(哈工大)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理-6拉彎、壓彎構(gòu)件

1匯報人：AA2024-01-30(哈工大)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理-6拉彎、壓彎構(gòu)件目錄contents拉彎、壓彎構(gòu)件基本概念與分類拉彎、壓彎構(gòu)件受力性能分析拉彎、壓彎構(gòu)件設(shè)計方法與步驟拉彎、壓彎構(gòu)件連接與節(jié)點設(shè)計拉彎、壓彎構(gòu)件制作與安裝技術(shù)拉彎、壓彎構(gòu)件工程實例分析301拉彎、壓彎構(gòu)件基本概念與分類

拉彎、壓彎構(gòu)件定義及特點拉彎構(gòu)件在荷載作用下同時承受拉力和彎矩的構(gòu)件，其截面可能產(chǎn)生正應(yīng)力和剪應(yīng)力。壓彎構(gòu)件在荷載作用下同時承受壓力和彎矩的構(gòu)件，其截面可能產(chǎn)生壓應(yīng)力和剪應(yīng)力。特點拉彎和壓彎構(gòu)件在受力上比單純的受拉或受壓構(gòu)件復(fù)雜，需要考慮彎矩和軸力的共同作用，以及由此產(chǎn)生的截面應(yīng)力分布不均問題。分類根據(jù)受力特點和截面形式，拉彎和壓彎構(gòu)件可分為實腹式和格構(gòu)式兩類。實腹式構(gòu)件截面緊湊，制造方便，但耗材較多；格構(gòu)式構(gòu)件截面用材較少，但制造稍復(fù)雜。應(yīng)用場景拉彎和壓彎構(gòu)件廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)和工程領(lǐng)域，如橋梁、廠房、塔架等。具體應(yīng)用場景需根據(jù)構(gòu)件的受力特點、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性等因素綜合考慮。拉彎、壓彎構(gòu)件分類及應(yīng)用場景設(shè)計原則拉彎和壓彎構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)遵循安全、適用和經(jīng)濟等原則。在保證結(jié)構(gòu)安全性的前提下，盡可能提高構(gòu)件的承載能力和穩(wěn)定性，同時降低制造成本和使用維護費用。規(guī)范要求設(shè)計拉彎和壓彎構(gòu)件時，應(yīng)滿足國家現(xiàn)行相關(guān)標準、規(guī)范的要求，如《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》等。這些規(guī)范對構(gòu)件的材料、截面尺寸、連接方式、穩(wěn)定性等方面都有明確規(guī)定，是設(shè)計的重要依據(jù)。設(shè)計原則與規(guī)范要求302拉彎、壓彎構(gòu)件受力性能分析拉彎構(gòu)件承受軸心拉力和彎矩共同作用，壓彎構(gòu)件承受軸心壓力和彎矩共同作用。受力特點拉彎構(gòu)件可能發(fā)生強度破壞或失穩(wěn)破壞，壓彎構(gòu)件可能發(fā)生強度破壞、失穩(wěn)破壞或局部失穩(wěn)破壞。破壞模式受力特點與破壞模式在彎矩作用下，截面上下邊緣產(chǎn)生最大正應(yīng)力，中性軸附近正應(yīng)力較小。剪應(yīng)力沿截面高度呈拋物線分布，中性軸處剪應(yīng)力為零，最大剪應(yīng)力發(fā)生在截面腹板與翼緣交接處。截面應(yīng)力分布規(guī)律剪應(yīng)力分布正應(yīng)力分布彈性穩(wěn)定計算非彈性穩(wěn)定計算有限元法實驗方法穩(wěn)定性能計算方法基于小變形假設(shè)，采用線性分析方法計算構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。利用有限元軟件對構(gòu)件進行建模和分析，可以準確計算復(fù)雜截面形狀和加載條件下的穩(wěn)定承載力。考慮材料非線性和幾何非線性因素，采用非線性分析方法計算構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。