钢结构稳定课件

钢结构稳定性钢结构稳定性11、轴心受力构件2、受弯构件（梁）3、拉弯和压弯构件1、轴心受力构件2、受弯构件（梁）3、拉弯和压弯构件21、轴心受力构件轴心受力构件的破坏方式及计算内容拉杆压杆（柱）强度计算控制长细比强度计算整体稳定和局部稳定控制长细比构件的拉伸或压缩量很小，一般不算。1、轴心受力构件轴心受力构件的破坏方式及计算内容拉杆压杆（柱31.1轴心受拉构件一、强度二、刚度

单面连接单角钢轴拉强度计算时f乘折减系数0.851.1轴心受拉构件一、强度二、刚度单面连接单角钢轴拉强度4

1.2实腹式轴心受压构件

三

局部稳定（工字型）

四

刚度

二

整体稳定一

强度

截面无削弱可不验算强度。热轧型钢可不验算局稳。

构件应满足强度、整体稳定、局部稳定和刚度要求1.2实腹式轴心受压构件三局部稳定（工字型）5（1）

轴心受压构件的受力性能短柱——强度问题：

构件中受力最大截面上的应力不超过材料强度设计值

用净截面长柱——稳定问题:整体稳定

整个构件由稳定平衡过渡到不稳定平衡状态时截面中的平均应力不超过材料临界压力设计值，实质为变形问题。

用毛截面附：（1）轴心受压构件的受力性能短柱——强度问题：附：6（2）

理想轴心受压构件的整体稳定

理想轴心压杆：

假定杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用,杆件在受荷之前无初始应力、初弯曲和初偏心,截面沿杆件是均匀的(等直杆）。此种杆件失稳,称为发生屈曲。屈曲形式:

1)弯曲屈曲：只发生弯曲变形,截面绕一个主轴旋转；

2)扭转屈曲：绕纵轴扭转;3)弯扭屈曲：即有弯曲变形也有扭转变形。弯曲屈曲：双轴对称截面，单轴对称截面绕非对称轴；扭转屈曲：十字形截面；弯扭屈曲：单轴对称截面绕对称轴（槽钢，等边角钢），无对称轴。（2）理想轴心受压构件的整体稳定理想轴心压杆：屈曲形式72、受弯构件（梁）

计算内容:

(1)梁截面的强度

(2)梁的整体稳定

(3)梁的局部稳定和腹板加劲肋设计

(4)梁的刚度——挠度

正应力剪应力2、受弯构件（梁）8一、抗弯强度在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

2.1受弯构件（梁）强度二、抗剪强度V—计算截面沿腹板平面作用的剪力；I—毛截面惯性矩；tw—腹板厚度；S—中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；fv—钢材的抗剪强度设计值。｛一、抗弯强度在Mx作用下在Mx和My作用下Mx、My-9三、梁的局部承压强度

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)；ψ–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三、梁的局部承压强度lz–腹板的假定压力分布长度F–10四、梁在复杂应力作用下的强度计算

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σ、σc

、τ—腹板根部同一点处同时产生的应力，

σ、σc拉为正，压为负β1：σ、σc同号取1.1，

异号取1.2t1b四、梁在复杂应力作用下的强度计算组合梁腹板计算高度边11（1）梁整体稳定性2.2整体稳定（2）简支梁的整体稳定系数焊接工字型和H型钢梁轧制普通工字钢梁轧制普通槽钢梁——见附表1.10上述公式计算或查表所得时，修正为：（1）梁整体稳定性2.2整体稳定（2）简支梁的整体稳定系数12关于中参数确定——梁侧向支撑点间对截面弱轴的长细比上述公式可用于计算双轴对成等截面工字型（含H形钢）悬臂梁——对受压翼缘毛截面的抵抗矩——见附表1.9，特别注意表下的6条注，尤其要理解注2。关于13（3）可不必计算梁整体稳定性的情况（条件）

梁上铺板能阻止梁受压翼缘的侧向位移时工字型和H型钢梁小于附表1.8的规定时箱形截面简支梁且时（一般多可满足）（4）梁整体稳定性的近似计算

只适用于压弯构件，但不能用于受弯构件

（5）梁整体稳定性的其它问题

梁端“夹支”，绕y轴转动受约束时稳定性的提高不考虑梁上有多种荷载类型查不到βb时梁变截面（3）可不必计算梁整体稳定性的情况（条件）梁上铺板能阻止梁14一、翼缘板的允许宽厚比第6章在讲轴心受压构件板件的局部稳定时有下式和均布压力2.3梁的局部稳定和腹板加劲肋设计若不考虑翼缘板上应力的变化，梁为弹性工作（不考虑塑性发展）时梁为弹塑工作（考虑塑性发展）时翼缘板外伸长度与厚度之比分别需满足：塑性发展系数取1时塑性发展系数取>1时一、翼缘板的允许宽厚比2.3梁的局部稳定和腹板加劲肋设计若15支承加劲肋：用于支座和集中力作用处

中间加劲肋加劲肋横向加劲肋：多数板梁需设置纵向加劲肋：h0/tw较大，且正应力较大时短加劲肋：h0/tw较大，正应力、局压应力较大二、工字形截面（含H形截面）腹板的加劲肋布置

