梁受彎構(gòu)件(共31張PPT)

第五章梁受彎構(gòu)件第一頁(yè)，共31頁(yè)。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第二頁(yè)，共31頁(yè)。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三頁(yè)，共31頁(yè)。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：γb1/t≥13及直接承受動(dòng)力荷載時(shí)γ第四頁(yè)，共31頁(yè)。二、抗剪強(qiáng)度三、腹板局部壓應(yīng)力四、折算應(yīng)力兩σ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）第五頁(yè)，共31頁(yè)。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)度第六頁(yè)，共31頁(yè)。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)式第七頁(yè)，共31頁(yè)。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(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)。第八頁(yè)，共31頁(yè)。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－短加勁肋第九頁(yè)，共31頁(yè)。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γ），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(γ），塑性發(fā)展會(huì)更大Et=0.5E。當(dāng)時(shí)，γ=1.0第十頁(yè)，共31頁(yè)。三、腹板的屈曲屈曲應(yīng)力統(tǒng)一表達(dá)式（k）第十一頁(yè)，共31頁(yè)。剪切應(yīng)力屈曲如不設(shè)加勁肋，彎曲應(yīng)力彈性屈曲如不設(shè)加勁肋，k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭轉(zhuǎn)不約束）第十二頁(yè)，共31頁(yè)。局部壓應(yīng)力彈性屈曲按a/h0=2設(shè)置橫向加勁肋，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，σc2≈σc）第十三頁(yè)，共31頁(yè)。四、加勁肋的配置與構(gòu)造1、配置規(guī)定（P169，表5.10）第十四頁(yè)，共31頁(yè)。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)工作制吊車梁必須兩側(cè)對(duì)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：第十五頁(yè)，共31頁(yè)。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)。第十六頁(yè)，共31頁(yè)。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。第十七頁(yè)，共31頁(yè)。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。穩(wěn)定性計(jì)算注：平板式按b類；凸緣式按c類端面刨平抵緊示應(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)按第三章方法驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度第十八頁(yè)，共31頁(yè)。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。避免多向焊縫相交，產(chǎn)生復(fù)雜3－短加勁肋二、影響梁整體穩(wěn)定的因素經(jīng)濟(jì)高度：he由最小耗鋼量確定；提高梁的整穩(wěn)承載力橫向加勁肋應(yīng)按右圖示切角，實(shí)腹式：型鋼截面與組合截面最大高度：hmax由建筑設(shè)計(jì)要求確定；端面刨平抵緊示應(yīng)驗(yàn)算端面承壓上述各式中，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)稱截面，前述表5.不考慮塑性發(fā)展（）的情況第二十九頁(yè)，共31頁(yè)。第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。最大高度：hmax由建筑設(shè)計(jì)要求確定；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)。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，直至滿足。第十九頁(yè)，共31頁(yè)。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：hmin≤h≤hmax；h≈he，并認(rèn)為h0≈he3、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：第二十頁(yè)，共31頁(yè)。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，直至滿足。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加勁肋結(jié)算與布置第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。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：第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。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)件第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。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：綴條式與綴板式第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。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）極限承載力第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。聯(lián)立以上兩式，消去η，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》公式第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。關(guān)于±號(hào)的說(shuō)明－－如右圖所示對(duì)于單對(duì)稱截面，彎距繞非對(duì)稱軸作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩種控制應(yīng)力狀況。不考慮塑性發(fā)展（）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：第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。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