通過實驗室試驗或現(xiàn)場試驗，直接測定構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，為理論計算提供驗證和依據(jù)。303拉彎、壓彎構(gòu)件設(shè)計方法與步驟設(shè)計流程梳理明確設(shè)計要求和荷載條件強度、剛度與穩(wěn)定性驗算初步擬定截面形式與尺寸計算內(nèi)力與選擇材料根據(jù)工程實際，確定拉彎、壓彎構(gòu)件的跨度、荷載大小及作用位置等設(shè)計參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗或類比法，初步選擇構(gòu)件的截面形式（如工字形、箱形等）和尺寸。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學方法計算構(gòu)件的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力等），并選擇合適的材料（如Q235、Q345等）。對初步設(shè)計的構(gòu)件進行強度、剛度和穩(wěn)定性驗算，確保滿足規(guī)范要求。根據(jù)荷載大小和作用位置，選擇合理的截面形式，如工字形截面適用于彎矩較大的情況，箱形截面適用于扭矩較大的情況。截面形式選擇在滿足強度和穩(wěn)定性要求的前提下，盡量減小截面尺寸，以節(jié)約材料和降低成本。截面尺寸優(yōu)化根據(jù)工程實際和經(jīng)濟性要求，選擇合適的材料，如高強度鋼材可用于大跨度、重荷載的構(gòu)件。材料選擇截面選擇與優(yōu)化策略根據(jù)材料的力學性能和構(gòu)件的內(nèi)力計算結(jié)果，對構(gòu)件進行強度校核，確保滿足規(guī)范要求。強度校核穩(wěn)定性驗算疲勞驗算抗震性能評估考慮構(gòu)件的失穩(wěn)形式（如整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)等），選擇合適的穩(wěn)定系數(shù)，對構(gòu)件進行穩(wěn)定性驗算。對于承受動荷載的構(gòu)件，還需進行疲勞驗算，以確保構(gòu)件在長期使用過程中的安全性。對于地震區(qū)的構(gòu)件，還需進行抗震性能評估，以確保構(gòu)件在地震作用下的安全性。強度校核與穩(wěn)定性驗算304拉彎、壓彎構(gòu)件連接與節(jié)點設(shè)計螺栓連接優(yōu)點是裝拆方便，適用于工地安裝連接和需要拆裝的臨時性連接；缺點是需要在板件上開孔和拼裝時對孔，增加制造工作量。焊接連接優(yōu)點是構(gòu)造簡單、連接剛度大、密封性能好；缺點是焊接殘余應(yīng)力和變形對結(jié)構(gòu)有不利影響，焊接質(zhì)量較難保證。鉚釘連接優(yōu)點是塑性和韌性較好，傳力可靠，質(zhì)量也便于檢查；缺點是構(gòu)造復(fù)雜，用鋼量多，施工麻煩，目前很少采用。連接方式選擇及優(yōu)缺點比較123剛性連接節(jié)點，具有較大的剛度，能承受較大的彎矩和扭矩，常用于框架梁柱連接等需要傳遞彎矩的場合。剛接節(jié)點只傳遞軸力和剪力，不傳遞彎矩和扭矩，構(gòu)造簡單，適用于只承受軸力和剪力的場合，如屋架、托架等。鉸接節(jié)點介于剛接和鉸接之間，具有一定的轉(zhuǎn)動剛度，能傳遞部分彎矩和扭矩，常用于需要一定轉(zhuǎn)動能力的場合。半剛性節(jié)點節(jié)點類型劃分及適用條件節(jié)點設(shè)計應(yīng)符合強度、剛度和穩(wěn)定性要求，同時應(yīng)考慮制造、運輸和安裝等條件。對于焊接節(jié)點，應(yīng)避免焊縫過于密集或交叉，以減少焊接應(yīng)力和變形。對于螺栓連接節(jié)點，應(yīng)保證螺栓有足夠的預(yù)緊力和防松措施。構(gòu)造要求在施工過程中，應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求進行加工和安裝，保證節(jié)點的幾何尺寸和相對位置精度。