鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定課件

鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性11、軸心受力構(gòu)件2、受彎構(gòu)件（梁）3、拉彎和壓彎構(gòu)件1、軸心受力構(gòu)件2、受彎構(gòu)件（梁）3、拉彎和壓彎構(gòu)件21、軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件的破壞方式及計算內(nèi)容拉桿壓桿（柱）強度計算控制長細比強度計算整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定控制長細比構(gòu)件的拉伸或壓縮量很小，一般不算。1、軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件的破壞方式及計算內(nèi)容拉桿壓桿（柱31.1軸心受拉構(gòu)件一、強度二、剛度

單面連接單角鋼軸拉強度計算時f乘折減系數(shù)0.851.1軸心受拉構(gòu)件一、強度二、剛度單面連接單角鋼軸拉強度4

1.2實腹式軸心受壓構(gòu)件

三

局部穩(wěn)定（工字型）

四

剛度

二

整體穩(wěn)定一

強度

截面無削弱可不驗算強度。熱軋型鋼可不驗算局穩(wěn)。

構(gòu)件應(yīng)滿足強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度要求1.2實腹式軸心受壓構(gòu)件三局部穩(wěn)定（工字型）5（1）

軸心受壓構(gòu)件的受力性能短柱——強度問題：

構(gòu)件中受力最大截面上的應(yīng)力不超過材料強度設(shè)計值

用凈截面長柱——穩(wěn)定問題:整體穩(wěn)定

整個構(gòu)件由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡狀態(tài)時截面中的平均應(yīng)力不超過材料臨界壓力設(shè)計值，實質(zhì)為變形問題。

用毛截面附：（1）軸心受壓構(gòu)件的受力性能短柱——強度問題：附：6（2）

理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定

理想軸心壓桿：

假定桿件完全挺直、荷載沿桿件形心軸作用,桿件在受荷之前無初始應(yīng)力、初彎曲和初偏心,截面沿桿件是均勻的(等直桿）。此種桿件失穩(wěn),稱為發(fā)生屈曲。屈曲形式:

1)彎曲屈曲：只發(fā)生彎曲變形,截面繞一個主軸旋轉(zhuǎn)；

2)扭轉(zhuǎn)屈曲：繞縱軸扭轉(zhuǎn);3)彎扭屈曲：即有彎曲變形也有扭轉(zhuǎn)變形。彎曲屈曲：雙軸對稱截面，單軸對稱截面繞非對稱軸；扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形截面；彎扭屈曲：單軸對稱截面繞對稱軸（槽鋼，等邊角鋼），無對稱軸。（2）理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定理想軸心壓桿：屈曲形式72、受彎構(gòu)件（梁）

計算內(nèi)容:

(1)梁截面的強度

(2)梁的整體穩(wěn)定

(3)梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計

(4)梁的剛度——撓度

正應(yīng)力剪應(yīng)力2、受彎構(gòu)件（梁）8一、抗彎強度在Mx作用下在Mx和My作用下Mx、My---繞x軸和y軸的彎矩Wnx、Wny---對x軸和y軸的凈截面模量

2.1受彎構(gòu)件（梁）強度二、抗剪強度V—計算截面沿腹板平面作用的剪力；I—毛截面慣性矩；tw—腹板厚度；S—中和軸以上毛截面對中和軸的面積矩；fv—鋼材的抗剪強度設(shè)計值。｛一、抗彎強度在Mx作用下在Mx和My作用下Mx、My-9三、梁的局部承壓強度

lz–腹板的假定壓力分布長度F–集中荷載(動荷考慮動力系數(shù))；ψ–系數(shù),重級工作制吊車輪壓1.35,其他1.0；A–支承長度吊車輪壓取50mm

梁中部lz=a+5hy+2hR

梁端lz=a+2.5hy+a1

hR–軌道高度，hy–自梁頂面至腹板計算高度上邊緣的距離三、梁的局部承壓強度lz–腹板的假定壓力分布長度F–10四、梁在復(fù)雜應(yīng)力作用下的強度計算

