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1、钢 结 构南昌大学建工学院土木工程系教师：盛明强班级：土木06级第三章第三章 构件的截面承载能力构件的截面承载能力强度强度v第一节第一节 轴心受力构件的强度及截面选择轴心受力构件的强度及截面选择v第二节第二节 梁的类型与强度梁的类型与强度v第三节第三节 梁的局部压应力和组合应力梁的局部压应力和组合应力v第四节第四节 按强度条件选择梁截面按强度条件选择梁截面v第五节第五节 梁的内力重分布和塑性设计梁的内力重分布和塑性设计v第六节第六节 拉弯、压弯构件的应用和强度计算拉弯、压弯构件的应用和强度计算作业发现问题讲解作业发现问题讲解v各班总体评价：各班总体评价：064班班065班班066班。班。v06
2、6班出现班出现23份解答几乎相同的作业本，尤份解答几乎相同的作业本，尤其错的地方完全一致，至于谁是抄袭，大家其错的地方完全一致，至于谁是抄袭，大家心里清楚就可以了，希望下次不要出现这种心里清楚就可以了，希望下次不要出现这种情况，情况，尤其不要连错误的答案也抄袭。尤其不要连错误的答案也抄袭。v感谢何明杰和李清瑜同学，指出了我解答的感谢何明杰和李清瑜同学，指出了我解答的几处小错误。表扬几处小错误。表扬064班的夏妙燕、陈院兰和班的夏妙燕、陈院兰和全壁昕，她们的解答过程几乎完全正确。全壁昕，她们的解答过程几乎完全正确。3.5 3.5 梁梁的内力重分布和塑性设计的内力重分布和塑性设计依据静力学知识，单
3、跨简支梁跨中截面一旦出依据静力学知识，单跨简支梁跨中截面一旦出现塑性铰，即结构发生强度破坏，但对于超静定现塑性铰，即结构发生强度破坏，但对于超静定梁，出现一个塑性铰后仍能继续承载。梁，出现一个塑性铰后仍能继续承载。课堂提问：课堂提问：以上的依据何在？以上的依据何在？两端固定梁的塑性铰出现先后次序，两端固定梁的塑性铰出现先后次序，按从弹性按从弹性阶段开始，逐步过渡到塑性阶段，阶段开始，逐步过渡到塑性阶段，进行判定？进行判定？梁的弯矩从弹性阶段逐步转变为塑性阶段的过梁的弯矩从弹性阶段逐步转变为塑性阶段的过程称为梁的程称为梁的内力塑性重分布内力塑性重分布。塑性设计塑性设计塑性设计就是利用内力塑性重分
4、布，充分发挥塑性设计就是利用内力塑性重分布，充分发挥材料的潜力。塑性铰按理想弹塑性确定，忽略钢材料的潜力。塑性铰按理想弹塑性确定，忽略钢材应变硬化的影响。材应变硬化的影响。为保证梁端截面有较大塑性应变而不致断裂，为保证梁端截面有较大塑性应变而不致断裂，塑性设计时钢材的力学性能应满足一定要求。塑性设计时钢材的力学性能应满足一定要求。以以上的依据何在？上的依据何在？两端固定梁的塑性铰出现先后次序，两端固定梁的塑性铰出现先后次序，按从弹性按从弹性阶段开始，逐步过渡到塑性阶段，阶段开始，逐步过渡到塑性阶段，进行判定？进行判定？钢结构设计规范（钢结构设计规范（GB50017）的规定）的规定塑性设计只用于
5、不直接承受动力荷载的固端塑性设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁，梁的弯曲强度应符合下式要求：梁和连续梁，梁的弯曲强度应符合下式要求：Mx弯矩设计值；弯矩设计值；f钢材抗拉强度设计值；钢材抗拉强度设计值；Wpnx对轴的塑性净截面模量。对轴的塑性净截面模量。注意注意Wpnx和和Wenx的区别，即弹性和塑性的的区别，即弹性和塑性的 净截面模量计算方法完全不同。净截面模量计算方法完全不同。受弯构件的剪力受弯构件的剪力V假定由腹板承受，可假定由腹板承受，可由前面提及的近似公式计算，即由前面提及的近似公式计算，即hw、tw腹板的高度和厚度；腹板的高度和厚度；fv钢材抗剪强度设计值。钢材抗剪强度设
