第三章强度-钢结构课件.ppt
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1、第3章 构件截面承载力强度钢结构承载能力的三种形式:构件截面承载能力:在荷载作用下截面的应力与构件材料相应强度值的比较,即强度 单个构件的承载能力:构件的稳定性,与构件的刚度有关 整体结构的承载能力:与抗侧力构件的刚度有关或与结构体系中压杆、压弯构件有关3.1轴心受力构件的强度和截面选择 1、轴心受力构件的应用:分类:轴心受压构件、轴心受拉构件应用:桁架:钢屋架、托架、吊车梁以及制动桁架;塔架:电视塔、气象塔、输电线路塔;网架:平面网架、空间网架;柱:操作平台柱、抗风柱;各种支撑结构:屋面支撑、柱间支撑以上各种结构中的每一根杆件均为轴心受力构件。2、轴心受力构件的截面形式轴心受拉构件的强度计算
2、:轴心受力构件的强度承载力是以截面的平均应力达到钢材的屈服应力为极限。当构件的截面有局部削弱时,截面上的应力分布不再是均匀的,以其净截面的平均应力达到其强度限值作为设计时的控制值。即用An代替上式的A。轴心受压构件的强度计算:计算公式同轴拉构件的强度计算公式;当压杆截面无孔洞时,构件承载力是由稳定稳定来控制,此时强度可不计算;当压杆截面有孔洞时,构件承载力可由强度强度来控制,此时即要计算净截面强度净截面强度又要计算杆件的稳定性稳定性;索的受力性能和强度计算:索是柔性材料,只能抗拉,不能抗压,也不能抗弯;变形对钢索的承载力影响很大,所以进行内力分析时采用二阶分析法;在计算内力和变形时,按弹性阶段
3、进行计算;强度计算采用“容许应力法”,公式为 截面选择:冷弯薄壁:轻型钢结构。热轧型钢:加工简单,价格低,受规格限制。组合梁:型钢和钢板进行连接 钢混凝土组合梁:高层钢结构中应用广泛。强度计算:梁的正应力:以工字型截面为例,纯弯曲的简支梁的M-曲线。有四个阶段:1)弹性工作阶段2)弹塑性工作阶段3)塑性工作阶段4)应变硬化阶段弹塑性工作阶段:梁翼缘边缘纤维应力已达到屈服点,开始形成塑性区,并从翼缘开始逐步向中和轴发展。靠近中和轴部分腹板面积仍保持弹性阶段。这时所增加的外力M 全部由弹性区来承受。fy弹塑性工作阶段:普通钢结构的受弯构件就是以这个阶段作为承载力极限状态。此时只考虑部分截面塑性发展
4、。其计算公式是在弹性阶段的基础上引进了一个截面塑性发展系数 即:应变硬化阶段:梁翼缘的强度有所增加,但在计算时不利用这一阶段的强度值,作为强度储备。为什么普通钢结构中钢梁的承载能力极限状态不利用完全塑性而只考虑部分截面的塑性变形?当截面发生塑性变形时,将使梁的挠度增大而不满足正常使用的要求;梁翼缘与腹板交接处的折算应力太大而不满足要求;对梁的整体稳定和局部稳定不利。规范规定梁的正应力计算公式见第54页。梁的剪应力:在荷载作用下梁截面既有弯矩又有剪力(纯弯曲梁除外),截面既有正应力又有剪应力。剪应力的计算按“材料力学”的公式计算:剪应力计算公式使用时应注意:1)对热轧型钢,由于其腹板较厚,若腹板
5、无孔洞或截面削弱,一般情况下不验算剪应力;2)主、次梁连接采用图中所示时,次梁端部剪应力计算公式:梁的扭转:自由扭转:截面之间无约束,可以自由翘曲,纵向纤维无轴向应变,截面只有剪应力。其计算公式为3-11、3-12;从式3-11 中可知,It愈大,则抗扭刚度G It也愈大,抗扭性能就愈好。将截面面积相同的工字型截面和箱形截面进行比较。约束扭转:杆件端部的支承使截面之间互相约束,其截面的翘曲变形受到约束,纵向纤维有轴向拉伸或压缩,截面除有剪应力外,还有正应力。引起截面剪应力的扭矩有两部分组成:自由扭转力矩和约束扭转力矩。其计算公式为3-27。约束扭转正应力的计算公式见第61页。组合应力(折算应力
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