钢结构基本原理第三章构件截面承载力强度.doc

个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途第三章构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳,取决于构件整体刚度，指稳定承载力.结构承载力:与失稳有关。3.1轴心受力构件的强度及截面选择3。1.1轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构，如平面、空间桁架和网架等。轴心受力截面形式：1）热轧型钢截面2）冷弯薄壁型钢截面3)型钢和钢板连接而成的组合截面（实腹式、格构式）(P48页）对截面形式要求:1）提供强度所需截面积2）制作简单3)与相邻构件便于连接4）截面开展而壁厚较薄，满足刚度要求（截面积决定了稳定承载力，面积大整体刚度大，构件稳定性好）。3.1.2轴心受拉构件强度由关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度，但缺少安全储备，且后变形过大,不符合继续承载能力，因此以平均应力为准则，以孔洞为例。规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值N：轴心拉力设计值；An：构件净截面面积;：钢材抗拉强度设计值:构件抗力分项系数Q235钢，Q345,Q390,Q42049页孔洞理解见书例题P493.1.3轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别,但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定,具体见4章。3.1.4索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束,钢绞线，钢丝绳等。索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关,具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1)理想柔性，不能受压,也不能抗弯。2）材料符合虎克定理.在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。加载初期(0-1)存在少量松弛变形,主要部分(1-2）线性关系，接近强度极限（2—3）明显曲线性质（图见下)实际工程对钢索预拉张,形成虚线应力-应变关系，很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法：:钢索最大拉力标准值A：钢索有效截面积：材料强度标准值k：安全系数2。5—3。03。2梁的类型和强度3。2。1梁类型按制作方法：型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H型钢).冷弯薄壁型钢梁（卷边槽钢、Z型钢）特点：加工方便成本低,设计中优先采用，一般用于跨度不大,荷载小的结构。组合梁:焊接组合梁（常用腹板+2翼缘，焊接工字形截面；双腹板箱形梁、异种钢组合梁、蜂窝梁、契形梁)；铆接组合梁：费料,费工以淘汰；钢与混凝土组合梁：充分利用钢抗拉,混凝土抗压性能好的特点,加工组合。承载能力极限状态计算:截面强度,构件整体稳定性,局部稳定。重复荷载n>105时需要进行疲劳验算.3.2。2梁弯曲,剪切强度梁的正应力:纯弯曲情况下弯矩与挠度关系强度计算中钢材б—ε简化为理想弹塑性体：截面最外纤维应力达到屈服强度时的弯矩：截面全部屈服时弯矩。硬化阶段，最终弯矩超过。以工字型梁介绍梁在外载作用下呈现的4个阶段弹性工作阶段:（a）弯矩较小，在截面上应力小于屈服点，对需要计算疲劳的梁及冷弯型钢常以及为承载力极限状态；弹塑性阶段：(b)载荷增加，翼缘屈服，腹板也部分屈服，一般受弯构件，以截面进入塑性作为承载力极限.塑性工作阶段:©荷载再增加,截面出现塑性铰，对于只有一个截面弯矩最大的，原则上可以将塑性铰弯矩为承载能力极限状态。应变硬化阶段：E-Est,应力增加,应变增加，强度计算一般不利用这一阶段。弯矩值：A弹性阶段最大弯矩：：钢屈服强度：梁净截面模量（材力中弯曲截面系数，抗弯截面系数），,I:惯性矩Ｂ在塑性阶段,产生塑性铰时的最大弯矩为：：梁塑性净截面模量，，、（中和轴以上、下对中和轴面积矩）（中和轴是和弯曲主轴平行的截面面积平分线）形状系数F：称为截面的形状系数，对于矩形截面，F=1.5;圆形截面,F=1。7;圆管截面的F=1。27梁正应力计算:Ａ对不需要计算疲劳的受弯构件,允许截面有一定程度的塑性发展：梁的正应力计算公式单向弯曲:，双向弯曲：Mx,My：梁绕X轴，Y轴弯矩设计值,Wnx,Wny：对X，Y轴净截面模量f：抗弯强度设计值,：截面塑性发展系数,按表3—4取用，对计算疲劳梁，不考虑截面塑性发展,如梁受压翼缘自由外伸宽度与厚度比大于，以免翼缘因全塑性，出现局部屈曲Ｂ当固端梁和连续梁采用塑性设计时，塑性铰截面的弯矩应满足下式Wpnx：对x轴的塑性净截面模量；f:钢材的抗弯强度设计值Ｃ冷弯型钢梁正应力强度：：对X轴较小有效净截面模量，截面全部有效即为净截面模量梁的剪应力：对于工字型和槽形等薄壁开口截面，有弯曲剪力流理论:即截面上切应力方向就象水管中主管与支管中水流方向一样,最大剪应力在腹板上中和轴处。剪应力满足：V：计算截面