組合梁腹板計算高度邊緣處,可能同時受較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力σ、σc

、τ—腹板根部同一點處同時產(chǎn)生的應(yīng)力，

σ、σc拉為正，壓為負β1：σ、σc同號取1.1，

異號取1.2t1b四、梁在復(fù)雜應(yīng)力作用下的強度計算組合梁腹板計算高度邊11（1）梁整體穩(wěn)定性2.2整體穩(wěn)定（2）簡支梁的整體穩(wěn)定系數(shù)焊接工字型和H型鋼梁軋制普通工字鋼梁軋制普通槽鋼梁——見附表1.10上述公式計算或查表所得時，修正為：（1）梁整體穩(wěn)定性2.2整體穩(wěn)定（2）簡支梁的整體穩(wěn)定系數(shù)12關(guān)于中參數(shù)確定——梁側(cè)向支撐點間對截面弱軸的長細比上述公式可用于計算雙軸對成等截面工字型（含H形鋼）懸臂梁——對受壓翼緣毛截面的抵抗矩——見附表1.9，特別注意表下的6條注，尤其要理解注2。關(guān)于13（3）可不必計算梁整體穩(wěn)定性的情況（條件）

梁上鋪板能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時工字型和H型鋼梁小于附表1.8的規(guī)定時箱形截面簡支梁且時（一般多可滿足）（4）梁整體穩(wěn)定性的近似計算

只適用于壓彎構(gòu)件，但不能用于受彎構(gòu)件

（5）梁整體穩(wěn)定性的其它問題

梁端“夾支”，繞y軸轉(zhuǎn)動受約束時穩(wěn)定性的提高不考慮梁上有多種荷載類型查不到βb時梁變截面（3）可不必計算梁整體穩(wěn)定性的情況（條件）梁上鋪板能阻止梁14一、翼緣板的允許寬厚比第6章在講軸心受壓構(gòu)件板件的局部穩(wěn)定時有下式和均布壓力2.3梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計若不考慮翼緣板上應(yīng)力的變化，梁為彈性工作（不考慮塑性發(fā)展）時梁為彈塑工作（考慮塑性發(fā)展）時翼緣板外伸長度與厚度之比分別需滿足：塑性發(fā)展系數(shù)取1時塑性發(fā)展系數(shù)取>1時一、翼緣板的允許寬厚比2.3梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計若15支承加勁肋：用于支座和集中力作用處

中間加勁肋加勁肋橫向加勁肋：多數(shù)板梁需設(shè)置縱向加勁肋：h0/tw較大，且正應(yīng)力較大時短加勁肋：h0/tw較大，正應(yīng)力、局壓應(yīng)力較大二、工字形截面（含H形截面）腹板的加勁肋布置

腹板高厚比h0/tw超過限值時，通過加中間加勁肋來保證腹板的局部穩(wěn)定性。梁腹板中不同位置處的應(yīng)力性質(zhì)差異較大，其臨界應(yīng)力不同，需設(shè)置的加勁肋也有區(qū)別。腹板局部穩(wěn)定的驗算：求各種荷載單獨作用下的臨界應(yīng)力——給出它們同時作用下的臨界條件——驗算各區(qū)格的局部穩(wěn)定性支承加勁肋：用于支座和集中力作用處加勁肋橫向加勁肋：多數(shù)板梁16

支座和受較大固定集中力處宜設(shè)支承加勁肋；

H0應(yīng)取腹板受壓區(qū)高度hc的2倍；縱向加勁肋設(shè)在hc的中部或偏上；減小橫向加勁肋間距不能提高彎曲應(yīng)力作用下腹板的局部穩(wěn)定性梁腹板加勁肋的設(shè)計（1）、腹板加勁肋的設(shè)置支座和受較大固定集中力處宜設(shè)支承加勁肋；梁腹板加勁肋的設(shè)17（2）、腹板中間加勁肋的計算和構(gòu)造（2）橫向加勁肋間距0.5h0～2h0（h0/tw小于100可2.5h0）。（3）腹板同時設(shè)橫向加勁肋和縱向加勁肋，相交處切斷縱肋,橫肋連續(xù)，縱橫加勁肋均應(yīng)保證一定的慣性矩。（4）為避開焊縫，加勁肋需切角（5）橫向加勁肋與腹板和受壓翼緣焊，可不與受拉翼緣焊，受動力荷載作用時在受拉翼緣處提前切斷。（1）用Q235鋼，雙側(cè)對稱配置（單側(cè)配則加強），截面應(yīng)有足夠剛度。（2）、腹板中間加勁肋的計算和構(gòu)造（2）橫向加勁肋間距0.518（3）、腹板的支承加勁肋按承受的集中荷載或支座反力（1）按軸心受壓構(gòu)件計算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。（2）按進行加勁肋局部承壓或連接計算。1.平面外穩(wěn)定驗算2.端部承壓計算3.支承加勁肋與腹板的角焊縫連接

