鋼結(jié)構(gòu)_第五章

1、黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.1 梁的類型和梁的布置 5.1.1 概述 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.1.2 梁的類型 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.1.3 梁格布置 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 主梁 次梁 主梁 縱向次梁 橫向次梁 主梁 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.1.4 主次梁的連接 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.2 受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 5.2.1 彎曲強(qiáng)度 y nx x f W M 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 ff W M Ry nxx x / f W M W M nyy y nxx

2、 x 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.2.1.2 抗剪強(qiáng)度 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 It VS 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 V f max 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.1.2.3 局部壓應(yīng)力 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 f lt F zw c 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 Ryz hhal25 bhal yz 5 . 2 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.2.1.4 折算應(yīng)力 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 f ccz1 222 3 1 y I M n x 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.2.2 梁的剛度 vv 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件最大撓度計(jì)算：

3、受彎構(gòu)件最大撓度計(jì)算： 簡(jiǎn)支梁在簡(jiǎn)支梁在均布荷載均布荷載作用下作用下: EI lq w k 4 384 5 簡(jiǎn)支梁在簡(jiǎn)支梁在集中集中荷載荷載作用下作用下: EI lP w k 3 48 1 懸臂懸臂梁在梁在均布荷載均布荷載作用下作用下: EI lq w k 4 8 1 懸臂懸臂梁在梁在集中集中荷載荷載作用下作用下: EI lP w k 3 3 1 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 一、受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定臨界彎矩一、受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定臨界彎矩Mcr f W M nxx x EI lq w k 4 384 5 強(qiáng)度強(qiáng)度 剛度剛度 為提高為提高 強(qiáng)度和剛度強(qiáng)度和剛度 Wnx和和Inx 盡可能大盡可能大 梁梁截面盡

4、量截面盡量 高、寬高、寬 太高太高太寬又太寬又 會(huì)會(huì)引起引起失穩(wěn)失穩(wěn) 5.3 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 （1）當(dāng)荷載較小時(shí)，偶有干擾，發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，）當(dāng)荷載較小時(shí)，偶有干擾，發(fā)生側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)， 干擾撤去，變形恢復(fù)，干擾撤去，變形恢復(fù)，梁是整體穩(wěn)定的。梁是整體穩(wěn)定的。 （2）當(dāng)荷載增大，超過(guò)某一數(shù)值（臨界值），有側(cè)向）當(dāng)荷載增大，超過(guò)某一數(shù)值（臨界值），有側(cè)向 干擾引起干擾引起側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)，這時(shí)候，撤去干擾也不，這時(shí)候，撤去干擾也不 能恢復(fù)變形，能恢復(fù)變形，梁是不穩(wěn)定的。梁是不穩(wěn)定的。 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)

5、定 1、受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)現(xiàn)象、受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)現(xiàn)象 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定 整體失穩(wěn)原因分析：整體失穩(wěn)原因分析： M 上翼緣受壓上翼緣受壓 下翼緣受拉下翼緣受拉 腹板阻止上翼緣腹板阻止上翼緣 繞繞x-x軸屈曲軸屈曲 帶動(dòng)整個(gè)截面帶動(dòng)整個(gè)截面 繞繞y-y軸屈曲軸屈曲 問(wèn)題問(wèn)題 受彎構(gòu)件彎扭失穩(wěn)與軸心受壓構(gòu)件有何區(qū)別？受彎構(gòu)件彎扭失穩(wěn)與軸心受壓構(gòu)件有何區(qū)別？ 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.3.1 梁整體穩(wěn)定的概念 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.3.2 梁整體穩(wěn)定的保證 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 不需驗(yàn)算整體穩(wěn)定的情況 b 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院

6、黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.3.3 梁的整體穩(wěn)定實(shí)用算法 cry xcr b xRyR f M f Wf f W M xb x y cr y cr b M M f 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 y y xy b fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 b bbb b 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 ) 12(8 . 0 bb 12 bb 0 b y b y xy bb fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 y b fhl bt 235570 1 6 . 0 b 0 . 1 282. 0 07. 1 b

