大学课件：钢结构.ppt

建筑之家,钢 结 构,第一章 概述 第二章 建筑钢材 第三章 钢结构的连接 第四章 轴心受力构件 第五章 梁（受弯构件） 第六章 拉弯与压弯构件,建筑之家,第一章 概述,第一节 钢结构的特点及应用 第二节 钢结构的设计方法 第三节 钢结构的设计要求 第四节 钢结构的发展方向 第五节 本课程的主要内容、特点和学习方法,建筑之家,第一节 钢结构的特点及应用,一、钢结构的特点,1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。,2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。,3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。,4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。,建筑之家,二、钢结构的应用,1、重型结构及大跨度建筑结构。,建筑之家,二、钢结构的应用,2、多层、高层及超高层建筑结构。,建筑之家,二、钢结构的应用,3、塔桅等高耸结构。,建筑之家,二、钢结构的应用,4、钢混凝土组合结构。,建筑之家,第二节 钢结构的设计方法,极限状态设计法,承载能力极 限状态,正常使用极限状态,经济、安全、适用、耐久,颠覆,强度破坏,疲劳破坏,丧失稳定,变为可变体系,建筑之家,第二章 钢结构的材料,第一节 钢结构对钢材性能的要求 第二节 结构钢材的主要力学性能 第三节 影响结构钢材力学性能的主要因素 第四节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件 第五节 钢材的破坏形式 第六节 结构钢材的种类、规格及其应用 第七节 钢结构的连接材料,建筑之家,第一节 钢结构对钢材性能的要求,钢材性能要求,较高的强度,足够的变形能力（较好的塑性和韧性）,良好的加工性能,建筑之家,钢 材 的 主 要 力 学 性 能,强度,塑性,冲击韧性,冷弯性能,可焊性,z向收缩率,屈服强度fy 为设计依据 抗拉强度fu为安全储备,伸长率、断面收缩率衡量,钢材承受动力荷载的能力,是判别钢材塑性及冶金质量的综合指标,第三节 钢材的主要力学性能,建筑之家,一、钢结构的特点,1、材料强度高、强重比大；塑性、韧性好。,2、材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高。,3、工厂化生产，工业化程度高，施工速度快。,4、钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。,三、钢结构的设计方法（极限状态设计法）,1、承载能力极限状态设计法 2、正常使用极限状态设计法,四、钢材的主要力学性能,强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、z向性能,二、钢结构的应用,重型工业厂房、大跨度建筑的屋盖、多层及超高层建筑、 高耸结构、组合结构,建筑之家,第五节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件,只有正应力,只有剪应力,既有正应力又有剪应力,建筑之家,第六节 钢材的破坏形式,塑性破坏,脆性破坏,疲劳破坏,破坏时有很大的塑性变形,破坏突然、几乎不出现塑性变形,没有明显变形的突然破坏,原因：1、钢材质量差 2、结构、构件的构造不当 3、制造安装质量差 4、结构受较大动力荷载,建筑之家,一、,二、钢材的破坏形式,塑性破坏,脆性破坏,三、发生脆性破坏的原因,1、钢材质量差 2、结构、构件的构造不当 3、制造安装质量差 4、结构受较大动力荷载,建筑之家,钢材疲劳破坏的影响因素,应力循环形式,应力循环次数,应力集中程度及残余应力,反复荷载引起的应力种类（拉、压应力、剪应力等）,应力幅（即最大应力和最小应力的差值）,疲劳计算的条件,直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接， 且当应力变化循环次数超过5万次。