拉弯、压弯构件

拉弯、压弯构件的知识点总结，详细的总结了截面强度计算，构建的稳定计算，框架柱的计算长度，要构建的局部稳定和屈曲后强度。

8 拉弯、压弯构件

• 8.1截面强度计算
  • 8.1.1弯矩作用在两个主平面内的拉弯、压弯构件的强度计算
  • 1.除圆管截面外，弯矩作用在两个主平面内的拉弯、压弯构件的强度计算
  • 2.圆管截面，弯矩作用在两个主平面内的拉弯、压弯构件的强度计算
  • 3.RX\RY:截面塑性发展系数，
    • 当板件宽厚比满足S3（S1\S2\S3）时，按表8.1.1取值
    • 当板宽厚比满足S4时，取1.0
    • 当板宽厚比满足S5时，取1.0，并按8.4.2计算有效截面
    • 当验算疲劳时，取1.0
  • 4.RM：圆形截面塑性发展系数：
    • 对于实腹圆形截面，取1.2
    • 对于圆管，当径厚比（直径/壁厚D/t）满足S3时，即小于90倍EK的平方，取1.15 当不足S3时，取1.0
    • 验算疲劳时，取1.0
  • 5.圆形截面惯性矩I：
  • 6.本公式成立的前提条件为满足局稳，8.4.1条翼缘和腹板宽厚比均满足表3.5.1中S4要求，对于S5级，应按8.4.2考虑有效截面
  • 7.当有次弯矩时，按8.5节计算
  • 8.双向受弯，常见于屋面檩条，工或槽形，若檀条为冷弯薄壁型钢，则不考虑RXRY
  • 9.当轴力与弯矩在某一点处，同时产生拉或压力时，用+号，当一拉一压时，用-号
  • 10.表8.1.1：截面塑性发展系数，看清楚截面的X轴Y轴的方向
• 8.2构件的稳定计算
  • 8.2.1除圆管截面外，弯矩作用在对称轴平面内的实腹式构件，稳定计算
    • 1.平面内稳定计算按（8.2.1-1）
    • 2.平面外稳定计算按（8.2.1-3）
    • 3.对表8.1.1中3、4项单轴对称压弯构件，弯矩作用在对称平面，且翼缘受压时：应按（8.2.1-1）进行平面内稳定计算，还应按（8.2.1-4）进行受拉端的强度计算，从而避免出现平面内受拉端强度破坏先于受压翼缘稳定破坏
    • 4.平面内等效弯矩系数：
      • 1.无侧移框架柱和两端支承的构件：
      • 2.有侧移框架柱和悬臂构件
    • 5.平面外等效弯矩系数：
      • 1.在弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承间的构件段内的荷载和内力
      • 2.弯矩作用平面外为悬臂的构件，取1.0
  • 8.2.2弯矩绕虚轴作用，格构式压弯，整体稳定计算
    • 1.弯矩作用平面内的整体稳定：注意W1X=IX/Y0,YO的取值与强度的区别，强度中的Y取至最外边缘的点，稳定中的YO取（虚轴到压力较大分肢的轴线距离，或到压力较大分肢腹板外边缘的距离）两者较大值。
    • 2.弯矩作用平面外的整体稳定：可不计算，但应计算分肢的稳定
    • 3.缀条柱的分肢稳定：按轴压计算，分肢的轴心力N1，由构件轴力N和弯矩MX提供
    • 4.缀板柱的分肢稳定：按压弯计算，分肢的轴心力N1，由构件轴力N和弯矩MX提供；分肢上的弯矩M1，由构件上的剪力V提供，M1=VL1/4,其中V取实际剪力和按7.2.7计算的较大值。
  • 8.2.3弯矩绕实轴作用，格构式压弯，整体稳定计算
    • 弯矩作用平面内和平面外均同实腹式构件，
    • 但（8.2.1-1）至-3中，X轴应换为Y 轴，平面外对虚轴的稳定系数应用换算长细比查，另外 ( )取为1。详小白49页笔记
  • 8.2.4柱段中无很大横向力或集中弯矩时，双向压弯的圆管的整体稳定
  • 8.2.5弯矩作用在两个主轴平面内（双向受弯），双轴对称，实腹式工字形和箱形截面，压弯构件，稳定计算
  • 8.2.6弯矩作用在两个主轴平面内（双向受弯），双肢格构式，压弯构件，稳定计算
    • 1.按整体计算
    • 2.按分肢计算：
    • 按单向压弯实腹式构件稳定计算8.2.1条：
      • 其中分肢上轴力N1由构件轴力N和绕虚轴弯矩MX提供，
      • 分肢上的弯矩M1由构件弯矩MY提供
  • 8.2.7算格构式缀件时，构件剪力取（实际剪力，7.2.7计算剪力）两者中的最大值
  • 8.2.8用于减少压弯构件平面外计算长度的支撑，按7.5节算各自的支撑力，其中构件的轴力N，对实腹式压弯构件，取受压翼缘上的应力和，对格构式压弯构件，取受压分肢上的应力和，
