受彎構(gòu)件設(shè)計

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件Chapter 5 第五章受彎構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1 受彎構(gòu)件的類型和應(yīng)用受彎構(gòu)件的類型和應(yīng)用受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 指主要承受橫向指主要承受橫向荷載的構(gòu)件。鋼荷載的構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)中最常用的結(jié)構(gòu)中最常用的受彎構(gòu)件是鋼梁。受彎構(gòu)件是鋼梁。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 按使用功能分按使用功能分工作平臺梁工作平臺梁吊車梁吊車梁樓蓋梁樓蓋梁墻梁墻梁檁條檁條鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 按截面形式分按截面形式分型鋼梁型鋼梁組合梁組合梁鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列

2、課件系列課件 按支承情況分按支承情況分簡支梁簡支梁連續(xù)梁連續(xù)梁伸臂梁伸臂梁框架梁框架梁鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 按荷載作用情況分按荷載作用情況分單向受彎梁單向受彎梁雙向受彎梁雙向受彎梁鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1.1.型鋼梁型鋼梁鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.2.組合梁組合梁3.3.單向彎曲梁與雙向彎曲梁單向彎曲梁與雙向彎曲梁2.2.組合梁組合梁鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件強(qiáng)度強(qiáng)度抗彎強(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2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度1.1.梁的計算內(nèi)容梁的計算內(nèi)容鋼結(jié)構(gòu)基

3、本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 剛度剛度承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力折算應(yīng)力整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1. 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 fyfyfyfy塑性塑性彈性全部塑性M = MpMe M MpM = MeM MemaxVmaxMmax鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 彈性極限彎矩：彈性極限彎矩：Me = fy Wn式中：式中：Wn 凈截面彈性抵抗矩。凈截面彈性抵抗矩。 塑性極限彎矩塑性極限彎矩：式中：式中： S1n, S2n 中

4、和軸以上和中和軸以下凈截中和軸以上和中和軸以下凈截面對中和軸的面積矩；面對中和軸的面積矩；Wpn 凈截面塑性抵抗矩。凈截面塑性抵抗矩。Mp = fy (S1n + S2n ) = fy Wpn鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 塑性發(fā)展系數(shù)或形狀系數(shù)，它只取決于截面塑性發(fā)展系數(shù)或形狀系數(shù)，它只取決于截面幾何形狀，與材料強(qiáng)度無關(guān)。幾何形狀，與材料強(qiáng)度無關(guān)。npnWW如矩形截面如矩形截面 =1.5，工字形截面，工字形截面(對強(qiáng)軸對強(qiáng)軸) =1.71.1。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件規(guī)范規(guī)范在對梁抗彎強(qiáng)度計算時，考慮部分在對梁抗彎強(qiáng)度計算時，考慮部分截面發(fā)展塑性，用截面發(fā)展

5、塑性，用 來控制：來控制： 對于承受靜力或間接動力荷載：對于承受靜力或間接動力荷載：單向彎曲梁：單向彎曲梁：fWMnxxx雙向彎曲梁：雙向彎曲梁：fWMWMnyyynxxx 直接承受動力荷載：直接承受動力荷載：0 . 1yx取鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度梁的抗剪強(qiáng)度按彈性設(shè)計，以截面的最大梁的抗剪強(qiáng)度按彈性設(shè)計，以截面的最大剪應(yīng)力達(dá)到鋼材的抗剪屈服點作為抗剪承載力剪應(yīng)力達(dá)到鋼材的抗剪屈服點作為抗剪承載力的極限狀態(tài)，即：的極限狀態(tài)，即：vwfItVS鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件式中：式中：V 計算截面沿腹板平面作用的剪力；計算截面沿腹板平面作

6、用的剪力；I 毛截面慣性矩；毛截面慣性矩；S 計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸的面積矩；的面積矩；tw 腹板厚度。腹板厚度。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3. 梁的局部承壓強(qiáng)度梁的局部承壓強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖 局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件fltFzwc式中：式中：F 集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力系數(shù)；系數(shù)； 集中荷載增大系數(shù)，對重級工作制吊集中荷載增大系數(shù)，對重級工作制吊車梁，車梁， =1.35；對其它梁對其它梁 =1.0；計算公式：計算公式：鋼結(jié)構(gòu)

