构件的承载能力-强
提高梁承载能力的措施
提高梁承载能力的措施
(1)从梁的材料和横截面形状、尺寸等方面 增大梁的抗弯刚度EI。
(2)减小跨度和有关尺寸。例如,增加支座,这 可减小梁的变形。
(3)改善荷载的作用方式。例如,将作用于简 支梁中点的集中力P改变为均布在全梁的分布力 q=Pl,这可减小梁的最大挠度值。
提高梁承载能力的措施
（2)使截面形状与材料性能相适应。经济 的截面形状应该是截面上的最大拉应力和最大 压应力同时达到材料的许用应力。对抗拉和抗 压强度相等的塑性材料,宜采用对称于中性轴的 截面形状,如空心圆形、工字形等；对抗压强度 大于抗拉强度的脆性材料,应采用中性轴靠近受 拉一边的截面形状。
提高梁承载能力的措施
提高梁承载能力的措施
如图8-32所示,设梁在任意截面上的弯矩为Mx,截面的 抗弯截面模量为Wx,根据等强度梁的要求,应有
(8-30) 根据弯矩的变化规律由式(8-30)就能确定等强度梁的 截面变化规律。
图8-32
提高梁承载能力的措施
1.2 提高梁刚度的措施
梁的挠度和转角不仅与梁的支撑、荷载情况有关,还 与材料性质(E值)、几何形状、尺寸(I、l值)有关。从表8-1 可看出,梁的最大挠度ymax与上述因素成比例关系,即
（3)选择恰当的放置方式。当截面的面积和形状 相同时,截面放置的方式不同,抗弯截面模量Wz也不同。 如图8-31所示, 可见,矩形截面长边立放比平放合理。
图8-31
提高梁承载能力的措施
3. 采用等强度梁
一般情况下,梁各个截面上的弯矩并不相等,而 截面尺寸是按最大弯矩来确定的。因此对等截面梁 而言,除了危险截面以外,其余截面上的最大应力都 未达到许用应力,材料未得到充分利用。为了节省 材料,就应按各个截面上的弯矩来设计各个截面的 尺寸,使截面尺寸随弯矩的变化而变化,即为变截面 梁。各横截面上的最大正应力都达到许用应力的梁 为等强度梁。
构件承载能力的三个指标及其含义
构件承载能力的三个指标及其含义
一、构件承载能力的三个指标及其含义
1、强度
强度是指构件能够承受的最大应力，即所承受的外力大于任何一个预定的强度值，构件就会发生断裂现象。
在建筑结构中，构件最大的作用力多半是抗压力，因此强度的指标也多以抗压强度来表示。
抗压强度一般用其破坏倍数来表示，即所谓的抗压强度倍数(EI)，抗压强度倍数一般情况下越高越好。
2、稳定性
稳定性是指构件的结构性能。
它要求构件能够承受体系外影响，不致于出现变形或倾斜现象，以维持构件的位置或形状不变。
常见的稳定性指标有承载能力指数、卸载能力指数等。
3、耐久性
耐久性即构件能经受多长时间的损耗，也就是腐蚀、沉降等外部因素会对构件造成多长时间的损耗，耐久性的指标主要用耐久系数(DI)来表示，耐久系数越大，说明构件具有较高的耐久性。
- 1 -。
构件的截面承载能力―强度
计算公式的修正和改进
1
随着科学技术的发展和工程实践的积累，计算公 式需要进行不断的修正和改进，以适应新的材料、 工艺和结构形式。
2
修正和改进的计算公式通常基于实验研究和数值 模拟结果，通过引入新的参数或修正原有参数来 提高计算精度和可靠性。
3
修正和改进的计算公式需要进行充分的验证和工 程实践检验，以确保其在实际工程中的可靠性和 有效性。
总结词
选择合适的材料和截面尺寸是提高构件截面承载能力的重要措施。
详细描述
根据构件的使用要求和受力情况，选择具有足够强度和刚度的材料，如钢材、混凝土等。同时，根据材料的特性， 合理设计截面尺寸，以满足承载能力的要求。
采用合理的连接和固定方式
总结词
合理的连接和固定方式能够提高构件的 整体性和稳定性，从而提高截面承载能 力。
05
截面承载能力的试验验证
试验目的和方法
试验目的
