拉弯和压弯构件(精)
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第六章 拉弯和压弯构件1. 一压弯构件的受力支承及截面如图所示(平面内为两端铰支支承)。
设材料为Q235(2235/y f N mm =),计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性。
xxyy-300x12-300x12-376x10图 压弯构件受力示意图解:截面面积2109.6A cm =,431536.34x I cm =,45403.13y I cm =; 31576.81x W cm =,3360.2y W cm =;回转半径:16.96x i cm ==,7.02y i cm ==。
(1) 强度验算(右端截面最不利):6800000120100.635 1.0109602351576810235B y x y M N Af W f ⨯+=+=<⨯⨯ 强度验算合格(2)平面内稳定验算:长细比:70.75ox x xli λ==,按照b 类截面查表得0.747ϕ=。
0.650.350.883A mx BMM β=+=225222.0610109604447.270.75Ex EA N kN ππλ⨯⨯⨯=== 所以有:0.4160.3180.734 1.010.8mx xx yx x y Ex M NAf N W f N βϕγ+=+=<⎛⎫- ⎪⎝⎭平面内整体稳定验算合格2. 某压弯缀条式格构构件,截面如图所示,构件平面内外计算长度29.3ox l m =,18.2oy l m =。
已知轴压力(含自重)N =2500kN ,问可以承受的最大偏心弯矩x M 为多少。
设钢材牌号为Q235,N 与x M 均为设计值,钢材强度设计值取2205/d f N mm =。
1-1图缀条构件横截面解:I63a型钢截面几何特性:2154.59A cm=,494004xI cm=,41702.4yI cm=,32984.3xW cm=,3193.5yW cm=;24.66xi cm==,3.32yi cm==。
钢结构——拉弯构件和压弯构件钢结构是指采用钢材作为主要构造材料的建筑结构。
在钢结构中,常见的构件有拉弯构件和压弯构件。
拉弯构件主要承受拉力,而压弯构件则主要承受压力。
本文将分别介绍拉弯构件和压弯构件的特点、设计和应用。
拉弯构件是指同时承受拉力和弯矩的构件。
它们常常用于桥梁、塔架等需要抵抗拉力的结构中。
拉弯构件受力时,在受拉面上会产生拉应变,而在另一侧会产生压应变。
拉弯构件的设计目标是在满足强度和刚度的要求下,最大程度地减小构件重量。
为了实现这一目标,拉弯构件通常采用I型、H型或者箱型截面,这些截面具有较大的截面面积和惯性矩,能够提供足够的强度和刚度。
拉弯构件的设计需要考虑以下几个因素:首先是受力情况。
拉弯构件在受力时,应根据实际情况确定构件的截面形状和尺寸,以满足承受拉力和弯矩的要求。
其次是构件的材料选择。
常见的拉弯构件材料有普通碳素钢和高强度钢。
高强度钢具有较高的强度和刚度,能够减小构件的截面尺寸和重量。
最后是构件的连接方式。
拉弯构件的连接方式有焊接、螺栓连接和铆接等,设计时需要选择适合的连接方式以满足受力要求。
压弯构件是指同时受到压力和弯矩作用的构件。
它们通常用于承担压力的柱子和梁等结构中。
压弯构件在受力时,产生的主要应力是压应力和弯曲应力。
与拉弯构件相比,压弯构件的设计更加复杂,需要考虑稳定性问题。
在设计过程中,需要根据实际情况确定构件的截面形状和尺寸,以满足承受压力和弯矩的要求,并保证构件的稳定性。
常见的压弯构件截面有角钢、工字钢和管材等。
与拉弯构件相比,压弯构件的设计更注重稳定性。
在设计压弯构件时,需要考虑构件的临界压弯强度,即其能够承受的最大弯矩和压力。
为了提高构件的稳定性,常见的设计方法有增大截面尺寸、采用合适的截面形状、设置剪力加强构件等。
此外,还需要考虑构件的支撑条件和边界约束等因素,以保证压弯构件在受力过程中不发生屈曲或失稳。
拉弯构件和压弯构件在钢结构设计和应用中都起着重要的作用。
第七章拉弯和压弯构件第一节概述第二节拉弯和压弯构件的强度、刚度计算第三节实腹式压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定第四节实腹式压弯构件弯矩作用平面外的整体稳定第五节实腹式压弯构件的局部稳定第六节格构式压弯构件第一节概述一、概念同时承受弯矩和轴心拉力或轴心压力的构件称为拉弯或压弯构件。
