《金属结构设计》第五章拉弯和压弯构件

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。

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。

《钢结构设计原理》课程习题第一章绪论1.简述钢结构的特点和应用范围。

2.试举例说明钢结构的主要发展趋势。

3.本课程主要包括哪些内容？学习本课程要注意哪些问题？4 .简要说明结构设计所采用过的方法。

目前《钢结构设计规范》主要采用何种设计方法？疲劳设计采用何种方法？5.结构可靠性的含义是什么？它包含那些功能要求？什么是结构的可靠度？可靠指标的含义？如何确定结构的可靠指标？6.“作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？7.什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？8.标准荷载、设计荷载有何区别？如何应用？第二章钢结构的材料1.简述Q235钢的破坏过程，并用图表示各破坏阶段的特征参数。

2.钢材的力学性能指标包括哪几项？3.解释概念：强度塑性韧性冷弯性能4.低合金结构钢的屈服强度是如何确定的？5.钢结构材料的破坏形式有哪几种？破坏特点？6.简述影响钢材脆性断裂的主要因素？如何避免不出现脆性断裂？7.什么是疲劳破坏？简述疲劳破坏的发展过程。

影响疲劳破坏的主要因素？8.解释概念：应力集中残余应力冷加工硬化和时效硬化蓝脆冷脆9.试说明应力集中易引起脆性断裂的原因。

10.解释钢材牌号的含义：Q235-B•F Q235-D11．什么叫疲劳强度？应力幅和应力比的含义？第三章轴心受力构件1.轴心受拉构件和轴心受压构件验算内容有何不同？2.简述轴心受拉构件的设计步骤。

3.轴心受压构件整体失稳的类型有哪几种？主要影响因素？4.简述确定轴心受压构件承载力的计算准则。

目前《钢规》采用何种方法？5.说明柱子曲线的含义。

柱子曲线是如何确定的？6.简述实腹式轴心受压构件的设计步骤。

7.推导格构式受压构件换算长细比的计算公式。

8.简述格构式压杆的设计步骤。

9.柱头、柱脚的常用构造形式有哪些？简述设计步骤。

10.某工作平台柱，两端铰接，柱高l＝2.6m，Q235钢，I20a截面。

钢材比例极限fp＝0.65fy，屈服强度fy=235N/mm2。

《钢结构基本原理》作业解答.《钢结构基本原理》作业判断题2、钢结构在扎制时使⾦属晶粒变细，也能使⽓泡、裂纹压合。

薄板辊扎次数多，其性能优于厚板。

正确错误答案：正确1、⽬前钢结构设计所采⽤的设计⽅法，只考虑结构的⼀个部件，⼀个截⾯或者⼀个局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度.答案：正确20、柱脚锚栓不宜⽤以承受柱脚底部的⽔平反⼒，此⽔平反⼒应由底板与砼基础间的摩擦⼒或设置抗剪键承受。

答案：正确19、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪⼒和按式计算的剪⼒两者中的较⼤值进⾏计算。

答案：正确18、加⼤梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。

答案：错误17、当梁上翼缘受有沿腹板平⾯作⽤的集中荷载，且该处⼜未设置⽀承加劲肋时，则应验算腹板计算⾼度上边缘的局部承压强度。

答案：正确16、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进⾏设计。

答案：错误15、在焊接连接中，⾓焊缝的焊脚尺⼨愈⼤，连接的承载⼒就愈⾼.答案：错误14、具有中等和较⼤侧向⽆⽀承长度的钢结构组合梁，截⾯选⽤是由抗弯强度控制设计，⽽不是整体稳定控制设计。

答案：错误13、在主平⾯内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截⾯弹性核⼼⼏乎完全消失，出现塑性铰时来建⽴的计算公式。