7、基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件lz 荷載假定按荷載假定按45擴(kuò)散在腹板計算高度上邊緣擴(kuò)散在腹板計算高度上邊緣的分布長度，的分布長度，lz = a + 2hy；a 集中荷載沿梁跨度方向的支承長度，對吊集中荷載沿梁跨度方向的支承長度，對吊車輪可取為車輪可取為50mm；hy 自吊車梁軌頂或其它梁頂面至腹板計算高自吊車梁軌頂或其它梁頂面至腹板計算高度上邊緣的距離。度上邊緣的距離。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件4. 折算應(yīng)力折算應(yīng)力圖 梁截面的、c應(yīng)力分布鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件fcc12112213式中：式中： 1、 1、 c 腹板計算高度邊緣同一點上腹板計算

8、高度邊緣同一點上相應(yīng)的應(yīng)力。相應(yīng)的應(yīng)力。 1、 c 以受拉以受拉為正，受壓為負(fù)。為正，受壓為負(fù)。 1 計算折算應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)；計算折算應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)；當(dāng)當(dāng) 1、 c 異號時，取異號時，取 1 = 1.2；當(dāng)當(dāng) 1、 c 同號時或同號時或 c = 0時，取時，取 f = 1.1。計算公式：計算公式：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.25.2、梁的剛度、梁的剛度梁的剛度問題梁的剛度問題 滿足正常使用極限狀態(tài)的問題。滿足正常使用極限狀態(tài)的問題。 max llmax 或式中：式中： 梁的允許撓度；梁的允許撓度； l 梁的跨度。梁的跨度。對于的算法可用材料力學(xué)算法解出，也可

9、用簡對于的算法可用材料力學(xué)算法解出，也可用簡便算法。便算法。 等截面簡支梁：等截面簡支梁：lvEIlMEIlMlv10485xxkxxk鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件.1、鋼梁整體穩(wěn)定的概念、鋼梁整體穩(wěn)定的概念5.3 梁的整體穩(wěn)定梁的整體穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件uOO 失穩(wěn)時跨中截面位移MMyx簡支鋼梁喪失整體穩(wěn)定全貌簡支鋼梁喪失整體穩(wěn)定全貌鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件原因：原因： 受壓翼緣應(yīng)力達(dá)臨應(yīng)力，受壓翼緣應(yīng)力達(dá)臨應(yīng)力，其弱軸為其弱軸為 1 -11 -1軸，但由于有軸，但由于有腹板作連續(xù)支承，（下翼緣和腹板作連續(xù)支承，

10、（下翼緣和腹板下部均受拉，可以提供穩(wěn)腹板下部均受拉，可以提供穩(wěn)定的支承），只有繞定的支承），只有繞y y軸屈曲，軸屈曲，側(cè)向屈曲后，彎矩平面不再和側(cè)向屈曲后，彎矩平面不再和截面的剪切中心重合，必然產(chǎn)截面的剪切中心重合，必然產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。生扭轉(zhuǎn)。XXYY11XXYY 梁維持其穩(wěn)定平衡狀態(tài)所承擔(dān)的最大荷載或最大彎梁維持其穩(wěn)定平衡狀態(tài)所承擔(dān)的最大荷載或最大彎矩，稱為臨界荷載或矩，稱為臨界荷載或臨界彎矩臨界彎矩。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.3.2、梁的臨界彎矩、梁的臨界彎矩Mcr建立建立（1 1）彎矩作用在最大剛度平面，屈曲時鋼梁處于彈性階段；彎矩作用在最大剛度平面，屈曲時鋼梁處于彈性

11、階段；（2 2）梁端為夾支座（只能繞梁端為夾支座（只能繞x x軸，軸，y y軸轉(zhuǎn)動，不能繞軸轉(zhuǎn)動，不能繞z z軸軸 轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，只能自由撓曲，不能扭轉(zhuǎn)）；只能自由撓曲，不能扭轉(zhuǎn)）；（3 3）梁變形后，力偶矩與原來的方向平行梁變形后，力偶矩與原來的方向平行( (即小變形即小變形) )。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件MMZYXZMXZZdzdudzduMMu圖圖 2 2MXXYYXYYMuv圖圖 3 3YYZZdzdvv圖圖 1 1z鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 在在y yz z平面內(nèi)為梁在最大剛度平面內(nèi)彎曲，其平面內(nèi)為梁在最大剛度平面內(nèi)彎曲，其彎矩的平衡方程為：彎

