第五章受弯构件 ÷第一节钢梁的类型和截面形式 ·第二节梁的强度和刚度 ·第三节梁的整体稳定计算 第四节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计 ÷第五节考虑腹板屈曲后强度的梁设计 。第六节型钢梁设计 ·第七节组合梁设计 ·第八节钢梁的连接构造
第五章 受弯构件 第一节 钢梁的类型和截面形式 第二节 梁的强度和刚度 第三节 梁的整体稳定计算 第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计 第五节 考虑腹板屈曲后强度的梁设计 第六节 型钢梁设计 第七节 组合梁设计 第八节 钢梁的连接构造
第一节钢梁的类型和截面形式 梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件(格构 式为桁架),主要内力为弯矩与剪力: 梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形: 8 梁的承载能力极限状态包括:强度、整体稳定性 及局部稳定性; ·梁的截面主要分型钢与钢板组合截面 梁格形式主要有:简式梁格(单一梁)、普通梁 格(分主、次梁)及复式梁格(分主梁及横、纵 次梁)
第一节 钢梁的类型和截面形式 梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件(格构 式为桁架),主要内力为弯矩与剪力; 梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形; 梁的承载能力极限状态包括:强度、整体稳定性 及局部稳定性; 梁的截面主要分型钢与钢板组合截面 梁格形式主要有:简式梁格(单一梁)、普通梁 格(分主、次梁)及复式梁格(分主梁及横、纵 次梁)
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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 高部承压应力,故梁的强度应包括:抗弯强度、抗剪强度、局部 挤压强度,在弯应力、剪应力及局部压应方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:边缘塑性中部弹性 。塑性阶段:以塑性铰弯矩为最大承载力 MeM. M.<M<Mp M-M (a) (b) (c) (d) (e)
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 挤压强度,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:边缘塑性中部弹性 塑性阶段:以塑性铰弯矩为最大承载力
弹性最大弯矩 Me=Wnfy 塑性铰弯矩 Mon=Wonfy 截面形状系数 F=Wer/W 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 M3) ≤f Yx(W xn(yn) 双向弯曲 M My∫ YWm r,Wm 式中:Y为塑性发展系数,按附录5采用 对直接承受动力荷载的梁Y=1.0
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:γ为塑性发展系数,按附录5采用 对直接承受动力荷载的梁 γ=1.0 f W M x y xn yn x y ( ) ( ) ( ) f W M W M y yn y x xn x pn pn y M W f F WPn Wn / Me W f n y
二、 抗剪强度 三、腹板局部压应力 t.1 1o. a+2.5hya+5hy l,=a+5hy +2.5hy w. 四、折算应力 og=√o,2+o-o10.+3r,2≤Bf 两0同号取1.1,异号取1.2 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) w≤0或h <lo
二、抗剪强度 三、腹板局部压应力 四、折算应力 两σ同号取1.1,异号取1.2 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) V x w f I t VS f t l F w z c f eq c c 1 2 1 1 2 2 1 3 l l [] 或
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 梁上翼缘的侧移刚度, 减小梁上翼缘的侧向 计算长度
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 梁上翼缘的侧移刚度, 减小梁上翼缘的侧向 计算长度
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 工7T/I/ Ms∫ ew 11L M: ≤f PWx y,w y 6= Ma f, f,Wx 4320 简化公式: Ah 235 22 W 4.4h
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 f W M b x x f W M W M y y y b x x y b y y x b y x cr y cr b h f t W Ah f W M f 235 4.4 . 1 4320 2 1 2 简化公式: =
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P144 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,能有地承受 梁侧弯产生的侧向力(实际为弯曲薄力,由于 侧弯主要是受压翼缘弯曲引起。 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
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P144 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。 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。 y f f A f F 235 85
第四节梁的局部稳定与加劲肋设计 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:1一横向加劲肋 2一纵向加劲肋 3一短加劲肋
第四节 梁的局部稳定与加劲肋设计 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-横向加劲肋 2-纵向加劲肋 3-短加劲肋