受弯构件（精）ppt课件.ppt

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1、钢结构基本原理,钢结构基本原理,2,2022/11/20,4 受 弯 构 件,本章难点：如何进行梁的整体稳定、局部稳定验算， 腹板加劲肋、型钢梁和组合梁如何设计 。,（1）梁的强度和刚度 （2）梁的整体稳定 （3）梁的局部稳定和腹板加劲肋设计 （4）型钢梁的设计 （5）组合梁的设计（6）梁的拼接、连接和支座,本章内容：,本章重点：梁的整体稳定，梁的局部稳定和腹板 加劲肋设计，型钢梁和组合梁的设计。,钢结构基本原理,3,2022/11/20,4.1 受弯构件的形式和应用,4.1.1 实腹式受弯构件-梁,图5.1 梁的截面类型,钢结构基本原理,4,2022/11/20,图5.2 工作平台梁格示例,

2、钢结构基本原理,5,2022/11/20,图5.3 梁格形式,钢结构基本原理,6,2022/11/20,4.1.2 格构式受弯构件-桁架,简支梁式、刚架横梁式、连续式、伸臂式、悬臂式,图5.4 梁式桁架的形式,钢结构基本原理,7,2022/11/20,图5.5 悬臂桁架,钢结构基本原理,8,2022/11/20,5.2 梁的强度和刚度,5.2.1 梁的强度,1、梁的抗弯强度,图5.6 梁受弯时各阶段正应力的分布情况,b.弹性阶段 c.弹塑性阶段 d.塑性阶段,规范：塑性发展深度a0.125h,钢结构基本原理,9,2022/11/20,在Mx作用下,在Mx和My作用下,Mx、My - 绕x轴和y

3、轴的弯矩,Wnx、Wny - 对x轴和y轴的净截面模量,x、y - 截面塑性发展系数, 工字截面x=1.05,y=1.2 动力荷载作用 x=y=1.0,时，工字截面x=1.0,当,1、梁的抗弯强度,抗弯强度不足, 用增大梁高h的方法解决。,钢结构基本原理,10,2022/11/20,表5.1 截面塑性发展系数x、y值,钢结构基本原理,11,2022/11/20,表5.1 截面塑性发展系数x、y值 续表,钢结构基本原理,12,2022/11/20,I毛截面惯性矩；,S中和轴以上毛截面 对中和轴的面积矩；,tw 腹板厚度；,fv钢材的抗剪强度 设计值。,V计算截面沿腹板平面 作用的剪力；,图5.7

4、 腹板剪应力,2、梁的抗剪强度,抗剪强度不足,用增大腹板厚度tw的方法解决。,钢结构基本原理,13,2022/11/20,lz 腹板的假定压力分布长度,F 集中荷载(动荷考虑动力系数)；, 系数,重级工作制吊车轮压1.35,其他1.0；,A 支承长度 吊车轮压取50mm,梁中部 lz = a+5hy+2hR,梁 端 lz = a+2.5hy+a1,hR 轨道高度,hy 自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离,图5.8 梁的局部受压,3、梁的局部承压强度,钢结构基本原理,14,2022/11/20,图5.9 局部压应力,(a),梁 端 lz = a+2.5hy+a1,钢结构基本原理,15,2022/

5、11/20,梁中部 lz = a+5hy+2hR,(b),(c),图5.9 局部压应力,钢结构基本原理,16,2022/11/20,组合梁腹板计算高度边缘处,可能同时受较大的正应力、剪应力和局部压应力,、c 、腹板根部同一点处同时产生的应力， 、c 拉为正，压为负,1 ： 、c 同号取1.1， 异号取1.2,t1,b,图5.10 复杂应力,4、梁在复杂应力作用下的强度计算,钢结构基本原理,17,2022/11/20,5.2.2 梁的刚度,vv,V - 由荷载标准值产生的最大挠度v- 梁的容许挠度,或,对等截面简支梁：,l 梁的跨度,Ix - 毛截面惯性矩 E - 梁的容许挠度,钢结构基本原理,

6、18,2022/11/20,5.3 梁的整体稳定和支撑,5.3.1 梁整体稳定的概念,强度-弯曲,失稳弯曲+扭转,图5.11 梁的整体失稳,钢结构基本原理,19,2022/11/20,临界弯矩：梁维持稳定平衡状态所承担的 最大弯矩,荷载作用位置有关。,式和横向,荷载类型、梁端支承方,梁的侧扭屈曲系数,与,模量；,钢材的弹性模量和剪变,、,之间的距离）；,（受压翼缘侧向支承点,梁受压翼缘的自由长度,梁毛截面扭转惯性矩；,性矩；,轴（弱轴）的毛截面惯,梁对,b,G,E,l,I,y,I,t,y,1,钢结构基本原理,20,2022/11/20,影响临界弯矩的因素,图5.12 影响临界弯矩的因素,钢结构

