第五章梁（受彎構(gòu)件PPT課件

1、第二節(jié)梁的強(qiáng)度與剛度一、梁的強(qiáng)度梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強(qiáng)度應(yīng)包括：抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局部成壓強(qiáng)度，在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共同作用處還應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力。1、抗彎強(qiáng)度彈性階段：以邊緣屈服為最大承載力彈塑性階段：以塑性鉸彎矩為最大承載力第1頁/共25頁ynefWM 彈性最大彎矩 塑性鉸彎矩 截面形狀系數(shù) 梁的規(guī)范計(jì)算方法以部分截面發(fā)展塑性（1/4截面）為極限承載力狀態(tài)單向彎曲雙向彎曲式中：為塑性發(fā)展系數(shù)，按P143P143，表5.15.1 b1/t13b1/t13及直接承受動力荷載時(shí)=1.0=1.0fWMWMynyyxnxxnPnWWF/y

2、pnpnfWMfWMynxnyxyx)()()(第2頁/共25頁二、抗剪強(qiáng)度三、腹板局部壓應(yīng)力四、折算應(yīng)力兩同號取1.11.1， 異號取1.21.2五、梁的剛度 控制梁的撓跨比小于 規(guī)定的限制（為變形量的限制）VwxftIVSfltFzwcfcceq12223第3頁/共25頁第三節(jié) 梁的整體穩(wěn)定一、梁的失穩(wěn)機(jī)理 梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側(cè)向剛度不夠，就會發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形，梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭轉(zhuǎn)變形，同時(shí)還有彎矩作用平面那的彎曲變形，故梁的失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式，完整的說應(yīng)為：側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。 從以上失穩(wěn)機(jī)理來看， 提高梁的整穩(wěn)承載力 的有效措施應(yīng)為提高 梁上翼

3、緣的側(cè)移剛度， 減小梁上翼緣的側(cè)向 計(jì)算長度第4頁/共25頁二、影響梁整體穩(wěn)定的因素 主要因素有：截面形式，荷載類型，荷載作用方式，受壓翼緣的側(cè)向支撐。三、整體穩(wěn)定計(jì)算 表達(dá)式fWMxbxfWMWMyyyxbxxycrycrbWfMfxcrcrWMfffWMbryycrrcrxx第5頁/共25頁三、梁的整體穩(wěn)定保證措施 提高梁的整體穩(wěn)定承載力的關(guān)鍵是，增強(qiáng)梁受壓翼緣的抗側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)度破壞之前不會發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定，具體條件詳見P153四、梁的側(cè)向支撐 側(cè)向支撐作用是為梁提供側(cè)向支點(diǎn)，減小側(cè)向計(jì)算長度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承

4、受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實(shí)際為彎曲剪力），由于側(cè)彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第四章，側(cè)向力可以寫為： 如果為支桿應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件計(jì) 算，同時(shí)應(yīng)注意如書P154圖5.11 所示的有效支撐。 夾支座：梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。yfffAF23585第6頁/共25頁第四節(jié) 梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計(jì)一、概述 同軸壓構(gòu)件一樣，為提高梁的剛度與強(qiáng)度及整體穩(wěn)定承載力，應(yīng)遵循“肢寬壁薄”的設(shè)計(jì)原則，從而引發(fā)板件的局部穩(wěn)定承載力問題。 翼緣板受力較為簡單，仍按限制板件寬厚比的方法來保證局部穩(wěn)定性。 腹板受力復(fù)雜，而且為滿足強(qiáng)度要求，截面高度較大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，會使

5、腹板取值很大，不經(jīng)濟(jì)，一般采用加勁肋的方法來減小板件尺寸，從而提高局部穩(wěn)定承載力。 圖中：1 1橫向加勁肋 2 2縱向加勁肋 3 3短加勁肋第7頁/共25頁二、翼緣板的局部穩(wěn)定 設(shè)計(jì)原則等強(qiáng)原則 按彈性設(shè)計(jì)（不考慮塑性發(fā)展=1.0=1.0），因有殘余應(yīng)力影響，實(shí)際截面已進(jìn)入彈塑性階段，規(guī)范取E Et t=0.7E=0.7E。 若考慮塑性發(fā)展( (1.01.0），塑性發(fā)展會更大E Et t=0.5E=0.5E。 當(dāng) 時(shí)， =1.0 =1.0 ycrfbtE21221127 .0425.0yftb235151yftb235131yyftbf23515235131第8頁/共25頁三、加勁肋的配置與構(gòu)

