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1、第第 六六 章章大纲要求:1、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式；2、了解压弯构件整体稳定的基本原理；掌握其计算方法；5、掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求；4、掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算;3、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理；掌握其计算方法；6、掌握格构式压弯构件设计方法及其主要的构造要求；6.1 概述一、应用一般工业厂房和多层房屋的框架柱均为拉弯和压弯构件。NMNe二、截面形式三、计算内容拉弯构件：承载能力极限状态：强度正常使用极限状态：刚度压弯构件：强度稳定实腹式 格构式 弯矩作用在实轴上 弯矩作用在虚轴上 (分肢稳定)整体稳定局部稳定平面内稳定 平面外稳定 承载 能力
2、 极限 状态正常 使用 极限 状态刚度6.2 拉弯和压弯构件的强度和刚度 一、截面应力的发展以工字形截面压弯构件为例：hhwAfAfAwfy(A)(A)弹性工作阶段HHNhhwAfAfAwfy(A)fy(B)fyfy(C)fyfy (D)(D)塑性工作阶段塑性铰(强度极限)(B)最大压应力一侧截面部分屈服(C)截面两侧均有部分屈服hhh-2h对于工字形截面压弯构件，由图（D）内力平衡条件可得，N、M无量纲相关曲线：N、M无量纲相关曲线是一条外凸曲线，规范为简化 计算采用直线代替，其方程为：式中：由于全截面达到塑性 状态后，变形过大， 因此规范对不同截面 限制其塑性发展区域 为（1/8-1/4）
3、h 因此，令： 并引入抗力分项系数，得：上式即为规范给定的在N、Mx作用下的强度计算公式。对于在N、Mx 、My作用下的强度计算公式，规范采用了与上式相衔接的线形公式：两个主轴方向的弯矩两个主轴方向的塑性发展系数，见表5-1如工字形，当直接承受动力荷载时，其他截面的塑性发展系数见教材。二、刚度6.3 实腹式压弯构件整体稳定和局部稳定压弯构件的失稳可根据其抵抗弯曲变形能力的 强弱而分为在弯矩作用平面内的整体弯曲失稳和弯 矩作用平面外的弯扭失稳。在轴向压力N和弯矩M的 共同作用下，当压弯构件抵抗弯扭变形能力很强， 或者在构件的侧面有足够多的支撑以阻止其发生弯 扭变形时，则构件可能在弯矩作用平面内发
4、生整体 的弯曲失稳。当构件的抗扭刚度和弯矩作用平面外 的抗弯刚度不大，且侧向没有足够支撑以阻止其产 生侧向位移和扭转时，可能发生弯矩作用平面外的 弯扭失稳。 一、整体稳定（一）在弯矩作用平面内的整体稳定规范mx对作出具体规定：1、框架柱和两端支承构件（1）没有横向荷载作用时：mx =M1、 M2为端弯矩，无反弯点时取同号，否则取异号，M1M2（2）有端弯矩和横向荷载同时作用时: 使构件产生同向曲率时: mx =1.0 使构件产生反向曲率时: mx =0.85（3）仅有横向荷载时：mx =1.02、悬臂构件: mx =1.0对于单轴对称截面，当弯矩使较大翼缘受压时，受拉区可能先受拉出现塑性，为此
5、应满足：（二）压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算弯矩作用平面外稳定的机理与梁失稳的机理相同， 因此其失稳形式也相同平面外弯扭屈曲。基本假定：1、由于平面外截面刚度很大，故忽略该平面的挠曲变 形；2杆件两端铰接，但不能绕纵轴转动；3材料为弹性。式中:（1）工字形（含H型钢）截面双轴对称时：单轴对称时：tx等效弯矩系数，取平面外两相邻支承点间构件为计算单元，取值同mx ；（2）T形截面（M绕对称轴x作用）弯矩使翼缘受压时：双角钢T形截面：剖分T型钢和两板组合T形截面： 弯矩使翼缘受拉，且腹板宽厚比不大于 时：注意：用以上公式求得的应b1.0；当b 0.6时，不需要换算，因已经考虑塑性发展；闭口截面
