钢结构设计原理---受弯构件.ppt

1、了解a、1、4章受弯构件的计算原理，了解受弯构件的工作性能受弯构件的强度和刚度计算方法；理解受弯构件整体稳定性和部分稳定性的基本概念，了解梁的整体稳定性计算原理，以及提高整体稳定性的措施；熟悉局部稳定性检查方法和相关规定。A、2、承受侧向负载和弯矩的元件称为弯曲构件。结构的实际腹板弯曲构件通常称为梁，是梁钢结构中广泛使用的基本构件。例如，住宅建筑中的楼板梁、墙梁、檩条、起重机梁和工作平台梁。4.1概述，A，3，弯曲构件应设计为满足以下四个要求：强度、整体稳定性、部分稳定性和刚度。前三个属于使用载荷设计值计算载荷能力极限状态。第四个项目是正常使用极限状态的计算，在计算挠曲时，根据负载的标准值执行

2、。正常使用极限状态刚度，A，4.2.1弯曲强度，弹性阶段构件边缘纤维最大应力为，(4.2.1)，4.2弯曲构件强度和刚度，wnx-x轴周围剖面净剖面系数。1 .作业效能，A，5，最大应力达到降伏点fy时，元件剖面处于弹性极限状态，弯矩为降伏弯矩My。剖面均进入可塑性状态，应力分布为矩形。弯矩达到最大限制称为塑料弯矩Mp，截面形成塑料铰链。Wnp截面绕x轴的截面塑料系数。S1n，s2n-中和轴上、下净截面对中和轴的面积力矩。塑料系数也称为截面形状系数，因为它与截面形状相关，与材料的特性无关。XP-截面绕x轴的塑料系数。Mx进一步增加，必须满足A，6，梁的弯曲强度。规格引入了有限塑性开发系数x和y

3、，以表征截面弯曲强度的增加。梁的设计受限于剖面的塑胶，塑胶开发深度为ah/8到h/4。样式：Mx，My 梁截面沿x、y轴的最大弯矩设计值；Wnx、wnx截面对x、y轴的净截面系数；x，y 截面x，y轴的有限塑性开发系数，小于；F 钢弯曲设计强度。2 .弯曲强度计算，A，7，；剖面塑胶开发系数的值为p110- 111表格4.2.1，A，8，对于需要疲劳计算的梁，由于深塑胶零件的剖面容易使塑胶零件的钢硬化，因此必须使用x=y=1.0预先发生疲劳中断。如果凸缘延伸宽度b与厚度t的比率为：则塑料开发可能对凸缘的本地稳定性产生不利影响。必须使用x=1.0。A，9，元件剖面中的特殊点s仅在外力作用于此点时

4、产生线位移，而不产生扭转。此点s称为元件的剪切力中心。也称为弯曲中心，因为外力未通过剪切中心，梁弯曲时会发生扭转，扭转以剪切中心为中心进行，所以s点也称为扭转中心。剪切中心的位置与截面的形状和大小几乎相关，与外部载荷无关。1 .剪切中心、4.2.2剪切强度、A、10、开放薄壁截面的剪切中心s位置、剪切中心s位置的一些简单规律(1)双对称轴截面和点对称截面(例如z截面)、s和单面中心重量；(2)单对称轴截面，s在对称轴上；(3)矩形薄板中间线在一点相交的剖面，其中每个薄板的剪切力通过该点，s发生在多个平板的交点处。A，11，图4.2.3 I型和槽轮廓中的剪应力，表示式：Vy 计算沿腹板平面的剖面

5、的剪切力。Sx2计算剪切应力中上下总截面对中性轴的面积力矩。Ix总截面惯性矩；计算T点处板的厚度。Fv钢剪切设计强度。，(4.2.4)，根据材料机械开口剖面的剪应力计算公式，按以下方式计算梁的剪应力或剪应力：2.弯曲剪切应力计算、工作字体截面剪切应力为A、12，集中载荷作用于梁(例如提升轮压力、从副梁传递的集中力、轴承反作用力等)时，中间载荷从凸缘传递到腹板，并且在该载荷中未设置支撑加强筋的情况下，腹板边具有高度方向上的局部压缩应力。为了避免此腹板部分受到压缩损伤，需要计算腹板上边的局部压力强度。4.2.3局部压缩应力，图4.2.4腹板边的局部压缩应力分布，A，13，(4.2.7)，即局部压力

6、下的局部压缩应力不应超过材料的屈服强度。hy-梁顶面到腹板的计算高度到顶边的距离。Hr-轨道的高度，梁顶部没有轨道的梁hR=0。B-实际上是2.5 hy，a-沿梁长度到支撑板外侧边缘的距离，该距离比集中荷载的实际支撑长度长。对于轨道，请按a=50mm。腹板边上的本地轴承强度为：形式：f-集中载荷，动力载荷作用下的功率系数-集中载荷放大系数(如果车轮压力分布不均匀，则考虑此系数)，额定工作吊车梁=1.35，其他梁=1.0；Tw-腹板厚度LZ-腹板计算高度处中心载荷的估算分布长度(A，14，1)轧制型钢，双内部起始间距；2)焊接复合截面，腹板高度；3)铆钉(或高强度螺栓连接)与铆钉(或高强度螺栓)

