钢结构南昌大学建工学院土木工程系教师:盛明强班级:土木06级第三章构件的截面承载能力——强度第一节轴心受力构件的强度及截面选择第二节梁的类型与强度第三节梁的局部压应力和组合应力第四节按强度条件选择梁截面第五节梁的内力重分布和塑性设计第六节拉弯、压弯构件的应用和强度计算作业发现问题讲解各班总体评价:064班065班066班。066班出现23份解答几乎相同的作业本,尤其错的地方完全一致,至于谁是抄袭,大家心里清楚就可以了,希望下次不要出现这种情况,尤其不要连错误的答案也抄袭。感谢何明杰和李清瑜同学,指出了我解答的几处小错误。表扬064班的夏妙燕、陈院兰和全壁昕,她们的解答过程几乎完全正确。3.5梁的内力重分布和塑性设计依据静力学知识,单跨简支梁跨中截面一旦出现塑性铰,即结构发生强度破坏,但对于超静定梁,出现一个塑性铰后仍能继续承载。课堂提问:以上的依据何在?两端固定梁的塑性铰出现先后次序,按从弹性阶段开始,逐步过渡到塑性阶段,进行判定?梁的弯矩从弹性阶段逐步转变为塑性阶段的过程称为梁的内力塑性重分布。塑性设计塑性设计就是利用内力塑性重分布,充分发挥材料的潜力。塑性铰按理想弹塑性确定,忽略钢材应变硬化的影响。为保证梁端截面有较大塑性应变而不致断裂,塑性设计时钢材的力学性能应满足一定要求。以上的依据何在?两端固定梁的塑性铰出现先后次序,按从弹性阶段开始,逐步过渡到塑性阶段,进行判定?钢结构设计规范(GB50017)的规定fWpnxxM2/hIxenxW2nx1nxSSpnxW塑性设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁,梁的弯曲强度应符合下式要求:Mx—弯矩设计值;f—钢材抗拉强度设计值;Wpnx—对轴的塑性净截面模量。注意Wpnx和Wenx的区别,即弹性和塑性的净截面模量计算方法完全不同。受弯构件的剪力V假定由腹板承受,可由前面提及的近似公式计算,即vwwfthVhw、tw—腹板的高度和厚度;fv—钢材抗剪强度设计值。结构以形成机构作为极限状态2条件:不出现板件局部屈曲;构件不出现弯扭屈曲。为防止局部屈曲可控制翼缘的宽厚比和腹板的高厚比。为防止构件在出现机构前弯扭屈曲应适当布置侧向支撑,在出现塑性铰的截面处必须设置侧向支撑,且该支撑点和相邻支撑点间构件的长细比应符合规范要求。钢结构设计规范(GB50017)的规定钢结构设计规范GB50017的规定钢结构设计规范(GB50017)的规定3.6.1拉弯、压弯构件的应用3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算拉弯构件应用:屋架受节间力下弦杆承载能力极限状态截面出现塑性铰(格构式或冷弯薄壁型钢为截面边缘纤维屈服)、整体失稳、局部失稳正常使用极限状态刚度:限值长细比拉弯构件截面形式热轧型钢截面冷弯薄壁型钢截面组合截面压弯构件应用:厂房框架柱、多高层建筑框架柱、屋架上弦压弯构件截面形式双轴对称截面:同拉弯构件单轴对称截面:受弯矩较大时采用压弯构件的单轴对称截面变截面压弯构件(a)阶形柱(b)楔形柱变截面柱:高大厂房常用压弯构件极限状态承载能力极限状态强度:端弯矩很大或截面有较大削弱平面内弯曲失稳平面外弯扭失稳局部稳定正常使用极限状态刚度:限制长细比压弯构件整体破坏形式强度破坏、弯曲失稳、弯扭失稳3.6.2拉弯、压弯构件的强度计算强度极限状态:(静载、实腹式构件)受力最不利截面出现塑性铰时压弯构件截面的受力状态000Pd222yyAyyNAybfbhfNhh2220000P22d1414224yyAhhbhyyMyAbyyffMhh截面出现塑性铰时的应力分布强度计算公式推导:以矩形截面为例2PP1NMNM偏于安全且计算简便,以直线关系表示PP1NMNM压弯构件强度计算相关曲线yyPbhfAfN全截面屈服压力y2yPP4fbhfWM全截面的塑性铰弯矩则有强度计算准则:边缘屈服准则:GB50018规范采用全截面屈服准则:塑性设计部分发展塑性准则:GB50017规范采用nxnxNMfAWyxnxnxynyMNMfAWW双向压弯(拉弯)构件单向压弯(拉弯)构件GB50017规范规定:截面塑性发展系数x、y值轴心受力构件的强度准则:净截面的平均应力不超过屈服强度规范公式梁的强度弯曲正应力剪应力扭转局部压应力组合应力本章内容复习弯曲正应力四个工作阶段设计准则•边缘纤维屈服准则•全截面塑性准则•部分塑性发展准则GB50017公式梁的剪应力梁的扭转自由扭转约束扭转梁的局部应力折算应力按强度选择梁截面的过程拉弯、压弯构件的强度准则:受力最不利的截面出现塑性铰规范:考虑部分塑性发展