12、矩的平衡方程為：)(22aMdzvdEIx YZZdzdvvz圖圖 1 1YYXMM鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件在在x x z z 平面內(nèi)為梁的側(cè)向彎曲，其彎矩的平衡方程為：平面內(nèi)為梁的側(cè)向彎曲，其彎矩的平衡方程為：)(22bMdzudEIy zXXZZdzdudzduMMu圖圖 2 2M鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件由于梁端部夾支，中部任意由于梁端部夾支，中部任意截面扭轉(zhuǎn)時，縱向纖維發(fā)生截面扭轉(zhuǎn)時，縱向纖維發(fā)生了彎曲，屬于約束扭轉(zhuǎn)，其了彎曲，屬于約束扭轉(zhuǎn)，其扭轉(zhuǎn)的微分方程為扭轉(zhuǎn)的微分方程為( (參見構(gòu)件參見構(gòu)件的約束扭轉(zhuǎn)的約束扭轉(zhuǎn))( cMGIEIutw MXX

13、YYXYYMuv圖圖 3 3鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件將將(c)(c)再微分一次，并利用再微分一次，并利用(b)(b)消去消去 得到只有未知得到只有未知數(shù)數(shù) 的彎扭屈曲微分方程的彎扭屈曲微分方程: : u )(02 dEIMGIEIytw 梁側(cè)扭轉(zhuǎn)角為正弦曲線分布，即：梁側(cè)扭轉(zhuǎn)角為正弦曲線分布，即：LzC sin 代入代入（d d）式中，得：）式中，得：)(0sin222eLzCEIMLGILEIytw 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件使上式在任何使上式在任何 z z 值都成立，則方括號中的數(shù)值必為零，值都成立，則方括號中的數(shù)值必為零，即：即：0222 ytwEI

14、MLGILEI 上式中的上式中的M M即為該梁的臨界彎矩即為該梁的臨界彎矩M McrcrlGIEIlGIEIGIEIlMtwtwtwcr 221稱為梁的側(cè)向屈曲系數(shù)，對于雙軸對稱工字形截面稱為梁的側(cè)向屈曲系數(shù)，對于雙軸對稱工字形截面I Iw w=I=Iy y(h/2)(h/2)2 2 222221211 twtwGIEILhGIEILtyGIEILh22 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.3.3. 5.3.3. 不同荷載和荷載作用位置不同，其不同荷載和荷載作用位置不同，其值不同值不同荷載情況荷載情況值值MMM 21 10113. 1 2 .10135. 1 74. 19 .121

15、35. 1 44. 19 .11113. 1 荷載作用于形心荷載作用于形心荷載作用于上、下翼緣荷載作用于上、下翼緣“”用用于荷載作于荷載作用在上翼用在上翼緣；緣；“”用用于荷載作于荷載作用在下翼用在下翼緣緣. .說明說明鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件4.4.單軸對稱截面工字單軸對稱截面工字形截面梁的臨界彎矩形截面梁的臨界彎矩aSyoh1h2OXY單軸對稱截面單軸對稱截面圖圖 4 4 wtywyyycrEIGIlIIBaBalEIM22232322211 S-S-為剪切中心為剪切中心022)(21ydAyxyIBAxy 其中其中（參見鐵木辛柯（參見鐵木辛柯“彈性穩(wěn)定理論彈性穩(wěn)定理論

16、”一書）一書）鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件yIhIhIy22110 剪切中心坐標(biāo)剪切中心坐標(biāo)aSyoh1h2OXYI 1I 2系數(shù)系數(shù)321 值值荷荷 載載 類類 型型跨中點集中荷載跨中點集中荷載滿跨均布荷載滿跨均布荷載純彎曲純彎曲1 2 3 1.351.31.00.550.550.460.460.00.00.400.400.530.531.01.0鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.3.4、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素1 1側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度；側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度；2 2受壓翼緣的自由長度受壓翼緣的自由長度( (

17、受壓翼緣側(cè)向支承點間距受壓翼緣側(cè)向支承點間距););3 3荷載作用種類；荷載作用種類；4 4荷載作用位置；荷載作用位置；5 5梁的支座情況。梁的支座情況。5.3.5、提高梁整體穩(wěn)定性的主要措施、提高梁整體穩(wěn)定性的主要措施1.1.增加受壓翼緣的寬度；增加受壓翼緣的寬度；2.2.在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐。在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.3.6、梁的整體穩(wěn)定計算、梁的整體穩(wěn)定計算1) 1) 有鋪板有鋪板( (各種鋼筋混凝土板和鋼板各種鋼筋混凝土板和鋼板) )密鋪在梁的受壓翼密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止其發(fā)