6、造1、配置規(guī)定（P169，表5.10）第9頁/共25頁2、加勁肋的構(gòu)造 橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開； 橫向加勁肋的間距a應(yīng)滿足 ，當(dāng) 且 時(shí)，允許 縱向加勁肋距受壓翼緣的距離應(yīng)在 范圍內(nèi)； 上述各式中，h0為梁腹板的計(jì)算高度，hc為梁腹板受壓區(qū)高度，對于單對稱截面，前述表5.10中4、5項(xiàng)中有關(guān)縱向加勁肋規(guī)定中的h0應(yīng)取2hc。 加勁肋可以成對布置于腹板兩側(cè)，也可以單側(cè)布置，支承加勁肋及重級工作制吊車梁必須兩側(cè)對稱布置。 加勁肋必須具備一定剛度，截面尺寸及慣性矩應(yīng)滿足：0025 . 0hah0cywfth235100005 . 2 ha 5 . 22cchh第10頁/共25頁 橫向加勁肋的

7、截面尺寸雙側(cè)布置時(shí)單側(cè)布置時(shí)：b bs s不應(yīng)小于上式的1.21.2倍。 截面慣性矩的要求（同時(shí)配置橫、縱肋時(shí)）橫向肋：縱向肋： 當(dāng) 時(shí) 當(dāng) 時(shí) 橫向加勁肋應(yīng)按右圖示切角， 避免多向焊縫相交，產(chǎn)生復(fù)雜 應(yīng)力場。mmhbs4030015ssbt303wzthI305.1wythI30200)(45.05.2(wythhahaI85.00ha85.00ha第11頁/共25頁 支承加勁肋構(gòu)造與計(jì)算在梁支座處及較大集中荷載作用處，應(yīng)布置支承加勁肋，支承加勁肋實(shí)際上就是加大的橫向加勁肋，支承加勁肋分梁腹板兩側(cè)成對布置的平板式，及凸緣式兩種。第12頁/共25頁其作用除保證腹板的局部穩(wěn)定外，還應(yīng)承受集中力作

8、用，故除滿足橫向加勁肋的有關(guān)尺寸及構(gòu)造要求外，尚滿足如下所述幾方面承載力的要求。p穩(wěn)定性計(jì)算 注：平板式按b類；凸緣式按c類p端面刨平抵緊示應(yīng)驗(yàn)算端面承壓p端面焊接時(shí)以及支承肋與腹板的焊縫應(yīng)按第三章方法驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度fANfANcece第13頁/共25頁第四節(jié) 鋼梁的設(shè)計(jì)一、型鋼梁的設(shè)計(jì)1、根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算梁的最大彎距設(shè)計(jì)值M Mmaxmax；2 2、根據(jù)抗彎強(qiáng)度，計(jì)算所需的凈截面抵抗矩：3 3、查型鋼表確定型鋼截面4 4、截面驗(yàn)算 強(qiáng)度驗(yàn)算：抗彎、抗剪、局部承壓（一般不需驗(yàn)算折算應(yīng)力強(qiáng)度）； 剛度驗(yàn)算：驗(yàn)算梁的撓跨比 整體穩(wěn)定驗(yàn)算（型鋼截面局部穩(wěn)定一般不需驗(yàn)算）。 根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整截面，再進(jìn)行

9、驗(yàn)算，直至滿足。fMWxTmax第14頁/共25頁二、組合梁的截面設(shè)計(jì)1、根據(jù)受力情況確定所需的截面抵抗矩2、截面高度的確定 最小高度：h hminmin由梁剛度確定； 最大高度：h hmaxmax由建筑設(shè)計(jì)要求確定； 經(jīng)濟(jì)高度：h he e由最小耗鋼量確定； 選定高度：h hminminhhhhmaxmax；hhhhe e，并認(rèn)為h h0 0hhe e3 3、確定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），則有： 或按經(jīng)驗(yàn)公式：4.05222TTeWWhmmWhTe3023fMWxTmaxVwwxfthVtIVS0max2 . 1VwfhVt02 . 15 . 30htw第15頁/共25頁3、確定翼

