第五章梁（受弯构件PPT课件

1、第二节梁的强度与刚度一、梁的强度梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有局部承压应力，故梁的强度应包括：抗弯强度、抗剪强度、局部成压强度，在弯应力、剪应力及局部压应力共同作用处还应验算折算应力。1、抗弯强度弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力弹塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力第1页/共25页ynefWM 弹性最大弯矩 塑性铰弯矩 截面形状系数 梁的规范计算方法以部分截面发展塑性（1/4截面）为极限承载力状态单向弯曲双向弯曲式中：为塑性发展系数，按P143P143，表5.15.1 b1/t13b1/t13及直接承受动力荷载时=1.0=1.0fWMWMynyyxnxxnPnWWF/y

2、pnpnfWMfWMynxnyxyx)()()(第2页/共25页二、抗剪强度三、腹板局部压应力四、折算应力两同号取1.11.1， 异号取1.21.2五、梁的刚度 控制梁的挠跨比小于 规定的限制（为变形量的限制）VwxftIVSfltFzwcfcceq12223第3页/共25页第三节 梁的整体稳定一、梁的失稳机理 梁受弯变形后，上翼缘受压，由于梁侧向刚度不够，就会发生梁的侧向弯曲失稳变形，梁截面从上至下弯曲量不等，就形成截面的扭转变形，同时还有弯矩作用平面那的弯曲变形，故梁的失稳为弯扭失稳形式，完整的说应为：侧向弯曲扭转失稳。 从以上失稳机理来看， 提高梁的整稳承载力 的有效措施应为提高 梁上翼

3、缘的侧移刚度， 减小梁上翼缘的侧向 计算长度第4页/共25页二、影响梁整体稳定的因素 主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压翼缘的侧向支撑。三、整体稳定计算 表达式fWMxbxfWMWMyyyxbxxycrycrbWfMfxcrcrWMfffWMbryycrrcrxx第5页/共25页三、梁的整体稳定保证措施 提高梁的整体稳定承载力的关键是，增强梁受压翼缘的抗侧移及扭转刚度，当满足一定条件时，就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体失稳，可以不必验算梁的整体稳定，具体条件详见P153四、梁的侧向支撑 侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小侧向计算长度，故要求侧向支撑应可靠，能有效地承

4、受梁侧弯产生的侧向力（实际为弯曲剪力），由于侧弯主要是受压翼缘弯曲引起，同第四章，侧向力可以写为： 如果为支杆应按轴心受压构件计 算，同时应注意如书P154图5.11 所示的有效支撑。 夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应采取措施限制梁的扭转。yfffAF23585第6页/共25页第四节 梁的局部稳定与加劲肋设计一、概述 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。 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。 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

5、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 1横向加劲肋 2 2纵向加劲肋 3 3短加劲肋第7页/共25页二、翼缘板的局部稳定 设计原则等强原则 按弹性设计（不考虑塑性发展=1.0=1.0），因有残余应力影响，实际截面已进入弹塑性阶段，规范取E Et t=0.7E=0.7E。 若考虑塑性发展( (1.01.0），塑性发展会更大E Et t=0.5E=0.5E。 当 时， =1.0 =1.0 ycrfbtE21221127 .0425.0yftb235151yftb235131yyftbf23515235131第8页/共25页三、加劲肋的配置与构

6、造1、配置规定（P169，表5.10）第9页/共25页2、加劲肋的构造 横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开； 横向加劲肋的间距a应满足 ，当 且 时，允许 纵向加劲肋距受压翼缘的距离应在 范围内； 上述各式中，h0为梁腹板的计算高度，hc为梁腹板受压区高度，对于单对称截面，前述表5.10中4、5项中有关纵向加劲肋规定中的h0应取2hc。 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。 加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足：0025 . 0hah0cywfth235100005 . 2 ha 5 . 22cchh第10页/共25页 横向加劲肋的

7、截面尺寸双侧布置时单侧布置时：b bs s不应小于上式的1.21.2倍。 截面惯性矩的要求（同时配置横、纵肋时）横向肋：纵向肋： 当 时 当 时 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。mmhbs4030015ssbt303wzthI305.1wythI30200)(45.05.2(wythhahaI85.00ha85.00ha第11页/共25页 支承加劲肋构造与计算在梁支座处及较大集中荷载作用处，应布置支承加劲肋，支承加劲肋实际上就是加大的横向加劲肋，支承加劲肋分梁腹板两侧成对布置的平板式，及凸缘式两种。第12页/共25页其作用除保证腹板的局部稳定外，还应承受集中力作