18、生側(cè)向位移時；緣上并與其牢固相連、能阻止其發(fā)生側(cè)向位移時；2) 2) H H型鋼或等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度型鋼或等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度l l1 1與其寬度與其寬度b b1 1之比不超過下表規(guī)定時；之比不超過下表規(guī)定時；12.015.09.5Q42012.515.510.0Q39013.016.510.5Q34516.020.013.0Q235荷載作用在荷載作用在下翼緣下翼緣荷載作用在荷載作用在上翼緣上翼緣跨中受壓翼緣有側(cè)向支跨中受壓翼緣有側(cè)向支承點的梁承點的梁,不論荷載作用不論荷載作用在何處在何處跨中無側(cè)向支承點的梁跨中無側(cè)向支承點的梁 l l1 1/ /b b1 1

19、 條件條件 鋼號鋼號鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3）對于箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足：）對于箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足：可不計算整體穩(wěn)定性?？刹挥嬎阏w穩(wěn)定性。 yfblbh23595, 6010 b bb b0 0t t1 1h h0 0t tw wt tw wt t2 2b b1 1b b2 2h h鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 當(dāng)截面僅作用當(dāng)截面僅作用Mx時：時：（1）不滿足以上條件時，按下式計算梁的整體穩(wěn)定）不滿足以上條件時，按下式計算梁的整體穩(wěn)定性：性：穩(wěn)穩(wěn)定定系系數(shù)數(shù)。材材料料分分項項系系數(shù)數(shù)；式式中中即即： ycrbRxbxbRyycrRcr

20、xxffWMfffWM )125(（2）穩(wěn)定系數(shù)的計算）穩(wěn)定系數(shù)的計算 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件任意橫向荷載作用下：任意橫向荷載作用下： A、軋制、軋制H H型鋼或焊接等截面工字形簡支梁型鋼或焊接等截面工字形簡支梁取取值值見見規(guī)規(guī)范范。單單軸軸對對稱稱截截面面雙雙軸軸對對稱稱時時截截面面不不對對稱稱影影響響系系數(shù)數(shù)，受受壓壓翼翼緣緣的的厚厚度度；梁梁高高，；等等效效臨臨界界彎彎矩矩系系數(shù)數(shù)；式式中中bbbyybybyxybbthilfhtWAh 0)135(2354 . 41432011212 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件B、軋制普通、軋制普通工字形簡支梁工

21、字形簡支梁C、其他截面的穩(wěn)定系數(shù)計算祥見規(guī)范。、其他截面的穩(wěn)定系數(shù)計算祥見規(guī)范。u 上述穩(wěn)定系數(shù)時按彈性理論得到的，當(dāng)上述穩(wěn)定系數(shù)時按彈性理論得到的，當(dāng) 時梁已經(jīng)進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)，整體穩(wěn)定臨界離時梁已經(jīng)進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài)，整體穩(wěn)定臨界離 顯著降低，因此應(yīng)對穩(wěn)定系數(shù)加以修正，即：顯著降低，因此應(yīng)對穩(wěn)定系數(shù)加以修正，即：可可查查表表得得到到。b 6 . 0 b ，其其中中：代代替替，穩(wěn)穩(wěn)定定計計算算時時應(yīng)應(yīng)以以當(dāng)當(dāng)bbb 6 . 0bb 282. 007. 1 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 規(guī)范給出了一經(jīng)驗公式：規(guī)范給出了一經(jīng)驗公式：)135( fWMWMyyyxbx 強(qiáng)度公式的

22、一致性。影響和保持與而是為了降低后一項的塑性階段，軸以進(jìn)入但并不表示沿取值同塑性發(fā)展系數(shù)，yy鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件5.4.1、梁局部穩(wěn)定的概念、梁局部穩(wěn)定的概念 當(dāng)組合梁腹板高厚比或翼緣寬厚比過當(dāng)組合梁腹板高厚比或翼緣寬厚比過大時，在荷載作用下，有可能會出現(xiàn)大時，在荷載作用下，有可能會出現(xiàn)偏離其平面位置的波狀屈曲。偏離其平面位置的波狀屈曲。5.4 梁的局部穩(wěn)定梁的局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖梁翼緣和腹板的失穩(wěn)變形圖梁翼緣和腹板的失穩(wěn)變形鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、滿足梁局部穩(wěn)定的措施二、滿足梁局部穩(wěn)定的措施1. 焊接工字形截

