钢结构_第五章

1、黑龙江大学建筑工程学院 5.1 梁的类型和梁的布置 5.1.1 概述 黑龙江大学建筑工程学院 5.1.2 梁的类型 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.1.3 梁格布置 黑龙江大学建筑工程学院 主梁 次梁 主梁 纵向次梁 横向次梁 主梁 黑龙江大学建筑工程学院 5.1.4 主次梁的连接 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.2 受弯构件的强度和刚度 5.2.1 弯曲强度 y nx x f W M 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 ff W M Ry nxx x / f W M W M nyy y nxx

2、 x 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.2.1.2 抗剪强度 黑龙江大学建筑工程学院 It VS 黑龙江大学建筑工程学院 V f max 黑龙江大学建筑工程学院 5.1.2.3 局部压应力 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 f lt F zw c 黑龙江大学建筑工程学院 Ryz hhal25 bhal yz 5 . 2 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.2.1.4 折算应力 黑龙江大学建筑工程学院 f ccz1 222 3 1 y I M n x 黑龙江大学建筑工程学院 5.2.2 梁的刚度 vv 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件最大挠度计算：

3、受弯构件最大挠度计算： 简支梁在简支梁在均布荷载均布荷载作用下作用下: EI lq w k 4 384 5 简支梁在简支梁在集中集中荷载荷载作用下作用下: EI lP w k 3 48 1 悬臂悬臂梁在梁在均布荷载均布荷载作用下作用下: EI lq w k 4 8 1 悬臂悬臂梁在梁在集中集中荷载荷载作用下作用下: EI lP w k 3 3 1 黑龙江大学建筑工程学院 一、受弯构件整体稳定临界弯矩一、受弯构件整体稳定临界弯矩Mcr f W M nxx x EI lq w k 4 384 5 强度强度 刚度刚度 为提高为提高 强度和刚度强度和刚度 Wnx和和Inx 尽可能大尽可能大 梁梁截面尽

4、量截面尽量 高、宽高、宽 太高太高太宽又太宽又 会会引起引起失稳失稳 5.3 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 （1）当荷载较小时，偶有干扰，发生侧向弯曲和扭转，）当荷载较小时，偶有干扰，发生侧向弯曲和扭转， 干扰撤去，变形恢复，干扰撤去，变形恢复，梁是整体稳定的。梁是整体稳定的。 （2）当荷载增大，超过某一数值（临界值），有侧向）当荷载增大，超过某一数值（临界值），有侧向 干扰引起干扰引起侧向弯曲和扭转侧向弯曲和扭转，这时候，撤去干扰也不，这时候，撤去干扰也不 能恢复变形，能恢复变形，梁是不稳定的。梁是不稳定的。 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳

5、定 1、受弯构件整体失稳现象、受弯构件整体失稳现象 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定 整体失稳原因分析：整体失稳原因分析： M 上翼缘受压上翼缘受压 下翼缘受拉下翼缘受拉 腹板阻止上翼缘腹板阻止上翼缘 绕绕x-x轴屈曲轴屈曲 带动整个截面带动整个截面 绕绕y-y轴屈曲轴屈曲 问题问题 受弯构件弯扭失稳与轴心受压构件有何区别？受弯构件弯扭失稳与轴心受压构件有何区别？ 黑龙江大学建筑工程学院 5.3.1 梁整体稳定的概念 黑龙江大学建筑工程学院 5.3.2 梁整体稳定的保证 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 不需验算整体稳定的情况 b 黑龙江大学建筑工程学院

6、黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.3.3 梁的整体稳定实用算法 cry xcr b xRyR f M f Wf f W M xb x y cr y cr b M M f 黑龙江大学建筑工程学院 y y xy b fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 b bbb b 黑龙江大学建筑工程学院 ) 12(8 . 0 bb 12 bb 0 b y b y xy bb fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 黑龙江大学建筑工程学院 y b fhl bt 235570 1 6 . 0 b 0 . 1 282. 0 07. 1 b