验证构件截面的承载能力是否满足设 计要求，为工程安全提供保障。
试验方法
采用压力试验机对构件进行加载，观 察截面的应变、变形和裂缝等情况， 记录数据。
试验结果的分析和解释
分析
根据试验数据，分析截面的应力分布、应变变化和承载能力 ，判断是否符合设计要求。
承载能力与强度之间存在正比关 系，即材料的强度越高，其承载
能力也越大。
强度与截面尺寸的关系
截面尺寸是影响构件承载能力 的另一个重要因素。
随着截面尺寸的增加，构件的 承载能力也会相应提高。
但当截面尺寸增加到一定程度 后，承载能力的提高会逐渐减 缓。
因此，在确定构件截面尺寸时 ，状和材料的多个 部分组合而成，如工字形、 箱形等。
截面承载能力的概念
截面承载能力是指构件在一定条件下 所能承受的最大外力，是衡量构件安 全性和稳定性的重要指标。
钢结构基本原理第三章 构件截面承载力 强度
第三章 构件截面承载力--强度钢结构承载能力分3个层次截面承载力：材料强度、应力性质及其在截面上分布属强度问题。
构件承载力：构件最大截面未到强度极限之前因丧失稳定而失稳，取决于构件整体刚度，指稳定承载力。
结构承载力：与失稳有关。
3.1 轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式主要用于承重钢结构，如平面、空间桁架和网架等。
轴心受力截面形式：1）热轧型钢截面2）冷弯薄壁型钢截面3）型钢和钢板连接而成的组合截面（实腹式、格构式）（P48页）对截面形式要求：1）提供强度所需截面积2）制作简单3）与相邻构件便于连接4）截面开展而壁厚较薄，满足刚度要求（截面积决定了稳定承载力，面积大整体刚度大，构件稳定性好）。
3.1.2 轴心受拉构件强度由εσ-关系可得：承载极限是截面平均应力达到抗拉强度u f ，但缺少安全储备，且y f 后变形过大，不符合继续承载能力，因此以平均应力y f ≤为准则，以孔洞为例。
规范：轴心受力构件强度计算：规定净截面平均应力不应超过钢材强度设计值f A N n ≤=/σN ：轴心拉力设计值； An ：构件净截面面积；R y f f γ/=: 钢材抗拉强度设计值 R γ:构件抗力分项系数Q235钢078.1=R γ，Q345，Q390，Q420111.1=R γ49页孔洞理解见书例题P493.1.3 轴心受压构件强度原则上与受拉构件没有区别，但一般情况下，轴心受压构件的承载力由稳定性决定，具体见4章。
3.1.4 索的受力性能和强度计算钢索广泛用于悬索结构，张拉结构，桅杆和预应力结构，一般为高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线，钢丝绳等。
索是一种柔性构件，内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强几何非线性，但我们通常采用下面的假设：1）理想柔性，不能受压，也不能抗弯。
2）材料符合虎克定理。
在此假设下内力与位移按弹性阶段进行计算。
加载初期（0-1）存在少量松弛变形，主要部分（1-2）线性关系，接近强度极限（2-3）明显曲线性质（图见下）实际工程对钢索预拉张，形成虚线应力—应变关系，很大范围是线性的高强度钢丝组成钢索初次拉伸时应力—应变曲线钢索强度计算采用容许应力法：k f A N k k //maxk N ：钢索最大拉力标准值 A ：钢索有效截面积k f :材料强度标准值 k ：安全系数2.5-3.03.2 梁的类型和强度3.2.1 梁类型按制作方法：型钢梁：热轧型钢梁（工字梁、槽钢、H 型钢）。
构件承载能力概念
构件承载能力概念什么是构件承载能力？构件承载能力是指构件在所受外力作用下所能承受的最大力或变形量。
构件承载能力是结构设计中一个非常重要的指标，直接关系到结构的安全性和可靠性。