23、面梁受壓翼緣的寬厚比限值焊接工字形截面梁受壓翼緣的寬厚比限值規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定：yftb235151(按彈性設(shè)計按彈性設(shè)計)yftb235131(允許截面部分發(fā)展塑性允許截面部分發(fā)展塑性)式中：式中：b1 受壓翼緣的外伸寬度。受壓翼緣的外伸寬度。b1t鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 腹板加勁肋設(shè)計腹板加勁肋設(shè)計 加勁肋的分類加勁肋的分類加勁肋加勁肋橫向加勁肋橫向加勁肋縱向加勁肋縱向加勁肋支承加勁肋支承加勁肋短加勁肋短加勁肋鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖4.7 腹板加勁肋的布置腹板加勁肋的布置twh2h1h0a1234縱向加勁肋縱向加勁肋橫向加勁肋橫向加勁肋鋼

24、結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件圖圖4.7 腹板加勁肋的布置腹板加勁肋的布置鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1.1.純彎屈曲純彎屈曲研究理論：非均勻受壓薄板的屈曲理論，研究理論：非均勻受壓薄板的屈曲理論，提高臨界應(yīng)力的有效辦法：設(shè)縱向加勁肋。提高臨界應(yīng)力的有效辦法：設(shè)縱向加勁肋。ywfth2351770可不設(shè)縱向加勁肋限值?？刹辉O(shè)縱向加勁肋限值。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2.2.純剪屈曲純剪屈曲hoa腹板會由于剪切屈曲而破壞腹板會由于剪切屈曲而破壞. .措施：則應(yīng)設(shè)橫向加勁肋。措施：則應(yīng)設(shè)橫向加勁肋。 規(guī)范?。阂?guī)范?。簓wfth235800 為不設(shè)橫向加

25、勁肋限值。為不設(shè)橫向加勁肋限值。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3.3.局部壓應(yīng)力下的屈曲局部壓應(yīng)力下的屈曲crc , hoa腹板在局部壓應(yīng)力下會發(fā)生屈曲。腹板在局部壓應(yīng)力下會發(fā)生屈曲。規(guī)范取：規(guī)范?。簓wfth235800 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件腹板加勁肋的配置規(guī)定腹板加勁肋的配置規(guī)定規(guī)范根據(jù)腹板高厚比規(guī)范根據(jù)腹板高厚比h h0 0/ /t tw w的比值配置加勁肋。的比值配置加勁肋。 c c 0 0，按構(gòu)造設(shè)置橫向加勁肋，按構(gòu)造設(shè)置橫向加勁肋 c = 0c = 0，可不設(shè)置加勁肋。，可不設(shè)置加勁肋。 23580 0ywfth當(dāng) 235170 23580 0

26、ywyfthf當(dāng)梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋，對簡支吊車梁在吊車輪壓宜設(shè)置支承加勁肋，對簡支吊車梁在吊車輪壓很大時，尚應(yīng)在受壓區(qū)配置短加勁肋。很大時，尚應(yīng)在受壓區(qū)配置短加勁肋。按計算設(shè)置橫向加勁肋。按計算設(shè)置橫向加勁肋。按計算設(shè)置橫向和縱向加勁肋按計算設(shè)置橫向和縱向加勁肋（1 1）（2 2）（3 3）（4 4） 235170 0ywfth當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 腹板兩側(cè)成對配置的鋼板橫向加勁肋，其截腹板兩側(cè)成對配置的鋼板橫向加勁肋，其截面尺寸須滿足：面尺寸須滿足：外伸寬度外伸寬度mmhbs40300

27、厚度厚度15ssbt 三、加勁肋的截面選擇和構(gòu)造要求三、加勁肋的截面選擇和構(gòu)造要求tsbs鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 腹板單側(cè)配置的鋼板加勁肋：腹板單側(cè)配置的鋼板加勁肋：外伸寬度外伸寬度mmhbs40302 . 10厚度厚度15ssbt tsbs鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 同時用縱、橫向加勁肋時，其橫向加勁肋對腹同時用縱、橫向加勁肋時，其橫向加勁肋對腹板水平軸板水平軸(z 軸軸)的截面慣性矩的截面慣性矩Iz尚應(yīng)滿足尚應(yīng)滿足：303wzthI 當(dāng)加勁肋為單側(cè)配置時，當(dāng)加勁肋為單側(cè)配置時，Iz以與加勁肋相連的腹以與加勁肋相連的腹板邊緣為軸線進(jìn)行計算。板邊緣為軸線

