中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件課件

1、中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第六章第六章 受彎構(gòu)件（梁）受彎構(gòu)件（梁） 1 1、受彎構(gòu)件的類型和截面、受彎構(gòu)件的類型和截面 2 2、受彎構(gòu)件的主要破壞形式、受彎構(gòu)件的主要破壞形式 3 3、受彎構(gòu)件的截面強(qiáng)度、受彎構(gòu)件的截面強(qiáng)度 4 4、構(gòu)件扭轉(zhuǎn)、構(gòu)件扭轉(zhuǎn) 5 5、受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)的彎扭平衡方程及臨界彎矩、受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)的彎扭平衡方程及臨界彎矩 6 6、受彎構(gòu)件中板件的局部穩(wěn)定、受彎構(gòu)件中板件的局部穩(wěn)定 7 7、受彎構(gòu)件的變形和變形能力、受彎構(gòu)件的變形和變形能力 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件2 第六

2、章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 圖圖6.1.1 受彎構(gòu)件的截面形式受彎構(gòu)件的截面形式 d h 熱軋型鋼梁熱軋型鋼梁(a) 焊接組合截面梁焊接組合截面梁(b) 冷彎薄壁型鋼梁冷彎薄壁型鋼梁(c) 空腹式截面梁空腹式截面梁(d) 組合梁組合梁(e) 受彎構(gòu)件的截面形式受彎構(gòu)件的截面形式 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件3 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 6.2 受彎構(gòu)件的主要破壞形式受彎構(gòu)件的主要破壞形式

3、截面強(qiáng)度破壞截面強(qiáng)度破壞 整體失穩(wěn)整體失穩(wěn) 局部失穩(wěn)局部失穩(wěn) 破壞形式破壞形式 截面的強(qiáng)度截面的強(qiáng)度 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算內(nèi)容 構(gòu)件的整體穩(wěn)定構(gòu)件的整體穩(wěn)定 構(gòu)件的局部穩(wěn)定構(gòu)件的局部穩(wěn)定 腹板屈曲后的強(qiáng)度腹板屈曲后的強(qiáng)度 構(gòu)件的剛度撓度構(gòu)件的剛度撓度 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件4 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 6.2.1 受彎構(gòu)件的強(qiáng)度受彎構(gòu)件的強(qiáng)度 1.截面上的正應(yīng)力截面上的正應(yīng)力 f W M I yM xx x xx x Mx梁截面內(nèi)繞梁截面內(nèi)繞x軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx截面

4、對(duì)截面對(duì)x軸的凈截面模量；軸的凈截面模量； x截面截面對(duì)對(duì)x軸的有限軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)；塑性發(fā)展系數(shù)；f 鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度 ； 在荷載作用下，受彎構(gòu)件上將產(chǎn)生彎矩和剪力。在荷載作用下，受彎構(gòu)件上將產(chǎn)生彎矩和剪力。 (6.1)(6.1) 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件5 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure f W M W M yy y xx x 截面截面對(duì)對(duì)x軸的有限軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)，對(duì)于工字型截面塑性發(fā)展系數(shù)，對(duì)于工字型截面 x 1.05， y 1.20； 平面內(nèi)受彎的實(shí)腹式構(gòu)件平

5、面內(nèi)受彎的實(shí)腹式構(gòu)件 我國(guó)在梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算中，考慮了截面上部分發(fā)展塑性。我國(guó)在梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算中，考慮了截面上部分發(fā)展塑性。 兩種情況下兩種情況下 x y 1 ：一是當(dāng)需要計(jì)算疲勞時(shí)；二是當(dāng)工字型截面 受壓翼緣板的外伸寬度與其厚度之比大于 ，不超過 y f/23513 y f/23515 (6.2)(6.2) 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件6 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 2 (6.3)(6.3) v x x f tI VS V梁截面的剪力設(shè)計(jì)值；梁截面的剪力設(shè)計(jì)值；Sx計(jì)算剪應(yīng)力處以上截面對(duì)計(jì)