,建筑之家,疲劳计算,1、常幅疲劳计算,例题：某承受轴心拉力的钢板（两侧为半自动切割） 钢板承受重复荷载作用，预期循环次数n=5105，其 容许应力幅为多少？,2、变幅疲劳计算,建筑之家,第七节 结构钢材的种类、规格及其选用,一、结构钢材的种类,q235a.b,1、q：表示“屈”字拼音首位字母，意为“屈服强度”；,2、质量等级：分ae五级（字序越高质量越好）；,3、脱氧方法：f沸腾钢；b半镇静钢； z镇静钢（一般省 略）； tz特殊镇静钢。,注：1、炭素结构钢（q235)分：a、b、c、d 四级，含 所 有脱氧方法； 2、低合金结构钢(q345q390q420)分： a、 b、c、d、e五级，只有镇静钢和特殊镇静钢。,建筑之家,二、结构钢材选材原则,2、荷载性质,1、结构或构件的重要性,4、应力特征,3、连接方法,5、结构的工作温度,6、钢材厚度,建筑之家,1、为什么要求结构用钢有较高的屈服强度和抗拉强度？ 2、结构用钢的力学性能有哪些？ 3、什么是承载能力极限状态？什么是正常使用极限状态？ 4、塑性破坏和脆性破坏的特点是什么？什么时候容易发生脆性破坏？ 5、导致构件发生脆性破坏的原因有哪些？ 6、影响疲劳破坏的因素有哪些？ 7、什么情况下构件需要验算其疲劳强度？ 8、钢材中碳的含量与钢材的各项力学性能之间有什么关系？ 9、什么情况下会发生应力集中现象？它对构件有什么影响？,建筑之家,第三章 钢结构的连接,第一节 连接分类及特点 第二节 对接焊缝连接设计 第三节 角焊缝连接设计 第四节 焊接残余应力和焊接残余应变 第五节 普通螺栓连接设计 第六节 高强度螺栓连接设计,建筑之家,第一节 连接分类及特点,一、连接概述,连 接,焊缝连接,紧固件连接,建筑之家,二、焊缝连接,焊接优点,用料经济,不削弱截面,连接密封性好、整体性好,焊接缺点,焊接部位附近材质变脆,产生残余应力及残余应变,建筑之家,焊缝连接形式和种类,按被连接钢材的相对位置分,按施焊的方位分,按受力特点分,角焊缝,对接焊缝,建筑之家,三、铆钉、螺栓连接,铆钉连接,普通螺栓连接,高强度螺栓连接,承压型,摩擦型,通过摩擦力抗剪,通过孔壁与螺栓杆相互挤压抗剪,建筑之家,第二节 对接焊缝连接设计,一、对接焊缝的构造,焊接材料与构件钢材匹配,q235用e43 q345用e50,对接焊缝的坡口形式,见p54图3.9,厚度不等的两钢板的对接,关于用引弧板焊接的问题,建筑之家,二、对接焊缝的计算,1、轴向受力的对接焊缝,例题：试验算左图所示钢板的对接焊缝的强度。图中a=540mm，t=22mm，轴心拉力的设计值n=2150kn。钢材为q235bf，手工焊，焊条为e43型，三级焊缝，施焊时使用引弧板。,建筑之家,2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用,建筑之家,一、焊缝连接的 优缺点,优点：用料经济、不削弱截面、连接密封性好、整体性好。,缺点：焊接部位附近材质变脆，产生残余应力及残余应变。