28、進(jìn)行計算。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 縱向加勁肋對腹板豎直軸縱向加勁肋對腹板豎直軸(y 軸軸)的截面慣性矩的截面慣性矩 Iy應(yīng)滿足應(yīng)滿足：3005 . 185. 0wythIha時，30200045. 05 . 285. 0wythhahaIha時，在同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，在同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，應(yīng)保持橫向加勁肋連續(xù)，而在相交處切斷縱向加勁肋。應(yīng)保持橫向加勁肋連續(xù)，而在相交處切斷縱向加勁肋。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件bs /2(60)bs /3(40)yy bstsh0atsbsbstwzz圖圖4.10 腹板加勁肋的截

29、面尺寸和構(gòu)造腹板加勁肋的截面尺寸和構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件一、單向彎曲型鋼梁一、單向彎曲型鋼梁型鋼梁的設(shè)計包括截面選擇和驗算，步驟如下：型鋼梁的設(shè)計包括截面選擇和驗算，步驟如下：1. 根據(jù)已知條件，計算梁最大彎矩設(shè)計值根據(jù)已知條件，計算梁最大彎矩設(shè)計值Mmax，最大剪力設(shè)計值最大剪力設(shè)計值Vmax；5 型鋼梁的設(shè)計型鋼梁的設(shè)計2. 按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定性要求確定型鋼截面按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定性要求確定型鋼截面fMWfMWbreqxxreqnxmax,max, 或根據(jù)計算出的根據(jù)計算出的Wnx,req或或Wx,req查型鋼表。查型鋼表。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系

30、列課件3. 截面驗算截面驗算 強(qiáng)度強(qiáng)度 整體穩(wěn)定驗算整體穩(wěn)定驗算抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局壓強(qiáng)度局壓強(qiáng)度折算應(yīng)力折算應(yīng)力 剛度驗算剛度驗算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、雙向彎曲型鋼梁二、雙向彎曲型鋼梁yyyyqyqyqqxxqy = xy1qy = x1x1xxy1 qxqyx1x1x qxx(a)(b)(c)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1. 荷載計算荷載計算qx = qsin qy = qcos ( 為為q與主軸與主軸y的夾角的夾角)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 截面選擇截面選擇xyyxyxxxreqxMMWWfMW1,式中：對于

31、槽鋼檁條?。菏街校簩τ诓垆摍_條?。?x/ y = 1.05/1.02 = 0.875Wx/Wy = 36 ( 3 16鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3. 強(qiáng)度計算強(qiáng)度計算4. 整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定 單跨簡支槽鋼檁條：單跨簡支槽鋼檁條： xyEIlq438455. 剛度剛度鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 單跨簡支單跨簡支Z形薄壁型鋼檁條：形薄壁型鋼檁條： 14cos3845xEIlq式中：式中：Ix1 截面對垂直于腹板的截面對垂直于腹板的x1軸的慣軸的慣性矩；性矩； 屋面傾角。屋面傾角。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件一、截面選擇一、截面選擇(一一) 截面高度

32、截面高度h和腹板高度和腹板高度h0梁截面高度梁截面高度h確定依據(jù)確定依據(jù)建筑要求建筑要求剛度要求剛度要求經(jīng)濟(jì)要求經(jīng)濟(jì)要求6 組合梁設(shè)計組合梁設(shè)計b bf fh hw wh h1 1h htt tw wxx鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1. 選擇截面選擇截面梁高梁高h(yuǎn)腹板高度腹板高度h0，厚度厚度tw翼緣寬度翼緣寬度b，厚度厚度t鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 截面驗算截面驗算強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定剛度驗算剛度驗算鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件縱向加勁肋縱向加勁肋橫向加勁肋橫向加勁肋3. 梁截面是否沿長度改變梁截面是否沿長度

33、改變4. 翼緣焊縫計算翼緣焊縫計算5. 加勁肋配置加勁肋配置鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件b bt tb bf fh hw wh h1 1h htt tw wxx梁截面高度梁截面高度h確定依據(jù)確定依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 建筑要求建筑要求指梁底空間在滿足使用要求所需要的最指梁底空間在滿足使用要求所需要的最小凈空條件下，梁的小凈空條件下，梁的hmax。 剛度要求剛度要求 llmax llh1285000maxmin鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 經(jīng)濟(jì)要求經(jīng)濟(jì)要求實際選用實際選用h0，應(yīng)在滿足應(yīng)在滿足h

