拉弯压弯构件.docx

湖南科技大学课程教案（章节、专题首页）授课教师： 职称： 单位：课程名称钢结构章节、专题第7章 拉弯、压弯构件一拉弯压弯构件的应用和截面形式教学目 标及基 本要求了解拉弯压弯构件的基本概念，了解生活中的拉弯压弯构件；理解拉弯压弯构件 特征及应用；掌握拉弯压弯构件的截面形式选择和受力的关系。教学重点拉弯压弯构件在生活，工程中的应用及截面形式的选择教学难点拉弯压弯构件截面选择时满足受力和钢材量控制的原则教学内容与时间分配7.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式共计：1课时习题湖南科技大学课程教案（分页）授课内容课程名称钢结构授课教师：职称：单位:章节、专题第6章 轴心受力构件一几何缺陷对受压构件弯曲屈曲的影响其是抗风柱。引言:为减轻自重，正文§ 7.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式一、基本概念知识1. 拉弯构件：同时承受轴心拉力和弯矩的构件。钢屋架的下弦杆节间有横向荷载就属于拉弯构件。 钢结构中拉弯构件应用较少。与轴心受力构件相仿，压弯构件的计算除了考虑强度和刚度两个方面。2. 压弯构件：同时承受轴心压力和弯矩的构件。该类构件应用十分广泛，如有节间荷载作用的屋 架的上弦杆，厂房的框架柱等，工程中应用较广。压弯构件的计算除了考虑强度和刚度两个方面，更主 要的是考虑构件的整体稳定和局部稳定。二、压弯拉弯成因压弯（拉弯）产生原因：偏心荷载、横向荷载、弯矩作用；压弯拉弯本质：受轴心力情况下，还 受由于偏心力，侧向剪力，端弯矩等带来的弯矩作用。三、生活中的拉弯压弯构件应用1.厂房等工民建中的拉弯压弯构件钢屋架的下弦杆一般为受拉构件，承受轴心拉力，在受横向荷载的时候成为拉弯构件。工业厂房中 的框架柱受上部传来的荷载，有轴压力，外墙柱不得不承受风荷载等侧向荷载，形成压弯。2、桥梁中的拉弯压弯构件桥梁中的梁，受力主体之一，常规就是梁受弯；对斜拉桥，拉索带来巨大的指向塔柱的轴压力，梁就是 压弯构件了；斜拉桥的梁叫做加劲梁，已经不是一般的主梁，相比受弯的梁，承受水平方向的力更大。四、拉弯压弯构件的截面形式1.截面形式基本分类实腹式构件：腹板不开洞，未通过组合相连的独立截面。格构式构件：主要是由两个或两个以上相同截面的分肢用缀件相连而成。幅南件的派武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7.1.3ac）夕卜，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。不同的截面形式，在计算方法上会有若干差别。在进行设计时，压弯和拉弯构件应同时满足正常使用极限状态和承载能力极限状态的要求。在满足正常 使用极限状态方面，与轴心受力构件一样，拉弯和压弯构件也是通过限制构件长细比来保证构件的刚度要求， 拉弯构件和压弯构件的容许长细比与轴心受力构件相同。压弯构件承载能力极限状态的计算，包括强度、整 体稳定和局部稳定计算，其中整体稳定计算包括弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定的计算。拉弯构 件承载力极限状态的计算通常仅需要计算其强度，但是，当构件所承受的弯矩较大时，需按受弯构件进行整 体稳定和局部稳定计算。2.拉弯压弯构件的受力与截面选择原则纯轴心受力构件 截面应力分布纯受弯构件截面 应力分布o max1）压（拉）弯构件受到弯矩较小时，受力仍类似轴心受力构件，正应力在截面上对称分布；2）压（拉）弯构件轴力相比弯矩很小时，受力类似纯受弯构件，正应力仍为对称分布；3）对于截面应力对称分布的情况，宜选用对称截面，受力满足的同时较为充分的利用了材料。压（拉）弯构件截面应力的不对称分布 当构件主要承受的轴力值不可忽略，弯矩值较大且不变号的情况，压（拉）弯构件显著地受弯 矩与轴心力共同作用。 对于此种截面应力不对称分布的情况，此时宜采用不对称截面，在应力较大一侧增强截面。五、总结1）压（拉）弯构件：同时承受轴心压（拉）力和弯矩的构件。如厂房抗风柱等。2）拉弯压弯构件截面形式：实腹式、格构式。3）针对截面应力的分布对称与否，综合考虑受力和经济等因素选择采用对称截面或不对称截面，对于 某一侧应力较大的情况，可在应力较大侧加强截面。