7、b b b b 黑龙江大学建筑工程学院 f W M W M yy y xb x b 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定 【 例例】受弯构件整体稳定验算受弯构件整体稳定验算 焊接工字形等截面简支梁，跨度焊接工字形等截面简支梁，跨度15m15m，在距两端支，在距两端支 座座5m5m处分别支承一根次梁，由次梁传来集中荷载（设计处分别支承一根次梁，由次梁传来集中荷载（设计 值）值） ， 钢材为钢材为Q235Q235钢，试验算其整体稳定性。钢，试验算其整体稳定性。 kNF180 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定 ml5 1 y fb l235 165 .43

8、 115 5000 1 1 m kN q76. 12 . 185. 710)214. 04 . 21 . 012( mkNM5 .9491576. 1 8 1 5180 2 【解解】 1 1、判断是否需要验算整体稳定、判断是否需要验算整体稳定 次梁可作为梁侧向支承，故梁受压翼缘自由长度次梁可作为梁侧向支承，故梁受压翼缘自由长度 , 2 2、受力分析、受力分析 梁自重设计值：梁自重设计值： 梁跨中最大弯矩为：梁跨中最大弯矩为： 应验算整体稳定。应验算整体稳定。 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定 2 18720120010142402mmA 4 3 32260000 12

9、24014 2mmI y 3 6378000 614 3916000000 mmWx mmiy5 .41 1872 32260000 5 .120 5 .41 5000 1 y y i l 4 3 2 3916000000 12 120010 607142402mmIx 3 3、计算截面特性、计算截面特性 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定 22 6 2152 .201 637800074. 0 105 .949 mm N f mm N W M xb 4 4、验算整体稳定、验算整体稳定 因此梁整体稳定性能保证。因此梁整体稳定性能保证。 黑龙江大学建筑工程学院 5.4 梁板

10、件的局部稳定和腹板加劲肋设计 黑龙江大学建筑工程学院 一、概述一、概述 为为提高强度和刚度，腹板宜高提高强度和刚度，腹板宜高 为提高整体稳定性，翼缘宜宽为提高整体稳定性，翼缘宜宽 较宽较薄较宽较薄 轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。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 受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定 黑龙江大学建筑工程学院 受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定 黑龙江大学建筑工程学院 5.4.1 矩形薄板的屈曲 黑龙江大学建筑工程学院 022 2 22 2 2 4 4 22 4 4 4 y w N yx w N x w N y w yx w

11、x w D yxyx 黑龙江大学建筑工程学院 )1 (12 2 3 Et D 黑龙江大学建筑工程学院 02 2 2 4 4 22 4 4 4 x w N y w yx w x w D x 11 sinsin mn mn b yn a xm Aw 黑龙江大学建筑工程学院 2 2 2 2 mb an a mb b D Nxcr 2 2 2 2 2 b D k mb a a mb b D N xcr 2 mb a a mb k 黑龙江大学建筑工程学院 2 2 4 b D N xcr 黑龙江大学建筑工程学院 2 2 2 )1 (12 b tEk cr 4 22 2 2 106 .18 )1 (12 b

12、 t k b tEk cr 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.4.2 梁受压翼缘板的局部稳定 ycr f b t k 4 2 106 .18 EEt/ 黑龙江大学建筑工程学院 y ft b235 40 0 黑龙江大学建筑工程学院 2 425. 0 a b k y ft b235 13 y ft b235 15 黑龙江大学建筑工程学院 5.5.3 梁腹板的局部稳定 黑龙江大学建筑工程学院 4 2 106 .18 b t k W cr 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 crVys f/3/ yVy ff 23541 / 0 y w s f k th 黑龙江大学建筑工

13、程学院 22 /1 . 1/ sVsVycr ff 2 . 1 s 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 V w f th 235 8 .75/ 0 yw ft h235 80 0 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 4 2 0 10445 h tw cr 4 2 0 10738 h tw cr 4 2 0 10547 h tw cr 黑龙江大学建筑工程学院 yw ft h235 177 0 yw ft h235 153 0 黑龙江大学建筑工程学院 受压翼缘扭转未受约束 受压翼缘扭转受约束 235153 / 235177 /