腹板高厚比h0/tw超过限值时，通过加中间加劲肋来保证腹板的局部稳定性。梁腹板中不同位置处的应力性质差异较大，其临界应力不同，需设置的加劲肋也有区别。腹板局部稳定的验算：求各种荷载单独作用下的临界应力——给出它们同时作用下的临界条件——验算各区格的局部稳定性支承加劲肋：用于支座和集中力作用处加劲肋横向加劲肋：多数板梁16

支座和受较大固定集中力处宜设支承加劲肋；

H0应取腹板受压区高度hc的2倍；纵向加劲肋设在hc的中部或偏上；减小横向加劲肋间距不能提高弯曲应力作用下腹板的局部稳定性梁腹板加劲肋的设计（1）、腹板加劲肋的设置支座和受较大固定集中力处宜设支承加劲肋；梁腹板加劲肋的设17（2）、腹板中间加劲肋的计算和构造（2）横向加劲肋间距0.5h0～2h0（h0/tw小于100可2.5h0）。（3）腹板同时设横向加劲肋和纵向加劲肋，相交处切断纵肋,横肋连续，纵横加劲肋均应保证一定的惯性矩。（4）为避开焊缝，加劲肋需切角（5）横向加劲肋与腹板和受压翼缘焊，可不与受拉翼缘焊，受动力荷载作用时在受拉翼缘处提前切断。（1）用Q235钢，双侧对称配置（单侧配则加强），截面应有足够刚度。（2）、腹板中间加劲肋的计算和构造（2）横向加劲肋间距0.518（3）、腹板的支承加劲肋按承受的集中荷载或支座反力（1）按轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性。（2）按进行加劲肋局部承压或连接计算。1.平面外稳定验算2.端部承压计算3.支承加劲肋与腹板的角焊缝连接

（3）、腹板的支承加劲肋按承受的集中荷载或支座反力1.平面外19三、同时配横向和纵向加劲肋的腹板区格局部稳定验算IIIah2h0h1σσσ2III三、同时配横向和纵向加劲肋的腹板区格局部稳定验算IIIah220正常使用极限状态要求：

（P260）因为在正常使用状态，荷载小于极限状态时的值，结构一般处于弹性状态，d可按弹性方法进行计算。受弯构件的变形能力当构件设计要求塑性应力重分布，或必须考虑地震作用引起的弹塑性变形时，要求构件有足够的变形能力。这时，必须防止构件发生弹性失稳。2.4受弯构件的挠度计算2.4受弯构件的挠度计算213、拉弯和压弯构件

计算内容:

(1)强度

(2)整体稳定：弯矩作用平面内弯曲失稳，

平面外弯扭屈曲

(3)局部稳定

3、拉弯和压弯构件223.1拉弯构件和压弯构件的强度压弯(拉弯)构件xxNeAfAwAf矩形截面+＝弹性阶段弹塑性全塑性在M和N不大时截面处于弹性状态强度承载能力极限状态：荷载使全截面进入塑性（形成塑性铰）形成塑性铰时，轴力N与弯矩M的相关性如右上图规范实质上按部分截面进入塑性（弹塑性）来验算强度3.1拉弯构件和压弯构件的强度压弯(拉弯)构件xxNeAf233.2实腹式单向压弯构件平面内稳定——较大受压翼缘毛截面弹性抵抗矩式中：为考虑抗力分相系数后的欧拉临界力——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数

对实腹式压弯构件，截面可发展一定塑性，规范采用下列公式：——压弯构件的最大弯距设计值；vyxz3.2实腹式单向压弯构件平面内稳定——较大受压翼缘毛截面弹24——等效弯矩系数（1）悬臂构件，（2）框架柱和两端有支撑的构件①无横向荷载M1和M2为端弯矩，使构件件产生同向曲率取同号，使构件产生反向曲率时取异号，使构件产生同向曲率时，使构件产生反向曲率时，③无端弯矩但有横向荷载作用时，②有端弯矩和横向荷载NNM1M2NNM1M2——等效弯矩系数（1）悬臂构件，（2）框架柱和两端有支撑的构25

单轴对称截面（T型钢、双角钢T形截面），当弯矩作用在对称轴平面内，且使较大翼缘受压时，有可能在受拉侧首先出现塑性，按下列相关公式进行补充验算:——受拉侧最外纤维的毛截面抵抗矩；xxxxfy压拉单轴对称截面（T型钢、双角钢T形截面），当弯矩作用在26

构件在平面外失稳时发生侧扭屈曲，其临界条件可根据N/Ny~M/Mcr的相关曲线偏安全的采用：3.3实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面外的稳定

平面外失稳yxz

将代入相关式，并考虑非等弯矩和截面等因素得平面外稳定计算公式：——弯距作用平面外轴心受压构件的稳定系数；——所计算构件段范围内的最大弯距设计；——均匀弯曲梁的整体稳定系数。——截面影响系数，箱形截面取0.7，其他截面取1.0——等效弯矩系数；构件在平面外失稳时发生侧扭3.3实腹式单向压273.4

实腹式向压弯构件的局部稳定一、工字形截面和箱形截面的受压翼缘板

工字形截面翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比应符合：hhwb1厚tw厚t

箱形截面受压翼缘板在两腹板间的无支宽度与其厚度之比应符合：塑性发展系数取1时塑性发展系数取>1时hhwb0厚t3.4实腹式向压弯构件的局部稳定一、工字形截面和箱形截面的28二