6、算剪應(yīng)力處以上截面對(duì)x軸的面積矩；軸的面積矩； Ix截面截面對(duì)對(duì)x軸的毛截面慣性矩軸的毛截面慣性矩；f v鋼材抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼材抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度 ； 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件7 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 3 腹板計(jì)算高度：腹板與上、下翼緣相連接處兩內(nèi)弧起點(diǎn)間距離腹板計(jì)算高度：腹板與上、下翼緣相連接處兩內(nèi)弧起點(diǎn)間距離 （扎制型鋼）（扎制型鋼）。 當(dāng)梁的翼緣受有沿腹板平面作用并指向腹板的集中荷載，且荷載 處未設(shè)置加勁肋時(shí)。需驗(yàn)算腹板該處的局部承壓。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件8 第六章第六章 受彎構(gòu)件

7、受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure (6.5)(6.5) f tl F wz c F集中荷載；集中荷載；動(dòng)力荷載系數(shù)，重級(jí)工作制吊車動(dòng)力荷載系數(shù)，重級(jí)工作制吊車 1.35，其他梁，其他梁 1.0； tw腹板厚度；腹板厚度；lz集中荷載在腹板計(jì)算高度上的假定分布長(zhǎng)度集中荷載在腹板計(jì)算高度上的假定分布長(zhǎng)度 ； Ryz hhal25 (6.4)(6.4) a集中荷載沿梁跨度方向的支撐長(zhǎng)度，對(duì)于吊車的輪壓集中荷載沿梁跨度方向的支撐長(zhǎng)度，對(duì)于吊車的輪壓a50mm；hy梁梁 頂面至所計(jì)算的腹板計(jì)算高度邊緣的距離；頂面至所計(jì)算的腹

8、板計(jì)算高度邊緣的距離； hR軌道高度，無軌道時(shí)軌道高度，無軌道時(shí) hR0； yz hal5 . 2 驗(yàn)算制作腹板時(shí)：驗(yàn)算制作腹板時(shí)： 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件9 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 4 在連續(xù)梁的支座處或簡(jiǎn)支梁翼緣截面改變處，腹板計(jì)算高度 邊緣常受到較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜。 因此，需驗(yàn)算該點(diǎn)的折算應(yīng)力。 f cc1 222 3 (6.6)(6.6) 、和和c分別為腹板計(jì)算高度同一點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力分別為腹板計(jì)算高度同一點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)

9、力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力 ， 和和c以拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；以拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)；1 考慮驗(yàn)算折算應(yīng)力部位只是局部，考慮驗(yàn)算折算應(yīng)力部位只是局部， 引入的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，引入的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)， 與與c以異號(hào)時(shí)，取以異號(hào)時(shí)，取1 1.2， 與與c同號(hào)時(shí)，取同號(hào)時(shí)，取1 1.1。 腹板計(jì)算高度邊緣的局部承壓強(qiáng)度和折算應(yīng)力只有在規(guī)定的情況下，需腹板計(jì)算高度邊緣的局部承壓強(qiáng)度和折算應(yīng)力只有在規(guī)定的情況下，需 要計(jì)算。要計(jì)算。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件10 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 梁

10、失穩(wěn)后，在梁上任意截取截面1-1，變形后1-1截面沿x, y軸的位移 為u, v，截面扭轉(zhuǎn)角為。根據(jù)小變形假設(shè)，可認(rèn)為變形前后作用在1-1 截面上的彎矩M矢量的方向不變，變形后可在梁上建立隨截面移動(dòng)的坐 標(biāo)，、為截面兩主軸方向，為構(gòu)件縱軸切線方向，z軸與軸間的夾 角為du/dz。M在、上的分量為： MMM coscos MMMsincos uM dz du MMM sin MuEI x MvEI y 建立繞兩主軸的彎曲平衡微分方程為： 繞縱軸的扭轉(zhuǎn)平衡微分方程為 : MEIGI t 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件11 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Prin

