教案首頁P(yáng)AGEPAGE8《鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝》教案單元5鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件課題3拉壓彎構(gòu)件《鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝》教案單元三鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件課題3拉壓彎構(gòu)件1拉彎、壓彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用概念：拉彎構(gòu)件：同時(shí)受軸向拉力和彎矩的構(gòu)件。壓彎構(gòu)件：同時(shí)受軸向壓力和彎矩的構(gòu)件彎矩：可能由偏心軸向力、端彎矩或橫向荷載等作用產(chǎn)生。壓彎構(gòu)件拉彎構(gòu)件單向壓彎（或拉彎）構(gòu)件：彎矩作用在截面的一個(gè)主軸平面內(nèi)。雙向壓彎（或拉彎）構(gòu)件：彎矩作用在兩個(gè)主軸平面內(nèi)。2）拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用壓彎構(gòu)件應(yīng)用比較廣泛，如，有橫向節(jié)間荷載作用的桁架上弦桿、屋架天窗側(cè)立柱、單層廠房柱、以及多層或高層房屋的框架柱等都屬于壓彎構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)中拉彎構(gòu)件應(yīng)用較少，桁架的下弦桿有時(shí)作用有非節(jié)點(diǎn)荷裁，這種下弦桿就是拉彎構(gòu)件。3）拉彎、壓彎構(gòu)件的形式按其截面形式：實(shí)腹式、格構(gòu)式

常用的截面形式：熱軋型鋼截面、冷彎薄壁型鋼截面、組合截面4）拉彎、壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)進(jìn)行拉彎和壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足:承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。拉彎構(gòu)件：需要計(jì)算強(qiáng)度和剛度（限制長細(xì)比）；壓彎構(gòu)件：需要計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定（彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定和彎矩作用平面外穩(wěn)定）、局部穩(wěn)定和剛度（限制長細(xì)比）。拉彎構(gòu)件的容許長細(xì)比和軸心拉桿相同，壓彎構(gòu)件的容許長細(xì)比和軸心壓桿相同。在拉彎構(gòu)件所受彎矩較大而拉力較小時(shí)，由于其作用已接近受彎構(gòu)件，就需要驗(yàn)算其整體穩(wěn)定；在拉力和彎矩作用下出現(xiàn)翼緣板受壓時(shí)，也需驗(yàn)算翼緣板的局部穩(wěn)定。這些當(dāng)根據(jù)具體情況加以判斷。2拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度1、工作階段在軸心壓力和繞主軸彎矩的共同作用下，截面上應(yīng)力發(fā)展過程，構(gòu)件中應(yīng)力最大的截面可能發(fā)生強(qiáng)度破壞。壓彎構(gòu)件截面應(yīng)力的發(fā)展過程2、強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則①邊緣屈服準(zhǔn)則，在構(gòu)件受力最大的截面上，截面邊緣處的最大應(yīng)力達(dá)到屈服時(shí)即認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了強(qiáng)度極限，此時(shí)構(gòu)件在彈性段工作；截面邊緣纖維屈服的彈性受力階段極限狀態(tài)作為強(qiáng)度計(jì)算的承載能力極限狀態(tài)。②全截面屈服準(zhǔn)則，構(gòu)件的最大受力截面的全部受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力都達(dá)到屈服，此時(shí)，這一截面在拉力（壓力）和彎矩的共同作用下形成塑性鉸；截面塑性受力階段極限狀態(tài)作為強(qiáng)度計(jì)算的承載能力極限狀態(tài)，形成塑性鉸。③部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則，構(gòu)件的最大受力截面的部分受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，至于截面中塑性區(qū)發(fā)展的深度根據(jù)具體情況給定。此時(shí)，構(gòu)件在彈塑性段工作。截面部分塑性發(fā)展作為強(qiáng)度計(jì)算的承載能力極限狀態(tài)3、拉彎及壓彎構(gòu)件截面強(qiáng)度的驗(yàn)算公式在一般情況下，拉彎或壓彎構(gòu)件截面的塑性區(qū)不能開展太大，因?yàn)榻孛嫔纤苄詤^(qū)較大時(shí)，會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生過大變形而不能正常使用。同梁的強(qiáng)度計(jì)算類似，拉彎和壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)考慮采用有限塑性，這里限制塑性區(qū)的深度不超過0.15倍的截面高度。按部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則，截面強(qiáng)度就可采用下述相關(guān)公式計(jì)算：1）單向拉彎、壓彎構(gòu)件按下式計(jì)算截面強(qiáng)度：2）雙向拉彎、壓彎構(gòu)件計(jì)算截面強(qiáng)度：下列情況不考慮塑性開展：1）計(jì)算疲勞的實(shí)腹式拉彎、壓彎構(gòu)件2）格構(gòu)式構(gòu)件，當(dāng)彎矩繞虛軸作用時(shí)3）為了保證受壓翼緣在截面發(fā)展塑性時(shí)不發(fā)生局部失穩(wěn)受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比限制為<當(dāng)<時(shí)不考慮塑性開展。4、剛度同軸心構(gòu)件驗(yàn)算公式：其中當(dāng)彎矩繞虛軸作用時(shí)，應(yīng)取換算長細(xì)比驗(yàn)算。3實(shí)腹式構(gòu)件的整體穩(wěn)定1、壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)形式單向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)分為：彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外兩種情況彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)為彎曲屈曲；彎矩作用平面外失穩(wěn)為彎扭屈曲；雙向壓彎構(gòu)件則只有彎扭失穩(wěn)一種可能。2、單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式為：繞虛軸（軸）彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件實(shí)腹式壓彎構(gòu)件和繞實(shí)軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件對于單軸對稱截面（如T形截面）壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)且使較大翼緣受壓時(shí)，有可能在較小翼緣（或無翼緣）一側(cè)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)受拉破壞。這種情況，除計(jì)算外，尚應(yīng)補(bǔ)充如下計(jì)算：式中W2x——彎矩作用平面內(nèi)受壓較小翼緣（或無翼緣端）的毛截面模量。等效彎矩系數(shù)可按以下規(guī)定采用：（1）懸臂構(gòu)件和在內(nèi)力分析中未考慮二階效應(yīng)的無支撐框架和弱支撐框架柱，1.0。（2）框架柱和兩端支承的構(gòu)件：①無橫向荷載作用時(shí)，=0.65+0.35，和是構(gòu)件兩端的彎矩，||≥||；當(dāng)兩端彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)取同號(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點(diǎn)）時(shí)取異號(hào)。②有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率取=1.0。使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率取=0.85。③無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)，=1.0。3、實(shí)腹式構(gòu)件在彎矩平面外的整體穩(wěn)定彎矩作用平面外的抗彎剛度通常較小，構(gòu)件在彎矩作用平面外沒有足夠的支撐可能發(fā)生彎扭屈曲（彎扭失穩(wěn)）構(gòu)件彎矩作用平面外的整體失穩(wěn)——彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，對閉口截面取1.0；——所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩；η——截面影響系數(shù)，閉口截面取0.7，其他截面取1.0；——等效彎矩系數(shù)，按下列規(guī)定采用：1）

