金属结构设计第五章拉弯和压弯构件.ppt
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1、5 5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件 5 5 拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件5.15.1拉弯和压弯构件的特点拉弯和压弯构件的特点5.25.2拉弯和压弯构件的强度拉弯和压弯构件的强度5.35.3实腹式压弯构件的整体稳定实腹式压弯构件的整体稳定5.45.4实腹式压弯构件的局部稳定实腹式压弯构件的局部稳定5.55.5实腹式压弯构件的设计实腹式压弯构件的设计5.65.6格构式压弯构件的设计格构式压弯构件的设计5.5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件 拉弯构件:同时受轴向拉力和弯矩的构件(图拉弯构件:同时受轴向拉力和弯矩的构件(图5-15-1)。)。压弯构件:同时受轴向压力和弯矩的构件(图压弯构件:同时受轴向
2、压力和弯矩的构件(图5-15-1)。弯矩:可能由偏心轴向力、端弯矩或横向荷载等作用产生。弯矩:可能由偏心轴向力、端弯矩或横向荷载等作用产生。单向压弯(或拉弯)构件:弯矩作用在构件截面的一个主轴平面内的构件。单向压弯(或拉弯)构件:弯矩作用在构件截面的一个主轴平面内的构件。双向压弯(或拉弯)构件:弯矩作用在构件两主轴平面的构件。双向压弯(或拉弯)构件:弯矩作用在构件两主轴平面的构件。5.15.1拉弯和压弯构件的特点拉弯和压弯构件的特点图图5-1 5-1 拉、压弯构件拉、压弯构件 5.5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件5.15.1拉弯和压弯构件的特点(续拉弯和压弯构件的特点(续1 1)(22(22次
3、次)金属结构中压弯和拉弯构件的应用十分广泛。例如有节间荷载作用的桁架上下弦杆金属结构中压弯和拉弯构件的应用十分广泛。例如有节间荷载作用的桁架上下弦杆(图(图5-25-2)、工业建筑中的厂房框架柱(图)、工业建筑中的厂房框架柱(图5-35-3)、汽车式起重机起重臂、塔式起重机的、汽车式起重机起重臂、塔式起重机的塔身等。塔身等。图图5-2 5-2 屋架中的拉、压弯构件屋架中的拉、压弯构件 图图5-3 5-3 单层工业厂房框架柱单层工业厂房框架柱5.5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件5.15.1拉弯和压弯构件的特点(续拉弯和压弯构件的特点(续2 2)进行拉弯和压弯构件设计时,应同时满足进行拉弯和压弯构
4、件设计时,应同时满足:承载能力极限状态承载能力极限状态和和正常使用极限状态的要求正常使用极限状态的要求。拉弯构件:需要计算强度和刚度(限制长细比);拉弯构件:需要计算强度和刚度(限制长细比);压弯构件:需要计算强度、整体稳定(弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳压弯构件:需要计算强度、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)。定)、局部稳定和刚度(限制长细比)。拉弯构件的容许长细比和轴心拉杆相同,压弯构件的容许长细比和轴心压杆相同。拉弯构件的容许长细比和轴心拉杆相同,压弯构件的容许长细比和轴心压杆相同。5.5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件5.25.2拉
5、弯和压弯构件的强度拉弯和压弯构件的强度 承受单向弯矩的拉弯或压弯构件的强度按下式计算承受单向弯矩的拉弯或压弯构件的强度按下式计算 承受双向弯矩的拉弯或压弯构件的强度按下式计算承受双向弯矩的拉弯或压弯构件的强度按下式计算fWMANnxxxn(5-15-1)fWMWMANnyyynxxxn(5-25-2)式中:式中:An净截面面积;净截面面积;Wnx,Wny对对x 轴和轴和y 轴的净截面模量;轴的净截面模量;x,y截面塑性发展系数,取值见表截面塑性发展系数,取值见表4-14-1。当压弯构件受压冀缘的外伸宽度与其厚度之比当压弯构件受压冀缘的外伸宽度与其厚度之比 ,但不超过,但不超过 时,应取时,应取
6、x x1.0。对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件,宜取对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件,宜取x xy y1.0,即不考虑截面塑性发展,按,即不考虑截面塑性发展,按弹性应力状态计算。弹性应力状态计算。yftb23513yf235155.5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件 5.35.3实腹式压弯构件的整体稳定实腹式压弯构件的整体稳定 压弯构件的截面尺寸通常由稳定承载力确定。对双轴对称截面一般将弯矩绕强轴作压弯构件的截面尺寸通常由稳定承载力确定。对双轴对称截面一般将弯矩绕强轴作用,而单轴对称截面则将弯矩作用在对称轴平面内,使压力作用在分布材料较多的一侧。用,而单轴对称截面则将弯矩作用在对称轴平面内,使压力作
7、用在分布材料较多的一侧。(单向压弯构件)压弯构件可能在弯矩作用平面内弯曲失稳,也可能在弯矩作用平面外(单向压弯构件)压弯构件可能在弯矩作用平面内弯曲失稳,也可能在弯矩作用平面外弯扭失稳。所以,压弯构件应分别计算弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定。弯扭失稳。所以,压弯构件应分别计算弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定。5.3.15.3.1弯矩作用平面内的稳定计算弯矩作用平面内的稳定计算 目前确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多,可目前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,一类是精度较高的分为两大类。一类是边缘屈服准则的计算方法,一
8、类是精度较高的数值计算方法。数值计算方法。边缘屈服准则边缘屈服准则 等效弯矩系数和弯矩放大系数等效弯矩系数和弯矩放大系数 图图5-45-4为一两端铰接压弯构件,横向荷载产生的跨中挠度为为一两端铰接压弯构件,横向荷载产生的跨中挠度为v vm。当荷载为对称作用时,可假定挠曲线为正弦曲线。当轴心力作用后,当荷载为对称作用时,可假定挠曲线为正弦曲线。当轴心力作用后,在弹性范围,跨中挠度增加为在弹性范围,跨中挠度增加为 图图5-4 5-4 铰接压弯构件铰接压弯构件 5.5.拉弯和压弯构件拉弯和压弯构件5.3.15.3.1弯矩作用平面内的稳定计算(续弯矩作用平面内的稳定计算(续1 1)1maxm(5-35
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