一个具有良好构件承载能力的结构可以在外力的作用下保持稳定，不发生破坏或者塌陷。
构件承载能力的影响因素构件承载能力受到多种因素的影响，主要包括下面几个方面：1. 材料的强度和刚度材料的强度决定了构件能够承受的最大应力大小，而刚度决定了构件的变形量。
通常情况下，强度越大的材料所制成的构件承载能力越高，刚度越大的构件承载能力也越高。
2. 构件的几何形状构件的几何形状对其承载能力有着直接的影响。
对于同一材料和相同外力作用下的构件来说，截面积越大，构件的承载能力越大；而长度越长的构件，在相同外力作用下产生的变形量则越大。
3. 外力的作用方式和大小外力的作用方式和大小是构件承载能力的重要因素。
不同的外力作用方式对构件产生的应力和变形量有着不同的影响。
在结构设计中，需要根据实际情况合理选择结构的工作状态和设计负荷，以保证结构的安全性。
4. 复杂荷载和临界状态复杂荷载是指结构在使用过程中所受到的各种不同类型和方向的外力作用。
复杂荷载对构件的承载能力有着更高的要求，需要在设计中考虑到各种不同工况下构件的承载能力情况。
5. 构件之间的连接方式构件之间的连接方式对整个结构的承载能力有着重要的影响。
连接方式的选择应根据具体的工况和结构要求来确定，以保证连接的可靠性和结构的稳定性。
构件承载能力的计算方法计算构件的承载能力可以通过静力学原理和材料力学知识。
常见的计算方法包括强度设计法、极限荷载设计法和工作状态设计法等。
强度设计法强度设计法是根据材料的强度和结构的稳定性要求，计算构件所能承受的最大力或变形量。
该方法主要基于构件的截面形状和材料的力学性能参数，通过进行应力和变形的计算，确定构件的承载能力。
极限荷载设计法极限荷载设计法是根据结构在极限荷载下所要满足的稳定性和安全性要求，计算构件承受的最大荷载情况。
结构构件的承载力计算
。 （3）确定临界应力的大小，是解决压杆稳定问题的关键。
工程力学与建筑结构
计算临界应力的公式为
1）细长杆（ P ）使用欧拉公式：
cr
2E 2
2）中长杆（ P ）使用经验公式： a b2
3）柔度：柔度是压杆长度、支撑情况、截面形状和尺寸等
因素的综合值。
l i
i I A
λ是稳定计算中的重要几何参数，有关压杆稳定计算
应先计算出 。
4）稳定性计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程中常采用折减系数法，稳定条件为
F [ ]
A
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
2. 内力及其分析计算方法 （1）内力 因外力作用而引起的杆件内部相互作用力。 （2）截面法 内力分析计算的基本方法，基本依据是平衡条
件，其解法有三个步骤：截开、代替、平衡。 3. 几种基本变形的内力和内力图 （1）内力表示一个具体截面上内力的大小和方向。 （2）内力图表示内力沿着杆件轴线的变化规律。 （3）应力是单位面积上的内力及其计算公式和强度条件。
工程力学与建筑结构
工程力学与建筑结构
结构构件的承载力计算
本章以构件的承载能力和构件变形的基本形式为前提 ，讨论了杆件的轴向拉伸（压缩）、剪切、弯曲三种基本 变形的内力、应力和强度条件的分析计算方法和压杆稳定 的概念及其实用计算。
1. 构件的承载能力 强度 构件在荷载作用下抵抗破坏的能力。 刚度 构件在荷载作用下抵抗变形的能力。 稳定性 构件在荷载作用下保持原有平稳状态的能力。
工程力学与建筑结构
4. 强度计算的步骤 （1）分析外力 画受力图，求约束反力。 （2）画内力图 确定危险截面及其内力。 （3）利用强度条件解决三类问题的计算：1）杆件的强度核
构件的截面承载能力—强度
