钢结构制造与安装教学课件作者朱锋第三章钢构件设计与计算.ppt

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1、第三章钢构件设计与计算第一节钢构件的计算第二节柱、梁的设计第三节钢屋盖的设计第一节钢构件的计算一、受弯构件的计算(一)受弯构件的强度计算1.正应力计算承受静力荷载或间接承受动力荷载时:（3-1）直接承受动力荷载时：（3-2）下一页返回第一节钢构件的计算式中：Mx,My-----绕x轴和y轴的弯矩;Wnx，Wny-----对x轴和y轴的净截面抵抗矩;f-----钢材的抗弯强度设计值;γx,γy------截面塑性发展系数;下一页上一页返回第一节钢构件的计算2.剪应力计算在主平面内受弯的实腹构件(不考虑腹板屈曲后强度)，其抗剪强度应按下式计算:(3-3)式中V------截面沿腹板平面作用的剪力;

2、S-------剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;I-------毛截面惯性矩;tw-----腹板厚度;fv-----钢材的抗剪强度设计值下一页上一页返回第一节钢构件的计算3.局部压应力计算当梁上翼缘受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，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按式(3-4)计算:(3-4)(3-5)下一页上一页返回第一节钢构件的计算F------集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数;φ----集中荷载增大系数;对重级工作制起重机梁，φ=1.35;对其他梁，φ=1.0;Lz------集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度;A------集中荷载沿梁跨度方向

3、的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm;hy------自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离;hR------轨道的高度，对梁顶无轨道的梁hR=0；f------钢材的抗压强度设计值。下一页上一页返回第一节钢构件的计算4.折算应力计算在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受较大的正应力和剪应力(如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变处等)时，其折算应力应按式(3-6)计算:(3-6)(3-7)下一页上一页返回第一节钢构件的计算σ、τ、σc----腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，In----梁净截面惯性矩;y1----所计算点至梁中和

4、轴的距离;β1----计算折算应力的强度设计值增大系数;当σ与σc异号时，取β1=1.2;当σ与σc同号或σc=0时，取β1=1.1。下一页上一页返回第一节钢构件的计算(二)受弯构件的整体稳定性计算梁的整体稳定性计算是使梁的最大弯曲纤维压应力小于或等于使梁侧扭失稳的临界应力，从而保证梁不致因侧扭而失去整体稳定性。符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性:(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与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。(2)H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3-1所规定的数值时。(3)箱形截面简支梁截面尺寸满足h/b

5、0≤6,l1/b0≤95(235/fy)，可不计算整体稳定性。下一页上一页返回第一节钢构件的计算除上述情况外，在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性应按下式计算:(3-8)Mx------绕强轴作用的最大弯矩;Wx-----按受压纤维确定的梁毛截面模量;φb-----梁的整体稳定性系数。下一页上一页返回第一节钢构件的计算(三)受弯构件的局部稳定性计算1.不考虑腹板屈曲后强度的受弯构件设计(1)不考虑屈曲后强度组合梁腹板配置加劲肋应符合下列规定:下一页上一页返回第一节钢构件的计算3)梁的支座处和上翼缘有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。(2)仅配置横向加劲肋的腹板，其各区格的局部确定应按

6、下式计算:(3-10)σ-------所计算腹板区格内，由平均弯矩产生的腹板计算高度边缘的弯曲压应力;τ-------所计算腹板区格内，由平均剪力产生的腹板平均剪应力；σc-------所腹板计算高度边缘的局部压应力。下一页上一页返回第一节钢构件的计算(3)同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板，其局部稳定性应按下列公式计算:1)受压翼缘与横向加劲肋之间的区格:（3-20）2)受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格:（3-21）下一页上一页返回第一节钢构件的计算式中：σ2：所计算区格内由平均弯矩产生的腹板在纵向加劲肋处的弯曲压应力;σc2：腹板在纵向加劲肋处的横向压应力，取0.3σc。2.考虑腹板屈曲

7、后强度的受弯构件设计(1)腹板仅配置支承加劲肋(或尚有中间横向加劲肋)而考虑屈曲后强度的工字形截面焊接组合梁，应按下式验算抗弯和抗剪承载能力:（3-22）（3-23）下一页上一页返回第一节钢构件的计算M、V------梁的同一截面上同时产生的弯矩和剪力设计值;Mf-----梁两翼缘所承担的弯矩设计值;Afl、h1-----较大翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离;Af2、h2-----较小翼缘的截