受拉构件的强度计算

拉弯和压弯构件的强度与稳定计算1．拉弯和压弯构件的强度计算考虑部分截面发展塑性，《规范》规定的拉弯和压弯构件的强度计算式f W M A N nxx x n ≤+γ （6-1）承受双向弯矩的拉弯或压弯构件，《规范》采用了与式（6-1）相衔接的线性公式f W M W M A Nnyy y nx x x n ≤++γγ （6-2）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yf /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，即不考虑截面塑性发展，按弹性应力状态计算。

2．实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算目前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。

按边缘屈服准则推导的相关公式y Ex x x xx f N N W M AN =⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+ϕϕ11（6-4）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。

边缘纤维屈服准则认为当构件截面最大受压纤维刚刚屈服时构件即失去承载能力而发生破坏，更适用于格构式构件。

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。

弯矩沿杆长均匀分布的两端铰支压弯构件，《规范》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，算出了近200条压弯构件极限承载力曲线。

然后《规范》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（6-5）式中：px W ——截面塑性模量。

钢结构计算书一、构件受力类别轴心受拉构件强度计算。

二、强度验算：1．轴心受拉构件的强度，可按下式计算：式中：N──轴心拉力或轴心压力，取N=132.00(kN)；A n──净截面面积，取A n=8300.00(mm2)；轴心受拉构件的强度σ=N/A n=132.00×103/8300.00=15.904(N/mm2)；f──钢材的抗拉强度设计值，取f=215.00(N/mm2)；由于轴心受拉构件强度σ= 15.904N/mm2≤承载力设计值f=215.00 N/mm2,故满足要求！2．摩擦型高强螺栓连接处的强度，按下式计算，取最大值：式中：N──轴心拉力或轴心压力，取N=132.00(kN)；A n──净截面面积，取A n=8300.00(mm2)；A──构件的毛截面面积，取A=8300.00(mm2)；f──钢材的抗拉强度设计值，取f=215.00(N/mm2)；n──在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目，取n=8；n1──所计算截面(最处列螺栓处)上高强螺栓数目；取n1=10。

σ=(1-0.5×10/8)×132.00×103/8300.00=5.964(N/mm2)；式中：N──轴心拉力或轴心压力，取N=132.00(kN)；A──构件的毛截面面积，取A=8300.00(mm2)；σ=N/A=132.00×103/8300.00=15.904(N/mm2)；由于轴心受拉构件强度σ= 15.904N/mm2≤承载力设计值f=215.00 N/mm2,故满足要求！3、受拉构件的长细比，可按下式计算：l──构件的计算长度,取l=3000.00 mm；i──构件的回转半径,取i=182.00 mm；λ──构件的长细比, λ= l/i= 3000.00/182.00 =16.484；[λ]──构件的允许长细比,取[λ]= 150.00 ；构件的长细比λ= 16.484 ≤[λ] = 150.00，满足要求；。

构件轴向拉伸或压缩时的强度条件随着工程领域的不断发展，对构件材料强度条件的研究也日益深入。

构件轴向拉伸或压缩时的强度条件是设计过程中非常重要的一部分，它直接影响着结构的安全性和稳定性。

本文将从材料特性、受力状态和强度计算三个方面来探讨构件轴向拉伸或压缩时的强度条件。

一、材料特性1.1 强度指标材料的强度指标是衡量其抗拉、抗压能力的基本参数。

通常来说，构件轴向拉伸时的强度指标为抗拉强度，而构件轴向压缩时的强度指标为抗压强度。

这两个指标是材料设计和选用的重要依据。

1.2 应力-应变曲线材料的应力-应变曲线也是影响构件强度条件的关键因素。

通过了解材料的本构关系，可以更准确地预测构件在受力过程中的变形和破坏情况，为强度条件的确定提供依据。

二、受力状态2.1 构件受力状态构件在轴向拉伸或压缩时，其受力状态可以用受拉或受压来描述。

在受拉状态下，构件会受到拉伸应力的作用，而在受压状态下，则会受到压缩应力的作用。

根据受力状态的不同，构件的强度条件也会有所差异。

2.2 变形特点构件在轴向拉伸或压缩时的变形特点也是确定其强度条件的重要因素之一。

了解构件在受力过程中的变形规律，可以帮助工程师更好地评估其受力性能，从而确定合理的强度条件。

三、强度计算3.1 构件破坏准则构件在轴向拉伸或压缩时的破坏准则是确定其强度条件的关键。

通常来说，构件轴向拉伸的破坏准则是根据材料的抗拉强度进行评定，而构件轴向压缩的破坏准则则是根据材料的抗压强度进行评定。

3.2 安全系数在强度计算过程中，通常会引入安全系数来考虑诸如材料非均匀性、不确定性等因素对构件强度的影响。

合理选择安全系数不仅可以保证构件的安全性，还可以充分发挥其承载能力。

四、结论构件轴向拉伸或压缩时的强度条件是工程设计中的重要内容，它直接关系到结构的安全性和稳定性。

通过对材料特性、受力状态和强度计算这三个方面的分析，可以更好地确定构件在轴向拉伸或压缩时的强度条件，为工程设计提供科学依据。

4.1.1在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗弯强度应按下列规定计算:`(M_x)/(γ_xW_(nx))+(M_y)/(γ_xW_(ny))≤f`（4.1.1）式中M x、M y——同一截面处绕x轴和y轴的弯矩(对工字形截面：x轴为强轴，y轴为弱轴);Wｎｘ、Wｎｙ——对x轴和y轴的净截面模量;γx、γy——截面塑性发展系数;对工字形截面γy=1.20;对箱形截面，γX=Y y=1.05;对其他截面，可按表5.2.1采用;f——钢材的抗弯强度设计值。