,二、焊缝连接形式和种类,1、按被连接钢材的相对位置分：对接、搭接、t行连接、角接,2、按施焊的方位分：平焊、立焊、横焊、仰焊,3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝,三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）,四、对接焊缝的计算,1、轴向受力的对接焊缝,2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用,建筑之家,第三节 角焊缝连接设计,一、角焊缝形式,正面角焊缝,侧面角焊缝,斜角焊缝,二、角焊缝截面形状,直角角焊缝,斜角角焊缝,建筑之家,三、角焊缝的尺寸要求,最小焊角尺寸,最大焊角尺寸,侧面角焊缝的最小计算长度,侧面角焊缝的最大计算长度,建筑之家,四、直角角焊缝的强度验算,建筑之家,四、直角角焊缝的强度验算,正面角焊缝的验算,侧面角焊缝的验算,r,建筑之家,1、承受轴心力作用时角焊缝连接计算,例题1：两钢板a、b通过上下两块拼接板连接在一起。已 知l1=500mm，l2=300mm，角焊缝采用e43型的手工 焊（采用引弧板），焊角高度hf=7mm，求该角焊缝所能 承担的最大拉力n。,建筑之家,例题2：钢板a通过两条角焊缝固定在h型钢柱上，已知作用 在钢板a上的拉力n=500kn，l=600mm，焊条采用e43手 工焊（采用引弧板），焊角高hf=8mm，等于30度。试验 算焊缝的强度。,钢板a,h型钢柱,建筑之家,一、角焊缝的形式,正面角焊缝,侧面角焊缝,斜角焊缝,（焊缝长度方向受力方向）,（焊缝长度方向受力方向）,一、角焊缝的尺寸要求,1、最小焊角尺寸,2、最大焊角尺寸,3、侧面角焊缝的最小计算长度,4、侧面角焊缝的最大计算长度,建筑之家,例题3：如下图所示，两等边角钢212510通过角焊缝与一厚度为8mm的节点板连接，不采用引弧板，已知n=300kn，焊角高度hf=8mm，求焊缝的最小长度l1和l2.,建筑之家,2、弯矩、轴力和剪力共同作用时角焊缝连接计算,例题1：钢板a通过两条角焊缝固定在h型钢柱上，已知作用 在钢板a上的拉力n=500kn，l=600mm，偏心距e=100mm 焊条采用e43手工焊（采用引弧板）， 等于30度， 焊角高hf=8mm，试验算焊缝的强度。,钢板a,h型钢柱,建筑之家,例题2：试验算图3.43（a）所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。 钢材为q235，焊条为e43型，手工焊。荷载设计值n=365kn， 偏心距e=350mm，焊角尺寸hf1=8mm，hf2=6mm。 图3.43（b）为焊缝有效截面。,建筑之家,第四节 焊接残余应力和焊接残余变形,一、焊接残余应力产生的原因,二、焊接残余应力对结构性能的影响,1、当构件具有良好的塑性时，残余应力不影响构件的强度。,2、残余应力降低了构件的刚度及构件的稳定承载能力。,3、残余应力降低了构件的疲劳强度并且容易使构件发生脆性破坏。,建筑之家,第五节 普通螺栓连接设计,一、普通螺栓的连接构造,1、螺栓的规格与表示,钢结构一般选用c级（粗制）六角螺母螺栓，标识用m和螺栓直径（mm）表示，例如m16、m20等。主要用于受拉连接及次要构件和临时固定构件的受剪连接。,2、螺栓的排列应考虑以下因素,受力要求,构造要求,施工要求,建筑之家,二、普通螺栓的抗剪连接计算,普通螺栓连接按受力分类,受剪,受拉,剪拉共同作用,建筑之家,1、受剪连接的破坏形式,破坏形式,螺栓受剪破坏,孔壁挤压破坏,连接板净截面破坏,螺栓受弯破坏,连接板冲剪破坏,连接计算保证,验算钢板的强度保证,构造要求保证,建筑之家,2、抗剪连接的工作性能,0-1 摩擦传力的弹性阶段,1-2 滑移阶段,2-3栓杆直接传力的弹性阶段,3-4栓杆直接传力的弹塑性阶段,建筑之家,3、单个普通螺栓的抗剪承载力计算,螺栓受剪破坏,孔壁挤压破坏,例题1：两截面为-14400mm的钢板，采用双盖板（厚度为7mm）和c级普通螺栓拼接，螺栓m20，钢板为q235，求每个螺栓所能承担的最大剪力。,建筑之家,4、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算,例题2：两截面为-14400mm的钢板，采用双盖板(厚度为7mm）和c级普通螺栓拼接，螺栓m20，钢材q235，试计算该连接所能承担的最大拉力n。