6、计值。结构以形成机构作为极限状态结构以形成机构作为极限状态v2条件条件：不出现板件局部屈曲；构件不出现弯扭屈曲。v为防止局部屈曲可控制翼缘的宽厚比宽厚比和腹板的高厚比高厚比。v为防止构件在出现机构前弯扭屈曲应适当布置侧向支撑侧向支撑，在出现塑性铰的截面处必须设置侧向支撑，且该支撑点和相邻支撑点间构件的长细比长细比应符合规范要求。钢结构设计规范（钢结构设计规范（GB50017）的规定）的规定钢钢结结构构设设计计规规范范GB50017的的规规定定钢结构设计规范（钢结构设计规范（GB50017）的规定）的规定3.6.1 拉弯、压弯构件的应用拉弯、压弯构件的应用3.6 3.6 拉弯、压弯构件拉弯、压弯
7、构件的应用和强度计算的应用和强度计算 拉弯构件拉弯构件 应用：屋架受节间力下弦杆应用：屋架受节间力下弦杆 承载能力极限状态承载能力极限状态 截面出现塑性铰截面出现塑性铰( (格构式格构式 或冷弯薄壁型钢为截面边缘纤维或冷弯薄壁型钢为截面边缘纤维屈服屈服) )、整体失稳、局部失稳整体失稳、局部失稳 正常使用极限状态正常使用极限状态 刚度刚度：限值长细比：限值长细比拉弯构件拉弯构件 截面形式截面形式热轧型钢截面热轧型钢截面冷弯薄壁型钢截面冷弯薄壁型钢截面组合截面组合截面 压弯构件压弯构件 应用：应用： 厂房框架柱、多厂房框架柱、多高层建筑框架柱、屋高层建筑框架柱、屋架上弦架上弦压弯构件压弯构件 截
8、面形式截面形式 双轴对称截面：同双轴对称截面：同拉弯构件拉弯构件 单轴对称截面：单轴对称截面：受弯矩较大时采用受弯矩较大时采用压弯构件的单轴对称截面压弯构件的单轴对称截面变截面压弯构件变截面压弯构件(a) 阶形柱阶形柱(b)楔形柱楔形柱变截面柱变截面柱: 高大厂房常高大厂房常用用 压弯构件极限状态压弯构件极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态强度强度: : 端弯矩很大或截面有较大削弱端弯矩很大或截面有较大削弱平面内弯曲失稳平面内弯曲失稳平面外弯扭失稳平面外弯扭失稳局部稳定局部稳定正常使用极限状态正常使用极限状态 刚度刚度: : 限制长细比限制长细比 压弯构件整体破坏形式压弯构件整体破坏形式强
9、度破坏、弯曲失稳、弯扭失稳强度破坏、弯曲失稳、弯扭失稳3.6.2 3.6.2 拉弯、压弯构件的强度计算拉弯、压弯构件的强度计算 强度极限状态：强度极限状态： （静载、实腹式构件） 受力最不利截面出现塑性铰时压弯构件截面的受力状态压弯构件截面的受力状态截面出现塑性铰时的应力分布截面出现塑性铰时的应力分布 强度计算公式推导：强度计算公式推导：以矩形截面为例偏于安全且计算简便，以直线关系表示偏于安全且计算简便，以直线关系表示压弯构件强度计算相关曲线压弯构件强度计算相关曲线全截面屈服压力全截面屈服压力全截面的塑性铰弯矩全截面的塑性铰弯矩则有 强度计算准则：强度计算准则： 边缘屈服准则：GB50018规
10、范采用 全截面屈服准则：塑性设计 部分发展塑性准则：GB50017规范采用双向压弯（拉弯）构件双向压弯（拉弯）构件单向压弯（拉弯）构件单向压弯（拉弯）构件 GB50017规范规范规定：规定：截面塑性发展系数截面塑性发展系数 x、 y值值F轴心受力构件的强度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准则：净截面的平均应力不超过屈服强度 规范公式规范公式F梁的强度梁的强度 弯曲正应力弯曲正应力 剪应力剪应力 扭转扭转 局部压应力局部压应力 组合应力组合应力本章内容复习本章内容复习 弯曲正应力弯曲正应力 四个工作阶段四个工作阶段 设计准则设计准则 边缘纤维屈服准则边缘纤维屈服准则 全截面塑性准则全截面塑性准则 部分塑性发展准则部分塑性发展准则 GB50017 GB50017公式公式 梁的剪应力梁的剪应力梁的扭转梁的扭转自由扭转自由扭转约束扭转约束扭转梁的局部应力梁的局部应力折算应力折算应力按强度选择梁截面的过程按强度选择梁截面的过程F拉弯、压弯构件的强度拉弯、压弯构件的强度准则：受力最不利的截面出现塑性铰准则：受力最不利的截面出现塑性铰规范：考虑部分塑性发展规范：考虑部分塑性发展
