钢结构实腹式压弯构件 PPT
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钢结构基础第八章 压弯构件
M x ——所计算构件段范围内的最大弯距设计；
η
——截面影响系数，箱形截面取0.7，其他截面取1.0
βtx ——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βmx
2. 在弯矩作用平面内压弯构件的弹性性能
对于在两端作用有相同弯矩的等截面压弯构件，如下图所 示，在轴线压力N和弯矩M的共同作用下
等弯矩作用的压弯构件
第8章 压弯构件
取出隔离体，建立平衡方程：
d2y EI 2 Ny M dx
求解可得构件中点的挠度为：
M v N sec 2 N 1 NE
y0 y bhf y 2 0 NP h h
2 2 h bh2 y0 y0 h M ydA b y0 y0 f y 1 4 2 f y 1 4 2 M P A 2 4 h h 2
第8章 压弯构件
[ ] 取值同轴压构件。
第8章 压弯构件
8.2 拉弯、压弯构件的强度计算
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
第8章 压弯构件
强度计算公式推导：以矩形截面为例
截面出现塑性铰时的应力分布
N dA 2 y0bf y 2
A
1 0.25 N N E 1 N NE
第8章 压弯构件
2
由三角级数有：
sec
2
N N 5 N 1 NE 8 N E 384 N E
2 4
构件的最大弯矩为：
M max M Nv M sec
钢结构PPT课件第五章拉弯和压弯构
一、强度计算
➢ 1、强度极限状态
➢ 2、强度极限承载力计算
二、拉弯和压弯构件的刚度计算
λ≤[λ]
一、强度计算
➢ 1、强度极限状态 拉弯和压弯构件的受力最不利截面（最大弯矩截面或有严
重削弱的截面）出现塑性铰时，即达到构件的强度极限状 态。 ➢ 2、强度极限承载力计算 根据内外力平衡条件，求得在强度极限状态时N与M的相关 关系式。各种截面的拉弯和压弯构件的强度相关曲线均为 凸曲线，其变化范围较大。 为了简化计算，且可与轴心受力构件和梁的计算公式衔接 ，设计规范偏于安全地采用相关曲线中的直线作为计算依 据，其表达式为：
第一节 概 述 第二节 拉弯、压弯构件的强度和刚度计算 第三节 压弯构件的整体稳定 第四节 实腹式压弯构件的局部稳定 第五节 压弯构件的截面设计和构造要求 第六节 框架梁与柱的连接和柱的拼接
目录
一、定义 二、应用 三、截面形式 四、拉弯构件的设计要求 五、压弯构件的设计要求
第一节 概 述
一、定义
同时承受弯矩和轴心拉力或轴心压力的构件称为拉弯构件 或压弯构件。压弯构件也称为梁—柱。
引起弯矩的原因： ①纵向荷载不通过构件截面形心的偏心； ②横向荷载引起； ③构件端部的转角约束。
二、应用
单层厂房的柱、多层或高层房屋的框架柱、承受不对称荷载 的工作平台柱、以及支架柱、塔架、桅杆塔等常是压弯构件 ；
取
和
并考虑实际荷载情况引入等效弯矩系数βtx和γR后，即得设计 规范中关于压弯构件弯矩作用平面外的稳定性计算公式：
（三）实腹式双向压弯构件的稳定计算
其稳定性按下列两公式计算：
---上式是单向压弯构件稳定计算公式的推广和组合，是实 用的经验公式。理论计算和试验资料证明上述公式是可行 的。
➢ 1、强度极限状态