34、max和和hmin要求的基礎(chǔ)要求的基礎(chǔ)上，盡可能等于或略小于上，盡可能等于或略小于he，并取并取50mm的倍數(shù)。的倍數(shù)。 30073xeWh)mm( 2 4 . 0單位或xeWh 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(二二) 腹板厚度腹板厚度 twvwthV0maxmax2 . 1vwfhVt0max2 . 1或經(jīng)驗公式或經(jīng)驗公式：)mm( 5 . 30單位htw通常取通常取622mm，并取并取2mm的倍數(shù)。的倍數(shù)。vf鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件一般一般b bf f以以10mm10mm為模數(shù)，為模數(shù)， t t以以2mm2mm為模數(shù)。為模數(shù)。確定確定b bf f 、t

35、t尚應(yīng)考慮板材的規(guī)格及局部穩(wěn)定要求。尚應(yīng)考慮板材的規(guī)格及局部穩(wěn)定要求。21322121 htbhtIfwwxb bf fh hw wh h1 1h htt tw wxxhhtbhhthIWfwwxx213612 6621wwwxfwfwwxwhthWtbthbhtWhhh 取?。骸?，代代入入上上式式得得另另，一一般般有有：thbhf5 . 26 鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件二、截面驗算二、截面驗算 截面確定后，求得截面幾何參數(shù)截面確定后，求得截面幾何參數(shù)I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y 等。等。1、強(qiáng)度驗算：抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局壓強(qiáng)度、折、強(qiáng)度驗算：抗彎

36、強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局壓強(qiáng)度、折 算應(yīng)力；算應(yīng)力；2、整體穩(wěn)定驗算；、整體穩(wěn)定驗算；3、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板一般通過加勁肋來保證、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板一般通過加勁肋來保證4、剛度驗算；、剛度驗算；5、動荷載作用，必要時尚應(yīng)進(jìn)行疲勞驗算。、動荷載作用，必要時尚應(yīng)進(jìn)行疲勞驗算。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件三、組合梁截面沿長度的改變?nèi)⒔M合梁截面沿長度的改變 一般來講，截面一般來講，截面M M沿沿l l改變，為節(jié)約鋼材，將改變，為節(jié)約鋼材，將M M較小較小區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：1 1、改變翼緣板截面、改變翼緣板截面（1 1）單

37、層翼緣板，一般改變）單層翼緣板，一般改變b bf f，而，而t t不變，做法如圖：不變，做法如圖：b bf fb bf f12.5（a）（b）l lll/6/6ll/6/6M M1 1M M1 1M M鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件 （2 2）多層翼緣板，可采用切斷外層翼緣板的方法，斷）多層翼緣板，可采用切斷外層翼緣板的方法，斷 點計算確定，做法如圖：點計算確定，做法如圖： 為了保證，斷點處能正常工作，實際斷點外伸長為了保證，斷點處能正常工作，實際斷點外伸長度度l l1 1應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 1鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系

38、列課件 1）端部有正面角焊縫時：）端部有正面角焊縫時： 當(dāng)當(dāng)h hf f 0.750.75t t1 1時：時： l l1 1 b b1 1當(dāng)當(dāng)h hf f 0.75 1640mm取取 f = 300N/mm236maxmm2369500030005. 1107464fMWxx鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(一一) 確定梁高確定梁高1. 按剛度要求確定梁的最小高度：按剛度要求確定梁的最小高度： 查表有：4001lmm17652 .10180002 .10minlh根據(jù)受彎構(gòu)件允許撓度表有：根據(jù)受彎構(gòu)件允許撓度表有：鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 梁的經(jīng)濟(jì)高度梁的經(jīng)

39、濟(jì)高度mm1782)23695000(224 . 04 . 0 xeWh取取 h0 = 1700mm，梁高約梁高約1750mm。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(二二) 確定腹板厚度確定腹板厚度mm6 . 517517001013822 . 12 . 130maxvwfhVtmm8 .115 . 317005 . 3 0htw或取取 tw = 12mm。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(三三) 翼緣尺寸翼緣尺寸2001mm1053861700121700236950006hthWbtAwxmm450mm350583175051315131bhb，取mm24mm4 .23

