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1、第五章 受弯构件,第一节、梁的类型和应用 第二节、梁的强度 第三节、梁的扭转(自学) 第四节、梁的整体稳定 第五节、型钢梁的设计 第六节、组合梁设计 第七节、组合梁截面沿长度的改变 第八节、焊接梁翼缘焊缝计算 第九节、梁的局部稳定性 第十节、梁腹板加劲肋的设计,第一节 梁的类型和应用,钢梁在建筑结构中应用广泛,主要用以承受 横向荷载。如工作平台梁,楼盖梁,墙架梁、吊车梁、檩条等。 常用截面形式:,第二节 梁的强度,一、正应力 梁在弯矩作用下,假定钢材为理想弹塑性体,截面正应力的发展过程可以分为三个阶段 弹性阶段 弹塑性阶段 塑性阶段(若钢材有硬化阶段则梁受弯也有应变硬化阶段),第二节 梁的强度
2、,1、弹性阶段,第二节 梁的强度,2、塑性阶段 整个截面应力为fy,达到强度承载能力极限,第二节 梁的强度,规范中的实腹梁抗弯强度计算公式 1、在Mx作用下 2、在Mx、My作用下,塑性变形计算方法的限制条件: a. 梁仅受静载和间接动载; 当受动载时, b. 能充分保证梁不发生整体失稳; c. 受压翼缘不发生局部失稳。,第二节 梁的强度,二、受弯构件抗剪强度,I毛截面惯性矩 b计算剪应力处的截面宽度,三、受弯构件局部承压强度 当梁上翼缘受集中荷载且该荷载处又未设支承加劲肋时,应验算腹板边缘处局部承压强度。,第二节 梁的强度,四、折算应力 若梁同一截面,同一点处1、1、c 都较大,应验算折算应
3、力,五、梁的刚度 按正常使用荷载引起的最大挠度w来衡量,第三节 梁的扭转,(本节自学),第四节 梁的整体稳定,一、梁整体稳定的设计原理 当梁上荷载不大时,仅在垂直方向有位移,当荷载加到一定值时,梁有侧向位移产生并伴随扭转,梁从平面弯曲状态转变为弯曲扭转屈曲状态的现象称为整体失稳,也称弯扭失稳。,梁丧失整体 稳定现象,第四节 梁的整体稳定,第四节 梁的整体稳定,1、临界弯矩的计算 根据弹性稳定理论,在最大刚度平面内受弯的单轴对称截面简支梁的Mcr普通式为:,第四节 梁的整体稳定,2、影响梁整体稳定的主要因素 1)截面刚度 侧向抗弯刚度EIy,抗扭刚度EIt,抗翘曲刚度EIw越大,则Mcr越大;
4、2)计算长度 减少受压翼缘的自由长度l1,可提高Mcr; 3)荷载性质 梁受纯弯曲时,弯矩图为矩形,跨中截面M达Mcr, 附近截面对它的约束减小,Mcr最小;当跨中点受集中荷载作用,梁弯矩变化大,约束作用大,Mcr最大。,第四节 梁的整体稳定,4)荷载位置 荷载作用于上翼缘,梁发生扭转,作用荷载会加剧扭转发展,而作用于下翼缘时,则有减缓截面扭转作用; 5)加强上翼缘刚度,对梁的整体稳定有利 6)支承情况 梁支承对位移的约束程度越大,则临界弯矩越大。,二、梁的整体稳定性计算 1、凡符合下列情况之一,可不计算梁的整体稳定 1)有铺板(砼板、钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能阻止梁受压翼缘
5、侧向位移; 2)I字形截面简支梁受压翼缘自由长度l1与宽度b1之比不超过表5-4规定数值;,第四节 梁的整体稳定,3)箱形截面简支梁满足下列要求,可不计算其整体稳定性: 且,2、规范中计算梁整体稳定性公式 规范采用简化的整体稳定系数来计算 (1)焊接工字形截面简支梁,3、规范稳定计算公式,第五节 型钢梁的设计,型钢梁的设计需进行强度、刚度和整体稳定性计算,因腹板、翼缘宽厚比较小,局部稳定可保证,不必计算。 单向弯曲型钢梁的设计步骤: 1、计算梁内力 按荷载设计值计算Mx、V 2、计算需要的Wnx 按Wnx初选型钢梁截面,3、强度验算,4、整体稳定验算 当无刚性铺板或l1/b1超过规定数值时 5
