文档介绍：第六章拉弯和压弯构件
第一节概述
一、定义同时承受弯矩和轴心拉力或轴心压力的构件称为拉弯构件或压弯构件。压弯构件也称为梁—柱。
二、应用单层厂房的柱、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;桁架中承受节间内荷载的杆件则是压弯或拉弯构件。
三、截面形式当弯矩较小和正负弯矩绝对值大致相等或使用上有特殊要求时,常采用双轴对称截面。当构件的正负弯矩绝对值相差较大时,为了节省钢材,常采用单轴对称截面。
。
五、压弯构件的设计要求
:(1)强度破坏。
(2)为弯矩作用平面内丧失整体稳定当N<Nux时,构件内、外力矩的平衡是稳定的。当N达到Nux后,在减小荷载情况下v 仍不断增大,截面内力矩已不能与外力矩保持稳定的平衡。称这种现象为压弯构件丧失弯矩作用平面内的整体稳定,它属于弯曲失稳(屈曲)。
(3)弯矩作用平面外丧失整体稳定当荷载达某一值Nuy ,构件将突然发生弯矩作用平面外的弯曲变形,并伴随绕纵向剪切中心轴的扭转,而发生破坏。称这种现象为压弯构件丧失弯矩作用平面外的整体稳定,它属于弯扭失稳(屈曲)。
(4)局部失稳(屈曲)将导致压弯构件整体稳定承载力降低。
2. 设计要求应进行强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性计算。
第二节拉弯、压弯构件的强度和刚度计算
一、强度计算
1、强度极限状态构件的受力最不利截面出现塑性铰时,即达到构件的强度极限状态。
2、强度极限承载力计算根据内外力平衡条件,求得在强度极限状态时N与M的相关关系式。各种截面的拉弯和压弯构件的强度相关曲线均为凸曲线,其变化范围较大。
为了使计算简化,且可与轴心受力构件和梁的计算公式衔接,设计规范偏于安全地采用相关曲线中的直线作为计算依据,其表达式为
考虑构件因形成塑性铰而变形过大,以及截面上剪应力等的不利影响,设计时有限地利用塑性,用塑性发展系数x取代式中的形常数F。引入抗力分项系数后,承受单向和双向弯矩时的强度计算公式为
需要计算疲劳的构件,取x =y=。受压翼缘的外伸宽度 b1与其厚度t之比,
时,取x=。格构式构件绕虚轴(x轴)弯曲时,仅考虑边缘纤维屈服,取x=。
第三节压弯构件的整体稳定
二、拉弯和压弯构件的刚度计算λ≤[λ]
一、实腹式压弯构件的整体稳定
(一)、在弯矩作用平面内的稳定计算
Mx是把构件看作简支梁时由荷载产生的跨中最大弯矩,称为一阶弯矩;Nm为轴心压力引起的附加弯矩,称为二阶弯矩。mx称为等效弯矩系数,随荷载而异。考虑构件的缺陷后,
构件边缘纤维屈服条件为
e0是考虑构件缺陷的等效偏心距。当M=0时,压弯构件转化为带有缺陷e0的轴心受压构件,其承载力为N=Nx=Afyx= N Px。求出e0,代入前式得按边缘纤维屈服准则导出的相关公式
2. 规范弯矩作用平面内整体稳定的计算公式
考虑塑性性能、初始缺陷和残余应力,利用数值计算方法来求极限荷载Nux。把求出的Nux与用边缘纤维屈服准则导出的相关公式中的N进行对比,对相关公式进行修整作为实用计算公式。
对于单轴对称截面的压弯构件,当弯矩作用于对称轴平面且使较大翼缘受压时,构件还可能在受拉区首先出现屈服而导致构件失去承载能力,由受拉侧应力σ≤fy,
按下式计算:
(二)、弯矩作用平面外的整体稳定计算
压弯构件应分别计算构件在弯矩作用平面内和平面外的稳定性。根据稳定理论,建立构件在微弯扭状态下的三个平衡微分方程,解方程,引入边界条件,可求得理想构件实腹式压弯构件在弯矩作用平面外丧失稳定的临界条件为
一般情况下Nw常大于Ny,因而该曲线均为向上凸。以直线表达式为基础进行设计,既简便又可考虑初始缺陷的影响,偏于安全。
取和
并考虑实际荷载情况引入等效
弯矩系数βtx和γR后,即得设
计规范中关于压弯构件弯矩作
用平面外的稳定性计算公式