40、450105381tbAt，取12450242417001748鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件截面面積：截面面積：A = 170 1.2+2 45 2.4 = 420cm2梁自重：梁自重：g0 = 1.1 420 104 76.98 = 3.56kN/m最大剪力設(shè)計值最大剪力設(shè)計值 (加上自重后加上自重后)：Vmax = 1382+1.2 3.56 9 = 1420kN鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件最大彎矩設(shè)計值最大彎矩設(shè)計值 (加上自重后加上自重后)：mkN76371856. 32 . 18174642maxM423cm20963002 .864 . 245217

41、02 . 1121xI3cm239904 .8720963002hIWxx鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(一一) 抗彎強(qiáng)度驗算抗彎強(qiáng)度驗算36102399005. 1107637xxxwM)(N/mm300N/mm2 .30322滿足f鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(二二) 整體穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性137 . 645300 cm30011bll， 不須計算梁的整體穩(wěn)定。不須計算梁的整體穩(wěn)定。(三三) 抗剪強(qiáng)度、剛度等的驗算待截面改變后進(jìn)行。抗剪強(qiáng)度、剛度等的驗算待截面改變后進(jìn)行。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(一一) 確定改變截面的位置和截面尺寸確定改變截

42、面的位置和截面尺寸mla36186 取改變截面處的彎矩設(shè)計值：改變截面處的彎矩設(shè)計值：mkN4241356. 32 . 1213142021M需要的需要的Wx：331mm1346350030005. 1104241fMWxx鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件翼緣尺寸：翼緣尺寸：600hthWtbAwx2mm45206170012170013463500mm188244520tAb鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件考慮到有利于整體穩(wěn)定，取考慮到有利于整體穩(wěn)定，取b =240mm，并將改變截面的位置向跨中移動至距支離距并將改變截面的位置向跨中移動至距支離距離為離為3.5m處。處

43、。但考慮到截面改變處有但考慮到截面改變處有1:4的斜度，故實的斜度，故實際改變截面位置距支座距離為：際改變截面位置距支座距離為：3.54 0.105=3.08m。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(二二) 改變截面后梁的驗算改變截面后梁的驗算1. 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度mkN46675 . 356. 32 . 1215 . 09 .5525 . 3142021M)(N/mm300N/mm2 .288101542005. 11046672236111滿足fWMx鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 折算應(yīng)力kN1 .8525 . 356. 32 . 19 .55214201V20

44、11N/mm3 .2808 .1741702 .288hh31cm49652 .864 . 224S24331111N/mm2 .2612101347300104965101 .852wtISV)( 3303001 . 11 . 1N/mm9 .28332 .263 .280322222121滿足mmNf鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3. 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 (支座處支座處)31cm93005 .422 . 1854965wSSS)( N/mm7 .811210134730010930010142024331max滿足vwftISV鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件4.

45、整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定)( 135 .12243001滿足bl5. 剛度驗算剛度驗算略。略。(提示：計算時應(yīng)采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。提示：計算時應(yīng)采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。)鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件mm9 . 11013473001049651014202004 . 114 . 114331maxxwffISVfhmm3 . 7245 . 15 . 1maxminthfmm4 .142 . 12 . 12 . 1minmaxthf。取mm8fh鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件截面尺寸：腹板截面尺寸：腹板 1700 12翼緣翼緣 450 24 (跨中跨中)240 24 (端部端部)鋼

46、結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件6634523580235801421217000ywfth3 .140345235170235170yf故只須配置橫向加勁肋。故只須配置橫向加勁肋。鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件1. 加勁肋間距計算加勁肋間距計算(1) 支座附近：支座附近：230maxN/mm6 .69121700101420wthV = 0, = 1.0120011826 .6911217000wth鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件(2) 改變截面處改變截面處2301N/mm1 .48121700101 .852wthV22201N/mm5 .562121

47、0017003 .280100wth2011N/mm3 .2808 .1741702 .288hh鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件查表查表 = 1.62120011668 .4162. 11217000wth根據(jù)構(gòu)造要求：根據(jù)構(gòu)造要求：取取 a = 3000mm 2h0 = 2 1700 = 3400mm鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件2. 加勁肋截面選擇加勁肋截面選擇100mm，取mm7 .964030170040300hbsmm，取8mm7 . 61510015ssbt鋼結(jié)構(gòu)基本原理鋼結(jié)構(gòu)基本原理系列課件系列課件3. 橫向加勁肋與腹板連接焊縫橫向加勁肋與腹板連接焊縫6mm，取mm2 . 5125 . 15