11、ciples of Steel Structure 最后得： (6.23)(6.23)1 ( 2 2 2 2 EI lGI I I l EI M t y y cr 雙軸對(duì)稱工字型截面簡(jiǎn)支梁的彎扭屈曲系數(shù)k 2 2 l EI y 項(xiàng)為將梁當(dāng)做壓桿時(shí)繞弱軸y的歐拉臨界力。 梁的整體穩(wěn)定還與荷載種類有關(guān)。采用彈性穩(wěn)定理論可以推出在各種 荷載條件下梁的臨界彎矩表達(dá)式 。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件12 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 2、單軸對(duì)稱工字型截面簡(jiǎn)支梁純彎作用下的整體穩(wěn)定 采用能量法可求出在不

12、同荷載種類和作用位置情況下的梁的臨界彎矩為： )1 ()( 2 2 2 3232 2 2 1 EI lGI I I BaBa l EI M t y yy y cr (6.24)(6.24) 式中：1、 2和3：和荷載類型有關(guān)的系數(shù) a：荷載作用點(diǎn)至剪心s的距離，荷載在剪心以下時(shí)為正，反之為負(fù)； By:截面不對(duì)稱修正系數(shù) A x y ydAyxy I B 0 22 )( 2 1 y0:剪力中心與截面形心的距離 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件13 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 3、受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算

13、 為保證梁不發(fā)生整體失穩(wěn)，梁中最大彎曲應(yīng)力應(yīng)不超過臨界彎矩產(chǎn)生 的臨界應(yīng)力： (6.25)(6.25) x cr cr x x W M W M f W M xb x f f f b Ry ycr R cr 為梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。 b 令y為梁在側(cè)向支承點(diǎn)間繞y軸的長(zhǎng)細(xì)比，A為梁的毛截面面積，t1為受 壓翼緣的厚度，得純彎作用下簡(jiǎn)支的雙軸對(duì)稱焊接工字型截面梁的整體穩(wěn) 定系數(shù): y y xy b fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件14 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Ste

14、el Structure 考慮荷載類型和截面不對(duì)稱系數(shù)的影響，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給出的梁整 體穩(wěn)定系數(shù)簡(jiǎn)化公式如下： (6.26)(6.26) y b y xy bb fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 y：梁在側(cè)向支承點(diǎn)間對(duì)截面弱軸y的長(zhǎng)細(xì)比；b：截面不對(duì)稱影響系 數(shù) ，對(duì)于單軸對(duì)稱的工字型截面：加強(qiáng)受壓翼緣時(shí)，b0.8（2ab 1），加強(qiáng)受拉翼緣時(shí)， b2ab1。 )/( 211 III b I1，I2分別是受壓翼緣和受拉翼緣對(duì)y軸的慣性矩。 軋制槽鋼規(guī)范對(duì)于各種載荷情況下、各種載荷位置情況下按下式計(jì)算： y b fhl bt 235570 1 h、b、t分別為

15、槽鋼截面的高度、翼緣 寬度和其平均厚度 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件15 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 如果考慮殘余應(yīng)力的影響，當(dāng) 時(shí)梁已進(jìn)入彈塑性階段, 需對(duì)梁 的真題穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行修正。 (6.27)(6.27) 6 . 0 b 對(duì)于在兩個(gè)主平面內(nèi)受彎的H型鋼截面構(gòu)件或工字形截面構(gòu)件，其 整體穩(wěn)定可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 0 . 1 282. 0 07. 1 b b f W M W M yy y xb x (6.28)(6.28) Wx,Wy：按受壓纖維確定的對(duì)x和對(duì)y軸的毛截面模量 。 ：繞強(qiáng)