6、b=1.0。对于不产生扭转的双轴对称截面(包括箱形截面)， 当弯矩作用在两个主平面时，公式可以推广验算稳定 ：及二、压弯构件的板件局部稳定 规范采用了限制板件的宽厚比的方法。6.4 实腹式压弯构件的设计压弯构件的计算长度一、截面选择1、对于N大、M小的构件，可参照轴压构件初估；2、对于N小、M大的构件，可参照受弯构件初估；因影响因素多，很难一次确定。二、截面验算1、强度验算2、整体稳定验算3、局部稳定验算组合截面4、刚度验算三、构造要求6.4 实腹式压弯构件的设计6.5 格构式压弯构件对于宽度很大的偏心受压柱为了节省材料常采用 格构式构件，且通常采用缀条柱。一压弯格构柱弯矩绕虚轴作用时的整体稳
7、定计算 （一）弯矩作用平面内稳定(N、Mx作用下：)因截面中空，不考虑塑性性发展系数，故其稳 定计算公式为：（二）弯矩作用平面外稳定(N、Mx作用下：)因为平面外弯曲刚度大于平面内（实轴），故整体稳定不必验算，但要进行分肢稳定验算。分肢按轴心受压构件计算。分肢1分肢2xxyy2211MxNy2y1 a分肢计算长度：1）缀材平面内（11轴）取缀条体系的节间长度；2）缀材平面外，取构件侧向支撑点间的距离。对于缀板柱在分肢计算时，除N1、N2外，尚应考虑剪力作用下产生的局部弯矩，按实腹式压弯构件计算 。二压弯格构柱弯矩绕实轴作用时的整体稳定计算由于其受力性能与实腹式压弯构件相同，故其平面 内、平面外
8、的整体稳定计算均与实腹式压弯构件相同， 但在计算弯矩作用平面外的整体稳定时，构件的长细比取换算长细比，b取1.0。格构式压弯构件的设计一、截面选择 1、对称截面（分肢相同），适用于M相近的构件； 2、非对称截面（分肢不同），适用于M相差较大的 构件； 二、截面验算 1、强度验算 2、整体稳定验算（含分肢稳定） 3、局部稳定验算组合截面 4、刚度验算 5、缀材设计 设计内力取柱的实际剪力和轴压格构柱剪力的大值 ；计算方法与轴压格构柱的缀材设计相同。三、构造要求 1、压弯格构柱必须设横隔，做法同轴压格构柱； 2、分肢局部稳定同实腹柱。为了保证杆件的截面形状不变和增加杆件的刚度，应 该设置如图所示的
9、横隔，它们之间的中距不应大于杆件 截面较大宽度的9倍，也不应大于8m，且每个运送单元的 端部应设置横隔。横隔可用钢板或角钢组成 。一、柱脚1、铰接柱脚：同轴压柱脚2、刚接柱脚1）整体式刚性柱脚适用于实腹柱及分肢间距小的压弯构件， 常用形式如图A：2）分离式刚性柱脚适用于分肢间距大的压弯构件，常用形式 如图B：6.7 柱脚设计图A图B3、整体式刚性柱脚的设计 1）底面积确定底板宽度b由构造确定，c=2030cm;底板长度l计算确定:2）底板厚度确定同轴压柱脚，计算各区格板 弯矩时，可取其范围内的最 大反力。3）锚栓计算承担M作用下产生的拉力，且锚栓是柱脚与基础牢固连接的关键部件，其直径大小由计算确定。ax合力点由Nt即可查得锚栓个数和直径锚栓承担的拉力：注意：u以上计算是假定底板为刚性，计算值偏大；u由于栓径较大，故应考虑螺纹处的应力集中，钢材的 强度取值应降低，详见规范；u由于底板的刚度不足，锚栓不能直接连于底板，以防 止底板变形而使锚栓不能可靠受拉，连接处应做构造 处理，详见教材。3）靴梁、隔板及其焊缝计算A、靴梁的高度按柱与其连接焊缝的长度确定，每侧焊 缝承担的轴力为：B、靴梁的强度按支承于柱边的悬臂梁计算，内力可偏于安全按 最大基底反力计算C、隔板设计同轴压柱脚，内力可偏于安全按计算处的最大基底反力计算。