14、 / 0 0 y w y w cryb f th f th f 黑龙江大学建筑工程学院 235177 /2 y wc b f th 235153 /2 y wc b f th 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 4 2 0 106 .18 h t k W ccr ah0255. 081. 1 黑龙江大学建筑工程学院 y w f th 235 84/ 0 y w f th 235 80/ 0 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 1)()( 22 ccr c crcr 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 1)()( 2 1 2 11 crccr c cr 黑龙江

15、大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 2 1 1 1 )5 . 04 . 0/(1 h a 黑龙江大学建筑工程学院 1)()( 2, 2 2 2 2 2 2 crc c crcr 235194 / 2 2 y W b f th 黑龙江大学建筑工程学院 5.4.2 腹板加劲肋的布置与设计 腹板加劲肋的布置要求 黑龙江大学建筑工程学院 承受静力荷载的梁宜考虑腹板屈曲后强度，仅承受静力荷载的梁宜考虑腹板屈曲后强度，仅 配支承加劲肋不能满足要求时应设置中间横向配支承加劲肋不能满足要求时应设置中间横向 加劲肋。加劲肋。 黑龙江大学建筑工程学院 yw fth/23580/ 0

16、0 c 0 c yw fth/23580/ 0 yw fth/235170/ 0 yw fth/235150/ 0 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.4.3 加劲肋的构造要求 mm h bs40 30 0 15 s s b t 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 3 0 3 wz thI 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.4.4 支承加劲肋的计算 yw ft/23515 黑龙江大学建筑工程学院 FthVN wwcrus 黑龙江大学建筑工程学院 5.5 考虑腹板的屈曲后强度的梁设计 5.5.1 薄板的屈曲后强度 黑龙江大学建

17、筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.6.2 梁腹板受剪屈曲后强度 黑龙江大学建筑工程学院 tcru VVV crwcrwcr AthV 0 sincos 0 ahS )sin2sin 2 (sin)sincos( 2 0 0 a h tahtV wtwtt 黑龙江大学建筑工程学院 ahtg/2 0 2sin 2 1 cos)sin(atatT wtwtf 2 0 00 )/(1 1 2 1 2sin 2 1 / ha AthahTV wtwtft 黑龙江大学建筑工程学院 )(33/ crvytvytcr ff或 2 0) /(1 2 3 ha

18、 f AV crvy wt ) )/(115. 1 ( )/(1 2 3 2 0 2 0 ha f A ha f AAV crvy crw crvy wwcru 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 2 sin wts atN 2 0 0 )/(1 / 1)( 15. 1 ha ha f at N crvy w s FthVN wwcrus 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 5.5.3 腹板受弯屈曲后梁的极限弯矩 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 fWM xexeu x wc e I th 2 )1 ( 1 3 黑龙江大学建筑工程学院 5.5.4 弯剪联合

19、作用下梁腹板的屈曲后强度 黑龙江大学建筑工程学院 1) 1 5 . 0 ( 2 feu f u MM MM V V f h hAhA M ff f 2 2 22 2 11 )( M、V同时存在的弯矩和剪 力设计值，当V0.5Vu取 V=0.5Vu， MMf取M=Mf。 Af1,h1,Af2,h2 黑龙江大学建筑工程学院 5.5.4 利用腹板屈曲后强度的梁的加劲肋设计 黑龙江大学建筑工程学院 2 00 )/(1)(hathVH crwu 黑龙江大学建筑工程学院 )16/(3 0 efHhAc 黑龙江大学建筑工程学院 强度强度 局部稳定局部稳定 翼缘翼缘 腹板腹板 刚度刚度 受弯构件受弯构件 设计

20、设计 5.6 受弯构件设计受弯构件设计 整体稳定整体稳定 抗弯强度抗弯强度 抗剪强度抗剪强度 局部承压强度局部承压强度 折算应力折算应力 黑龙江大学建筑工程学院 5.6.1 梁的截面选择 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 黑龙江大学建筑工程学院 24 5 )2/(48 5 48 5 848 5 384 5 2 max 2 max 2 max 224 max v Eh l hEW lM EI lMlq EI l EI lq v k x k x kk xx k 3 . 1/ max f k 2 .31 5 min v l E fl h cmWh xe 3073 黑龙江大学建筑工程学院 v ww f th V max max 2 . 1 vw w fh V