8、用，故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求外，尚满足如下所述几方面承载力的要求。p稳定性计算 注：平板式按b类；凸缘式按c类p端面刨平抵紧示应验算端面承压p端面焊接时以及支承肋与腹板的焊缝应按第三章方法验算焊缝强度fANfANcece第13页/共25页第四节 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M Mmaxmax；2 2、根据抗弯强度，计算所需的净截面抵抗矩：3 3、查型钢表确定型钢截面4 4、截面验算 强度验算：抗弯、抗剪、局部承压（一般不需验算折算应力强度）； 刚度验算：验算梁的挠跨比 整体稳定验算（型钢截面局部稳定一般不需验算）。 根据验算结果调整截面，再进行

9、验算，直至满足。fMWxTmax第14页/共25页二、组合梁的截面设计1、根据受力情况确定所需的截面抵抗矩2、截面高度的确定 最小高度：h hminmin由梁刚度确定； 最大高度：h hmaxmax由建筑设计要求确定； 经济高度：h he e由最小耗钢量确定； 选定高度：h hminminhhhhmaxmax；hhhhe e，并认为h h0 0hhe e3 3、确定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），则有： 或按经验公式：4.05222TTeWWhmmWhTe3023fMWxTmaxVwwxfthVtIVS0max2 . 1VwfhVt02 . 15 . 30htw第15页/共25页3、确定翼

10、缘宽度 确定了腹板厚度后，可按抗弯要求确定翼缘板面积A Af f，已工字型截面为例： 有了A Af f ，只要选定b b、t t中的其一，就可以确定另一值。4、截面验算 强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度）； 刚度验算：验算梁的挠跨比； 整体稳定验算； 局部稳定验算（翼缘板） 根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。 根据实际情况进行加劲肋结算与布置TfwWthAhthhIW2030221222600wTfthhWA第16页/共25页4、腹板与翼缘焊缝的计算 连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为： 当梁上承受固定的集中荷载且未设支承了时，上翼缘焊缝同时承受剪力T T1

11、 1及集中力F F的共同作用，由F F产生的单位长度上的力V V1 1为：IVStTw111wffffhT17 . 021IfVSfThwfwff4 . 14 . 111zwwzwclTttlTtV1wfffffhVhT2121)7 . 02()7 . 02(2121)(4 . 11fwffVTfh第17页/共25页第六章 拉弯与压弯构建 第一节 概述 第二节 拉弯与压弯构件的强度与刚度 第三节 实腹式压弯构件的整体稳定 第四节 实腹式压弯构件的局部稳定 第五节 实腹式压弯构件的截面设计 第六节 格构式压弯构件第18页/共25页第一节 概 述 拉弯与压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，

12、也就是为轴心受力构件与受弯构件的组合，典型的三种拉、压弯构件如下图所示。 同其他构件一样，拉、压弯构件也需同时满足正常使用及承载能力两种极限状态的要求。正常使用极限状态：满足刚度要求。承载能力极限状态：需满足强度、整体稳定、局部稳定三方面要求。 截面形式：同轴心受力构件， 分实腹式截面与格构式截面实腹式：型钢截面与组合截面格构式：缀条式与缀板式第19页/共25页 第二节 拉、压弯构件的强度与刚度一、强度 两个工作阶段，两个特征点弹性工作阶段：以边缘屈服为特征点（弹性承载力）弹塑性工作阶段：以塑性铰弯距为特征点（极限承载力）第20页/共25页如右图所示，为计算方便，用线性相关方程（偏安全）规范公

13、式 1ppMMNNynnfWMANfWMANnxxxnfWMWMANnyyynxxxn第21页/共25页 关于号的说明如右图所示对于单对称截面，弯距绕非对称轴作用时，会出现两种控制应力状况。 不考虑塑性发展（=1.0=1.0）的情况直接承受动力荷载时；格构式构件，弯距绕虚轴作用时；当 时。二、刚度 一般情况，刚度由构件的长细比控制，即：yyftbf23515235131 yx,maxmax第22页/共25页第三节 实腹式压弯构件的整体稳定一、概 述 实腹式压弯构件在轴力及弯距作用下，即可能发生弯矩作用平面内的弯曲失稳，也可能发生弯矩作用平面外的弯曲扭转失稳（类似梁）。两方面在设计中均应保证。二、弯矩作用平面内的整体稳定 以右图示理想的压弯构件为例 考虑初弯曲 的影响 以受压边缘纤维屈服为破坏准则，则有022xMNydxydEIlvym2sin)1 (EExmNNNMv0vExmxNNNvMNvNvMM100max)()1 (10afNNWNvMANyExxx第23页/共25页如果M=0M=0，则构件变为轴心压杆