在彎矩作用平面外有支承的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)兩相鄰支承點(diǎn)間構(gòu)件段內(nèi)的荷載和內(nèi)力情況確定：①所考慮構(gòu)件段無橫向荷載作用時(shí)M1和M2是在彎矩作用平面內(nèi)的端彎矩，使構(gòu)件段產(chǎn)生同向曲率時(shí)取同號(hào)，反之取異號(hào)，且。②所考慮構(gòu)件段內(nèi)有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)，＝1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)，＝0.85。③所考慮構(gòu)件段內(nèi)無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)＝1.0。2）彎矩作用平面外為懸臂的構(gòu)件＝1.0。4實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定1.翼緣的局部穩(wěn)定對于壓彎構(gòu)件的翼緣，就是驗(yàn)算其寬厚比限值。這里與梁的翼緣相同，要求受壓翼緣的自由外伸部分的寬厚比限值為對箱形截面構(gòu)件，受壓翼緣在兩腹板間的部分的寬厚比限值為2.腹板的局部穩(wěn)定壓彎構(gòu)件腹板的穩(wěn)定計(jì)算比較復(fù)雜?？紤]塑性區(qū)的深度，規(guī)范規(guī)定的腹板計(jì)算高度與厚度之比的限值與彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比有關(guān)，即（1）工字形截面當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，

式中：——腹板計(jì)算高度邊緣的最大壓應(yīng)力；——腹板計(jì)算高度另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力，應(yīng)力以壓為正，拉應(yīng)力為負(fù)；λ——構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細(xì)比，當(dāng)λ<30時(shí)，取λ＝30；當(dāng)λ>100時(shí)，取λ＝100。（2）箱形截面箱形截面腹板的不應(yīng)大于由以上公式右側(cè)乘以0.8后的值，但不得小于。（3）T形截面彎矩使腹板自由邊受壓的壓彎構(gòu)件當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，彎矩使腹板自由邊受拉的壓彎構(gòu)件熱軋剖分T型鋼，≤（15＋0.2λ）

焊接T型鋼，≤（13＋0.17λ）

當(dāng)腹板的高厚比不符合上述要求時(shí)，可采用與軸心壓桿相同的解決方法。但在受壓較大翼緣與縱向加勁肋之間的腹板應(yīng)按本節(jié)的要求。5實(shí)腹式壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)1、截面形式當(dāng)承受的彎矩較小時(shí)其截面形式與一般的軸心受壓構(gòu)件相同。當(dāng)承受的彎矩較大時(shí)，宜采用彎矩平面內(nèi)截面高度較大的雙軸或單軸對稱截面。2、截面選擇及驗(yàn)算設(shè)計(jì)步驟1）計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值；2）選擇截面的形式；3）確定鋼材及強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；4）確定彎矩作用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長度；5）初選截面尺寸；6）進(jìn)行驗(yàn)算：強(qiáng)度驗(yàn)算；整體穩(wěn)定驗(yàn)算；局部穩(wěn)定驗(yàn)算；剛度驗(yàn)算。由于壓彎構(gòu)件的驗(yàn)算式中所牽涉到的未知量較多，根據(jù)估計(jì)所初選出來的截面尺寸不一定合適，因而初選的截面尺寸往往需要進(jìn)行多次調(diào)整。6壓彎構(gòu)件構(gòu)造要求1）腹板的局部穩(wěn)定性當(dāng)腹板的高厚比不滿足要求時(shí)，可考慮腹板中間部分由于失穩(wěn)而退出工作，計(jì)算時(shí)腹板截面面積僅考慮兩側(cè)寬度各為