钢结构基本原理第6章受弯构件－童乐为

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1、第6章受弯构件本章主要内容受弯构件的类型受弯构件的截面强度受弯构件的整体稳定受弯构件中板件的局部稳定受弯构件的变形受弯构件的类型横向荷载受弯构件－常称为：梁弯矩构件内力弯矩＋剪力弯矩＋剪力，附加很小的轴力YYXX屋面檩条吊车梁单向双向双向受弯构件实例受弯构件受弯构件受弯构件的类型（续一）简支固定悬臂单跨梁多跨连续梁受弯构件的类型（续二）传力方式荷载→面板→次梁→主梁→柱→基础平台梁格单向梁格双向梁格复式梁格梁格形式受弯构件的类型（续三）实腹式空腹式空腹式梁的截面形式格构式（桁架）腹板按齿形切开异种钢组合梁钢－混凝土组合梁格屋盖梁腹板错位焊接构式桥梁混凝土板钢种A剪

2、力键异种钢组合梁钢种B钢－混凝土组合梁钢梁受弯构件的类型（续四）热轧热轧热轧冷弯冷弯工字钢槽钢H字钢C型钢Z型钢实腹式型钢梁工字形箱形T型钢－钢板双层翼缘板焊接组合梁焊接组合梁焊接组合梁焊接组合梁实腹式焊接组合梁梁受弯时截面正应力发展实际应力－应变曲线简化弹性弹塑性塑性应变硬化理想应力－应变曲线阶段阶段阶段阶段边缘有限全截面塑性硬化屈服塑性发展塑性弹塑性弹性准则准则准则工程采用变形过大弯矩－转角曲线梁抗弯强度计算弹性Mx1.边缘屈服准则Mx≤Mexσ=≤fd计算公式Wxn净截面弹性抵抗矩塑性Mx2.全截面屈服准则M≤M≤fdxpx计算公式Wpxn净截面塑性抵抗矩矩形：F＝1

3、.5MW截面形状系数F=px=px截面形实心圆：F＝1.7px状系数圆管：F＝1.27MWexx工字型x轴：F＝1.1~1.17弹塑性Mx3.截面有限塑性准则M≤γM≤fxxex计算公式dγxWxn截面有限塑性发展系数γx：1≤γ≤FxpxMMy弹塑性x动力荷载时双向受弯构件σ=+≤f计算公式γWγWd取γ＝1.0xxnyyn截面塑性发展系数梁抗剪强度计算Vτmax初等材料力学计算方法τ假定剪应力沿梁截面宽度均匀分布作用方向与横向荷载平行一般梁截面剪应力分布剪力流理论VV认为剪应力沿板件厚度均匀分布方向与各板件长度平行。板块组成的薄壁构件截面剪应力分布(宽厚比一般大于10)

4、梁抗剪强度计算（续）剪应力计算公式VySxVVyyx材料力学公式τ=xIxtVy近似公式τ=A剪应力分布wVτmax抗剪强度验算τ≤fmaxvdτyxxAw－腹板毛截面积d梁局部承压强度计算F局部压应力F局部压应力位置来源：由固定或移动集中荷载F引起F位置：梁腹板与翼缘交界处局部承压强度验算d式中：提高梁局部承压强度的措施对固定荷载：设置腹板支承加劲肋当梁局部承压强度不满足时对移动荷载：增加腹板厚度支承加劲肋支承支承加劲肋加劲肋复合应力状态与折算应力验算截面上某一点同时出现2个及以上的应力分量复合应力状态对工字形梁，腹板边缘处在不利的应力状态222判断复合应力是否折算应力σ

5、=σ+σ−σ⋅σ+3τ≤fzsxyxyxyy屈服的第四强度理论222规范验算公式σzs=σ+σc−σ⋅σc+3τ≤β1fd弯曲应力局部压应力剪应力β－计算折算应力时的强当σ与σc异号时:β1=1.21度设计值增大系数当σ与σ同号，或σ=0时:β=1.1cc1（1）当受均布荷载时可不验算压应力的情况（2）设置横向加劲肋时受弯构件截面强度验算过程1.受力计算简图（荷载、支座约束）2.各种内力分布图（弯矩、剪力）3.内力分布的不利情况，确定危险截面4.根据截面应力不利情况，确定危险点5.计算危险截面的几何特性6.计算危险点的应力和折算应力7.强度验算梁截面的剪力中心剪力中心S－横

6、向荷载通过此中心，将不发生扭转形心重合剪力中心工字形截面槽形截面剪力中心位置计算扭矩平衡方程得梁截面的剪力中心（续）剪力中心位置的特点（1）有对称的截面，在对称轴上（2）两块板组成的截面，在板的交点上各类截面的剪力中心位置构件扭转概念•横向荷载未通过构件剪切中心，或有扭矩作用，将产生扭转。自由扭转（或称纯扭转，或圣文南扭转）扭转分类约束扭转（或称弯曲扭转）非圆圆截截面面构构件件原为平面的横原为平面的横截面不再保持平面，有截面保持平面的凹进、有的凸出，此现象称为翘曲构件扭转概念（续）•如果扭转时轴向位移不受任何约束，截面可自由翘自由扭转曲变形，称为自由扭转。•自由扭转时，各截

7、面的翘曲变形相同，纵向纤维保MzMz持直线且长度保持不变，构件单位长度的扭转角处处相等。•截面上只有剪应力，没有纵向正应力，故又称纯扭转。•如果由于支承情况或外力作用方式，使构件扭转时约束扭转截面的翘曲受到约束，称为约束扭转。M•约束扭转时，构件翘曲变形受到约束，截面上将产z生纵向正应力，称为翘曲正应力。Mz•同时还有翘曲剪应力产生。MzMz自由扭转计算平衡方程：外扭矩M=M内扭矩zk截面扭转角MzMzdθzM=GI=GIθ′kttdz剪切模量截面抗扭惯性矩开口截面自由扭转自由扭转计算(续一)开口截面自由扭转Mz剪