,建筑之家,普通螺栓连接按受力分类,受剪,受拉,剪拉共同作用,1、受剪连接的五种破坏形式,螺栓杆受剪破坏,孔壁挤压破坏,2、普通螺栓群的轴心抗剪承载力计算,建筑之家,5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算,例题3、一厚度为12mm的钢板与h型钢柱的翼缘板（厚14mm）通过8个c级普通螺栓连接，钢板均为q345，螺栓直径为20mm，孔径为21.5mm，f=200kn，e=100mm，螺栓水平间距为120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。,建筑之家,三、普通螺栓的抗拉连接计算,普通螺栓抗拉强度设计值取螺栓钢材抗拉强度设计值的0.8倍用以考虑撬力的不利影响。,1、普通螺栓群的轴心受拉承载力计算,例题3：一h型钢柱与一t型板通过10个m22的普通c级螺栓连接，已知轴向拉力设计值n为250kn，验算该连接的强度。,建筑之家,2、普通螺栓群的偏心受拉承载力计算,=,+,+,=,小偏心受拉,例题4：一h型钢柱与一t型板通过10个m22的普通c级螺栓连接，已知拉力设计值n为250kn，偏心距e=100mm，螺栓间沿y轴方向的间距为100mm，验算该连接的强度。,建筑之家,抗剪,抗拉,偏心抗剪,轴心抗剪,偏心抗拉,轴心抗拉,大偏心抗拉,小偏心抗拉,+,=,建筑之家,例题5：一h型钢柱与一t型板通过10个m22的普通c级螺栓连接，已知拉力设计值n为250kn，偏心距e=150mm，螺栓间沿y轴方向的间距为100mm，验算该连接的强度。,建筑之家,3、普通螺栓受剪力和拉力联合作用的连接计算,螺栓杆受剪、拉破坏,孔壁承压破坏,破坏形式,例题6：一h型钢柱(翼缘厚16mm）与一t型板（翼缘厚14mm）通过8个m22的普通c级螺栓连接，钢材为q345，已知f=200kn，偏心距e=100mm，螺栓间竖向的间距为100mm，验算该连接的强度。,建筑之家,抗剪,抗拉,偏心抗剪,轴心抗剪,偏心抗拉,轴心抗拉,大偏心抗拉,小偏心抗拉,剪、拉,建筑之家,第六节 高强度螺栓连接设计,一、概述,1、按受力特性分：摩擦型与承压型,2、抗剪连接时摩擦型以板件间最大摩擦力为承载力极限状态；承压型允许克服最大摩擦力后，以螺杆抗剪与孔壁承压破坏为承载力极限状态（同普通螺栓）。受拉时两者无区别。,3、受传力机理的要求，构造上除连接板的边、端距1.5d0外其它同普通螺栓。,4、高强螺栓按强度等级分10.9与8.8级。,5、高强螺栓的预拉力（p99表3.6）,建筑之家,二、摩擦型高强螺栓连接计算,1、单个螺栓抗剪承载力,2、单个螺栓抗拉承载力,3、拉、剪共同作用连接计算,例题7、图示摩擦型高强螺栓连接q235构件，m20，10.9级，喷砂生赤锈，验算连接强度。已知：m=106k.m； n=384kn；v=450kn。,建筑之家,三、承压型高强螺栓连接,1、单个螺栓抗剪承载力,2、单个螺栓抗拉承载力,3、拉、剪共同作用连接计算,建筑之家,1：一h型钢柱与一t型板通过10个m24的普通c级螺栓连接，已知拉力设计值n为300kn，偏心距e=100mm，螺栓间沿y轴方向的间距为 120mm，验算该连接的强度。,2、h型钢柱(翼缘厚16mm）与t型板（翼缘厚12mm）通过8个m24的普通c级螺栓连接，钢材为q345，已知f=220kn，偏心距e=120mm，螺栓间竖向的间距为100mm，验算该连接的强度。,3、图示摩擦型高强螺栓连接q345构件，m22，10.9级，螺栓竖向间距为100mm，喷砂处理，验算连接强度。 已知：m=106k.m； n=384kn；v=450kn。