一級建筑師考試建筑結構輔導講義:鋼結構10
3.拉彎和壓彎構件
拉彎和壓彎構件的應用及截面形式。
拉彎和壓彎構件是指同時承受軸心拉力或軸心壓力及彎矩的構件,也稱為偏心受拉或偏心受壓構件。拉彎和壓彎構件的彎矩可以由縱向荷載不通過構件截面形心的偏心引起,也可由橫向荷載引起(圖11-96)。
鋼結構中常采用拉彎和壓彎構件,尤其是壓彎構件的應用更為廣泛。例如單層廠房的柱、多層或高層房屋的框架柱、承受不對稱荷載的工作平臺柱、支架柱等。桁架中承受節(jié)間荷載的桿件則常是壓彎或拉彎構件。
拉彎和壓彎構件,當彎矩較小時,它們的截面形式與一般軸心受力構件截面形式相同(圖11-96、圖11-97);當彎矩較大時,應采用在彎矩作用平面內高度較大的截面。對于壓彎構件,如只有一個方向的彎矩較大時(如繞x軸的彎矩),可采用如圖11-97所示的單軸對稱的截面形式,并使較大翼緣位于受壓較大一側。
(1)拉彎構件的計算
拉彎構件的計算一般只需要考慮強度和剛度兩個方面。但對以承受彎矩為主的拉彎件,當截面一側最外纖維發(fā)生較大的壓應力時,則也應考慮和計算構件的整體穩(wěn)定以及壓板件的局部穩(wěn)定性。這里只講一般受力情況下拉彎構件的計算。
1)強度
拉彎構件的截面上,除有軸心拉力產生的拉應力外,還有彎矩產生的彎曲應力,構件截面的應力應為兩者之和(圖11-98)。截面設計時,應按截面上最大正應力計算強度:
2)剛度
拉彎構件的剛度計算與軸心受拉構件相同。其容許長細比也相同。
(2)壓彎構件的計算
實腹式壓彎構件的計算包括強度、整體穩(wěn)定,局部穩(wěn)定和剛度四個方面的內容。
1)強度
壓彎構件的強度計算公式同拉彎構件一樣采用公式(11-176)計算,但式中N為軸心壓力的設計值。
2)整體穩(wěn)定
壓彎構件的承載力通常是由穩(wěn)定性來決定的?,F(xiàn)以彎矩在一個主平面內作用的壓彎構件為例,說明其喪失整體穩(wěn)定現(xiàn)象(圖
壓彎構件需要進行彎矩作用平面內和彎矩作用平面外的穩(wěn)定計算,計算較復雜。有關整體穩(wěn)定計算,參照《規(guī)范》有關規(guī)定。
3)局部穩(wěn)定
實腹式壓彎構件,當板件過薄時,腹板或受壓翼緣在尚未達到強度極限值或構件喪失整體穩(wěn)定之前,就可能發(fā)生波曲及屈曲(即局部失穩(wěn))。壓彎構件的局部穩(wěn)定采用限制板件寬(高)厚比的辦法來保證。
4)剛度
壓彎構件的剛度計算與軸心受壓構件相同,容許長細比也相同。
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