ch5受弯构件-PPT课件.ppt

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1、第5章受弯构件设计原理受弯构件(梁)：横向荷载和弯矩(单向受弯、双向受弯)§5.1概述梁的形式：空腹式（桁架）和实腹式；实腹式：型钢梁和组合梁各种截面特点：工字钢、H型钢、槽钢、组合工字形截面、箱形截面第5章受弯构件设计原理钢梁的设计内容（承载力极限状态和正常使用极限状态）强度：弯曲正应力、剪应力、局部压应力和折算应力整体稳定性：临界弯矩、临界应力局部稳定：受压翼缘限制其宽厚比，腹板受力设加劲肋，并计算。热轧型钢不存在局部稳定问题。刚度：挠跨比§5.1概述哪些是承载能力极限状态？哪些是正常使用极限状态？挠度强度、整体稳定和局部稳定第5章受弯构件设计原理一、弯曲正应力在

2、材料力学中：在弹性阶段，截面边缘正应力最大。§5.2梁的强度与刚度钢梁弯曲应力发展的几个阶段第5章受弯构件设计原理塑性铰塑性弯矩截面塑性模量截面形状系数塑性系数§5.2梁的强度与刚度全截面应力达到屈服点，弯矩不再增加，变形却继续发展，形成塑性铰。截面面积越向弯矩所绕的轴线集中，则截面形状系数越大。截面形状系数反映截面发展塑性后提高抗弯承载力的能力(潜力)。第5章受弯构件设计原理计算梁的抗弯强度时，不考虑截面塑性发展是浪费钢材的。若按截面形成塑性铰来设计则：1、可能使梁的挠度过大；2、对梁的整体稳定和局部稳定不利；3、梁腹板折算应力太大。因此规范规定：计算梁的抗弯强度时

3、，考虑部分截面发展塑性变形(限制a在梁高的1/8～1/4)，因此引入了截面的塑性发展系数。§5.2梁的强度与刚度***对于需进行疲劳计算的梁，应按弹性受力设计，故塑性发展系数取1.0。第5章受弯构件设计原理二、弯曲剪应力在材料力学中：在弹性阶段，截面中性轴处剪应力最大。§5.2梁的强度与刚度剪力主要由腹板承受，因此当梁的抗剪强度不足时，最有效的办法是增大腹板的面积，但腹板高度一般由梁的刚度要求确定，故设计时常采用加大腹板厚度的办法来增大梁的抗剪强度。第5章受弯构件设计原理三、局部压应力在梁的固定集中荷载作用下无支承加劲肋时，或有移动集中荷载作用时，梁的腹板将承受集中荷

4、载产生的局部压应力。§5.2梁的强度与刚度验算位置：梁腹板计算高度边缘。若局部承压不满足要求，对固定集中荷载，可在荷载作用处设置加劲肋，对移动荷载，加大腹板厚度。第5章受弯构件设计原理四、折算应力在组合梁的腹板计算高度边缘处，当同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力时，或同时受有较大的正应力和剪应力时，应验算该处的折算应力§5.2梁的强度与刚度书P165第5章受弯构件设计原理五、受弯构件的刚度梁的刚度用正常使用荷载标准值引起的最大挠度v来衡量，要求不超过规范规定的容许挠度值[v]，以保证梁的正常使用。§5.2梁的强度与刚度梁的挠度可按照力学方法计算第5章受弯构件设计

5、原理一、梁整体稳定的概念简支梁在弯矩作用下上翼缘受压，下翼缘受拉。受压的上翼缘可沿刚度较小的翼缘板平面外方向屈曲，但腹板和受拉的下翼缘对其有较大的约束，使其不能在这个方向屈曲。当上翼缘受的压力达到一定程度时，它便会绕自身强轴即在板平面内屈曲。这样梁的上翼缘发生侧向位移，同时带动腹板与下翼缘发生侧向位移并伴有整个截面的扭转。弯扭失稳或侧向失稳§5.3梁的整体稳定第5章受弯构件设计原理一、梁整体稳定的概念§5.3梁的整体稳定第5章受弯构件设计原理一、梁整体稳定的概念对于无缺陷的梁：当弯矩未达到临界弯矩时，梁在弯矩作用的平面内发生弯曲；达到临界弯矩时，梁突然发生弯矩作用平面

6、外的位移和扭转。(第一类稳定)对于有缺陷的梁，构件一旦受弯就会产生侧扭变形…(第二类稳定)§5.3梁的整体稳定第5章受弯构件设计原理二、梁整体稳定的临界弯矩采用弹性稳定理论通过在梁失稳后的位置上建立平衡微分方程，求解得双轴对称工字形截面简支梁纯弯作用下：当梁为单轴对称截面、不同支承情况或不同荷载类型时，结合以上临界弯矩用能量法推导得类似的临界弯矩公式：§5.3梁的整体稳定第5章受弯构件设计原理二、梁整体稳定的临界弯矩§5.3梁的整体稳定—截面自由扭转刚度；—截面翘曲刚度；—截面侧向抗弯刚度；—根据截面型式、支承情况和荷载类型而定的系数。第5章受弯构件设计原理二、梁整体

7、稳定的临界弯矩是支承条件和荷载类型影响系数。当简支梁受纯弯曲时，全跨各处弯矩都达到最大值，取=1.当简支梁受均布或跨度中点集中荷载时，>1。§5.3梁的整体稳定对加强受压翼缘的截面，对整体稳定有利。荷载作用于上翼缘比作用于下翼缘的临界弯矩低。—把梁当作压杆时绕弱轴y轴的欧拉临界力。第5章受弯构件设计原理三、影响梁整体稳定的因素（1）梁的截面形状和尺寸:侧向抗弯刚度、抗扭刚度、翘曲刚度，增大受压翼缘;（2）荷载的种类和荷载作用位置:弯矩图越饱满对稳定越不利，荷载作用位置越高对稳定越不利;（3）约束条件:梁端约束、受压翼缘侧向约束即梁受压翼缘的自由长度。