钢结构设计原理(受弯构件).ppt

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1、第4章受弯构件的计算原理理解受弯构件的工作性能掌握受弯构件的强度和刚度的计算方法；了解受弯构件整体稳定和局部稳定的基本概念，理解梁整体稳定的计算原理以及提高整体稳定性的措施；熟悉局部稳定的验算方法及有关规定。承受横向荷载和弯矩的构件称为受弯构件。结构中的实腹式受弯构件一般称为梁，梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁。§4.1概述构件内力弯矩弯矩+剪力，附加很小的轴力弯矩+剪力受弯构件的设计应满足：强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的要求。前三项属于承载能力极限状态计算，采用荷载的设计值；第四项为正常使用极限状态的计

2、算，计算挠度时按荷载的标准值进行。正常使用极限状态刚度承载能力极限状态强度抗弯强度抗剪强度局部压应力折算应力整体稳定局部稳定4.2.1弯曲强度弹性阶段构件边缘纤维最大应力为：（4.2.1）c)弹性塑性塑性My

3、矩Mp，截面形成塑性铰。Wnp—截面对x轴的截面塑性模量。S1n、S2n—中和轴以上、下净截面对中和轴的面积矩。塑性系数与截面形状有关，而与材料的性质无关，所以又称截面形状系数。xp—截面绕x轴的塑性系数。随着Mx的进一步增大梁的抗弯强度应满足：（4.2.2）（1）绕x轴单向弯曲时（4.2.3）（2）绕x、y轴双向弯曲时规范引入有限塑性发展系数x和y来表征截面抗弯强度的提高。梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，塑性发展深度取a≤h/8～h/4。式中：Mx、My——梁截面内绕x、y轴的最大弯矩设计值；Wnx、Wny——截面对x、y轴的净截面模量；x、y——截面对x、

4、y轴的有限塑性发展系数，小于；f——钢材抗弯设计强度。2.抗弯强度计算▲截面塑性发展系数的取值见P110—~111表4.2.1▲对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取x=y=1.0。▲当翼缘外伸宽度b与其厚度t之比为：时，塑性发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取x＝1.0。XXYYbt在构件截面上有一特殊点S，当外力产生的剪力作用在该点时构件只产生线位移，不产生扭转，这一点S称为构件的剪力中心。也称弯曲中心，若外力不通过剪力中心，梁在弯曲的同时还会发生扭转，由于扭转是绕剪力中心取矩进行的，故S点又称为扭转中心。剪

5、力中心的位置近与截面的形状和尺寸有关，而与外荷载无关。1.剪力中心4.2.2抗剪强度常用开口薄壁截面的剪力中心S位置剪力中心S位置的一些简单规律（1）双对称轴截面和点对称截面（如Z形截面），S与截面形心重和；（2）单对称轴截面，S在对称轴上；（3）由矩形薄板中线相交于一点组成的截面，每个薄板中的剪力通过该点，S在多板件的交汇点处。图4.2.3工字形和槽形截面梁中的剪应力式中：Vy——计算截面沿腹板平面作用的剪力；Sx——计算剪应力处以上或以下毛截面对中和轴的面积矩；Ix——毛截面惯性矩；t——计算点处板件的厚度；fv——钢材抗剪设计强度。（4.2.4）根据材料力学开口截面的剪

6、应力计算公式，梁的抗剪强度或剪应力按下式计算：2.弯曲剪应力计算工字型截面剪应力可近似按下式计算当梁上有集中荷载（如吊车轮压、次梁传来的集中力、支座反力等）作用时，集中荷载由翼缘传至腹板，且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板边缘存在沿高度方向的局部压应力。为保证这部分腹板不致受压破坏，应计算腹板上边缘处的局部承压强度。4.2.3局部压应力图4.2.4腹板边缘局部压应力分布（4.2.7）即要保证局部承压处的局部压应力不超过材料的屈服强度。跨中集中荷载：lz=a+5hy+2hR梁端支座反力：lz=a+2.5hy+bhy—自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离。hR—轨道的高度，对梁顶

7、无轨道的梁hR=0。b—梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得大于2.5hya—集中荷载沿梁长方向的实际支承长度。对于钢轨上轮压取a=50mm；腹板边缘处的局部承强度的计算公式为：式中：F—集中荷载，动力荷载作用时需考虑动力系数—集中荷载放大系数（考虑吊车轮压分配不均匀），重级工作制吊车梁=1.35，其它梁=1.0；tw—腹板厚度lz—集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，可按下式计算：1）轧制型钢，两内孤起点间距;2）焊接组合截面，为腹板高度;3）铆接（或高强螺栓连接）时为铆钉（或高强