,建筑之家,第四章 轴心受力构件,第一节 概 述 第二节 轴心受拉构件 第三节 实腹式轴心受压构件 第四节 格构式轴心受压构件 第五节 柱头和柱脚设计,建筑之家,第一节 概 述,1、轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。,2、正常使用极限状态的要求构件有足够的刚度；承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。,3、轴心受拉构件主要是由强度控制，轴心受压构件主要是由稳定控制。,4、轴心受力构件截面,组合截面,型钢截面,格构式组合截面,实腹式组合截面,建筑之家,第二节 轴心受拉构件,一、轴心受拉构件的强度,以净截面的平均应力强度为准则：即,二、轴心受拉构件的刚度,以构件的长细比来控制，即,承载能力极限状态,正常使用极限状态,强度,刚度,建筑之家,例题1：已知一工字型轴心受拉杆件，沿着x轴的计算长度lx=6m，沿着y轴的计算长度ly=3m，承受轴心拉力设计值n=1500kn。钢材为q235，容许长细比 【】=250截面尺寸为：t1=10mm，t2=8mm，l=500mm，b=200mm，试验算杆件的截面。,建筑之家,第三节 实腹式轴心受压构件,承载能力极限状态,正常使用极限状态,强度、整体稳定、局部稳定,刚度（控制长细比）,一、轴心受压构件的强度,建筑之家,二、实腹式轴心受压构件的整体稳定,1、关于稳定的概述,n较小时：,n增加到ncr时：,n大于ncr时：,欧拉临界力,微弯可恢复,微弯不可恢复,产生很大的弯曲变形 随即破坏,建筑之家,一、轴心受拉构件的验算,承载能力极限状态,正常使用极限状态,强度验算,刚度验算,二、轴心受压构件的验算,承载能力极限状态,正常使用极限状态,强度、整体稳定、局部稳定验算,刚度验算,三、欧拉临界力,建筑之家,欧拉临界应力,影响临界应力的因素,截面残余应力,长细比,初始偏心,初始弯曲,2、轴心受压构件的整体稳定验算：,稳定系数,思考题：工字形截面更容易沿着哪个轴发生失稳破坏？提高轴心受压构件的稳定承载能力的措施有哪些？,建筑之家,例2：一焊接工字形钢柱，翼缘为焰切边，截面尺寸如图所示， 该柱承受轴心压力设计值n=1200kn，柱的计算长度为 lx=7m，ly=3.5m，钢材为q345，试验算该柱的整体稳定性。,建筑之家,三、实腹式轴心受压构件的局部稳定,板件越宽越薄,板件越容易失稳,局部失稳,促使构件整体破坏,保证局部失稳不先于整体失稳,建筑之家,控制板件局部失稳的方法,限制宽厚比b/t,建筑之家,处理h、工字形腹板局部失稳的方法,1、增加板件厚度,3、任其腹板局部失稳,2、增加纵、横向加劲肋,轧制的型钢构件一般都满足局部 稳定要求，无需进行局部稳定验 算。,建筑之家,四、轴心受压构件的刚度,以构件的长细比来控制，即,轴心受压构件的验算,限制宽厚比b/t,验算强度,验算整体稳定性,验算局部稳定性,验算刚度,建筑之家,例3：图示轴心受压构件，q235钢，截面无消弱， 翼缘为轧制边。试验算该截面是否满足要求。,建筑之家,五、实腹式轴心受压构件的截面设计,1、设计原则,肢宽壁薄,等稳定性,构造简单,p125：例题4.3,建筑之家,第四节 格构式轴心受压构件,一、格构式轴心受压构件的组成,强度、整体稳定、分肢稳定,刚度,承载能力极限状态,正常使用极限状态,建筑之家,二、格构式轴心受压构件的整体稳定性,绕实轴（y-y）的稳定性,绕虚轴（x-x）的稳定性,（和实腹式构件相同）,不同于实 腹式构件,长细比增大系数,建筑之家,换算长细比的计算,双肢缀条柱,双肢缀板柱,例题4：一格构式轴心受压柱截面如图(4.21)所示，承受轴心压力设计值n=1500kn，虚轴方向的计算长度为6m，实轴方向的计算长度为3m，钢材为q345，试验算其强度及整体稳定性。,建筑之家,三、分肢的稳定性,缀条柱,缀板柱,例题5：一格构式轴心受压柱截面如图(4.21)所示，承受轴心压力设计值n=1500kn，虚轴方向的计算长度为6m，实轴方向的计算长度为3m，钢材为q345，试验算其分肢的稳定性。