➢ 2、强度极限承载力计算
二、拉弯和压弯构件的刚度计算
λ≤[λ]
一、强度计算
➢ 1、强度极限状态 拉弯和压弯构件的受力最不利截面（最大弯矩截面或有严
重削弱的截面）出现塑性铰时，即达到构件的强度极限状 态。 ➢ 2、强度极限承载力计算 根据内外力平衡条件，求得在强度极限状态时N与M的相关 关系式。各种截面的拉弯和压弯构件的强度相关曲线均为 凸曲线，其变化范围较大。 为了简化计算，且可与轴心受力构件和梁的计算公式衔接 ，设计规范偏于安全地采用相关曲线中的直线作为计算依 据，其表达式为：
第一节 概 述 第二节 拉弯、压弯构件的强度和刚度计算 第三节 压弯构件的整体稳定 第四节 实腹式压弯构件的局部稳定 第五节 压弯构件的截面设计和构造要求 第六节 框架梁与柱的连接和柱的拼接
目录
一、定义 二、应用 三、截面形式 四、拉弯构件的设计要求 五、压弯构件的设计要求
第一节 概 述
一、定义
同时承受弯矩和轴心拉力或轴心压力的构件称为拉弯构件 或压弯构件。压弯构件也称为梁—柱。
引起弯矩的原因： ①纵向荷载不通过构件截面形心的偏心； ②横向荷载引起； ③构件端部的转角约束。
二、应用
单层厂房的柱、多层或高层房屋的框架柱、承受不对称荷载 的工作平台柱、以及支架柱、塔架、桅杆塔等常是压弯构件 ；
取
和
并考虑实际荷载情况引入等效弯矩系数βtx和γR后，即得设计 规范中关于压弯构件弯矩作用平面外的稳定性计算公式：
（三）实腹式双向压弯构件的稳定计算
其稳定性按下列两公式计算：
---上式是单向压弯构件稳定计算公式的推广和组合，是实 用的经验公式。理论计算和试验资料证明上述公式是可行 的。
.钢结构轴向受压和受弯构件PPT课件
.
29
1) 整体稳定计算
a. 格构式构件整体稳定性的特点
取决于对虚轴的稳定性 必须考虑剪切变形对稳定承载力的影响
用加大长细比来考虑剪切变形对稳定承载力的影响，加大 后的长细比称为换算长细比。
2 EI
1
Ncr
l02
•
1
2 EI l02
k GA
0x 2x 2 EA
cr
2E 2x
1
1 2 EA
保证腹板稳定性的计算方法：
1. 先布置加劲肋，然后计算各区格板的各种作用应力和 相应的临界应力，使其满足稳定条件。
2. 由腹板的稳定条件直接导出加劲肋的布置。
.
61
N An f
.
7
1) 长细比过大产生的不利影响：
a. 在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形
b. 使用期间因其自重而屈曲
c. 在动力荷载作用下发生较大的振动
d. 压杆的长细比过大时，还将使构件的承载力降低过多。
2) 长细比限值
l0
i
a. 在承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构件在竖向平面
当梁受压翼缘的自由外伸宽度b与其厚度t之比大于直接承受动力荷载且需要计算疲劳的梁如重级工作制的吊车梁为避免发生疲劳破坏取2351523513时应取但不超过45梁腹板剪应力分布46抗剪强度的计算式47梁在沿腹板平面的固定集中荷载包括支座反力作用处无支承加劲肋或承受移动集中荷载吊车轮压作用时应计算腹板计算高度边缘11截面的局部承压强度计算时通常假定集中荷载从作用标高处以一定角度扩散并均匀分布于腹板计算边缘假定分布长度为l腹板边缘的压应力分布48局部承压强度计算公式在梁支座处当不设置加劲勒时也应验算局部应力
.