  • 8.2.8中，弯矩较小的压弯构件，可能两个翼缘或分肢均匀受压；另对框架柱和墙架柱，压弯时，弯矩有正、反两个方向，两侧翼缘或两侧分肢都有受压的可能，故这些情况的N，应取两侧翼缘或两侧分肢压力之和
• 8.3框架柱的计算长度
  • 8.3.1框架柱的计算长度系数U
    • 二阶弹性分析，算内力且在每层柱顶附加假想水平力时，框架柱 的长度系数可取为1
    • 一阶弹性分析，算内力时，框架柱考虑计算长度系数
    • 柱计算长度系数U的计算
      • 1 无支撑框架（有侧移）：
        • 1）按附录E.0.2
        • 2）有摇摆柱时，摇摆柱自身的长度系数取为1.0，其他框架柱应乘以放大系数
        • 3）考虑各柱N/I的影响
        • 有侧移框架，同层各柱的N/I不同时，U按（8.3.1-3）
        • 有侧移框架，同层各柱的N/I不同时，附有摇摆柱时，U按（8.3.1-5）
        • （8.3.1-3）（8.3.1-5）两式计算的U如是小于1，取等于1
        • 4）算单层或多层框架柱的底层柱的计算长度系数时
        • 可以按柱脚实际约束情况算
        • 也可以按理想情况（铰接或刚接）先确定K值，再对算得的U进行修正
        • 5）当多层单跨的顶层采用轻型屋面，多层多跨的顶层抽柱开成较大跨度时，顶层框架柱的计算长度系数忽略屋面梁对柱的约束，柱子上端的K1取为0
      • 2 有支撑框架（无侧移）：
        • U按E.0.1,(8.3.1-7)
        • 强支撑应满足的条件(8.3.1-6):式中SB，N无侧移，N有侧移计算
        • K1、K2的修正
  • 8.3.2单层厂房框架，下端刚接柱脚，带牛腿等截面柱，框架平面内计算长度系数U
  • 8.3.3单层厂房框架，下端刚接柱脚，阶形柱，框架平面内计算长度系数U
    • 单阶柱
      • 下段柱的计算长度系数U2：
        • 柱上端与横梁铰接，按附E.0.3乘以表8.3.3折减系数
        • 柱上端与桁架型横梁刚接，按附E.0.4乘以表8.3.3折减系数
        • 柱上端与横梁刚接，按（8.3.3-2）乘以表8.3.3折减系数，且按（8.3.3-2）中计算值，不应小于按柱上端与桁架型横梁刚接时计算值，不应大于柱上端与横梁铰接时的计算值
      • 上段柱的计算长度系数U1：
    • 双阶柱
      • 下柱段
        • 柱上端与横梁铰接，按附录E.0.5乘以表8.3.3折减系数
        • 柱上端与横梁钢接，按附录E.0.6乘以表8.3.3折减系数
      • 中柱段
      • 上柱段
  • 8.3.4计算框架的格构柱和桁架式横梁的惯性矩时，考虑其截面高度变化和缀件或腹杆变形的影响，对惯性矩适当折减
  • 8.3.5对孤柱，框架柱，在框架平面外的计算长度可取面外支撑点之间的距离
• 8.4压弯构件的局部稳定和屈曲后强度
  • 8.4.1实腹式压弯构件，不出现局部失稳的条件，翼缘和腹板构件宽厚比满足3.5.1表中S4要求。（局稳满足要求时，用全截面，8.1.1，8.2.1）
  • 8.4.2局部稳定不满足要求时，用有效截面
    • 1.有效截面的计算
      • 1）工字形截面腹板受压区的有效宽度
      • 2）工字形截面腹板有效宽度的分布
      • 3）箱形截面压弯构件，翼缘宽厚比超限时，也按（8.4.2-1）计算，计算时K取4，有效宽度两侧均等分布
    • 2.压弯构件考虑腹板屈曲后强度的承载计算公式
      • 强度计算
      • 平面内稳定计算
      • 平面外稳定计算
  • 8.4.3局部稳定不满足要求时，也可以加加劲肋，加劲肋需满足本条要求：成对布置，一侧外伸宽度不应小于板件厚度的10倍，厚度不小于板件厚度的0.75倍
• 8.5承受次弯矩的桁架杆件
  • 8.5.1条：5.1.5条第三款规定的结构，可以不考虑节点次弯矩；除此之外，H形或箱形的桁架，应计算节点刚性引起的弯矩
    • 在轴力和弯矩共同作用下，杆件端部截面的强度，按8.5.2条计算
    • 杆件的稳定计算，按8.2节压弯构件计算
  • 8.5.2，只承受节点荷载的H形和箱形桁架，节点刚性连接，应按刚桁架计算杆件次弯矩，对于拉杆和满足S2级的压杆，截面强度按（8.5.2-1）（8.5.2-2）