答案：错误12、格构式轴⼼受压构件绕虚轴稳定临界⼒⽐长细⽐相同的实腹式轴⼼受压构件低。

原因是剪切变形⼤，剪⼒造成的附加绕曲影响不能忽略。

答案：正确11、轴⼼受⼒构件的柱⼦曲线是指轴⼼受压杆失稳时的临界应⼒与压杆长细⽐之间的关系曲线。

答案：正确10、由于稳定问题是构件整体的问题，截⾯局部削弱对它的影响较⼩，所以稳定计算中均采⽤净截⾯⼏何特征。

答案：错误9、⽆对称轴截⾯的轴⼼受压构件，失稳形式是弯扭失稳。

答案：正确8、⾼强度螺栓在潮湿或淋⾬状态下进⾏拼装，不会影响连接的承载⼒，故不必采取防潮和避⾬措施。

答案：错误7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1级可以不在结构设计图纸中注明。

设计拉弯和压弯构件时计算内容一、引言设计拉弯和压弯构件时，正确的计算方法对于确保构件的可靠性和安全性至关重要。

本文将介绍设计拉弯和压弯构件时的计算内容，并详细探讨与此相关的关键要点。

通过深入理解这些计算内容，设计师将能够更好地完成设计任务，确保构件在使用过程中满足要求。

二、拉弯构件的计算内容2.1引力和力矩的计算在设计拉弯构件时，首先需要计算引力和力矩。

通过分析构件所受的外力和力矩，可以确定构件的应力和变形情况。

在这个阶段，需要了解荷载的大小、方向和作用点，以及构件的几何形状和材料特性。

2.2引力和力矩的转换在计算引力和力矩之后，需要将其转换为应力和变形。

这涉及到使用适当的计算公式和关系，以确定构件所受的应力和变形程度。

在此过程中，需要考虑构件的材料特性、几何形状以及受力方式等因素。

2.3引力和力矩对构件的影响计算完引力和力矩后，需要进一步分析其对构件的影响。

这包括确定构件是否会超过强度或刚度的限制，以及是否会引起不可接受的变形。

通过对这些影响进行评估，可以决定是否需要进行构件的优化或改进。

三、压弯构件的计算内容3.1压力和弯矩的计算在设计压弯构件时，首先需要计算压力和弯矩。

与拉弯构件不同，压弯构件在受力时会产生压缩和弯曲的双重作用。

因此，需要准确计算压力和弯矩的大小和分布情况。

3.2压力和弯矩的转换计算完压力和弯矩后，需要将其转换为应力和变形。

这就需要使用适当的计算公式和关系，以确定构件所受的应力和变形程度。

在此过程中，需要考虑构件的材料特性、几何形状以及受力方式等因素。

3.3压力和弯矩对构件的影响计算完压力和弯矩之后，需要进一步分析其对构件的影响。

这包括确定构件的稳定性、刚度和强度等方面是否满足设计要求。

通过对这些影响进行评估，可以决定是否需要对构件进行优化或改进。

四、结论在设计拉弯和压弯构件时，正确计算引力、力矩、压力和弯矩对于确保构件的可靠性和安全性至关重要。

通过本文的介绍，我们了解了设计拉弯和压弯构件时的计算内容，并详细探讨了与此相关的关键要点。

钢结构设计规范第一章总则第为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。

本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。

本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》（CBJ68-84)）制订的.设计钢结构时,应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量,符合防火要求,注意结构的抗腐蚀性能.在钢结构设计图纸和钢材订货文件中,应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等)、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。

此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别(焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规范》）。

对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。

第二章材料承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。

承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢（沸腾钢或镇静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq 钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。

下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢:一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构,以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。

二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。

注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内的结构可按该规定值提高10℃采用。

第7章拉弯、压弯构件§7-1 拉弯、压弯构件的应用和截面形式构件同时承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用，称为压弯（或拉弯）构件。

弯矩可能由轴心力的偏心作用、端弯矩作用或横向荷载作用等因素产生（图7.1.1、图7.1.2），弯矩由偏心轴力引起时，也称为偏压构件。

当弯矩作用在截面的一个主轴平面内时称为单向压弯（或拉弯）构件，同时作用在两个主轴平面内时称为双向压弯（或拉弯）构件。

由于压弯构件是受弯构件和轴心受压构件的组合，因此压弯构件也称为梁－柱（beam column）。

图7.1.1 压弯构件图7.1.2 拉弯构件在钢结构中压弯和拉弯构件的应用十分广泛，例如有节间荷载作用的桁架上下弦杆、受风荷载作用的墙架柱、工作平台柱、支架柱、单层厂房结构及多高层框架结构中的柱等等大多是压弯（或拉弯）构件。

与轴心受力构件一样，拉弯和压弯构件也可按其截面形式分为实腹式构件和格构式构件两种，常用的截面形式有热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面和组合截面，如图7.1.3所示。

当受力较小时，可选用热轧型钢或冷弯薄壁型钢(图7.1.3a、b)。

当受力较大时，可选用钢板焊接组合截面或型钢与型钢、型钢与钢板的组合截面(图7.1.3c)。

除了实腹式截面(图7.1.3a~c) 外，当构件计算长度较大且受力较大时，为了提高截面的抗弯刚度，还常常采用格构式截面(图7.1.3d)。

图7.1.3中对称截面一般适用于所受弯矩值不大或正负弯矩值相差不大的情况；非对称截面适用于所受弯矩值较大、弯矩不变号或正负弯矩值相差较大的情况，即在受力较大的一侧适当加大截面和在弯矩作用平面内加大截面高度。

在格构式构件中，通常使弯矩绕虚轴作用，以便根据承受弯矩的需要，更灵活地调整分肢间距。

此外，构件截面沿轴线可以变化，例如，工业建筑中的阶形柱(图7.1.4a)、门式刚架中的楔形柱(图7.1.4b)等。

截面形式的选择，取决于构件的用途、荷载、制作、安装、连接构造以及用钢量等诸多因素。