57
钢结构第六章压弯构
在进行压弯构件的稳定性分析时， 需要考虑弯扭剪切效应的影响， 以准确评估构件的承载能力和稳
定性。
03
压弯构件的承载力计算
承载力计算的基本原则
01
考虑压弯构件的受力特点，根据不同的弯矩作用位置和方向， 分别进行承载力计算。
02
考虑压弯构件的截面形式和尺寸，以及材料的物理和力学性能，
采用合适的计算方法。
发展趋势与未来展望
高强度钢材的应用：提 高构件承载力和降低自 重。
新型截面形式的研究与 应用：如空心截面、多 边形截面等。
智能化制造与装配式建 筑：提高生产效率和降 低成本。
耐久性与维护：提高结 构使用寿命和降低后期 维护成本。
新材料与新技术的应用
高强度钢材
如Q690、Q890等高强度钢材的应用，提高构件 承载力。
02
压弯构件的稳定性分析
稳定性概念
稳定性是指压弯构件在受到外力作用时，能够保持 其原有平衡状态的能力。
当压弯构件受到的轴力超过其承载能力时，就会发 生失稳现象，导致结构破坏。
因此，稳定性分析是压弯构件设计中的重要环节， 需要通过对各种影响因素的综合分析，确定构件的 承载能力和安全储备。
临界力的计算
受压构件的整体稳定计算
根据受压构件的长度、截面形式和尺寸，以及材料的物理和力学性能，计 算整体稳定承载力。
考虑受压构件的支撑条件和侧向约束，以及可能存在的初始缺陷和残余应 力，对整体稳定承载力进行修正。
根据需要，可以采用有限元分析方法对整体稳定承载力进行模拟和分析。
压弯构件的截面设计
01
根据承载力计算结果，选择合减系数的取值与压弯构件的 类型、截面形式、长细比等因 素有关。
在进行稳定性分析时，需要根 据具体情况选择合适的折减系 数，以保证计算结果的准确性 。
《实腹式受弯构》课件
特点
实腹式受弯构件具有较高的承载 能力和稳定性，同时具有较好的 塑性和韧性，能够承受较大的变 形和冲击。
实腹式受弯构件的应用场景
01
02
03
桥梁工程
实腹式受弯构件广泛应用 于桥梁工程中，如梁、拱 等结构形式。
建筑工程
在建筑工程中，实腹式受 弯构件常用于楼板、阳台 、雨篷等结构的承重。
机械工程
在机械工程中，实腹式受 弯构件可用于各种设备的 支撑和承重结构。
无损检测
采用无损检测技术，如超声波 检测、射线检测等，对构件内
部缺陷进行检测和评估。
04
实腹式受弯构件的 优缺点分析
优点分析
承载能力高
实腹式受弯构件具有较 高的承载能力，能够承 受较大的弯矩和剪力。
稳定性好
实腹式受弯构件的截面 形状通常比较稳定，不 易发生侧向失稳或扭转
失稳。
制作方便
实腹式受弯构件的制作 较为简单，可以采用常 规的焊接或轧制工艺进
行生产。
经济性好
相对于空腹式受弯构件 ，实腹式受弯构件的成 本较低，能够节约材料
和制造成本。
缺点分析
截面尺寸大
材料利用率低
为了满足承载要求，实腹式受弯构件的截 面尺寸通常较大，会增加结构的自重和占 用空间。
由于实腹式受弯构件的截面形状较为固定 ，不能根据受力特点灵活调整，因此材料 利用率较低。
抗震性能较差
02
实腹式受弯构件的 种类与设计
种类介绍
简支梁
简支梁是一种常见的实腹式受弯 构件，其两端支撑在两个独立的 支撑点上，跨度较小，受力简单
。
连续梁
连续梁由多个简支梁通过支座连接 而成，能够承受更大的跨度和荷载 ，常用于大型建筑和桥梁工程。
实腹式受弯构件具有较高的承载 能力和稳定性，同时具有较好的 塑性和韧性，能够承受较大的变 形和冲击。
实腹式受弯构件的应用场景
01
02
03
桥梁工程
实腹式受弯构件广泛应用 于桥梁工程中，如梁、拱 等结构形式。
建筑工程
在建筑工程中，实腹式受 弯构件常用于楼板、阳台 、雨篷等结构的承重。
机械工程
在机械工程中，实腹式受 弯构件可用于各种设备的 支撑和承重结构。
无损检测
采用无损检测技术，如超声波 检测、射线检测等，对构件内
部缺陷进行检测和评估。
04
实腹式受弯构件的 优缺点分析
优点分析
承载能力高
实腹式受弯构件具有较 高的承载能力，能够承 受较大的弯矩和剪力。
稳定性好