7、基本原理,21,2022/11/20,图5.13 楼盖或工作平台梁格,(a)有刚性铺板；(b)无刚性铺板,5.3.2 梁整体稳定的保证,钢结构基本原理,22,2022/11/20,当符合下列情况之一时，梁的整体稳定可得到保证：,1、有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接， 能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。2、工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比 l1/b1不超过表5.2所规定的数值时；3、箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b06， 且l1/b095(235/fy)时（箱形截面的此条件 很容易满足）。,表5.2 工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大l1/b1值,图5.14 箱形

8、截面,钢结构基本原理,23,2022/11/20,Mx绕强轴作用的最大弯矩；,Wx毛截面模量；,b梁的整体稳定系数。,当不满足前述不必计算整体稳定条件时，应对当梁的整体稳定进行计算：,5.3.3 梁的整体稳定计算方法,钢结构基本原理,24,2022/11/20,图5.15 梁的侧向支撑,钢结构基本原理,25,2022/11/20,梁的整体稳定系数 的计算,1、焊接工字形等截面简支梁和扎制H型钢简支梁,钢结构基本原理,26,2022/11/20,2、轧制普通工字钢简支梁,4 、双轴对称工字形等截面（含H型钢）悬臂梁,3、轧制槽钢简支梁,钢结构基本原理,27,2022/11/20,主梁,次梁,解,

9、例5.1 平台梁格布置如图5.15所示，次梁支于主梁上面，平台板未与次梁翼缘牢固连接。次梁承受板和面层自重标准值为3.1kN/mm2(有包括次梁自重)，活荷载标准值为12kN/mm2(静力荷载).次梁采用轧制工字钢I36a,钢材为Q235B. 要求:验算次梁整体稳定,如不满足,另选次梁截面.,钢结构基本原理,28,2022/11/20,，验算强度和稳定。,应重新计算荷载和内力,=,质量为,，,选,所需截面抵抗矩为：,，则,，查得,设选工字钢范围,，需另选截面：,次梁的整体稳定不满足,m,kN,m,kN,m,kg,cm,W,a,I,cm,f,M,W,I,I,x,b,x,x,b,b,/,6,.,0

10、,/,8,.,0,/,4,.,80,1433,45,1246,215,68,.,0,10,25,.,182,68,.,0,6,.,0,73,.,0,63,45,3,3,6,=,=,=,=,=,=,j,j,j,钢结构基本原理,29,2022/11/20,钢结构基本原理,30,2022/11/20,一、概述,为提高强度和刚度，腹板宜高为提高整体稳定性，翼缘宜宽,较宽较薄,轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。,受压翼缘屈曲,腹板屈曲,受弯构件局部稳定,钢结构基本原理,31,2022/11/20,受弯构件局部稳定,钢结构基本原理,32,2022/11/20,二、受弯构件局部失稳现象,组合

11、梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，受弯构件组成板件会偏离原来平面位置而发生波形鼓曲，这种现象称为梁的局部失稳现象。,受弯构件局部稳定,受弯构件发生局部失稳后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件立刻破坏，但会引起强度、整体稳定和刚度下降，故在钢结构中采取构造措施防止局部失稳发生。,钢结构基本原理,33,2022/11/20,三、板件局部稳定设计准则1、由强度控制承载力，使板件局部失稳的临界应力不小于 材料的屈服强度。,2、由整体稳定控制承载力，使板件局部失稳的临界应力 不小于构件的整体稳定临界应力。,3、由实际工作应力控制承载力，使板件局部失稳临界应力 不小于实际工作应力。,受弯构件局部稳

12、定,钢结构基本原理,34,2022/11/20,提高腹板局部稳定方法,（1）加厚腹板（2）设置加劲肋,受弯构件局部稳定,受压翼缘的局部稳定:,三边简支，一边自由板,腹板局部稳定:,四边简支板,腹板在M作用下,腹板在V作用下,腹板在F作用下,钢结构基本原理,35,2022/11/20,受弯构件局部稳定,加劲肋的布置,钢结构基本原理,36,2022/11/20,当 时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部压应力的单独 作用下均不会失稳； 当 时，腹板在弯曲应力的单独作应下不会失稳， 但在剪应力、局部压应力单独作用下有可能失稳； 当 时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部应力的单独作用 下都可能失稳,受弯构件局部

