第五章梁受弯构件.ppt
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1、第五章 梁(受弯构件),第一节概述 第二节梁的强度与刚度 第三节梁的整体稳定 第四节梁的局部稳定与加劲肋设计 第五节梁的截面设计,第一节 概 述 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),具体详见P141图5.2,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:
2、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,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P143,表5.1 b1/t13及直接承受动力荷载时=1.0,二、抗剪强度 三、腹板局部压应力 四、折算应力 两同号取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),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
3、,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,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
4、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。,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
5、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,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),因有残余应力影响,实际截面已进入弹塑性阶段,规范取Et=0.7E。 若考虑塑性发展(1.0),塑性发展会更大Et=0.5E。 当 时, =1.0,三、腹板的屈曲 屈曲应力统一表达式(k值相见p167,表5.9),剪切应力屈曲 如不设加劲肋,ab,b/a0,k5.34,=1.23 弯曲应力弹性
6、屈曲 如不设加劲肋, k23.9,=1.66(1.23,扭转不约束),局部压应力弹性屈曲 按a/h0=2设置横向加劲肋, k18.4,=1.0 复合应力作用板件屈曲 仅配置横向加劲肋 配有纵向加劲肋的上区格(偏心受压) 配有纵向加劲肋的下区格(偏心受压,c2c),四、加劲肋的配置与构造 1、配置规定(P169,表5.10),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2
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