16、軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定系數(shù) 。 b 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件16 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 影響梁整體穩(wěn)定的因素 （1）截面的側(cè)向抗彎剛度EIy、抗扭剛度GIt和翹曲剛度EI越大，臨 界彎矩越高； （2）梁兩端的支承約束程度越高，臨界彎矩越高； （3）構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1越小，臨界彎矩越大； （4）梁的整體失穩(wěn)是由受壓翼緣側(cè)向失穩(wěn)引起，受壓翼緣寬大的截 面，臨界彎矩高一些。 此外，荷載的種類和作用位置對(duì)臨界彎矩也有不可忽視的影響， 彎矩圖飽滿的構(gòu)件，臨界彎矩低些；荷載作用的位置越

17、高對(duì)梁的整 體穩(wěn)定也越不利。 增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施 （1）增大梁截面尺寸，其中增大受壓翼緣的寬度是最為有效的； （2）增加側(cè)向支撐系統(tǒng)，減小構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1。 （3）當(dāng)梁跨內(nèi)無法增設(shè)側(cè)向支撐時(shí)，宜采用閉合箱型截面。 （4）增加梁兩端的約束提高其穩(wěn)定承載力。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件17 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 橫向加勁肋的間距橫向加勁肋的間距a應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：橫向加勁肋貫通，縱向加勁橫向加勁肋貫通，縱向加勁 肋斷開；肋斷開； 0.5h0a2h0；無局部

18、壓應(yīng)力的梁，當(dāng)；無局部壓應(yīng)力的梁，當(dāng)h0/tw100時(shí)時(shí)a2.5h0；縱；縱 向加勁肋應(yīng)布置在距腹板計(jì)算高度受壓邊緣向加勁肋應(yīng)布置在距腹板計(jì)算高度受壓邊緣h1=（1/51/4）h0范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 短加勁肋的間距短加勁肋的間距a10.75h1。 腹板加勁肋的布置腹板加勁肋的布置 h1 h2 h0 加勁肋可以成對(duì)布置于腹板兩側(cè)，也可以單側(cè)布置，支承加勁肋及加勁肋可以成對(duì)布置于腹板兩側(cè)，也可以單側(cè)布置，支承加勁肋及 重級(jí)工作制吊車梁必須兩側(cè)對(duì)稱布置。重級(jí)工作制吊車梁必須兩側(cè)對(duì)稱布置。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件18 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Princ

19、iples of Steel Structure ho /260 s b /3( 40) s b 40mm 30 0 h b s 外伸寬度：外伸寬度： 15 s s b t 橫向加勁肋的厚度橫向加勁肋的厚度： 單側(cè)布置單側(cè)布置時(shí)，外伸寬度增加時(shí)，外伸寬度增加20，厚度不厚度不 小于其外伸寬度小于其外伸寬度1/15。 腹板兩側(cè)成對(duì)腹板兩側(cè)成對(duì)配置橫向加勁肋時(shí)：配置橫向加勁肋時(shí)： 焊接梁的橫向加勁肋與翼緣板相接處應(yīng)切角，當(dāng)切成斜角時(shí)，其寬焊接梁的橫向加勁肋與翼緣板相接處應(yīng)切角，當(dāng)切成斜角時(shí)，其寬 約為約為b bs s/3(/3(但不大于但不大于40mm)40mm)，高約為，高約為b bs s/2(

20、/2(但不大于但不大于60mm)60mm)。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件19 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 1. 梁截面的選擇梁截面的選擇 梁的內(nèi)力較大時(shí)，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工梁的內(nèi)力較大時(shí)，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工 字形截面。字形截面。組合梁的截面選擇設(shè)計(jì)包括：確定截面高度、腹板尺寸和組合梁的截面選擇設(shè)計(jì)包括：確定截面高度、腹板尺寸和 翼緣尺寸。翼緣尺寸。 1）截面高度截面高度 最大高度最大高度hmax建筑高度；建筑高度； 最小高度最小高度hmin