这里,构件的弯矩可由不通过截面形心的偏心纵向荷载引起,也可由横向荷载引起,或由构件端部转角约束产生的端部弯矩所引起。
二、应用拉弯和压弯构件是钢结构中常用的构件形式,尤其是压弯构件的应用更为广泛。
例如单层厂房的柱、多层或高层房屋的框架柱,承受不对称荷载的工作平台柱,以及支架柱、塔架、桅杆塔等常是压弯构件;桁架中承受节间荷载的杆件则是拉弯或压弯构件。
三、截面(如图所示)。
拉弯或压弯构件的截面通常做成在弯矩作用方向具有较大的截面尺寸,使在该方向有较大的截面模量、回转半径和抗弯刚度,以便更好地承受弯矩。
在格构式构件中,通常使虚轴垂直于弯矩作用平面,以便能根据弯矩大小调整分肢间的距离。
另外,可根据正负弯矩的大小情况采用双轴对称截面或单轴对称截面。
四、设计计算内容压弯构件的设计应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个方面。
拉弯构件的设计一般只考虑强度、刚度,但对以承受弯矩为主的拉弯构件,当截面一侧边缘纤维发生较大的压应力时,则也应考虑构件的整体稳定和局部稳定。
第二节拉弯和压弯构件的强度、刚度计算1. 拉弯和压弯构件的强度计算同梁的强度计算类似,拉弯和压弯构件设计时考虑采用有限塑性,这里限制塑性区的深度不超过0.15倍的截面高度。
规范规定,截面强度采用下述相关公式计算:单向弯矩作用时双向弯矩作用时当梁受压翼缘的自由外伸宽度与厚度之比大于而小于等于时,应取相应的=1.0。
对需要计算疲劳的拉弯、压弯构件取 = =1.0。
上式中弯曲正应力一项前面的正负号表示拉或压,计算时取两项应力的代数和之绝对值最大者。
2. 拉弯和压弯构件的刚度计算拉弯和压弯构件的刚度计算公式与轴心受力构件相同。
拉弯和压弯构件对于压弯构件,当承受的弯矩较小时其截面形式与一般的轴心受压构件相同。
当弯矩较大时,宜采用弯矩平面内截面高度较大的双轴或单轴对称截面(图1)。
图1 弯矩较大的实腹式压弯构件截面设计拉弯构件时,需计算强度和刚度(限制长细比);设计压弯构件时,需计算强度、整体稳定(弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定)、局部稳定和刚度(限制长细比)。
拉弯和压弯构件的容许长细比分别与轴心受拉构件和轴心受压构件相同。
一、拉弯和压弯构件的强度计算拉弯和压弯构件的强度计算式f W M A Nnxx x n ≤+γ (1) 承受双向弯矩的拉弯或压弯构件,采用的计算公式f W M W M A Nnyy y nx x x n ≤++γγ (2) 式中 n A ——净截面面积;nx W 、ny W ——对x 轴和y 轴的净截面模量;x γ、y γ——截面塑性发展系数。
当压弯构件受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比t b />y f /23513,但不超过y f /23515时,应取x γ=1.0。
对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件,宜取x γ=y γ=1.0,即按弹性应力状态计算。
二、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多,可分为两大类,一类是边缘屈服准则的计算方法,一类是精度较高的数值计算方法。
1. 边缘屈服准则边缘纤维屈服准认为当构件截面最大纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏,较适用于格构式构件。
按边缘屈服准则导出的相关公式y Ex x x xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+ϕϕ11 (3)式中x ϕ——在弯矩作用平面内的轴心受压构件整体稳定系数。
2.最大强度准则实腹式压弯构件当受压最大边缘刚开始屈服时尚有较大的强度储备,即容许截面塑性深入。
因此若要反映构件的实际受力情况,宜采用最大强度准则,即以具有各种初始缺陷的构件为计算模型,求解其极限承载力。
规范修订时,采用数值计算方法,考虑构件存在l/1000的初弯曲和实测的残余应力分布,借用了弹性压弯构件边缘纤维屈服时计算公式的形式,经过数值运算,得出比较符合实际又能满足工程精度要求的实用相关公式y Ex px xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+8.01ϕ (4)式中 px W ——截面塑性模量。