受弯构件(精)ppt课件

钢结构基本原理,.,2,2020/5/12,4受弯构件,本章难点：如何进行梁的整体稳定、局部稳定验算，腹板加劲肋、型钢梁和组合梁如何设计。,（1）梁的强度和刚度（2）梁的整体稳定（3）梁的局部稳定和腹板加劲肋设计（4）型钢梁的设计（5）组合梁的设计（6）梁的拼接、连接和支座,本章内容：,本章重点：梁的整体稳定，梁的局部稳定和腹板加劲肋设计，型钢梁和组合梁的设计。,.,3,2020/5/12,4.1受弯构件的形式和应用,4.1.1实腹式受弯构件-梁,图5.1梁的截面类型,.,4,2020/5/12,图5.2工作平台梁格示例,.,5,2020/5/12,图5.3梁格形式,.,6,2020/5/12,4.1.2格构式受弯构件-桁架,简支梁式、刚架横梁式、连续式、伸臂式、悬臂式,图5.4梁式桁架的形式,.,7,2020/5/12,图5.5悬臂桁架,.,8,2020/5/12,5.2梁的强度和刚度,5.2.1梁的强度,1、梁的抗弯强度,图5.6梁受弯时各阶段正应力的分布情况,b.弹性阶段c.弹塑性阶段d.塑性阶段,规范：塑性发展深度a0.125h,.,9,2020/5/12,在Mx作用下,在Mx和My作用下,Mx、My-绕x轴和y轴的弯矩,Wnx、Wny-对x轴和y轴的净截面模量,x、y-截面塑性发展系数,工字截面x=1.05,y=1.2动力荷载作用x=y=1.0,时，工字截面x=1.0,当,1、梁的抗弯强度,抗弯强度不足,用增大梁高h的方法解决。,.,10,2020/5/12,表5.1截面塑性发展系数x、y值,.,11,2020/5/12,表5.1截面塑性发展系数x、y值续表,.,12,2020/5/12,I毛截面惯性矩；,S中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；,tw腹板厚度；,fv钢材的抗剪强度设计值。,V计算截面沿腹板平面作用的剪力；,图5.7腹板剪应力,2、梁的抗剪强度,抗剪强度不足,用增大腹板厚度tw的方法解决。,.,13,2020/5/12,lz腹板的假定压力分布长度,F集中荷载(动荷考虑动力系数)；,系数,重级工作制吊车轮压1.35,其他1.0；,A支承长度吊车轮压取50mm,梁中部lz=a+5hy+2hR,梁端lz=a+2.5hy+a1,hR轨道高度,hy自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离,图5.8梁的局部受压,3、梁的局部承压强度,.,14,2020/5/12,图5.9局部压应力,(a),梁端lz=a+2.5hy+a1,.,15,2020/5/12,梁中部lz=a+5hy+2hR,(b),(c),图5.9局部压应力,.,16,2020/5/12,组合梁腹板计算高度边缘处,可能同时受较大的正应力、剪应力和局部压应力,、c、腹板根部同一点处同时产生的应力，、c拉为正，压为负,1：、c同号取1.1，异号取1.2,t1,b,图5.10复杂应力,4、梁在复杂应力作用下的强度计算,.,17,2020/5/12,5.2.2梁的刚度,vv,V-由荷载标准值产生的最大挠度v-梁的容许挠度,或,对等截面简支梁：,l梁的跨度,Ix-毛截面惯性矩E-梁的容许挠度,.,18,2020/5/12,5.3梁的整体稳定和支撑,5.3.1梁整体稳定的概念,强度-弯曲,失稳弯曲+扭转,图5.11梁的整体失稳,.,19,2020/5/12,临界弯矩：梁维持稳定平衡状态所承担的最大弯矩,荷载作用位置有关。,式和横向,荷载类型、梁端支承方,梁的侧扭屈曲系数,与,模量；,钢材的弹性模量和剪变,、,之间的距离）；,（受压翼缘侧向支承点,梁受压翼缘的自由长度,梁毛截面扭转惯性矩；,性矩；,轴（弱轴）的毛截面惯,梁对,b,G,E,l,I,y,I,t,y,1,.,20,2020/5/12,影响临界弯矩的因素,=,=,=,=,=,=,j,j,j,.,29,2020/5/12,.,30,2020/5/12,一、概述,为提高强度和刚度，腹板宜高为提高整体稳定性，翼缘宜宽,较宽较薄,轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。,受压翼缘屈曲,腹板屈曲,受弯构件局部稳定,.,31,2020/5/12,受弯构件局部稳定,.,32,2020/5/12,二、受弯构件局部失稳现象,组合梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，受弯构件组成板件会偏离原来平面位置而发生波形鼓曲，这种现象称为梁的局部失稳现象。