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钢结构基本原理第三章 构件截面承载力 强度VIP免费

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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1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1.梁的正应力:2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1)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;2)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。3)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。4)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)3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...

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