建筑结构 下册 —砌体结构钢结构建筑抗震部分 张玉敏第6章1.ppt

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1、第6章钢结构构件设计主要内容6.1受弯构件（梁）6.2轴心受力构件6.3拉弯、压弯构件6.1受弯构件（梁）钢梁主要用以承受横向荷载。工程中的应用：楼盖梁、屋盖梁、工作平台梁、墙架梁、吊车梁、檩条及梁式桥、大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。6.1.1受弯构件（梁）的类型钢梁按制作方法的不同可以分为型钢梁和组合梁两大类。型钢梁又可分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁两种。图6-1钢梁的类型型钢梁图6-1钢梁的类型当荷载和跨度较大时，型钢梁受到尺寸和规格的限制，不能满足承载能力或刚度要求，此时可考虑组合梁。组合梁按其连接方法和使用材料的不同，可以分为焊接组合梁、铆接组合梁、钢与混凝土组合

2、梁等。组合梁按荷载作用情况的不同分为：单向弯曲梁和双向弯曲梁。按支撑情况可分为：简支梁、连续梁和伸臂梁。6.1.2梁的强度和刚度梁在设计时，必须同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。承载能力极限状态:强度、整体稳定和局部稳定的计算；正常使用极限状态：刚度的计算。1.梁的强度梁在承受弯矩作用的同时，一般还伴随有剪力作用，有时还有局部压力作用。计算:抗弯、抗剪和局部承压强度；对于梁内有正应力、剪应力及局部压应力共同作用处。验算：折算应力。正应力发展的三个阶段﹡弹性阶段：疲劳计算、冷弯薄壁型钢﹡弹塑性阶段：一般受弯构件﹡塑性工作阶段：塑性铰（1）抗弯强度梁在弹性工作阶

3、段的最大弯矩为：（6-1）在塑性阶段，产生塑性铰时的最大弯矩为：（6-2）式中Wn——梁净截面模量；Wpn——梁塑性净截面模量。Wpn=S1n+S2n（6-3）S1n——中和轴以上净截面面积对中和轴的面积矩；S2n——中和轴以下净截面面积对中和轴的面积矩。中和轴是和弯曲主轴平行的截面面积平分线，中和轴两边的面积相等，对于双轴对称截面即为形心主轴。矩形截面：弹性工作阶段塑性工作阶段梁的塑性铰弯矩Mp与弹性阶段最大弯矩Me的比值仅与截面几何性质有关，而与材料的强度无关。弹性工作阶段塑性工作阶段圆形截面：弹性工作阶段塑性工作阶段一般将毛截面的模量比值Wp/W称为截面的形状系数F。

4、矩形截面：F=1.5圆形截面：F=1.7圆管截面：F=1.27工字形截面对x轴：F=1.10~1.17钢结构设计规范对不需要计算疲劳的受弯构件，允许考虑截面有一定程度的塑性发展，所取截面的塑性发展系数分别为γx和γy。（a）工字形截面（b）箱形截面图6-3截面图双轴对称工字形截面：γx=1.05，γy=1.2箱形截面：γx=γy=1.05截面塑性发展系数（课本132页表6-1）截面塑性发展系数（课本132页表6-1）GB50017规定梁的正应力计算公式为：单向弯曲时双向弯曲时式中Mx、My——梁在最大刚度平面内（绕x轴）和最小刚度平面内（绕y轴）的弯矩设计值；Wnx、Wny

5、——对x轴和y轴的净截面模量；ƒ——钢材的抗弯强度设计值；γx、γy——截面塑性发展系数，对需要计算疲劳的梁，不考虑截面塑性发展，即取γx=γy=1.0。（6-4）（6-5）（2）抗剪强度截面上的最大剪应力在腹板上中和轴处。截面上任一点的剪应力应满足下式的要求（6-6）图6-4弯曲剪应力分布式中V——计算截面的剪力设计值；Ⅰ——梁的毛截面惯性矩；S——计算剪应力处以上/下（以左/右）毛截面对中和轴的面积矩；tw——计算点处截面的宽度或板件的厚度；ƒv——钢材的抗剪强度设计值。（3）局部承压强度梁在承受固定集中荷载处，无加劲肋或承受移动荷载作用时，荷载通过翼缘传至腹板，使腹板

6、受压。腹板边缘在压力作用点处所产生的压应力最大。图6-5局部压应力作用GB50017规范规定分布长度lz取为：图6-5（a）、（c）图6-5（b）（6-7）（6-8）hy——自梁顶面（或底面）至腹板计算高度上边缘的距离。腹板的计算高度边缘为：①对型钢梁为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点；②焊接组合梁为腹板高度；③对铆接或高强度螺栓连接的组合梁，取为上、下翼缘与腹板连接的栓钉线间最近距离。在腹板计算高度边缘处的局部压应力验算公式为（6-9）式中F——集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；Ψ——集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁取Ψ=1.35，其它梁Ψ=1.0；ƒ——钢材抗压强

7、度设计值。若不满足，在固定集中荷载下设置支承加劲肋；对移动集中荷载，应加大腹板厚度。对翼缘上承受均布荷载的梁，腹板上边缘局部压应力很小，不需进行局部压应力的验算。(4)折算应力腹板与翼缘相交处的折算应力公式：（6-10）图6-6梁的剪弯应力组合式中1.1——强度设计值提高系数；对腹板边缘产生局部应力的集中荷载时，折算应力公式为：（6-11）（6-12）当σ与σc异号时，β1=1.2；当σ与σc同号时，β1=1.1。、——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的弯曲应力和剪应力，按式（6-6）计算，按下式计算，即2.梁的刚