6、、刚度验算,第六节 组合梁设计,1、梁高度估算 1)建筑高度要求决定的最大截面高度hmax. 2)梁刚度决定的最小高度hmin ,以梁上受均布荷载为例,3)经济高度he 一般来讲,梁跨度越大,截面越高,腹板用钢量越多,翼缘用量减少,反之,则相反。 经济梁高是使得总用钢量最少的截面高度。 设计时可按下列经验公式计算:,2、腹板的厚度 有两种参考厚度 1)考虑腹板局部稳定和构造需要的经验公式 2)抗剪要求的最小厚度,第六节、组合梁设计,3、翼缘宽度b和厚度t的确定,第六节 组合梁设计,4、截面验算 1)强度验算,2)刚度验算 3) 整体稳定验算 4)局部稳定验算 若不满足或太宽裕时,重新调整截面,
7、再次验算,第七节 组合梁截面沿长度的改变,因弯矩沿梁长是变化的,为节约钢材,可将截面沿长度改变。既可改变梁高,也可改变梁宽。 1、改变梁高(b不变),2、改变梁翼缘宽度(h不变),第八节 焊接梁翼缘焊缝计算,1、梁弯曲时,相邻截面存在正应力差,在翼缘与腹板间将产生水平剪应力,2、当有集中荷载作用时(无加劲肋) 还有垂直于焊缝长度方向的单位长度竖向力 角焊缝应满足,第九节 梁的局部稳定性,一、翼缘板的局部稳定性 梁受压翼缘与轴心压杆的翼缘相似,可视为三边简支,一边自由的薄板,在二短边的均匀压力下工作。,二、腹板在不同受力状态下的临界应力 梁腹板常设计得高而薄,为提高其局部屈曲荷载,常采用加劲肋予
8、以加强,如图。,1、在纯弯曲作用下 对四边简支板,有: 嵌固系数取值: 当受压翼缘扭转受到约束时, 当受压翼缘扭转未受到约束时, 则临界应力分别为: 和 令 从而有: 和,腹板受压计算 通用高厚比定义为: 对四边简支板, 当受压翼缘扭转受到约束时, 当受压翼缘扭转未受到约束时, 当梁中和轴不在腹板高度中央时,上两式中的和h0用受压区高度hc的二倍代替。根据通用高厚比的概念,临界应力计算公式为:,2、在纯剪切作用下 嵌固系数: 屈曲系数: 或,板的纯剪屈曲,临界应力计算公式为: 腹板受剪计算 通用高厚比为:,第九节 梁的局部稳定性,3、在横向压力作用下,板在横向压力 作用下的屈曲,临界应力计算公
9、式为: 腹板局部受压计算 通用高厚比为:,第十节 梁腹板加劲肋的设计,在焊接梁的设计过程中,翼缘板的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证,而腹板的局部稳定则常采用配置加劲肋的方法来解决。 1、腹板加劲肋的设置,第十节 梁腹板加劲肋的设计,正应力和剪应力 共同作用下,正应力、剪应力和 局部压应力共同作用下,四边均匀压应力和 剪应力共同作用下,梁腹板区格内应力分布的几种形式,2、腹板加劲肋配置计算 1)仅配横向加劲肋的腹板,其区格应满足: 2)同时配横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板,其区格应满足: (a)受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格,注:配置加劲肋时,一般先布置,然后验算,并做必要的调整。,(b)受
10、拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格,3、腹板加劲肋的构造要求 (1)加劲肋种类 间隔加劲肋提高腹板局部稳定 支承加劲肋除上述作用外尚传递集中力,第十节 梁腹板加劲肋的设计,(2)横向加劲肋间距,第十节 梁腹板加劲肋的设计,4、支承加劲肋计算,第十节 梁腹板加劲肋的设计,肚松衯宸/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif冩?=/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif冩?A/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif冭聖杁/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕
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