對于焊接節(jié)點，應(yīng)采取合理的焊接順序和工藝措施，減少焊接應(yīng)力和變形。對于螺栓連接節(jié)點，應(yīng)保證螺栓孔的位置精度和螺栓的擰緊力矩。施工注意事項節(jié)點構(gòu)造要求與施工注意事項305拉彎、壓彎構(gòu)件制作與安裝技術(shù)材料準備加工成型焊接組裝質(zhì)量檢驗制作工藝流程簡介01020304根據(jù)設(shè)計要求選擇合適的鋼材，進行下料、矯直、除銹等預(yù)處理工作。采用專業(yè)的彎曲設(shè)備或工藝，將鋼材彎曲成設(shè)計所需的形狀，并進行必要的校正和調(diào)整。根據(jù)設(shè)計要求，將各個部件進行焊接組裝，形成完整的拉彎、壓彎構(gòu)件。對制作完成的構(gòu)件進行質(zhì)量檢驗，包括尺寸精度、形狀偏差、焊接質(zhì)量等方面的檢查。在彎曲過程中，要嚴格控制彎曲半徑，避免出現(xiàn)過彎或欠彎的情況，影響構(gòu)件的受力性能。彎曲半徑控制焊接是拉彎、壓彎構(gòu)件制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要控制焊接工藝參數(shù)，保證焊接質(zhì)量符合設(shè)計要求。焊接質(zhì)量控制在制作過程中，要采取措施防止構(gòu)件變形，如采用合理的裝配順序、使用胎具等。變形控制要確保所選用的材料符合設(shè)計要求，具有良好的力學性能和可焊性。材料性能控制關(guān)鍵工藝控制點剖析定位與校正在安裝過程中，要對構(gòu)件進行精確定位和校正，確保其位置準確、姿態(tài)端正。安全防護措施在安裝過程中，要嚴格遵守安全操作規(guī)程，采取必要的安全防護措施，確保人員和設(shè)備安全。臨時支撐設(shè)置在安裝過程中，要設(shè)置必要的臨時支撐，確保構(gòu)件的穩(wěn)定性和安全性。安裝方法選擇根據(jù)構(gòu)件的形狀、尺寸和重量等因素，選擇合適的安裝方法，如吊裝、滑移法等。安裝方法選擇及注意事項306拉彎、壓彎構(gòu)件工程實例分析某大型體育場館屋蓋結(jié)構(gòu)，采用拉彎鋼桁架作為主要承重構(gòu)件，承受風荷載和雪荷載作用。該桁架在設(shè)計和施工過程中，充分考慮了材料強度、穩(wěn)定性、節(jié)點連接等因素，確保了結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性。案例一某高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，采用壓彎構(gòu)件來傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載。在設(shè)計過程中，針對壓彎構(gòu)件的受力特點，進行了詳細的受力分析和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的安全性和建筑功能的完美結(jié)合。案例二典型工程案例介紹設(shè)計思路剖析及經(jīng)驗教訓(xùn)總結(jié)拉彎、壓彎構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)遵循力學原理，充分考慮構(gòu)件的受力特點、材料性能、制造工藝等因素。在設(shè)計過程中，應(yīng)采用先進的設(shè)計方法和手段，如有限元分析等，對構(gòu)件進行詳細的受力分析和優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計思路剖析在拉彎、壓彎構(gòu)件的設(shè)計過程中，需要特別注意以下幾個方面：一是要合理選擇材料，確保材料的強度和穩(wěn)定性滿足要求；二是要重視節(jié)點連接設(shè)計，確保節(jié)點連接的可靠性和耐久性；三是要充分考慮制造工藝和安裝工藝對構(gòu)件受力的影響；四是要進行詳細的受力分析和優(yōu)化設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性。經(jīng)驗教訓(xùn)總結(jié)針對拉彎、壓彎構(gòu)件設(shè)計中存在的問題和不足，可