,四、刚度验算,以构件的长细比来控制，即,建筑之家,格构式 轴心受压构件的验算,验算强度,验算整体稳定性,双肢稳定,验算刚度,虚轴,实轴,缀条,缀板,缀条,缀板,建筑之家,第五节 柱头和柱脚的设计,一.柱头的定义及作用,柱头是指柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分。其作用是将梁等上部结构的荷载传到柱身。,二、柱头的连接方式,（1）将梁连于柱侧面的侧面连接,（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接,建筑之家,（1）将梁连于柱侧面的侧面连接,建筑之家,n,垫板,顶板,加劲肋,腹板,（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接,建筑之家,n,垫板,顶板,加劲肋,柱端缀板,柱身,建筑之家,三.柱脚的定义及作用,柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。,建筑之家,第五章 受弯构件-梁,第一节 概 述 第二节 梁的强度和刚度 第三节 梁的扭转 第四节 梁的整体稳定 第五节 梁的局部稳定和加劲肋设计 第六节 考虑腹板屈曲后强度梁的设计 第七节 钢梁的设计,建筑之家,第一节 概 述,1、梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件，主要内力为弯矩与剪力。,2、梁的截面主要分型钢与钢板组合截面。,3、梁格形式主要有：简式梁格、普通梁格及复式梁格。,4、梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形。,5、梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性及局部稳定性。,建筑之家,梁的验算,正常使用极限状态,承载能力极限状态,强度,局部稳定,整体稳定,刚度（即最大挠度）,建筑之家,第二节 梁的强度与刚度,一、梁的抗弯强度,弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力,塑性阶段：整个截面达到屈服,弹塑性阶段：部分截面屈服,截面形状系数,建筑之家,塑性发展系数,弹性最大弯矩,塑性铰弯矩,抗弯强度验算,建筑之家,例题1：一截面如图所示的工字形组合钢梁q345 ，其两端铰支， 集中荷载p=50kn，试验算其抗弯强度。,例题2：一截面如图所示的工字形组合钢梁q345 ，其两端铰支，集中荷载p=50kn，同时承受沿着y方向的纯弯矩30knm，试验算其抗弯强度。,建筑之家,二、梁的抗剪强度,例题3：一截面如图所示的工字形组合钢梁q345 ，其两端铰支， 集中荷载p=50kn ，试验算其抗剪强度。,建筑之家,三、梁的局部承压强度,建筑之家,例题：一截面如图所示的工字形组合钢梁q345 ，其两端铰支， 集中荷载p=50kn ，垫块的支承长度a=50mm，试验算其局部承压强度。,建筑之家,二、梁的抗剪强度,三、梁的局部承压强度,一、梁的抗弯强度,建筑之家,四、折算应力,五、梁的刚度,建筑之家,二、梁的抗剪强度,三、梁的局部承压强度,四、折算应力,五、梁的刚度,一、梁的抗弯强度,建筑之家,例题：某焊接工字形等截面简支楼盖梁，截面尺寸如下图所示，无削弱。材料为q345钢。集中荷载设计值为pk=429kn，为间接动力荷载，均布荷载q=1.35kn/m，试计算该梁的强度。 （ix=230342cm2,a=146cm2),建筑之家,第三节 梁的扭转,一、剪力流和剪切中心,1、截面中剪应力的合力作用线与对称轴的交点s，称为剪切中心。