21、剛度要求，根據(jù)容許撓度查表；剛度要求，根據(jù)容許撓度查表； 經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)濟(jì)高度hs 滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。 4222 maxmaxmax 10555 384484824 kkkk xxx q lMMlll EIEIEW hEh 以受均布荷載的簡(jiǎn)支梁為例：以受均布荷載的簡(jiǎn)支梁為例： 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件20 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 1.3 sks f 取，-荷載平均分項(xiàng)系數(shù)，可近似取。 min 5 31.2 fll h E 3

22、 730cm sx hW 梁的經(jīng)濟(jì)高度梁的經(jīng)濟(jì)高度he e，經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式： 綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足：綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足： e hhhhh 且且 maxmin 并符合鋼材尺寸規(guī)格并符合鋼材尺寸規(guī)格 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件21 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 2）腹板尺寸腹板尺寸 w Aw t Af h h hw 1 b1 t 腹板高度腹板高度hw 梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高 減兩個(gè)翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)要考慮鋼板的減兩個(gè)

23、翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)要考慮鋼板的 尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。的模數(shù)。 5 . 3/ ww ht Vw w fh V t max 2 . 1 腹板厚度腹板厚度tw 抗剪強(qiáng)度要求抗剪強(qiáng)度要求: : 局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素: : 一般來說，腹板厚度最好在一般來說，腹板厚度最好在8-22mm8-22mm范圍內(nèi)，對(duì)個(gè)別小跨范圍內(nèi)，對(duì)個(gè)別小跨 度梁，腹板最小厚度可采取度梁，腹板最小厚度可采取6mm6mm。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件22 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel

24、 Structure w 2 0 2 x II bt h 3）翼緣板尺寸）翼緣板尺寸 根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸：根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸： 選擇選擇b和和t時(shí)要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般翼緣寬度取時(shí)要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般翼緣寬度取10mm的的 倍數(shù)，厚度取倍數(shù)，厚度取2mm的倍數(shù)。的倍數(shù)。 翼緣寬度翼緣寬度b或厚度或厚度t只要定出一個(gè)，就能確定另一個(gè)。只要定出一個(gè)，就能確定另一個(gè)。 b通常取通常?。?/3-1/5）h，同時(shí)為保證局部穩(wěn)定應(yīng)使，同時(shí)為保證局部穩(wěn)定應(yīng)使b/t30， 如果截面考慮發(fā)展部分塑性則如果截面考慮發(fā)展部分塑性則b/t26。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件

25、23 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 2 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算 1.強(qiáng)度驗(yàn)算：強(qiáng)度驗(yàn)算： 包括包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力驗(yàn)算，對(duì)組合梁還要驗(yàn)驗(yàn)算，對(duì)組合梁還要驗(yàn) 算翼緣與腹板交界處的算翼緣與腹板交界處的折算應(yīng)力折算應(yīng)力。 f f W M R y xx x (1) 正應(yīng)力正應(yīng)力 (2) 剪應(yīng)力剪應(yīng)力 v x xy f tI SV (3) 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力 c w z F f t l (4) 折算應(yīng)力折算應(yīng)力 f cc1 2 2 2 3 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件24

26、第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 3.剛度驗(yàn)算：剛度驗(yàn)算： 均布荷載下等均布荷載下等 截面簡(jiǎn)支梁截面簡(jiǎn)支梁 x x x x x EI lM EI lM EI ql 1048 5 384 5 224 集中荷載下等集中荷載下等 截面簡(jiǎn)支梁截面簡(jiǎn)支梁 x x x EI lM EI Pl 1248 23 標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度 受彎構(gòu)件的撓度限值，按規(guī)定采用受彎構(gòu)件的撓度限值，按規(guī)定采用 梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。 中