实腹式受弯构件的截面 形状通常比较稳定，不 易发生侧向失稳或扭转
失稳。
制作方便
实腹式受弯构件的制作 较为简单，可以采用常 规的焊接或轧制工艺进
行生产。
经济性好
相对于空腹式受弯构件 ，实腹式受弯构件的成 本较低，能够节约材料
和制造成本。
缺点分析
截面尺寸大
材料利用率低
为了满足承载要求，实腹式受弯构件的截 面尺寸通常较大，会增加结构的自重和占 用空间。
由于实腹式受弯构件的截面形状较为固定 ，不能根据受力特点灵活调整，因此材料 利用率较低。
抗震性能较差
02
实腹式受弯构件的 种类与设计
种类介绍
简支梁
简支梁是一种常见的实腹式受弯 构件，其两端支撑在两个独立的 支撑点上，跨度较小，受力简单
。
连续梁
连续梁由多个简支梁通过支座连接 而成，能够承受更大的跨度和荷载 ，常用于大型建筑和桥梁工程。
实腹式压弯构件
• 平面外弯扭 屈曲失稳
2
2009/5/7
y
•考虑几何非线性失稳的基本关系
N M 1 N c M p (1 N N E ) N c：只承受轴心压力时杆件所承受的压力限值； M p：全截面屈服后的受弯承载力
平面内失稳
（即弯矩作用平面内的屈曲失稳）
N
1
x
x A
mx M x f xW1x 1 0.8 N / N ' Ex
N f y (1 2 ) h 0 d f y (1 2 ) A 0 M f y [ bt ( h 0 t ) (1 ) h 02 d ] f y [ A1 ( h 0 t ) (1 ) h 0 A 0 ] 以上两式消去
，则得
N2 1 A 0 h 0 (1 2 2 ) h 0 A 0 ] 4 A0 f y
M f y [ A1 ( h 0 t )
令 A1 / A 0 及 1 2 则 A 2 A1 A 0 A 0 (1 2 ) A 0 截面完全受压屈服时， 截面完全受弯而屈服时 M
•刚度计算
一般按轴心受压构件最大长细比控制，当此构件以 承受弯矩为主时，需验算挠度不超过受弯构件容许挠度
5.2整体 稳定
• 平面内弯曲 屈曲失稳
•弯矩作用平面内的失稳实质
• 和分析轴心压杆和梁 一样，以最简单的情 况为对象，即两端铰 支且均匀受弯为基础 • 关于P－delta效应： 杆的挠度delta和轴力 N形成附加弯矩，最 大应力和荷载不成比 例变化，即存在几何 非线性
y A
tx M x f bW x
y : 弯矩作用平面外轴心受压构件稳定系数；若为
钢结构理论第6章(压弯构件)
第六章拉弯、压弯构件同时受弯、受压的构件，具有梁、柱的性质压弯构件类型）实腹式压弯构件失稳形式1、弯矩作用平面内失稳－－弯曲屈曲、N~v曲线实腹式压弯构件失稳形式M作用在弱轴平面（yz),产生绕强轴（x)的弯曲。
只有y轴位移v1、弯矩作用平面内失稳－－弯曲屈曲2、弯矩作用平面外失稳－－弯扭屈曲Y轴位移：vX轴位移：u转角：θ（2）横向荷载和端弯矩β=1.0 （同向曲率）；mxβ =0.85（异向曲率） mx（3）有横向荷载，无端弯矩β=1.0mx出现塑性破坏，补充验算较小翼缘：无翼缘端毛截面模量2X-----实腹式构件弯矩作用平面外稳定计算•边缘屈服准则：要验算疲劳、格构式、受压翼缘超限•全截面屈服准则•部分塑性准则：静力荷载、间接动载格构式压弯构件高大的厂房柱，由于截面宽度大， 常用缀条式（刚度大）1、弯矩绕虚轴（x轴）作用，有Mxx 的边缘纤维达到屈服为临界状态，由于空心，外边缘的距离或轴线距离） y0弯矩绕虚轴作用2)单肢稳定性按轴心压杆验算单肢绕其两个主轴的稳定性 12x N a N y M ⋅=⋅+ 12()/x N N y M a =⋅+12N N N −=a)缀材只在缀材平面内对两个分肢起联系作用，b)缀材在其平面外刚度小，不起作用。
缀条平面内（绕x1轴失稳）计算长度＝节间长度 111/x x l i λ=缀条平面外（绕y 轴失稳）计算长度=侧向支撑距离 /y y y l i λ= y 2y 1x yx 1弯矩绕实轴作用受力性能与实腹式完全相同，用实腹式公式，只是平面外稳定系数要用虚轴的换算长细比查表。
结束谢谢!。
