第三讲构件截面承载能力―强度新.ppt

第三章构件的截面承载能力――强度 钢结构的承载能力:截面承载能力、构件承载能力和结 构承载能力。 截面的承载能力:取决于材料的强度和应力性质及其在 截面上的分布，属于强度问题。 构件承载力:稳定承载力取决于构件的整体刚度，因而 属于构件承载力。组成钢构件的板件还有 可能局部失稳，它也不属于个别截面的承 载能力问题。 结构承载能力:整体结构的承载能力也往往和失稳有关 第一节轴心受力构件的强度和截面选择 一、轴心受力构件的应用 轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。 轴心受拉?：桁架拉杆、网架、塔架（二力杆） 轴心受压?：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。 二、轴心受力构件的截面形式 1、对轴心受力构件的截面形式的要求 1）、能提供强度所需要的面积； 2）、制作比较简单； 3）、便于和相邻的构件连接； 4）、截面宽大而薄壁，以满足刚度和整体稳定； 2、轴心受力构件的截面形式 1）.型钢梁 二.梁的计算内容 塑性铰弯矩 与弹性最大弯矩 之比: 2.抗弯强度计算 （二）抗剪强度 附：截面剪切中心：剪力流的合力作用线通过点。荷 载通过S点时梁只受弯曲而无扭转，故也称为弯曲中 心。根据位移互等定理，既然荷载通过S点时截面不发 生扭转即扭转角为零，则构件承受扭矩作用而扭转 时，S点的线为移也为零.同时扭转荷载的扭矩也是以S 点中心取矩计算；故S点也称为扭转中心。 剪切中心的位置: 根据内力平衡，求出剪力流合力的作用线位置也就 确定了剪切中心S的位置。 关于剪切中心的一些简单规律: a.有对称轴的截面，S在对称轴上； b.双轴对称截面和点对称截面(如Z形截面)，S与截面形心重合； c.由矩形薄板相交于一点组成的截面,S在交点处，这 是由于该种截面受弯时的全部剪力流都通过些交点。 常用开口薄壁截面的剪切中心S位置和扇惯性矩Iω值 （三）局部压应力 （四）折算应力 构件在扭矩作用下,按照荷载和支承条件的不同， 可以出现两种不同形式的扭转。一种是自由扭转或称 为圣维南扭转(图3—16a)，另一种是约束扭转或称为 弯曲扭转(图3-16b)。 1．自由扭转(pure torsion) 自由扭转：是指截面不受任何约束， 能够自由产生翘曲变形的扭转。 翘曲变形：指杆件在扭矩作用下， 截面上各点沿杆轴方向所产生的 位移。 工字形截面构件自由扭转 自由扭转的特点： 沿杆件全长扭矩Ms相等,单位长度的扭转角(扭转率) 相等,并在各截面内引起相同的扭转剪应力分布; 纵向纤维扭转后成为略为倾斜的螺旋线,较小时近似于直线,其长度没有改变,因而截面上不产生正应力; 对一般的截面(圆形、圆管形截面和某些特殊截面例外)情况，截面将发生翘曲，即原为平面的横截面不再保持平面而成为凹凸不平的面; 与纵向纤维长度不变相适应，沿杆件全长各截面将有完全相同的翘曲情况; 自由扭转的必要条件： 两端截面可以无约束地自由翘曲即自由纵向凹凸 伸缩是自由扭转的必要条件。 1).矩形截面杆件 按照弹性力学知识,对于图示矩形截面杆件的扭转， 当h》t(h/t10)时，可以得到与圆杆相似的扭矩和扭 转率的关系式： 3)薄板组成截面杆件 It--扭转常数或扭转惯性矩, K --考虑薄板间相互连接成整体和连接处圆角加强 的提高系数与截面形状有关,可参照表3-1取用； 如图3-21所示的截面面积 完全相同的工字形截面和箱形 截面梁，其扭转常数之比约1:500， 最大扭转剪应力之比近于30:1， 由此可见闭合箱形截面抗扭性能 远较工字形截面为有利。 2．约束扭转(warping torsion) 约束扭转：杆件在扭转荷载作用下由于支承条件或 荷载条件的不同,截面不能完全自由地产生翘曲变形， 即翘曲变形受到约束的扭转。 约束扭转的特点：梁在扭矩作用下，不仅产生剪应