梁-钢结构计算1教程文件.ppt

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1、梁-钢结构计算1本章内容19.1概述19.2梁的强度、刚度和整体稳定19.3型钢梁设计19.4焊接组合梁截面设计19.5梁的局部稳定和加劲肋设计19.6梁的支座与主次梁连接19.1概述梁按截面形式(图19.1)可分为型钢梁和组合梁两种。型钢梁多采用槽钢、工字钢、薄壁型钢以及H型钢。梁按力学图形可分为单跨与多跨梁，有简支梁、连续梁和悬臂梁之分。钢梁按荷载作用情况的不同，还可以分为仅在一个主平面内受弯的单向弯曲梁和在两个主平面内受弯的双向弯曲梁(墙梁、檩条)。与轴心受压构件相对照，梁的设计计算也包括强度、刚度

2、、整体稳定和局部稳定四个方面。图19.1梁的截面形式19.2梁的强度、刚度和整体稳定(1)抗弯强度计算钢材的σ－ε曲线表明，应力在屈服点fy之前，钢材性质接近于理想的弹性体；在屈服点之后，又接近于理想的塑性体，所以可以把钢材视为理想的弹塑性材料。梁在弯矩作用下，随弯矩的逐渐增大，梁截面上弯曲应力的分布，可分为三个阶段，如图19.2所示。19.2.1梁的强度计算①弹性工作阶段②弹塑性工作阶段③塑性工作阶段把边缘纤维达到屈服点视为梁承载能力的极限状态，作为设计时的依据，叫做弹性设计；在一定的条件下，考虑塑性

3、变形的发展，称为塑性设计。《规范》规定：计算抗弯强度时，对直接承受动力荷载的受弯构件，不考虑截面塑性变形的发展；对承受静力荷载或间接承受动力荷载的受弯构件，考虑截面部分发生塑变。①承受静力荷载或间接承受动力荷载时单向弯曲双向弯曲γx、γy为截面塑性发展系数，对工字形截面，γx=1.05,γy=1.20；对箱形截面，γx=γy=1.05；对其他截面可按表19.1采用；②直接承受动力荷载时，仍按式(19.1)和式(19.2)计算，但应取γx=γy=1.0。显见，γ=1.0时，即为弹性设计，也就是说，对于

4、直接承受动力荷载以及受压翼缘尺寸接近局部稳定限值时，不应考虑塑性发展。(2)抗剪强度计算在主平面内受弯的实腹构件，其抗剪强度按下式计算：(3)局部承压强度计算当梁的上翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载而未设支承加劲肋，或受有移动集中荷载作用时，应验算腹板计算高度边缘的局部承压强度。在集中荷载作用下，翼缘类似支承于腹板的弹性地基梁。腹板计算高度边缘的压应力分布如图19.3(c)的曲线所示。梁的局部承压强度可按下式计算：腹板计算高度h0规定如下：对轧制型钢梁，为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间

5、的距离(可查型钢表计算)；对焊接组合梁即为腹板高度；对铆接(或高强螺栓连接)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，见图19.4所示。(4)折算应力的计算在组合梁的腹板计算高度边缘处，可能同时受有较大的弯曲应力、剪应力和局部压应力；在连续梁的支座处或梁的翼缘截面改变处，可能同时受有较大的弯曲应力与剪应力。在这种情况下，对腹板计算高度边缘应验算折算应力：图19.2梁受荷时各阶段弯曲应力的分布表19.1截面塑性发展系数γx、γy图19.3图19.4腹板计算高度梁的挠度应满足下式梁

6、的挠度可直接应用材料力学公式求得，如均布荷载作用下等截面简支梁，其中点最大挠度为19.2.2梁的刚度计算在梁的最大刚度平面内，受有垂直荷载作用时，梁的上部受压，而下部受拉，如果梁的侧面没有支承点或支承点很少时，当荷载增加到某一数值后，梁的弯矩最大处就会出现很大的侧向弯曲和扭转，而失去了继续承担荷载的能力，只要外荷载再稍有增加，梁的变形便急剧地增大而导致破坏，这种情况称梁丧失了整体稳定，如图19.5(a)所示。梁丧失整体稳定之前所能承受的最大弯矩叫做临界弯矩，与临界弯矩相应的弯曲压应力叫做临界应力。19.

7、2.3梁的整体稳定19.2.3.1整体稳定的概念图19.5梁的失稳(a)梁整体失稳；(b)梁局部失稳19.2.3.2整体稳定的计算公式整体稳定是以临界应力为极限状态的，整体稳定的计算就是要保证梁在荷载作用下产生的最大弯曲压应力不超过临界应力。临界应力σcr与钢材屈服点fy之比叫做梁的整体稳定系数，即φb=σcr/fy，则在最大刚度平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算在两个主平面内受弯的工字形截面构件的整体稳定按下式计算19.2.3.3整体稳定系数的计算求梁的整体稳定系数φb，实际上就是求临界弯矩或

8、临界应力。影响临界应力的因素很多：从梁的几何尺寸来说，双轴对称截面(工字形、箱形)、加宽加厚翼缘的H形截面比较理想，槽形、T形,尤其是L形较差；梁的侧向自由长度小，也有利于提高临界弯矩；从荷载的类型和作用位置分析，纯弯曲、均布荷载和跨中集中荷载三种情况，当受弯最大截面发生扭曲时，显然以纯弯曲最不利，而跨中集中荷载因相邻截面弯矩小而较为有利。《规范》对该式进行了一系列的简化，给出了实用计算公式。(1)焊接工字形等截面简支梁(