7、b b b b 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 f W M W M yy y xb x b 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定 【 例例】受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定驗(yàn)算受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定驗(yàn)算 焊接工字形等截面簡(jiǎn)支梁，跨度焊接工字形等截面簡(jiǎn)支梁，跨度15m15m，在距兩端支，在距兩端支 座座5m5m處分別支承一根次梁，由次梁傳來(lái)集中荷載（設(shè)計(jì)處分別支承一根次梁，由次梁傳來(lái)集中荷載（設(shè)計(jì) 值）值） ， 鋼材為鋼材為Q235Q235鋼，試驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性。鋼，試驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性。 kNF180 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定 ml5 1 y fb l235 165 .43

8、 115 5000 1 1 m kN q76. 12 . 185. 710)214. 04 . 21 . 012( mkNM5 .9491576. 1 8 1 5180 2 【解解】 1 1、判斷是否需要驗(yàn)算整體穩(wěn)定、判斷是否需要驗(yàn)算整體穩(wěn)定 次梁可作為梁側(cè)向支承，故梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度次梁可作為梁側(cè)向支承，故梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度 , 2 2、受力分析、受力分析 梁自重設(shè)計(jì)值：梁自重設(shè)計(jì)值： 梁跨中最大彎矩為：梁跨中最大彎矩為： 應(yīng)驗(yàn)算整體穩(wěn)定。應(yīng)驗(yàn)算整體穩(wěn)定。 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定 2 18720120010142402mmA 4 3 32260000 12

9、24014 2mmI y 3 6378000 614 3916000000 mmWx mmiy5 .41 1872 32260000 5 .120 5 .41 5000 1 y y i l 4 3 2 3916000000 12 120010 607142402mmIx 3 3、計(jì)算截面特性、計(jì)算截面特性 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定 22 6 2152 .201 637800074. 0 105 .949 mm N f mm N W M xb 4 4、驗(yàn)算整體穩(wěn)定、驗(yàn)算整體穩(wěn)定 因此梁整體穩(wěn)定性能保證。因此梁整體穩(wěn)定性能保證。 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.4 梁板

10、件的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì) 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 一、概述一、概述 為為提高強(qiáng)度和剛度，腹板宜高提高強(qiáng)度和剛度，腹板宜高 為提高整體穩(wěn)定性，翼緣宜寬為提高整體穩(wěn)定性，翼緣宜寬 較寬較薄較寬較薄 軋制型鋼不需局部穩(wěn)定驗(yàn)算，組合截面應(yīng)驗(yàn)算局部穩(wěn)定。軋制型鋼不需局部穩(wěn)定驗(yàn)算，組合截面應(yīng)驗(yàn)算局部穩(wěn)定。 受壓翼緣屈曲 腹板屈曲 受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.4.1 矩形薄板的屈曲 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 022 2 22 2 2 4 4 22 4 4 4 y w N yx w N x w N y w yx w

11、x w D yxyx 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 )1 (12 2 3 Et D 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 02 2 2 4 4 22 4 4 4 x w N y w yx w x w D x 11 sinsin mn mn b yn a xm Aw 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 2 2 2 mb an a mb b D Nxcr 2 2 2 2 2 b D k mb a a mb b D N xcr 2 mb a a mb k 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 2 4 b D N xcr 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 2 2 )1 (12 b tEk cr 4 22 2 2 106 .18 )1 (12 b

12、 t k b tEk cr 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.4.2 梁受壓翼緣板的局部穩(wěn)定 ycr f b t k 4 2 106 .18 EEt/ 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 y ft b235 40 0 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 425. 0 a b k y ft b235 13 y ft b235 15 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.5.3 梁腹板的局部穩(wěn)定 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 4 2 106 .18 b t k W cr 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 crVys f/3/ yVy ff 23541 / 0 y w s f k th 黑龍江大學(xué)建筑工