10、緣寬度 確定了腹板厚度后，可按抗彎要求確定翼緣板面積A Af f，已工字型截面為例： 有了A Af f ，只要選定b b、t t中的其一，就可以確定另一值。4、截面驗(yàn)算 強(qiáng)度驗(yàn)算：抗彎、抗剪、局部承壓以及折算應(yīng)力強(qiáng)度）； 剛度驗(yàn)算：驗(yàn)算梁的撓跨比； 整體穩(wěn)定驗(yàn)算； 局部穩(wěn)定驗(yàn)算（翼緣板） 根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整截面，再進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足。 根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加勁肋結(jié)算與布置TfwWthAhthhIW2030221222600wTfthhWA第16頁/共25頁4、腹板與翼緣焊縫的計(jì)算 連接焊縫主要用于承受彎曲剪力，單位長度上剪力為： 當(dāng)梁上承受固定的集中荷載且未設(shè)支承了時(shí)，上翼緣焊縫同時(shí)承受剪力T T1

11、 1及集中力F F的共同作用，由F F產(chǎn)生的單位長度上的力V V1 1為：IVStTw111wffffhT17 . 021IfVSfThwfwff4 . 14 . 111zwwzwclTttlTtV1wfffffhVhT2121)7 . 02()7 . 02(2121)(4 . 11fwffVTfh第17頁/共25頁第六章 拉彎與壓彎構(gòu)建 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 拉彎與壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度 第三節(jié) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定 第四節(jié) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 第五節(jié) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 第六節(jié) 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件第18頁/共25頁第一節(jié) 概 述 拉彎與壓彎構(gòu)件實(shí)際上就是軸力與彎矩共同作用的構(gòu)件，

12、也就是為軸心受力構(gòu)件與受彎構(gòu)件的組合，典型的三種拉、壓彎構(gòu)件如下圖所示。 同其他構(gòu)件一樣，拉、壓彎構(gòu)件也需同時(shí)滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態(tài)的要求。正常使用極限狀態(tài)：滿足剛度要求。承載能力極限狀態(tài)：需滿足強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定三方面要求。 截面形式：同軸心受力構(gòu)件， 分實(shí)腹式截面與格構(gòu)式截面實(shí)腹式：型鋼截面與組合截面格構(gòu)式：綴條式與綴板式第19頁/共25頁 第二節(jié) 拉、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度一、強(qiáng)度 兩個(gè)工作階段，兩個(gè)特征點(diǎn)彈性工作階段：以邊緣屈服為特征點(diǎn)（彈性承載力）彈塑性工作階段：以塑性鉸彎距為特征點(diǎn)（極限承載力）第20頁/共25頁如右圖所示，為計(jì)算方便，用線性相關(guān)方程（偏安全）規(guī)范公

13、式 1ppMMNNynnfWMANfWMANnxxxnfWMWMANnyyynxxxn第21頁/共25頁 關(guān)于號的說明如右圖所示對于單對稱截面，彎距繞非對稱軸作用時(shí)，會出現(xiàn)兩種控制應(yīng)力狀況。 不考慮塑性發(fā)展（=1.0=1.0）的情況直接承受動力荷載時(shí)；格構(gòu)式構(gòu)件，彎距繞虛軸作用時(shí)；當(dāng) 時(shí)。二、剛度 一般情況，剛度由構(gòu)件的長細(xì)比控制，即：yyftbf23515235131 yx,maxmax第22頁/共25頁第三節(jié) 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、概 述 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在軸力及彎距作用下，即可能發(fā)生彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn)，也可能發(fā)生彎矩作用平面外的彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)（類似梁）。兩方面在設(shè)計(jì)中均應(yīng)保證。二、彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定 以右圖示理想的壓彎構(gòu)件為例 考慮初彎曲 的影響 以受壓邊緣纖維屈服為破壞準(zhǔn)則，則有022xMNydxydEIlvym2sin)1 (EExmNNNMv0vExmxNNNvMNvNvMM100max)()1 (10afNNWNvMANyExxx第23頁/共25頁如果M=0M=0，則構(gòu)件變?yōu)檩S心壓桿