钢结构设计原理 第四章

1、钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 1 1、受弯构件的强度验算、受弯构件的强度验算 2 2、梁的整体稳定的基本概念、验算方法以及提高、梁的整体稳定的基本概念、验算方法以及提高 整体稳定性的措施整体稳定性的措施 3 3、梁板件局部稳定的基本概念、有关规定和验算、梁板件局部稳定的基本概念、有关规定和验算 方法方法 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 只承受只承受

2、弯矩弯矩或或弯矩与剪力弯矩与剪力共同作用的构件称为受弯构件共同作用的构件称为受弯构件。 4.1 概述概述 受弯构件的设计应满足：受弯构件的设计应满足：强度、整体稳定、局部稳定和强度、整体稳定、局部稳定和 刚度刚度四个方面的要求。四个方面的要求。 前三项属于前三项属于承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算， 采用荷载的采用荷载的设计值设计值； 第四项为第四项为正常使用极限状态的计算正常使用极限状态的计算， 计算挠度时按荷载的计算挠度时按荷载的标准值标准值进行。进行。 结构中的受弯构件主要以梁的形式出现，以弯曲变形为主或结构中的受弯构件主要以梁的形式出现，以弯曲变形为主或 发生弯扭变形的构件称为

3、梁。发生弯扭变形的构件称为梁。 梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建筑梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建筑 中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁。中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁。 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 受弯构件设计应考虑受弯构件设计应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定强度、刚度、整体稳定和局部稳定各各 个方面满足要求。个方面满足要求。 1. 梁的强度计算主要包括梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算抗弯、

4、抗剪、局部压应力和折算 应力应力等强度应足够。等强度应足够。 2. 刚度主要是控制刚度主要是控制最大挠度最大挠度不超过按受力和使用要求规不超过按受力和使用要求规 定的容许值。定的容许值。 3. 整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳弯扭失稳，主，主 要通过对梁的受压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截要通过对梁的受压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截 面以降低弯曲压应力至临界应力以下。面以降低弯曲压应力至临界应力以下。 4. 局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失局部凸曲失 稳稳，在梁中主要通过限制受压

5、翼缘和腹板的宽厚比不超过规，在梁中主要通过限制受压翼缘和腹板的宽厚比不超过规 定，对组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性。定，对组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性。 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 4.2.1 弯曲强度弯曲强度 c) 弹性弹性 塑性塑性 塑性塑性 MyMMp a a =fy y a) MMy 0.6时，时， 必须以必须以 b代替进行修正。代替进行修正。 0 .1 282.0 07.1 b b （4.4.27） 轧制普通工字钢轧制普通工字钢

6、根据钢号和侧向支承点间的距离，其根据钢号和侧向支承点间的距离，其 b值值 直接由查表得到，当直接由查表得到，当 b值大于值大于0.60.6时，也需要进行修正。时，也需要进行修正。 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 1）荷载的类型；荷载的类型； 2）荷载的作用位置；荷载的作用位置； 3）梁的侧向刚度梁的侧向刚度EIy、扭转刚度扭转刚度GIt 、翘曲刚度翘曲刚度EI； 4）受压翼缘的自由长度受压翼缘的自由长度l1 ； 5）梁的支座约束程度。梁的支座约束程度。 4.4.5 影响梁

7、整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施 提高梁受压翼缘的侧向 稳定性是提高梁整体稳定的 有效方法。较经济合理的方 法是设置侧向支撑，减少梁 受压翼缘的自由长度。 1.1.影响梁整体稳定的因素影响梁整体稳定的因素 2.2.增强梁整体稳定的措施增强梁整体稳定的措施 1）增大受压翼缘的宽度增大受压翼缘的宽度； 2）在受压翼缘设置侧向支撑在受压翼缘设置侧向支撑； 3）当梁跨内无法增设侧向支撑时，宜采取闭合箱形截面当梁跨内无法增设侧向支撑时，宜采取闭合箱形截面； 4）增加梁两端的约束提高其稳定承载力。采取措施使梁端不能发增加梁两端的约束提高其稳定承载力。采取措施使

8、梁端不能发 生扭转。生扭转。 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 4.4.6 不需验算梁的整体稳定的情况不需验算梁的整体稳定的情况 （1） H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度l1与其与其 宽度宽度b1之比不超过下表所列数值时之比不超过下表所列数值时。 H型钢或工字形截面简支梁不需验算整体稳定性的最大型钢或工字形截面简支梁不需验算整体稳定性的最大l1/b1值值 跨中无侧向支承点的梁 钢 号荷载作用在上翼 缘 荷载作用在下翼 缘 跨中受

9、压翼缘有侧向 支承点的梁，不论荷 载作用于何处 Q23513.020.016.0 Q34510.516.513.0 Q39010.015.512.5 Q4209.515.012.0 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure （3 3）对箱形截面简支梁，当满足对箱形截面简支梁，当满足h/b0 6，且，且 l1/b195（ 235/fy）时）时 结构就不会丧失整体稳定。结构就不会丧失整体稳定。 图图4.4.5 箱形截面箱形截面 （2 2）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，

10、能）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能 阻止梁受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。阻止梁受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure y y xx 270 x10 270 x10 1400 x6 90KN130KN90KN 3m3m3m3m 例例6-1： 某简支梁，焊接工字形截面，跨度中点及两端都某简支梁，焊接工字形截面，跨度中点及两端都 设有侧向支承，可变荷载标准值及梁截面尺寸如图所示，荷设有侧向支承，可变荷载标准值及梁截面尺寸如图所示，

11、荷 载作用于梁的上翼缘，设梁的自重为载作用于梁的上翼缘，设梁的自重为1.57kN/m，材料为，材料为 Q235，试计算此梁的整体稳定性。，试计算此梁的整体稳定性。 解解： 步骤步骤1判定是否要进行整体稳定的验算判定是否要进行整体稳定的验算 梁受压翼缘自由长度梁受压翼缘自由长度l16m，l1/b160027 2216， 因此应计算梁的整体稳定。因此应计算梁的整体稳定。 第四章第四章 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure y y xx 270 x10 270 x10 1400 x6 90KN130KN90KN 3m3m3m3m 步骤步骤2