13、程學(xué)院 22 /1 . 1/ sVsVycr ff 2 . 1 s 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 V w f th 235 8 .75/ 0 yw ft h235 80 0 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 4 2 0 10445 h tw cr 4 2 0 10738 h tw cr 4 2 0 10547 h tw cr 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 yw ft h235 177 0 yw ft h235 153 0 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束 受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受約束 235153 / 235177 /

14、 / 0 0 y w y w cryb f th f th f 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 235177 /2 y wc b f th 235153 /2 y wc b f th 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 4 2 0 106 .18 h t k W ccr ah0255. 081. 1 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 y w f th 235 84/ 0 y w f th 235 80/ 0 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 1)()( 22 ccr c crcr 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 1)()( 2 1 2 11 crccr c cr 黑龍江

15、大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 1 1 1 )5 . 04 . 0/(1 h a 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 1)()( 2, 2 2 2 2 2 2 crc c crcr 235194 / 2 2 y W b f th 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.4.2 腹板加勁肋的布置與設(shè)計(jì) 腹板加勁肋的布置要求 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 承受靜力荷載的梁宜考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，僅承受靜力荷載的梁宜考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，僅 配支承加勁肋不能滿足要求時(shí)應(yīng)設(shè)置中間橫向配支承加勁肋不能滿足要求時(shí)應(yīng)設(shè)置中間橫向 加勁肋。加勁肋。 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 yw fth/23580/ 0

16、0 c 0 c yw fth/23580/ 0 yw fth/235170/ 0 yw fth/235150/ 0 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.4.3 加勁肋的構(gòu)造要求 mm h bs40 30 0 15 s s b t 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 3 0 3 wz thI 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.4.4 支承加勁肋的計(jì)算 yw ft/23515 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 FthVN wwcrus 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.5 考慮腹板的屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì) 5.5.1 薄板的屈曲后強(qiáng)度 黑龍江大學(xué)建

17、筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.6.2 梁腹板受剪屈曲后強(qiáng)度 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 tcru VVV crwcrwcr AthV 0 sincos 0 ahS )sin2sin 2 (sin)sincos( 2 0 0 a h tahtV wtwtt 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 ahtg/2 0 2sin 2 1 cos)sin(atatT wtwtf 2 0 00 )/(1 1 2 1 2sin 2 1 / ha AthahTV wtwtft 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 )(33/ crvytvytcr ff或 2 0) /(1 2 3 ha

18、 f AV crvy wt ) )/(115. 1 ( )/(1 2 3 2 0 2 0 ha f A ha f AAV crvy crw crvy wwcru 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 sin wts atN 2 0 0 )/(1 / 1)( 15. 1 ha ha f at N crvy w s FthVN wwcrus 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.5.3 腹板受彎屈曲后梁的極限彎矩 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 fWM xexeu x wc e I th 2 )1 ( 1 3 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.5.4 彎剪聯(lián)合

19、作用下梁腹板的屈曲后強(qiáng)度 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 1) 1 5 . 0 ( 2 feu f u MM MM V V f h hAhA M ff f 2 2 22 2 11 )( M、V同時(shí)存在的彎矩和剪 力設(shè)計(jì)值，當(dāng)V0.5Vu取 V=0.5Vu， MMf取M=Mf。 Af1,h1,Af2,h2 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.5.4 利用腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的加勁肋設(shè)計(jì) 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 2 00 )/(1)(hathVH crwu 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 )16/(3 0 efHhAc 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 強(qiáng)度強(qiáng)度 局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定 翼緣翼緣 腹板腹板 剛度剛度 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 設(shè)計(jì)

20、設(shè)計(jì) 5.6 受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)受彎構(gòu)件設(shè)計(jì) 整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度 折算應(yīng)力折算應(yīng)力 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 5.6.1 梁的截面選擇 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 24 5 )2/(48 5 48 5 848 5 384 5 2 max 2 max 2 max 224 max v Eh l hEW lM EI lMlq EI l EI lq v k x k x kk xx k 3 . 1/ max f k 2 .31 5 min v l E fl h cmWh xe 3073 黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院 v ww f th V max max 2 . 1 vw w fh V