13、稳定,板件局部失稳临界应力,控制板件宽厚比,理论推导,钢结构基本原理,37,2022/11/20,采取限制宽厚比来保证其局部稳定。,当考虑塑性发展时,受弯构件局部稳定,规范规定,翼缘：,钢结构基本原理,38,2022/11/20,受弯构件局部稳定,腹板：,a、当 时，按构造设置加劲肋。,b、当 时，设置横向加劲肋。,c、当 时，设置纵向加劲肋，在集中力处设置 短加劲肋。,d、任何情况下均须满足,钢结构基本原理,39,2022/11/20,四、加劲肋设计,1、种类,受弯构件局部稳定,构造加劲肋 (间隔加劲肋),支承加劲肋,钢结构基本原理,40,2022/11/20,2、构造加劲肋作用 加劲肋分横

14、向、纵向和短加劲肋三种。其作用是将腹板划分成若干板块，提高腹板的局部稳定性。,受弯构件局部稳定,钢结构基本原理,41,2022/11/20,刚度： bs h0/30+40mm稳定性：ts bs /15,3、构造加劲肋设计原则：1)必须在腹板平面外有足够刚度和稳定性。,3)直接承受动荷载的吊车梁，中间横向加劲肋下端不应与 受拉翼缘焊接。,受弯构件局部稳定,宽度为 (但不大于40mm)高度为 （但不大于60mm）,50100mm,2)为避免应力集中，加劲肋应切角。,4)加劲肋宜在腹板两侧成对配置。,钢结构基本原理,42,2022/11/20,7）横向加劲肋除应符合上述要求外，尚应满足以下要求：,8

15、）纵向加劲肋应满足下列要求：,a /h0 0.85， Iy(2.5-0.45a/h0)(a/h0)2h0tw3,a/h00.85， Iy1.5h0tw3,6）在横向加劲肋和纵向加劲肋相交处切断纵向加劲肋而使 横向加劲肋保持连续。,5)横向加劲肋最小间距为: 最大间距为:,（当 且 可取 ）,受弯构件局部稳定,钢结构基本原理,43,2022/11/20,五、支承加劲肋,受弯构件局部稳定,1、支承加劲肋概念 承受集中力或支座反力的横向加劲肋。2、支承加劲肋形式 平板式 突缘式,钢结构基本原理,44,2022/11/20,1）稳定性,受弯构件局部稳定,3、支承加劲肋设计,加劲肋和加劲肋两侧,范围内的

16、腹板面积。,轴心受压稳定系数，由 查表,对于十字形截面：b类 对于T形截面： c类,钢结构基本原理,45,2022/11/20,2）端面承压应力,受弯构件局部稳定,端部承压面积，即支承加劲肋与翼缘板接触处 净面积(扣除加劲肋斜切角面积)。,钢材的端部承压强度设计值。,钢结构基本原理,46,2022/11/20,强度,局部稳定 翼缘 腹板 刚度,受弯构件设计,受弯构件设计,整体稳定,抗弯强度抗剪强度局部承压强度 折算应力,钢结构基本原理,47,2022/11/20,一、梁拼接,工厂拼接工地拼接,受弯构件设计,钢结构基本原理,48,2022/11/20,二、梁梁连接,迭 接,侧 接,受弯构件设计,

17、钢结构基本原理,49,2022/11/20,三、变截面梁,将梁截面变化与弯矩图相适应，以节省钢材,小跨度梁一般不变。,变翼缘板宽度,变腹板高度（鱼腹梁）,受弯构件设计,钢结构基本原理,50,2022/11/20,受弯构件设计,【例五】受弯构件设计 请验算跨度,承受静力荷载的简支楼面次梁32a，,作用于次梁上翼缘的荷载为：,分项系数,可变荷载标准值:,分项系数,32a几何参数：,钢材采用Q235，,截面无削弱；,永久荷载标准值:,钢结构基本原理,51,2022/11/20,【解】 1、受力分析,2、截面特性,受弯构件设计,钢结构基本原理,52,2022/11/20,3、验算1）强度a、弯曲应力：,b、剪应力：,由于 和 不在同一处，故不必验算折算应力。,受弯构件设计,钢结构基本原理,53,2022/11/20,2）整体稳定 判断是否需要验算整体稳定,应验算整体稳定。,须对其进行修正,32a，查表得：,查表得修正后:,受弯构件设计,钢结构基本原理,54,2022/11/20,3）局部稳定 由于该梁为型钢梁，可不必验算局部稳定。4）刚度,对该梁强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面进行验算，均满足要求。 所以该梁是安全的。,受弯构件设计,