当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13`sqrt(235//f_y)`而不超过15`sqrt(235//f_y)`时，γx=1.0。

f y应取为钢材牌号所指屈服点。

对需要计算疲劳的梁，宜取γx=γy=1.0。

4.1.2在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条)，其抗剪强度应按下式计算:`τ=(VS)/(It_w)`(4.1.2)式中V——计算截面沿腹板平面作用的剪力;S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;I——毛截面惯性矩;t w——腹板厚度;fv——钢材的抗剪强度设计值。

4.1.3当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:`σ_c=(varphiF)/(t_wl_z)≤f`(4.1.3-1)式中F——集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数;ψ——集中荷载增大系数;对重级.工作制吊车梁ψ=1. 35;对其他梁，ψ=1.0；l z——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算:l2=a+5h y+2h R ( 4.1.3-2 )a——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm;h y——自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离;h R——轨道的高度，对梁顶无轨道的梁h R=0;f——钢材的抗压强度设计值。

轴心受力构件设计轴心受拉构件时需进行强度和刚度的验算，设计轴心受压构件时需进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。

一、轴心受力构件的强度和刚度1．轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态f A N n ≤=σ (1) 式中 N ——构件的轴心拉力或压力设计值；n A ——构件的净截面面积；f ——钢材的抗拉强度设计值。

采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，按下式计算：f A N n≤='σ (2) 'N =)5.01(1n n N - (3)式中 n ——连接一侧的高强度螺栓总数；1n ——计算截面(最外列螺栓处)上的高强度螺栓数；0.5——孔前传力系数。

采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式(2)验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度f A N ≤=σ (4)2．轴心受力构件的刚度计算轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证][λλ≤ (5) 式中 λ——构件的最大长细比；[λ]——构件的容许长细比。

二、 轴心受压构件的整体稳定1．理想轴心受压构件的屈曲形式理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：①弯曲屈曲 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。

②扭转屈曲 长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。

③弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时发生弯扭屈曲。

2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为N E =22l EI π=22λπEA (6) 3．初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响实际工程中的构件不可避免地存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。

1）残余应力的影响当轴心受压构件截面的平均应力p f >σ时，杆件截面内将出现部分塑性区和部分弹性区。

由于截面塑性区应力不可能再增加，能够产生抵抗力矩的只是截面的弹性区，此时的临界力和临界应力应为：N cr =22l EI e π=22lEI π·I I e (7) cr σ=22λπE ·I I e (8) 式中 I e ——弹性区的截面惯性矩(或有效惯性矩)；I ——全截面的惯性矩。

轴心受力构件1 、截面形式与柱的构造要求轴心受力构件的截面形式主要有实腹式（热轧型钢、钢板焊接成的工形钢）及格构式（钢板和型钢组成）两类。

2 、实腹式受力构件的强度和刚度1.轴心受拉构件：1)计算内容：a强度计算：其净截面的平均应力不应超过钢材的屈服强度。

b刚度验算：刚度用长细比λ表示，其值应小于容许长细比〔λ〕。

2)验算公式：a强度公式b长细比验算对于截面为双轴对称的构件应对两个轴计算长细比：式中l0x、l0y——构件对主轴x和y的计算长度；I x、I y ——构件截面对主轴x和y的回转半径。

2.轴心受压构件轴心受压构件除进行了强度和刚度计算（同轴拉构件计算方法）外，还需要进行整体稳定性和局部稳定性的计算。

轴心受压构件的承载力往往是由稳定条件决定的。

1)整体稳定性验算公式式中A——构件的毛截面面积；——轴心受压构件的稳定系数（取截面两主轴稳定系数中的较小者），查表。

构件的长细比λ应符合受压构件的容许长细比。

2)局部稳定验算：为防止组成构件的板件，在压力作用下发生局部屈曲现象，降低构件的承载力或导致构件的破坏，规范要求受压构件中板件的局部稳定以板件屈曲不先于构件的整体屈曲，以限制板件的宽厚比来加以控制（图11－4）。

型截面（热轧部分）计算长度=300cm，=885cm由型钢表查得1OO×截面面积，则此下弦杆净截面面积为：由附录组合截面特性表查得：,x=0.6× +2×1.0×=2604.2(cm2)x= =11.5cm ,y= =6.4cm((查附表得：(b) (c(受弯构件1 、梁的类型钢梁在建筑工程中常用的有工作平台梁、楼盖梁、吊车梁等。

截面形式主要有型钢梁和组合梁两大类。

优先采用型钢梁，当荷载和跨度较大时采用组合梁，常用的组合梁为焊接I字形截面梁或箱形梁。

2 、梁的受力性能与计算要点对于一般有翼板的组合工字形钢梁应进行梁的强度、刚度、整体稳定和局部稳定计算。