7、之间的最近距离。腹板的计算高度h0、A、15、A、16和规范规定，如果组合梁腹板计算高度边中的正应力、剪应力和局部压缩应力c较大，则需要检查这些部分。强度检查为4.2.4转换应力、(4.2.10)、弯曲正应力、3354剪切应力、c 局部压缩应力、c c拉伸应力为正，压缩应力为负。1，A，17，型式：m，检查v剖面的弯矩和剪切力；In-检查截面的净截面惯性矩。Y1-从检查点到中和轴的距离；S1-检验点上方或下方的剖面面积对和轴的面积力矩；I型剖面是凸缘面积对和轴的面积力矩。1-转换应力的强度设计值增量系数。在型式(4.2.10)中，强度设计值乘以增量系数1，以考虑最大转换应力仅在本端区域中，多个

8、应力在同一位置达到最大值，材料强度也为最小值的概率较低，从而相应地提高设计强度。与c不同，与同号相比，提前投降，塑性变形力高，风险相对小，因此输入1=1.2。与c同好时屈服会增加脆性倾向，因此采取1=1.1。(4.2.10)，A，18，弯曲构件剖面强度检查，1。力计算简化度(负载，支撑约束)，2。各个内力分布图(弯矩、剪切)，3。根据截面应力分布的不理想情况确定危险点，4 .风险剖面的几何特性计算，5 .危险点的应力和折算应力计算，6 .必须具有一定刚度，以确保强度校核、a、19、4.2.5弯曲构件的刚度、梁的正常使用和识别。梁的刚度可以通过标准载荷下的挠曲来测量。梁的刚度为 (4.2.12)

9、 标准载荷下梁的最大挠度 弯曲构件的挠度极限可以与P384表2.1一起使用。一般可以用材料力学、结构力学方法计算梁的最大挠度。均布载荷下的等截面简支梁，集中载荷下的等截面简支梁，表达式，Ix相交中摩截面惯性矩Mx相交中摩截面惯性矩MX 相交中断面弯矩，A，20，4.3梁的扭转，A，21，截面没有约束，可以自由生成弯曲变形的扭转。4.3.1自由扭转，特征：轴位移不受约束，截面可以自由翘曲；每个截面都是相同的扭曲变形，纵向纤维保持直线，长度保持不变，杆件单位长度的扭曲角在任何地方都相同。剖面仅有剪应力，正垂应力为零。，图4.3.1 I型剖面构件自由扭转，A，22，图4.3.2自由扭转剪应力，弹性分

10、析：开放薄壁构件自由扭转时，剖面中仅存在剪应力。剪应力分布构成壁厚内的封闭剪切流。剪应力的方向平行于壁厚中心线，大小沿壁厚变更为直线，中心线为零，壁内外边最大t。t的大小与杆件的扭转角度变更率成正比。此剪切流形成了抵抗外部转矩的耦合转矩git。开放剖面中的自由扭转剪应力分布，A，23，(4.3.1)，开放薄壁构件自由扭转时作用于构件的自由扭矩：表示式：Mt 剖面中的扭矩；GIt截面扭转刚度；G 材料剪切系数；It截面扭转常数，也称为电阻惯性矩(l)4；截面扭转角构件单位长度扭转角或扭转比；Bi、ti I矩形条带长度、厚度；K 钢修正系数。k的值：通道：k=1.12 T型钢：k=1.15 I型钢

11、：k=1.20角钢：k=1.00，(4.3.2)，A，24，封闭薄壁元件自由扭转时，剖面中的剪应力分布可以认为截面壁厚度两侧的剪切应力在同一方向，剪切应力在垂直于截面中心线的方向沿厚度均匀分布。在沿元件剖面的任意位置，t为常数。(4.3.5)，任意点处的剪应力为，(4.34)，封闭剖面的扭转阻力大于开放剖面。其中，周长积分是截面壁厚中心线包围的面积的两倍。即，a、25、a、26、4.3.2开口薄壁约束扭转，特征：扭转构件的剖面不能完全自由弯曲(约束扭转)，因为支撑中断或其他原因。因此，剖面纤维的长度方向拉伸受到约束，产生垂直翘曲应力，从而产生翘曲剪切应力。翘曲剪应力在剖面剪力周围形成抗翘曲扭矩