第 3 章构件的截面承载能力——强度3.1轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1轴心受力构件的应用和截面形式一、轴心受力构件的应用1.主要承重钢结构，如平面、空间和架和网架等。
2.工业建筑的平台和其他结构的支柱3.各种支撑系统二、轴心受力构件的截面形式1. 轴心受力构件的截面分类第一种：热轧型钢截面：圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、 T 型钢和槽钢等，如图3-1（a）。
第二种：冷弯薄壁型钢截面：带卷边或不带卷边的角形、槽形截面和方管等，如图3-1（b）。
第三种：用型钢和钢板连接而成的组合截面：实腹式如图3-1（c），格构式如图3-1（d）。
2.对轴心受力构件截面形式的共同要求是（1）能提供强度所需要的截面积 ;（2）制作比较简便 ;（3）便于和相邻的构件连接 ;（4）截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求：对于轴心受压构件，截面开展更具有重要意义，因为这类构件的截面积往往取决于稳定承载力，整体刚度大则构件的稳定性好，用料比较经济。
对构件截面的两个主轴都应如此要求。
根据以上情况，轴心压杆除经常采用双角钢和宽翼缘工字钢截面外，有时需采用实腹式或格构式组合截面。
格构式截面容易使压杆实现两主轴方向的等稳定性，同时刚度大，抗扭性能好，用料较省。
轮廓尺寸宽大的四肢或三肢格构式组合截面适用于轴心压力不甚大，但比较长的构件以便满足刚度、稳定要求。
在轻型钢结构中采用冷弯薄壁型钢截面比较有利。
3.1.2轴心受拉构件的强度由钢材的应力应变关系可知，轴心受拉构件的承载极限是截面的平均应力达到钢材的抗拉强度。
但拉杆达到此强度极限时会发生突然的断裂，缺少必要的安全储备。
另外，当构件毛截面的平均应力超过钢材的屈服强度时，由于构件塑性变形的发展，会使结构的变形过大以致不符合继续承载的要求。
因此，拉杆毛截面上的平均应力应以不超过屈服强度为准则。
对于有孔洞的受拉构件，孔洞附近有如图3-2（a）所示的应力集中现象。
孔壁边缘最大应力可能达到弹性阶段的3～4倍。
构件的基本变形
3. 阐述你对稳定性的理解？并举个构件由稳 定性原因而失效的实例
第二节
构件的承载能力 构件的基本变形形式
二、 基本变形形式
拉伸与压缩变形 剪切与挤压变形 扭转变形 弯曲变形
二、 基本变形形式
拉伸与压缩变形
二、 基本变形形式
拉伸与压缩变形
强度
定义：指构件抵抗破坏的能力
常见的强度破坏形式：
断、裂、折
一、 承载能力
刚度
定义：指构件抵抗变形的能力
常见的刚度破坏形式：
伸长、压缩、 弯曲
一、 承载能力
稳性
定义：指构件维持原有平衡形式的能力
常见的稳定性破坏形式：
失稳
受压细杆突然改变原有平衡 状态的现象
练习
1. 阐述你对强度的理解？并举个构件由强度 原因而失效的实例
变形特点： 杆件的各横截面绕轴线发生相对转动
二、 基本变形形式
弯曲变形
二、 基本变形形式
弯曲变形
受力特点： 外力垂直于杆件的轴线，且外力和力偶都作 用在杆件的纵向对称面内
变形特点： 杆件的轴线由直线变成在外力作用面内的一条曲线
练习
试分析图中构件会发生哪些变形？
受力特点： 作用于杆件两端的外力大小相等、方向 相反，作用线与杆件轴线重合
变形特点： 杆件变形沿轴线方向伸长或缩短
二、 基本变形形式
弹性变形
塑性变形
变形固体上的外力去 掉后，变形也随之消 失，固体恢复到初始 状态
变形固体上的外力去 掉后，变形不能全部 消失，残留一部分
二、 基本变形形式
剪切变形
二、 基本变形形式
变形特点： 在挤压面的局部将发生挤压变形或被压溃