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t)
1 4
A0 h0
Np
[
(h0
t) h0 / 4]
由上式，M Mp
2 h0 4 (h0 t) h0
N Np
2
1
最后简化为：M MP
1 2 2
1 4
N N p
2
1
• 强度验算
N / An M x /( xWnx ) f (单向受弯)
2腹板 与压应力分布的不均匀梯度有关
工字型截面
0
( max
m
in
)
/
m
a
x,
m
拉为负
in
当0 0 1.6时，h0 / tw (160 0.5x 25)
235 fy
当1.6 0 2.0时，h0 / tw (480 0.5x 26.2)
M
f y [ A1
(h0
t)
1 4
A0 h0 (1
N A02
2
f
2 y
Hale Waihona Puke )h0A0]
令A1 / A0 及 1 2
则A 2 A1 A0 A0 (1 2 ) A0
截面完全受压屈服时，N p Af y
截面完全受弯而屈服时，
Mp
f
y
A1
(h0
箱型截面）取1.0
: 截面影响系数，闭口截面取0.7，其他截面取1.0；
tx 等效弯矩系数
•压弯构件的局部稳定
1. 受压翼缘
取 30时轴心受压构件对b' / t的要求
即工型：b' 13 t
235
f y (弹塑性)，15
235
f y (弹性)
箱型：b0 40 t
235
fy
• 平面内弯曲 屈曲失稳
• 平面外弯扭 屈曲失稳
•弯矩作用平面内的失稳实质
• 和分析轴心压杆和梁 一样，以最简单的情 况为对象，即两端铰 支且均匀受弯为基础
• 关于P－delta效应： 杆的挠度delta和轴力 N形成附加弯矩，最 大应力和荷载不成比 例变化，即存在几何 非线性
•考虑几何非线性失稳的基本关系
第五章 拉弯和压弯构件
概述
• 应用广泛 钢结构建筑中大部分的柱以及有横向节间作用的桁架
上弦杆
• 截面形式 单轴或双轴对称截面 • 设计理论 轴心受压构件和受弯构件
的结合
5.1压弯构件的强度和刚度
• 有梁和柱两重作用，有时强度验算起控 制作用
•工字形截面压弯构件的荷载极限
N f y (1 2 )h0 d f y (1 2 ) A0 M f y [bt(h0 t) (1 )h02 d ] f y [ A1 (h0 t) (1 )h0 A0 ] 以上两式消去，则得
235 fy
x取30 ~ 100之间 箱型截面:0.8,不小于40； T型截面：15或18
• 构造要求
同轴心受压构件P178
详书中P204
xW2
x
1
mxM x 1.25N
/
N 'Ex
f
y
x 2
2平面外失稳
（即弯矩作用平面外的弯扭失稳）
N tx M x f y A bWx
y 1
x
y : 弯矩作用平面外轴心受压构件稳定系数；若为
单轴对称截面注意用换算长细比
；
yz
b : 均匀完全的受弯构件整体稳定系数，闭口截面
N
M
1
Nc M p (1 N N E )
N
：只承受轴心压力时杆件所承受的压力限值；
c
M
：全截面屈服后的受弯承载力
p
平面内失稳
（即弯矩作用平面内的屈曲失稳）
y 1
x
N
x A
xW1x
mxM x
1 0.8N
/
N
'Ex
f
N：所计算构件段内的轴心压力；
N 'Ex ：参数；N 'Ex 2 EA/(1.1x )2 ;
N / An M y /( yWny ) f (单向受弯)
N / An M y /( yWny ) M y /( yWny ) f (双向受弯)
注
x、
的
y
取值
•刚度计算
一般按轴心受压构件最大长细比控制，当此构件以 承受弯矩为主时，需验算挠度不超过受弯构件容许挠度
5.2整体 稳定
：弯矩作用平面内的轴心受压稳定系数；
x
M
：所计算构件段范围内的最大弯矩；
x
W1x：在弯矩作用平面内对较大受压翼缘的毛截面模量；
：等效弯矩系数
mx
•等效弯矩作用 系数
•等效弯矩作用系数
•关于考虑二阶效应的无支撑框架
详钢结构设计规范条文说明3.2.8
当截面单轴对称受拉翼缘边缘抵抗矩小时
N A