27、南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件25 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 4.整體穩(wěn)定驗(yàn)算：整體穩(wěn)定驗(yàn)算： (1) 判斷梁是否需要進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算。判斷梁是否需要進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算。 (2) 如需要?jiǎng)t按照梁的截面類型選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式計(jì)如需要?jiǎng)t按照梁的截面類型選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式計(jì) 算整體穩(wěn)定系數(shù)。算整體穩(wěn)定系數(shù)。 (3) 不論哪種情況算得的穩(wěn)定系數(shù)大于不論哪種情況算得的穩(wěn)定系數(shù)大于0.60.6，都應(yīng)采用修，都應(yīng)采用修 正公式進(jìn)行修正。正公式進(jìn)行修正。 b x x M f W (4) 采用公式驗(yàn)算整體穩(wěn)定承載力

28、是否滿足要求。采用公式驗(yàn)算整體穩(wěn)定承載力是否滿足要求。 0 .1 282.0 07.1 b b 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件26 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 5.局部穩(wěn)定驗(yàn)算：局部穩(wěn)定驗(yàn)算： (1) 型鋼梁的局部穩(wěn)定都已經(jīng)滿足要求不必再驗(yàn)算。型鋼梁的局部穩(wěn)定都已經(jīng)滿足要求不必再驗(yàn)算。 (2) 對(duì)于焊接組合梁，翼緣可以通過限制板件寬厚比保對(duì)于焊接組合梁，翼緣可以通過限制板件寬厚比保 證其不發(fā)生局部失穩(wěn)。證其不發(fā)生局部失穩(wěn)。 (3) 腹板則較為復(fù)雜，一種方法是通過設(shè)置加勁肋的方腹板則較為復(fù)雜，一種

29、方法是通過設(shè)置加勁肋的方 法保證其不發(fā)生局部失穩(wěn)；另一種方法是允許腹板發(fā)生法保證其不發(fā)生局部失穩(wěn)；另一種方法是允許腹板發(fā)生 局部失穩(wěn)，利用其屈曲后承載力。局部失穩(wěn)，利用其屈曲后承載力。 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件27 第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 例例6-1 跨度為跨度為3米的簡(jiǎn)支梁，承受均布荷載，其中永久荷米的簡(jiǎn)支梁，承受均布荷載，其中永久荷 載標(biāo)準(zhǔn)值載標(biāo)準(zhǔn)值qk=15kN/m，各可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值共為，各可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值共為q1k=18kN/m， 整體穩(wěn)定滿足要求。試選擇普通工字鋼截面，結(jié)構(gòu)安全

30、等整體穩(wěn)定滿足要求。試選擇普通工字鋼截面，結(jié)構(gòu)安全等 級(jí)為二級(jí)。級(jí)為二級(jí)。（型鋼梁設(shè)計(jì)問題）（型鋼梁設(shè)計(jì)問題） 分析分析 解題步驟（按塑性設(shè)計(jì)）解題步驟（按塑性設(shè)計(jì)） 荷載組合荷載組合計(jì)算彎矩計(jì)算彎矩選擇截面選擇截面 驗(yàn)算強(qiáng)度、剛度。驗(yàn)算強(qiáng)度、剛度。 解解 （1）荷載組合）荷載組合 標(biāo)準(zhǔn)荷載標(biāo)準(zhǔn)荷載 q0= qk+q1k =15+18=33kN/m 設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)荷載 q= 0( Gqk+ G1q1k) 0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。安全等級(jí)二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。安全等級(jí)二級(jí)， 0 =1.0 G永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取 G =1.2 G1可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取 G1 =1.4 荷載組合系數(shù)，取荷載組合系數(shù)，取 =1.0 中南大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件28 第五章第五章 梁的設(shè)計(jì)梁的設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure （1）荷載組合）荷載組合 荷載設(shè)計(jì)值：荷載設(shè)計(jì)值：q=1.0(1.215+1.01.418)=43.2kN/m 荷載標(biāo)準(zhǔn)值：荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q=1.0(15+18)=33kN/m （未包括梁的自重）（未包括梁的自重）