,2、当横向荷载v通过s，梁只产生弯曲变形，当横向荷载v不通过s，梁产生弯曲并同时伴有扭转变形。,建筑之家,扭转,自由扭转,约束扭转,建筑之家,二、自由扭转,特点：,1、各截面的翘曲变形相同，纵向纤维保持直线且长度 保持不变。,2、截面上只有剪应力没有正应力。,开口薄壁构件,建筑之家,三、约束扭转,特点：,1、各截面的翘曲变形不相同，纵向纤维扭成不均匀的曲 曲线形。,2、截面上既有剪应力也有正应力，而且各纵向纤维正 应力沿杆长度方向发生变化。,约束扭转,自由扭转,翘曲扭转,剪应力,翘曲正应力和翘曲剪应力,=,+,=,+,建筑之家,例题：某焊接工字形等截面简支楼盖梁，截面尺寸如下图所示，无削弱。材料为q345钢。集中荷载设计值为pk=400kn，为间接动力荷载，均布荷载q=1kn/m，试计算该梁的强度。,建筑之家,第四节 梁的整体稳定,临界弯矩的影响因素：,梁的截面形状和尺寸,荷载的种类和荷载作用位置,梁的受压翼缘自由长度,纯弯矩作用：,建筑之家,梁的整体稳定计算方法：,1、简支组合工字型及轧制h型：,2、简支轧制普通工字型：,查表5.6,3、简支轧制槽钢：,整体稳定系数,双向受弯的整体稳定验算：,整体稳定系数的确定：,建筑之家,扭转,自由扭转,约束扭转,1、各截面的翘曲变形相同，纵向纤维保持直线且长度 保持不变。,2、截面上只有剪应力没有正应力。,1、各截面的翘曲变形不相同，纵向纤维扭成不均匀的曲线形。,2、截面上既有剪应力也有正应力，而且各纵向纤维正应力沿杆长度方向发生变化。,梁的整体稳定的影响因素：,梁的截面形状和尺寸,荷载的种类和荷载作用位置,梁的受压翼缘自由长度,梁的整体稳定计算方法：,不进行梁的整体稳定验算的条件：p178,建筑之家,例题：某工字形截面焊接组合简支梁（q345钢）， 在跨长三分点处布置次梁，如下图所示。次梁传来的计算集中力 ，不考虑梁自重，试验算该梁的整体稳定性。,建筑之家,第四节 梁的局部稳定和加劲肋设计,一、概述,1、同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳定承载力，应遵循“肢宽壁薄”的设计原则，从而引发板件的局部稳定承载力问题。,2、翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法来保证局部稳定性。,3、腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹板取值很大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。,图中：1横向加劲肋 2纵向加劲肋 3短加劲肋,建筑之家,二、梁受压翼缘板的局部稳定,三、梁腹板的局部稳定,按构造配横向加劲肋或不配加劲肋,根据计算值配横向加劲肋,根据计算值配横向和纵向加劲肋,建筑之家,四、加劲肋的构造,1、横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开。,2、横向加劲肋的间距a应满足 ，当 且 时，允许,3、纵向加劲肋距受压翼缘的距离应在 范 围内。,4、加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布 置， 支承加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布置。,5、加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足 一定的要求,6、横向加劲肋应按右图示切角，避免多向焊缝相交，产生复杂应力场。,建筑之家,7.支承加劲肋的计算,当加劲肋的端部刨平顶紧时,应按下式计算端面承压应力:,建筑之家,第七节 钢梁的设计,一、型钢梁的设计,1、根据实际情况计算梁的最大弯距设计值mmax；,2、根据抗弯强