钢结构受弯构件钢结构设计原理教学

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1、钢结构基本原理土木工程学院2007年——2008年第二学期5受弯构件本章内容:(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。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。5.1.1实腹式受弯构件---梁5.1受弯构件的形式和应用图5.1梁的截面形式图5.2工作平台梁格布置示例图5.3梁格形式5.1.2

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梁式杵架的形式5.2.1梁的强度1、梁的抗弯强度b.弹性阶段c.弹塑性阶段d.塑性阶段规范：塑性发展深度a≤0.125h5.2梁的强度和刚度图5.5梁受弯时各阶段正应力的分布情况1、梁的抗弯强度在Mx作用下在Mx和My作用下Mx、My---绕x轴和y轴的弯矩Wnx、Wny---对x轴和y轴的净截面模量γx、γy---截面塑性发展系数,工字截面γx=1.05,γy=1.2动力荷载作用γx=γy=1.0时，工字截面γx=1.0

3、当表5.1截面塑性发展系数γx、γy值表5.1截面塑性发展系数γx、γy值续表2、梁的抗剪强度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；maxbτtwmaxτhtbhV=1.5maxτho图5.6腹板剪应力3、梁的局部承压强度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)；ψ–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

4、+2.5hy+a1hR–轨道高度hy–自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离图5.7梁的局部受压图5.8局部压应力(a)梁端lz=a+2.5hy+a1梁中部lz=a+5hy+2hR图5.8局部压应力(c)(b)4、梁在复杂应力作用下的强度计算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σ、σc、τ—腹板根部同一点处同时产生的应力，σ、σc拉为正，压为负β1：σ、σc同号取1.1，异号取1.2t1b图5.9复杂应力5.2.2梁的刚度V≤[v]V--由荷载标准值产生的最大挠度[v]

5、--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---钢材弹性模量强度---弯曲失稳—弯曲+扭转5.3.1梁整体稳定的概念5.3梁的整体稳定和支撑MyzMxMzM图5.10梁的整体失稳(c)(b)(d)(a)☆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(p97页表4.3)。式和横向荷载类型、梁端支承方梁的侧扭屈曲系数,与—钢材的弹性模量和剪切模量；—、轴的毛截面抵抗矩；梁对—(受压翼缘侧向支承点间的距离)；梁受压翼缘的自由长度—梁毛截面扭转惯性矩；—轴（弱轴

6、）的毛截面惯性矩；梁对—bGExWlIyIxty1☆影响临界弯矩的因素<梁的支承情况受压翼缘侧向支承点间距抗扭刚度侧向抗弯刚度荷载作用位置荷载种类.6.5.4.3.2.11lGIEIty图5.11影响临界弯矩的因素5.3.2梁整体稳定的保证图5.12楼盖或工作平台梁格(a)有刚性铺板；(b)无刚性铺板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

7、所规定的数值时；3、箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6，且l1/b0≤95(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值跨中无侧向支承，荷载作用在跨中有侧向支承，不论荷载作用于何处上翼缘下翼缘图5.13箱形截面5.3.3梁的整体稳定计算方法Mx—绕强轴作用的最大弯矩；Wx—毛截面模量；φb—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：图5.14梁的侧向支撑☆梁的整体稳定系数的计算（见P31

8、6，附录3）1.焊接工字形等截面简支梁和扎制H型钢简支梁yb21yx2ybb235])4.4(1[4320fhtWAh++=hllbφ()()轴的惯性矩。翼缘对分别是受拉翼缘和受压和，加强受拉翼缘：：加强受压翼缘：对单轴对称工字型截面对双轴对称截面，截面不对称影响系数，—缘厚度；梁截面的全高和受压翼—，梁的毛截面面积；—的长细比；面弱轴梁在侧向支承点间对截—=；，附表弯矩系数,查梁整体稳定的等效临界—yIIIIIthAyyilPbbbbbbby2121111yb/12128.001