单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,4,章,受拉构件及索,主要内容：,轴心受拉构件,拉弯构件,索的力学特性和分析方法,重点：,轴心受拉构件的强度计算,单向拉弯构件的强度、刚度计算,双向拉弯构件的强度、刚度计算,第 4 章 受拉构件及索主要内容：,第,4,章,受拉构件及索,4.1,轴心受拉构件,4.2,拉弯构件,4.3,索的力学特性和分析方法,第 4 章 受拉构件及索4.1 轴心受拉构件,4.1,轴心受拉构件,4.1.1,截面形式,4.1.2,轴心受拉构件的强度,4.1.3,受拉构件的有效净截面,4.1 轴心受拉构件4.1.1 截面形式,4.1.1,截面形式,热轧型钢和冷弯薄壁型钢受力较小时,型钢或钢板组成的实腹式截面受力较大时,型钢组成的格构式截面构件较长且受力较大时,4.1.1 截面形式热轧型钢和冷弯薄壁型钢受力较小时型钢,4.1.2,轴心受拉构件的强度,1.,截面,无,削弱时的强度,以截面的拉应力达到,屈服点,作为轴拉构件的强度准则。,(,强化阶段已无意义,),工程设计：,2.,截面,有,削弱时的强度,屈服截面,应力重分布,，削弱截面平均应力达到,抗拉强度,而破坏,。,构件不破坏的条件为：,4.1.2 轴心受拉构件的强度1.截面无削弱时的强度以截,工程设计时：,一般，,f,u,/,f,y,1.25,4.1.3,受拉构件的有效净截面,净截面位置一般在构件的拼接处或,构件两端的节点处。,若工字型截面上、下翼缘和腹板都,有拼接板，力可通过腹板、翼缘直,接传力。,该连接构造净截面全部有效。,工程设计时：一般，fu/fy1.254.1.3 受拉构件,有些连接构造中，净截面不一定均能发挥作用，如仅上、下翼缘设有连接件的工字型截面。,在力接近连接处时，截面应力从均匀转为不均匀分布，该截面未全部发挥作用，设计时应采用,有效净截面面积,A,e,来计算。,有效净截面,A,e,有效净截面率：,有些连接构造中，净截面不一定均能发挥作用，如仅上、下翼缘设有,有效净截面,A,e,有效净截面率：,影响因素：,(1),连接长度,l,；,(2),连接板至“连接”截面形心的距离,a,有效净截面Ae有效净截面率：影响因素：,受拉构件主要由强度控制，截面连接处为其危险截面，应采用,有效净截面,验算：,4.1.4,受拉构件的刚度,长细比控制,受拉构件主要由强度控制，截面连接处为其危险截面，应采用有效净,4.2,拉弯构件,4.2.1,拉弯构件的强度计算准则,4.2.2,单向拉弯构件的强度,4.2.3,双向拉弯构件的强度,4.2.4,拉弯构件的稳定问题,4.2.5,拉弯构件的刚度,4.2 拉弯构件4.2.1 拉弯构件的强度计算准,1.,边缘纤维屈服准则,受力最大截面边缘的最大应力达到屈服时即认为拉弯构件达到了强度的计算值，拉弯构件处于,弹性,工作阶段。,4.2.1,拉弯构件的强度计算准则,2.,全截面屈服准则,构件最大受力截面的全部受拉和受压区的应力都达到屈服，该截面在拉力和弯矩共同作用下形成塑性铰，拉弯构件进入,塑性,工作阶段。,3.,部分发展塑性准则,构件最大受力截面的部分受拉和受压区的应力达到屈服，拉弯构件处于,弹塑性,工作阶段。,1.边缘纤维屈服准则4.2.1 拉弯构件的强度计算准则2,4.2.2,单向拉弯构件的强度,1.,按,边缘纤维屈服准则,计算时的强度,设计时应考虑截面削弱和最大应力低于强度设计值的要求：,4.2.2 单向拉弯构件的强度1.按边缘纤维屈服准则计,2.,按,全截面屈服准则,计算时的强度,2.按全截面屈服准则计算时的强度,(,绕,强,轴弯曲，中和轴在,腹板,内,),2.,按,全截面屈服准则,计算时的强度,(绕强轴弯曲，中和轴在腹板内)2.