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1、,22 500,22 500,14 1600,x,x,y,y,y1,截面几何性质,毛截面惯性矩,毛截面面积,净截面面积,净截面的形心位置,净截面惯性矩,净截面抵抗矩,半个毛截面对轴的面积矩,3.4.3 梁截面沿长度的变化,弯矩 剪力 加工因素 不考虑整体稳定,梁的截面如能随弯矩变化，就可以节约钢材。,图3-32 变截面梁,变化截面高度、变化翼缘面积,两种变化方式,图3-33 变高度梁,变化翼缘宽度 变化翼缘厚度,变翼缘面积,根据设计经验，改变一次截面约可节省钢材10%20%。,以承受均布荷载作用的简支梁为例，设其截面理论改变点距支座为x=L，上、下翼缘板宽度由b改为b1，缘板板的截面积由Af变
2、为Af1。梁端翼缘截面改变后节约的钢材体积为：,（a）,梁跨中截面所需抵抗矩为：,截面改变处的弯矩及截面抵抗矩为：,由近似公式（3-42）可得,（b）,（c）,初步确定改变截面的位置后，根据公式：,可求出b1。,为了减少应力集中，应将宽板由截面改变位置以12.5的斜角向弯矩较小侧过渡，与宽度为b1的窄板相对接（需要进行疲劳验算的梁，斜角应不大于14）。,当正焊缝对接强度不满足要求时，可以考虑用斜焊缝对接。,对于多层翼缘板的梁,可以采用切断外层翼缘板的方法来改变梁的截面,理论切断点的位置x可依计算确定。为了保证在理论切断点处,外层翼缘板能够部分参加工作,实际切断点位置应向弯矩较小一侧延长长度L1
3、,并应具有足够的焊缝。,端部有正面角焊缝时：若hf0.75t, 取l1b；若hf0.75t, 取l11.5b 端部无正面角焊缝时： 取l12b,b,b,正面角焊缝,侧面角焊缝,由整体稳定控制设计的梁，不宜于沿长度改变截面。,3.6.1 拉弯、压弯构件的应用,3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算,拉弯构件对于拉弯构件,如果所承受的弯矩不大,而主要承受轴拉力时,它的截面形式和一般轴心拉杆一样。当拉弯构件要承受较大的弯矩时,应该采用在弯矩作用平面内有较大抗弯刚度的截面。,图3-38 拉弯构件,（a）,（b）,图3-1 轴心受力构件的截面形式,拉弯构件 承载能力极限状态截面出现塑性铰(格构式或冷弯薄
4、壁型钢为截面边缘纤维屈服)、整体失稳、局部失稳（弯矩很大时） 正常使用极限状态刚度：限制长细比,图3-39 压弯构件,厂房的框架柱，多、高层建筑的框架柱和海洋平台的立柱等都属于压弯构件。,压弯构件,图3-40,图3-41,承载能力极限状态 强度: 端弯矩很大或截面有较大削弱 平面内弯曲失稳 平面外弯扭失稳 局部稳定,压弯构件极限状态,正常使用极限状态刚度: 限制长细比,3.6.2 拉弯、压弯构件的强度计算,静载、实腹式拉、压弯构件强度极限状态：受力最不利截面出现塑性铰,图3-42 压弯构件截面的受力状态,图3-43 截面出现塑性铰时的应力分布,构件截面出现塑性饺时,轴线压力N和弯矩M的相关关系
5、可以根据力的平衡条件得到。按图3-43所示应力分布图，轴线压力和弯矩分别是：,（3-48）,（3-49）,当只有轴线压力而无弯矩作用时,截面所能承受的最大压力为全截面屈服的压力。,当只有弯矩而无轴线压力作用时,截面所能承受的最大弯矩为全截面的塑性饺弯矩。,N和M的相关关系式：,（3-50）,强度计算准则： 边缘屈服准则：当构件受力最大截面边缘处的最大应力达到屈服时，即认为构件达到了强度极限 。GB50018；GB50017的计算疲劳的构件和部分格构式构件。 全截面屈服准则：这一准则以构件最大受力截面形成塑性铰为强度极限。塑性设计。 部分发展塑性准则：这一准则以构件最大受力截面的部分受压区和受拉
6、区进人塑性为强度极限,截面塑性发展深度将根据具体情况给予规定。 GB50017规范规定一般构件以这一准则作为强度极限。,偏于安全且计算简便，以直线关系表示,单向压弯(拉弯)构件的强度计算公式为：,双向压弯(拉弯)构件的强度计算公式为：,式中 An，Wn分别为构件净截面面积和净截面抵抗矩；Yx，Yy截面塑性发展系数,按表3-4取用；对直接承受动载的构件，由于在动力作用下截面塑性开展对构件承载能力的影响研究不足，强度计算时不考虑塑性开展，取Yx=Yy=1.0。,（3-51）,（3-52）,轴心受力构件的强度 准则：净截面的平均应力不超过屈服强度 规范公式 梁的强度 弯曲正应力 剪应力 扭转 局部压应力 组合应力,本章主要内容,弯曲正应力 四个工作阶段 设计准则 边缘纤维屈服 全截面塑性 部分塑性发展 GB50017公式 梁的剪应力,本章主要内容,梁的扭转 自由扭转 约束扭转 梁的局部应力 折算应力 按强度选择梁截面的过程,本章主要内容,拉弯、压弯构件的强度 准则：受力最不利的截面出现塑性铰 规范：考虑部分塑性发展,本章主要内容,
