

M

P

22

4

h2

h2

M

=

s

ydA

=

b

-

y0

y0

+

f

y

=P

N

2

M

N

+

M

=1

P

偏于安全且計算簡便，以直線關(guān)系表示邊緣屈服：GB50018；GB50017的計算疲勞的構(gòu)件和部分格構(gòu)式構(gòu)件全截面屈服：塑性設(shè)計部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則：GB50017N

+

MNP

M

P強(qiáng)度計算準(zhǔn)則：=1AngxWnxN

–

M￡

fM

yAngxWnxgyWnyN

–