,受弯构件局部稳定,受弯构件发生局部失稳后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件立刻破坏，但会引起强度、整体稳定和刚度下降，故在钢结构中采取构造措施防止局部失稳发生。,.,33,2020/5/12,三、板件局部稳定设计准则1、由强度控制承载力，使板件局部失稳的临界应力不小于材料的屈服强度。,2、由整体稳定控制承载力，使板件局部失稳的临界应力不小于构件的整体稳定临界应力。,3、由实际工作应力控制承载力，使板件局部失稳临界应力不小于实际工作应力。,受弯构件局部稳定,.,34,2020/5/12,提高腹板局部稳定方法,（1）加厚腹板（2）设置加劲肋,受弯构件局部稳定,受压翼缘的局部稳定:,三边简支，一边自由板,腹板局部稳定:,四边简支板,腹板在M作用下,腹板在V作用下,腹板在F作用下,.,35,2020/5/12,受弯构件局部稳定,加劲肋的布置,.,36,2020/5/12,当时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部压应力的单独作用下均不会失稳；当时，腹板在弯曲应力的单独作应下不会失稳，但在剪应力、局部压应力单独作用下有可能失稳；当时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部应力的单独作用下都可能失稳,受弯构件局部稳定,板件局部失稳临界应力,控制板件宽厚比,理论推导,.,37,2020/5/12,采取限制宽厚比来保证其局部稳定。,当考虑塑性发展时,受弯构件局部稳定,规范规定,翼缘：,.,38,2020/5/12,受弯构件局部稳定,腹板：,a、当时，按构造设置加劲肋。,b、当时，设置横向加劲肋。,c、当时，设置纵向加劲肋，在集中力处设置短加劲肋。,d、任何情况下均须满足,.,39,2020/5/12,四、加劲肋设计,1、种类,受弯构件局部稳定,构造加劲肋(间隔加劲肋),支承加劲肋,.,40,2020/5/12,2、构造加劲肋作用加劲肋分横向、纵向和短加劲肋三种。其作用是将腹板划分成若干板块，提高腹板的局部稳定性。,受弯构件局部稳定,.,41,2020/5/12,刚度：bsh0/30+40mm稳定性：tsbs/15,3、构造加劲肋设计原则：1)必须在腹板平面外有足够刚度和稳定性。,3)直接承受动荷载的吊车梁，中间横向加劲肋下端不应与受拉翼缘焊接。,受弯构件局部稳定,宽度为(但不大于40mm)高度为（但不大于60mm）,50100mm,2)为避免应力集中，加劲肋应切角。,4)加劲肋宜在腹板两侧成对配置。,.,42,2020/5/12,7）横向加劲肋除应符合上述要求外，尚应满足以下要求：,8）纵向加劲肋应满足下列要求：,a/h00.85，Iy(2.5-0.45a/h0)(a/h0)2h0tw3,a/h00.85，Iy1.5h0tw3,6）在横向加劲肋和纵向加劲肋相交处切断纵向加劲肋而使横向加劲肋保持连续。,5)横向加劲肋最小间距为:最大间距为:,（当且可取）,受弯构件局部稳定,.,43,2020/5/12,五、支承加劲肋,受弯构件局部稳定,1、支承加劲肋概念承受集中力或支座反力的横向加劲肋。2、支承加劲肋形式平板式突缘式,.,44,2020/5/12,1）稳定性,受弯构件局部稳定,3、支承加劲肋设计,加劲肋和加劲肋两侧,范围内的腹板面积。,轴心受压稳定系数，由查表,对于十字形截面：b类对于T形截面：c类,.,45,2020/5/12,2）端面承压应力,受弯构件局部稳定,端部承压面积，即支承加劲肋与翼缘板接触处净面积(扣除加劲肋斜切角面积)。,钢材的端部承压强度设计值。,.,46,2020/5/12,强度,局部稳定翼缘腹板刚度,受弯构件设计,受弯构件设计,整体稳定,抗弯强度抗剪强度局部承压强度折算应力,.,47,2020/5/12,一、梁拼接,工厂拼接工地拼接,受弯构件设计,.,48,2020/5/12,二、梁梁连接,迭接,侧接,受弯构件设计,.,49,2020/5/12,三、变截面梁,将梁截面变化与弯矩图相适应，以节省钢材,小跨度梁一般不变。,变翼缘板宽度,变腹板高度（鱼腹梁）,受弯构件设计,.,50,2020/5/12,受弯构件设计,【例五】受弯构件设计请验算跨度,承受静力荷载的简支楼面次梁32a，,作用于次梁上翼缘的荷载为：,分项系数,可变荷载标准值:,分项系数,32a几何参数：,钢材采用Q235，,截面无削弱；,永久荷载标准值:,.,51,2020/5/12,【解】1、受力分析,2、截面特性,受弯构件设计,.,52,2020/5/12,3、验算1）强度a、弯曲应力：,b、剪应力：,由于和不