钢结构课件 钢结构的基本构建设计.ppt

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1、4.1受弯构件——钢梁4.1.1梁的设计要点钢梁按截面形式可分为型钢梁和组合梁两大类，型钢梁指工字钢或槽钢、H型钢独立组成的钢梁；组合梁指由几块钢板经焊接组成的工字梁、箱形梁等(如图4.1)。第4章钢结构的基本构件设计(1)钢梁的强度和刚度1)梁的强度①拉弯强度A．弹性工作阶段：图4.1钢梁的截面形式这时弯矩较小，截面上的弯矩应力是直线分布，其最大正应力（图4.2(b)、(c)）。B．弹塑性工作阶段：随着荷载的增加，弯矩引起的正应力σ进一步加大，截面外边缘部分逐渐进入塑性状态，中间部分仍保持弹性(图4.2(d))。

2、C．塑性工作阶段：如果荷载继续增加，梁截面中间部分的应力σ全部达到屈服强度fy，弹性区消失，截面全部进入塑性工作阶段形成塑性铰(图4.2(e))。这时梁的截面弯矩称为塑性弯矩Mp：(4.1)因此，在主平面内受弯的实腹梁，其抗弯强度应按下列规定计算：(4.2)图4.2梁截面的应力分布《规范》规定,在主平面内受弯的实腹构件，其抗剪强度应按下式计算：(4.3)③腹板局部压应力对工字形截面梁，当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时(图4.3)，腹板计算高度上边缘将产生较大的局部压应力σc，此

3、时腹板计算高度的局部压应力应满足下式要求：(4.4)关于腹板的计算高度h0:对轧制型钢梁,为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的距离;对焊接组合梁,为腹板高度;对铆接或(高强度图4.3梁腹板局部压应力螺栓连接)组合梁,为上、下翼缘与腹板连接的铆钉(或高强度螺栓)线间最近距离。④折算应力应验算其折算应力σeq：(4.6)其中正应力σ按下式计算：(4.7)2）梁的刚度梁的刚度可用正常使用极限状态下，荷载标准值引起的挠度来衡量。挠度过大会影响正常使用，因此，必须限制梁的挠度υ不超过《规范》规定的容许挠度[v]。即：(4

4、.8)(4.9)(2)梁的整体稳定工字形截面梁翼宽、腹板较薄，若无侧向支承，则在竖向荷载作用下，梁将从平面弯曲和扭曲的变形状态，如图4.4所示，从而丧失稳定性而破坏。这种梁从平面弯曲状态转变为弯扭状态的现象称为整体失稳。图4.4梁丧失整体稳定的情况1)梁整体性的计算①在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性的验算公式为：(4.10)②在两个主平面受弯的H型截面或工字形截面梁的整体稳定验算公式为：(4.11)2)梁的整体稳定系数φb①等截面焊接工字形和轧制H型钢：(4.12)双轴对称工字形截面(图4.5(a))：

5、ηb=0；单轴对称工字形截面，加强受压翼缘：ηb=0.8(2αb-1);加强受拉翼缘:ηb=2αb-1；图4.5工字形截面(a)双轴对称截面(b)加强受压翼缘的单轴对称截面(c)加强受拉翼缘的单轴对称截面，I1和I2分别为受压翼缘和受拉翼缘对y轴的惯性矩。②轧制普通工字钢简支梁轧制普通工字钢简支梁的整体稳定性系数φb，按表4.2查用。③轧制槽钢简支梁轧制槽钢简支梁的稳定系数与荷载形式和作用点位置无关，均可按下式计算：(4.14)3)可不作整体稳定性验算的条件①有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并

6、与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。②H型钢或等截面工字形简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过表4.3所规定的数值时。(3)局部稳定1)翼缘的局部稳定①工字形截面梁受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度t之比，应满足下式要求：(4.15)②箱形截面梁受压翼缘板在两腹板之间的无支承宽度b0与其厚度t之比，应满足下式要求：(4.16)2)腹板的局部稳定①在局部压应力作用下：(4.17)②在剪应力作用下：(4.18)③在弯曲应力作用下：(4.19)3)加劲肋的设计①腹板加劲肋的设置(图4.6):图4.

7、6　腹板上加劲肋的布置1—横向加劲肋；2—纵向加劲肋；3—短加劲肋②加劲肋的构造要求加劲肋宜在腹板两侧成对配置，也可单侧配置(图4.7)，但支承加劲肋、重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。外伸宽度：图4.7加劲肋的配置(4.20)厚度：(4.21)在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲肋的截面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩Iz应满足下列要求：(4.22)纵向加劲肋的截面惯性矩Iy，应符合下列公式要求：当a/h0≤0.85时:(4.23)当a/h0＞0.85时:(4.24)③支承加劲肋设计钢梁

8、的支承加劲肋(图4.8)，应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性。图4.8支承加劲肋的构造（a）一般支座加劲肋(b)突缘式支座加劲肋4.1.2型钢梁设计（1）单向受弯型钢梁1)确定设计条件:根据建筑使用功能或主要要求确定荷载、跨度和支承情况，选定钢材型号，确定强度指标。2)计算梁的内力:Mmax和Vmax。3)初选截面：