[PPT]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)梁（受彎構(gòu)件）

1、第五章 梁（受彎構(gòu)件）第一節(jié)概述第二節(jié)梁的強(qiáng)度與剛度第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定第四節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計(jì)第五節(jié)梁的截面設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述梁主要是用作承受橫向荷載的實(shí)腹式構(gòu)件（格構(gòu)式為桁架），主要內(nèi)力為彎矩與剪力；梁的正常使用極限狀態(tài)為控制梁的撓曲變形；梁的承載能力極限狀態(tài)包括：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性；梁的截面主要分型鋼與鋼板組合截面梁格形式主要有：簡(jiǎn)式梁格（單一梁）、普通梁格（分主、次梁）及復(fù)式梁格（分主梁及橫、縱次梁），具體詳見(jiàn)P141圖5.2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

2、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P143，表5.1b1/t13及直接承受動(dòng)力荷載時(shí)=1.0二、抗剪強(qiáng)度三、腹板局部壓應(yīng)力四、折算應(yīng)力兩同號(hào)取1.1， 異號(hào)取1.2五、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）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(huì)發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形，梁截面從上至下彎曲

3、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(shuō)應(yīng)為：側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。從以上失穩(wěn)機(jī)理來(lái)看， 提高梁的整穩(wěn)承載力 的有效措施應(yīng)為提高 梁上翼緣的側(cè)移剛度， 減小梁上翼緣的側(cè)向 計(jì)算長(zhǎng)度二、影響梁整體穩(wěn)定的因素主要因素有：截面形式，荷載類(lèi)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(mǎn)足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)度破壞之前不會(huì)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(jiàn)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

4、小側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承受梁側(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(xiě)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(shū)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)。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(wèn)題。翼緣板受力較為簡(jiǎn)單，仍按限制板件寬厚比的方法來(lái)保證局部穩(wěn)定性。腹板受力復(fù)雜，而且為滿(mǎn)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(huì)使

5、腹板取值很大，不經(jīng)濟(jì)，一般采用加勁肋的方法來(lái)減小板件尺寸，從而提高局部穩(wěn)定承載力。 圖中：1橫向加勁肋 2縱向加勁肋 3短加勁肋二、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），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Et=0.7E。若考慮塑性發(fā)展(1.0），塑性發(fā)展會(huì)更大Et=0.5E。當(dāng) 時(shí)， =1.0 三、腹板的屈曲屈曲應(yīng)力統(tǒng)一表達(dá)式（k值相見(jiàn)p167，表5.9）剪切應(yīng)力屈曲如不設(shè)加勁肋，ab，b/a0，k5.34,=1.23彎曲應(yīng)力彈性屈曲如不設(shè)加勁肋， k23.9,=1.66（1.23,扭轉(zhuǎn)不約束）局部壓應(yīng)力彈性屈曲按a/h0=2設(shè)置橫向加勁肋， k

6、18.4,=1.0復(fù)合應(yīng)力作用板件屈曲僅配置橫向加勁肋配有縱向加勁肋的上區(qū)格（偏心受壓）配有縱向加勁肋的下區(qū)格（偏心受壓，c2c）四、加勁肋的配置與構(gòu)造1、配置規(guī)定（P169，表5.10）2、加勁肋的構(gòu)造橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開(kāi)；橫向加勁肋的間距a應(yīng)滿(mǎn)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(duì)于單對(duì)稱(chēng)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(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(chē)梁必須兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置。加勁肋必須具備一定剛度，截面尺寸及慣性矩應(yīng)滿(mǎn)足：

7、橫向加勁肋的截面尺寸雙側(cè)布置時(shí)單側(cè)布置時(shí)：bs不應(yīng)小于上式的1.2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(chǎng)。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(duì)布置的平板式，及凸緣式兩種。其作用除保證腹板的局部穩(wěn)定外，還應(yīng)承受集中力作用，故除滿(mǎn)足橫向加勁肋的有關(guān)尺寸及構(gòu)造要求外，尚滿(mǎn)足如下所述幾方面承載力的要求。穩(wěn)定性計(jì)算 注：平板式按b類(lèi)；凸緣式按c類(lèi)端面刨平抵緊示應(yīng)驗(yàn)算端面承壓端面焊接時(shí)以及支承肋與腹板的焊縫應(yīng)按第

8、三章方法驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度第四節(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Mmax；2、根據(jù)抗彎強(qiáng)度，計(jì)算所需的凈截面抵抗矩：3、查型鋼表確定型鋼截面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)行驗(yàn)算，直至滿(mǎn)足。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：hmin由梁剛度確定；最大高度：hmax由建筑設(shè)計(jì)要求確定；經(jīng)濟(jì)高度：he由最小耗鋼量確定；選定高度：hminhhmax；hhe，并認(rèn)為h0he3、確定腹板厚度（

9、假定剪力全部由腹板承受），則有： 或按經(jīng)驗(yàn)公式：3、確定翼緣寬度確定了腹板厚度后，可按抗彎要求確定翼緣板面積Af，已工字型截面為例：有了Af ，只要選定b、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(mǎn)足。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加勁肋結(jié)算與布置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(zhǎng)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T1及集中力F的共同作用，由F產(chǎn)生的單位長(zhǎng)度上的力V1為：第六章 拉彎與壓彎構(gòu)建

10、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，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(mǎn)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(mǎn)足剛度要求。承載能力極限狀態(tài)：需滿(mǎn)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：綴條式與綴板式第二節(jié) 拉、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度與剛

11、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）極限承載力聯(lián)立以上兩式，消去，則有如下相關(guān)方程 軸力單獨(dú)作用時(shí)最大承載力 彎距單獨(dú)作用時(shí)最大承載力 如右圖所示，為計(jì)算方便，改用線性相關(guān)方程（偏安全）規(guī)范公式 關(guān)于號(hào)的說(shuō)明如右圖所示對(duì)于單對(duì)稱(chēng)截面，彎距繞非對(duì)稱(chēng)軸作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩種控制應(yīng)力狀況。不考慮塑性發(fā)展（=1.0）的情況直接承受動(dòng)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(zhǎng)細(xì)比控制，即：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