钢结构设计原理-第5章_受弯构件newppt课件.ppt

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1、1.了解梁的构造特点和构造要求。2.掌握型钢梁和焊接梁的设计方法、设计过程和验算内容。3.理解梁的整体失稳和局部失稳问题，了解避免局部失稳的构造措施。5.1受弯构件的形式和应用5.2梁的强度和刚度5.3梁的整体稳定和支撑5.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计5.5考虑腹板屈曲后强度的梁设计5.6型钢梁的设计5.7组合梁的设计5.8梁的拼接、连接和支座本章目录基本要求第5.1节梁的形式和应用1.实腹式受弯构件—梁2.格构式受弯构件—桁架了解梁的分类方法与应用本节目录基本要求5.1.1实腹式受弯构件-梁图5.1.1梁的截面类型(a)(b)(c)

2、(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)图5.1.2工作平台梁格示意图图5.1.3梁格形式主梁L1aL2b次梁主梁aL2c主梁横次梁纵次梁aL2b5.1.2格构式受弯构件-桁架图5.1.4梁式桁架形式(a)(d)(b)(e)(c)(f)第5.2节梁的强度和刚度1.梁设计中应满足的两种极限状态2.梁的强度[抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、复杂应力作用下强度]3.梁的刚度1.掌握梁设计中应满足的两种极限状态的具体内容；2.掌握梁的正应力、剪应力、局部压应力、折算应力强度和梁的刚度计算方法。本节目录基本要求5.2.1梁设计中应满足的

3、两种极限状态表5.1梁设计中应满足的两种极限状态刚度梁的变形极限状态正常使用极限状态局部稳定整体稳定稳定承载力复杂应力状态下强度局部承压强度抗剪强度抗弯强度强度承载力承载能力极限状态需要满足需要满足内容极限状态5.2.2.1梁的抗弯强度图5.2.1钢梁加载过程中弯矩M与挠度δ之间的关系5.2.2梁的强度按理想化的应力-应变关系,梁在荷载作用下可大致分为四个工作阶段,现以双轴对称工字型截面为例说明如下:图5.2.2梁的正应力分布四阶段1.弹性工作阶段:2.弹塑性工作阶段:随着荷载的增大,最外层纤维相继屈服,此时梁截面部分处于弹性,部分进入

4、塑性图(5.2.2b)。在规范中,对承受静力荷载和间接承受动力荷载的受弯构件的计算,就是以部分截面进入塑性作为强度承载力极限状态,并将塑性区高度限制在(1/8-1/4)h范围内。3.塑性工作阶段:荷载再增大,梁截面全部进入塑性将呈现塑性铰(图5.2.2c),此时对应的弯矩称为塑性极限弯矩。可用下式计算：4.应变硬化阶段:钢材进入应变硬化阶段后，变形模量为Est，使梁在变形增加时，应力将继续有所增加，其应力分布如图(5.2.2d)。梁的塑性极限矩Mp与弹性极限弯矩Me的比值仅与截面的几何性质有关，其比值Wpn/Wn称为截面的形状系数F。对

5、于矩形截面，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在1.10和1.17之间。式中：Mx﹑My—梁绕x轴和y轴的弯矩；Wnx、Wny—对x轴和y轴的净截面抵抗矩；f—钢材的强度设计值，或简称钢材的设计强度；γx、γy—截面的塑性发展系数。注意：直接承受动力荷载且需要验算疲劳的梁，取塑性发展系数为1.0。如采用塑性极限弯矩设计，可节省钢材用量，但实际设计中为了避免过大的非弹性变形，把梁的极限弯矩取在两式之间，并使塑性区高度限制在(1/8-1/4)梁高内，具体规定如下：单向弯曲时：双向弯曲时:在横向荷

6、载作用下，一般梁截面在产生弯曲正应力的同时，还将伴随有剪应力的产生。对于实腹梁以截面上的最大剪应力达钢材的抗剪屈服点为极限状态，如图5.2.3所示。图5.2.3截面剪应力产生过程设计应按下式计算:对于型钢梁来说,由于腹板较厚，该式均能满足，故不必计算。5.2.2.2梁的抗剪强度5.2.2.3局部承压强度图5.2.4梁局部压应力产生过程梁在固定集中荷载(包括支座反力)处无加劲肋图(5.2.4a)或有移动的集中荷载时图(5.2.4b),应计算腹板计算高度边缘处的局部压应力。它的翼缘类似于支承于腹板上的弹性地基梁，腹板边缘在F作用点处所产生的

7、压应力最大，向两边逐渐变小。为简化计算，假定F以α=45°向两边扩散,并均匀分布在腹板边缘,其分布长度lz为:当集中荷载作用在梁端部时，为式中a为集中荷载沿梁跨度方向的承压长度,在轮压作用下,可取a=5cm。hy为自梁顶面(或底面)或自吊车梁轨顶至腹板计算高度边缘的距离。腹板的计算高度h0对于型钢梁为腹板与翼缘相接处两内圆弧起点间的距离,对于组合梁则为腹板高度。局部压应力验算公式为:式中：F—集中荷载;ψ—系数,对于重级工作制吊车梁取ψ=1.35,其它梁ψ=1.0。5.2.2.4复杂应力作用下强度在组合梁腹板的计算高度处，当同时有较大的

8、正应力σ、较大的剪应力τ和局部压应力σc作用，或同时有较大的σ和τ作用时，都应按下式验算折算应力：式中：σ﹑τ﹑σc—腹板计算高度h0边缘同一点上同时产生的正应力﹑剪应力和局部压应力，σ和σc以拉应力为正，