12、m的能力。内部和外部扭矩平衡关系构件的扭转平衡方程式为mz=mt m (4.3.6)，a，27，I是剖面整体变形扭转常数，即风扇惯性矩。尺寸为(L)6。构件扭转，(4.3.8)，(4.3.6)，A，28，一般开放薄壁剖面的风扇惯性矩I值，双轴向对称I/o剖面，I 13354y轴线的凸缘剖面的惯性矩。A，29，4.4梁的整体稳定性，4.4.1梁的整体稳定性概念(图梁受侧向荷载p影响时，如果p增加到某个值，则在截面承载力完全发挥之前，梁突然偏离原始弯曲变形平面，发生横向挠曲和扭转，从而导致梁失去继续承载能力的现象，也称为梁的整体不稳定性、整体屈曲或侧向弯曲)。A，30，梁弯曲时，可以视为拉伸构件和

13、压缩构件的组合。压缩凸缘的弱轴为1 -1轴，但具有作为连续支撑的腹板(下部凸缘和腹板的下部被拉以提供稳定的支撑)，因此压力达到一定值时，会围绕y轴弯曲，弯曲到侧面，弯矩平面不再与截面的剪切中心重合，从而可能导致扭曲。梁保持稳定平衡所需的最大负载或最大弯矩称为临界负载或临界弯矩。图4.4.1 I型截面简支梁的整体弯曲和扭转不稳定性，原因，A，31，4.4.2双轴对称I型截面简支梁的纯弯曲作用下的整体稳定性，(1)基本假设1)弯矩作用于最大刚度平面上，在弯曲时处于钢梁的弹性阶段；2)梁末端是夹子支撑(只能绕x、y轴旋转，不能绕z轴旋转，只能自由变形，不能扭转)；3)梁变形时，力对力矩与原始方向平行

14、(梁的变形是小变形范围)。A，32，(2)纯弯曲梁的临界弯矩，图x，y，z为固定坐标，变形后的截面是沿x，y轴的u，z轴的扭转角度。变形前后作用于1-1剖面的弯矩m向量的方向保持不变，剖面位移后的移动座标为、m，的元件为：A，33，-平面中梁的最大刚性平面中弯矩和弯矩的平衡方程式为：平面中梁一侧的弯曲，弯矩的平衡方程式为：梁末端销导致中间任意截面扭转时，纵向纤维弯曲，属于约束扭转，扭转的微分方程可以为：(4.4.4)，(4.5)，(4.4.6)，A，34，这样。对(4.4.9)一次差，删除u 和(4.4.8):(4.4.10)，样式(4.4.7)的表达式可以独立求解，而不考虑梁的扭转。后两个表

15、达式是u，耦合方程，必须一起求解。它的机械概念是新的横向弯曲，扭转变形。显示了梁整体失稳的弯曲和扭转变形特性。假设临界状态下的平衡微分方程，A，35，要允许在所有z值中使用自下而上，则A0:(4.4.13)，两端简支梁的扭转角度遵循正弦半波曲线分布。=asin (z/l) l 梁的交叉支撑长度是根据简单支撑约束的边界条件z=0、z=l时=0、0替代件4.4.10计算的。(4.4.12)上方向轴的m是双轴对称I/2 (4.4.18)的轴对称I/4.14(将梁用作压杆时，y轴y周围的Euler临界力，A，37，作为单轴对称截面的梁的横向屈曲系数，双轴I=iy (h)4.4.3单轴对称I/o截面轮廓

16、的整体稳定性，表4.4.2 1、2、3中的值，(4.4.19)，A，38，By 截面不对称修正系数。反映截面不对称程度。A 横向负载作用点到剖面剪切力中心的距离(如果负载作用于中心以下，则采用正号，如果使用负号)；Y0 剪切中心s到中心o的距离(剪切中心在中心下有正号，有负号)。I1、I2 分别是压缩凸缘和拉伸凸缘y轴的惯性矩。(4.4.19)，A，39，通常开放薄壁截面剪切中心s位置和风扇惯性矩I值，A，40，1。单向弯曲梁，梁的最大弯曲应力不应超过临界弯矩Mcr引起的临界应力cr。(4.4.22)，4.4.4梁整体稳定性实用程序算法，使用表达式(4.4.18)代替A，41，b，简单弯曲中简单支持的双轴对称焊工字形轮廓的整体稳定性系数：(4.4.24)，y=L1/iyL1压缩凸缘侧支撑之间的距离(梁的支撑被认为具有侧支撑)；Iy梁总截面y轴截面旋转半径；A梁的总截面面积；h、t1梁截面全高，压缩法兰厚度；A，42，任意侧负载下的整体稳定性系数b一般计算公式：类型b 等效临界力矩系数；主要考虑了与各种载荷类型和位置相对应的稳定性系数和纯弯曲条件下的稳定性系数之间的差异。根据附表3.1或附表3.3使用。Y=L1/iy 梁侧支撑之间绕y-y轴线的剖面纵横比；L1压缩凸缘侧支撑之间的距离(梁的支撑被认为具有侧支撑)；Iy梁总截面y轴截面旋转半径；A梁的总截面面积；h、t1梁截面全高，