按全截面屈服准则计算时的,同理可得：,绕,弱,轴弯曲，中和轴在,翼缘,内,绕,强,轴弯曲，中和轴在,翼缘,内,绕,弱,轴弯曲，中和轴在,腹板,内,同理可得：绕弱轴弯曲，中和轴在翼缘内绕强轴弯曲，中和轴在翼缘,偏安全取,N,M,相关曲线为直线,(,图中虚线,),考虑截面削弱和最大应力低于强度设计值,f,d,：,对于工字形截面绕强轴弯曲的情况，可更近似采用,两直线,来代替：,设计时考虑截面削弱和最大应力低于强度设计值,f,d,，上式写成：,偏安全取NM相关曲线为直线(图中虚线)考虑截面削弱和,3.,按,部分发展塑性准则,计算时的强度,应力分布介于弹性和全截面屈服之间。,N,M,相关曲线也可采用直线：,设计时考虑截面削弱和最大应力低于强度设计值,f,d,：,-,塑性发展系数。见,145,表,6-1,3.按部分发展塑性准则计算时的强度 应力分布介于弹性和,边缘纤维屈服准则,：,4.2.3,双向拉弯构件的强度,全截面屈服准则,：,部分发展塑性准则：,设计时考虑截面削弱和最大应力低于强度设计值,f,d,，上式可写成：,截面强度极限状态在内力空间的外凸曲面,边缘纤维屈服准则：4.2.3 双向拉弯构件的强度,18,4.2.4,拉弯构件的稳定问题,轴拉,构件：,不产生压应力，不存在稳定问题。,拉弯,构件：,应考虑稳定,不考虑稳定,拉弯构件稳定包括,整体稳定,和,局部稳定,。,N,很小时，可仅考虑弯矩作用下的整体稳定；,N,较大时，应考虑,N,对受弯整体稳定的有利作用。,局部稳定一般用控制,高厚比,和设,加劲肋,来保证。,4.2.5,拉弯构件的刚度,长细比控制,当,M,较大时，还应进行,挠度,计算，计算时可忽略轴向拉力对挠度的有利影响。,4.2.4 拉弯构件的稳定问题 轴拉构件：不产生压应力,4.3,索的力学特性和分析方法,4.3.1,截面型式,4.3.2,单索受力分析,4.3.3,单索的简化计算,4.3 索的力学特性和分析方法4.3.1 截面型,圆钢筋、钢绞线、钢丝绳、钢丝索,4.3.1,截面型式,4.3.2,单索受力分析,1.,基本假定：,(1),索为理想柔性，既不能受压，,也不能抗弯。,(2),索材料符合虎克定律。,加预应力消除初始非弹性变形,。,钢绞线：,钢丝组成,(b)1+6,钢丝绳：,7,股钢绞线组成,(c),钢丝索：,平行钢丝组成。,圆钢筋、钢绞线、钢丝绳、钢丝索4.3.1 截面型式4.3.,2.,索的平衡方程,(,1),受,沿水平均布荷载作用,的索,挠度与水平张力的关系：,索的曲线方程,(,抛物曲线,),：,索各点张力为：,2.索的平衡方程挠度与水平张力的关系：索的曲线方程(抛物曲,(2),受,沿索长均布荷载作用,的索,将,q,等效成沿水平分布的荷载,q,x,:,索的曲线方程,(,悬链曲线,),：,跨中垂度,f,：,(2)受沿索长均布荷载作用的索将q等效成沿水平分布的荷载q,3.,索的长度计算,幂级数展开,3.索的长度计算幂级数展开,4.,索的变形协调方程,当不考虑支座位移和温差变化，即,c,=0,、,t,=0,时：,需用迭代法求解拉力,4.索的变形协调方程当不考虑支座位移和温差变化，即c=0、,4.,索的变形协调方程,引入,折算刚度,K,s,，用只能受拉不能受压的直线拉杆代替索，通过反复迭代确定计算精度。,q,=,q,0,T,T,0,l,T,T,T,l,4.索的变形协调方程引入折算刚度Ks，用只能受拉不能受压的,本章小结,关于截面强度,净截面概念和算法,净截面效率系数,轴力和弯矩共同作用下的边缘屈服准则、全截面屈服准则和截面,部分塑性发展准则,屈服轴力、屈服弯矩和极限弯矩概念,关于受拉构件刚度,工程构件长细比的方向性,索的力学特点,本章小结 关于截面强度,27,