拉弯和压弯构件资料讲解
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钢结构——拉弯构件和压弯构件钢结构是指采用钢材作为主要构造材料的建筑结构。
在钢结构中,常见的构件有拉弯构件和压弯构件。
拉弯构件主要承受拉力,而压弯构件则主要承受压力。
本文将分别介绍拉弯构件和压弯构件的特点、设计和应用。
拉弯构件是指同时承受拉力和弯矩的构件。
它们常常用于桥梁、塔架等需要抵抗拉力的结构中。
拉弯构件受力时,在受拉面上会产生拉应变,而在另一侧会产生压应变。
拉弯构件的设计目标是在满足强度和刚度的要求下,最大程度地减小构件重量。
为了实现这一目标,拉弯构件通常采用I型、H型或者箱型截面,这些截面具有较大的截面面积和惯性矩,能够提供足够的强度和刚度。
拉弯构件的设计需要考虑以下几个因素:首先是受力情况。
拉弯构件在受力时,应根据实际情况确定构件的截面形状和尺寸,以满足承受拉力和弯矩的要求。
其次是构件的材料选择。
常见的拉弯构件材料有普通碳素钢和高强度钢。
高强度钢具有较高的强度和刚度,能够减小构件的截面尺寸和重量。
最后是构件的连接方式。
拉弯构件的连接方式有焊接、螺栓连接和铆接等,设计时需要选择适合的连接方式以满足受力要求。
压弯构件是指同时受到压力和弯矩作用的构件。
它们通常用于承担压力的柱子和梁等结构中。
压弯构件在受力时,产生的主要应力是压应力和弯曲应力。
与拉弯构件相比,压弯构件的设计更加复杂,需要考虑稳定性问题。
在设计过程中,需要根据实际情况确定构件的截面形状和尺寸,以满足承受压力和弯矩的要求,并保证构件的稳定性。
常见的压弯构件截面有角钢、工字钢和管材等。
与拉弯构件相比,压弯构件的设计更注重稳定性。
在设计压弯构件时,需要考虑构件的临界压弯强度,即其能够承受的最大弯矩和压力。
为了提高构件的稳定性,常见的设计方法有增大截面尺寸、采用合适的截面形状、设置剪力加强构件等。
此外,还需要考虑构件的支撑条件和边界约束等因素,以保证压弯构件在受力过程中不发生屈曲或失稳。
拉弯构件和压弯构件在钢结构设计和应用中都起着重要的作用。
拉弯和压弯构件对于压弯构件,当承受的弯矩较小时其截面形式与一般的轴心受压构件相同。
当弯矩较大时,宜采用弯矩平面内截面高度较大的双轴或单轴对称截面(图1)。
图1 弯矩较大的实腹式压弯构件截面设计拉弯构件时,需计算强度和刚度(限制长细比);设计压弯构件时,需计算强度、整体稳定(弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定)、局部稳定和刚度(限制长细比)。
拉弯和压弯构件的容许长细比分别与轴心受拉构件和轴心受压构件相同。
一、拉弯和压弯构件的强度计算拉弯和压弯构件的强度计算式f W M A Nnxx x n ≤+γ (1) 承受双向弯矩的拉弯或压弯构件,采用的计算公式f W M W M A Nnyy y nx x x n ≤++γγ (2) 式中 n A ——净截面面积;nx W 、ny W ——对x 轴和y 轴的净截面模量;x γ、y γ——截面塑性发展系数。
当压弯构件受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比t b />y f /23513,但不超过y f /23515时,应取x γ=1.0。
对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件,宜取x γ=y γ=1.0,即按弹性应力状态计算。
二、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法很多,可分为两大类,一类是边缘屈服准则的计算方法,一类是精度较高的数值计算方法。
1. 边缘屈服准则边缘纤维屈服准认为当构件截面最大纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏,较适用于格构式构件。
按边缘屈服准则导出的相关公式y Ex x x xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+ϕϕ11 (3)式中x ϕ——在弯矩作用平面内的轴心受压构件整体稳定系数。
2.最大强度准则实腹式压弯构件当受压最大边缘刚开始屈服时尚有较大的强度储备,即容许截面塑性深入。
因此若要反映构件的实际受力情况,宜采用最大强度准则,即以具有各种初始缺陷的构件为计算模型,求解其极限承载力。
规范修订时,采用数值计算方法,考虑构件存在l/1000的初弯曲和实测的残余应力分布,借用了弹性压弯构件边缘纤维屈服时计算公式的形式,经过数值运算,得出比较符合实际又能满足工程精度要求的实用相关公式y Ex px xx f N N W M AN=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+8.01ϕ (4)式中 px W ——截面塑性模量。
钢结构设计原理第六章拉弯和压弯构件首先介绍拉弯构件。
拉弯构件主要受到正弯矩和拉力的作用。
在设计拉弯构件时,需要考虑结构的受力特点,根据结构所受到的相应受力,选择合适的杆件截面形状。
在选择截面形状时,需要综合考虑截面的承载能力、弹性变形能力和抗扭刚度等因素。
根据拉弯构件的受力特点,可以选择T形截面、双角截面、工字型截面等形式,以提高结构的强度和刚度。
接下来是压弯构件的设计原理。
压弯构件主要受到负弯矩和压力的作用。
在设计压弯构件时,同样需要综合考虑结构的受力特点,并选择合适的杆件截面形状。
在选择截面形状时,需要考虑截面的承载能力、塑性变形能力和抗扭刚度等因素。
压弯构件的常用截面形状包括工字型截面、双角截面、矩形截面等形式。
除了截面形状的选择原则外,还需要对拉弯和压弯构件进行强度计算。
计算时需要考虑截面的承载能力和结构所受到的荷载。
拉弯构件的强度计算一般通过确定杆件的等效长度来进行,根据拉弯构件的长度和截面形状,选择合适的等效长度,然后根据相应的拉弯构件等效长度和所受到的荷载,计算出截面的承载能力。
压弯构件的强度计算一般需要采用压杆稳定性原理进行,根据杆件的截面形状、弹性模量和地面特性等因素,计算出截面的临界压力。
若所受压力小于临界压力,则认为结构是稳定的。
总结来说,设计拉弯和压弯构件时,需要综合考虑结构的受力特点,并选择合适的杆件截面形状。
在选择截面形状时,需要综合考虑截面的承载能力、弹性变形能力和抗扭刚度等因素。
此外,还需要进行强度计算,以确保构件的稳定性和安全性。