（3）、腹板的支承加勁肋按承受的集中荷載或支座反力1.平面外19三、同時配橫向和縱向加勁肋的腹板區(qū)格局部穩(wěn)定驗算IIIah2h0h1σσσ2III三、同時配橫向和縱向加勁肋的腹板區(qū)格局部穩(wěn)定驗算IIIah220正常使用極限狀態(tài)要求：

（P260）因為在正常使用狀態(tài)，荷載小于極限狀態(tài)時的值，結(jié)構(gòu)一般處于彈性狀態(tài)，d可按彈性方法進行計算。受彎構(gòu)件的變形能力當(dāng)構(gòu)件設(shè)計要求塑性應(yīng)力重分布，或必須考慮地震作用引起的彈塑性變形時，要求構(gòu)件有足夠的變形能力。這時，必須防止構(gòu)件發(fā)生彈性失穩(wěn)。2.4受彎構(gòu)件的撓度計算2.4受彎構(gòu)件的撓度計算213、拉彎和壓彎構(gòu)件

計算內(nèi)容:

(1)強度

(2)整體穩(wěn)定：彎矩作用平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)，

平面外彎扭屈曲

(3)局部穩(wěn)定

3、拉彎和壓彎構(gòu)件223.1拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的強度壓彎(拉彎)構(gòu)件xxNeAfAwAf矩形截面+＝彈性階段彈塑性全塑性在M和N不大時截面處于彈性狀態(tài)強度承載能力極限狀態(tài)：荷載使全截面進入塑性（形成塑性鉸）形成塑性鉸時，軸力N與彎矩M的相關(guān)性如右上圖規(guī)范實質(zhì)上按部分截面進入塑性（彈塑性）來驗算強度3.1拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的強度壓彎(拉彎)構(gòu)件xxNeAf233.2實腹式單向壓彎構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定——較大受壓翼緣毛截面彈性抵抗矩式中：為考慮抗力分相系數(shù)后的歐拉臨界力——彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)

對實腹式壓彎構(gòu)件，截面可發(fā)展一定塑性，規(guī)范采用下列公式：——壓彎構(gòu)件的最大彎距設(shè)計值；vyxz3.2實腹式單向壓彎構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定——較大受壓翼緣毛截面彈24——等效彎矩系數(shù)（1）懸臂構(gòu)件，（2）框架柱和兩端有支撐的構(gòu)件①無橫向荷載M1和M2為端彎矩，使構(gòu)件件產(chǎn)生同向曲率取同號，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時取異號，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時，③無端彎矩但有橫向荷載作用時，②有端彎矩和橫向荷載NNM1M2NNM1M2——等效彎矩系數(shù)（1）懸臂構(gòu)件，（2）框架柱和兩端有支撐的構(gòu)25

單軸對稱截面（T型鋼、雙角鋼T形截面），當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓時，有可能在受拉側(cè)首先出現(xiàn)塑性，按下列相關(guān)公式進行補充驗算:——受拉側(cè)最外纖維的毛截面抵抗矩；xxxxfy壓拉單軸對稱截面（T型鋼、雙角鋼T形截面），當(dāng)彎矩作用在26

構(gòu)件在平面外失穩(wěn)時發(fā)生側(cè)扭屈曲，其臨界條件可根據(jù)N/Ny~M/Mcr的相關(guān)曲線偏安全的采用：3.3實腹式單向壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定

平面外失穩(wěn)yxz

將代入相關(guān)式，并考慮非等彎矩和截面等因素得平面外穩(wěn)定計算公式：——彎距作用平面外軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；——所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎距設(shè)計；——均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。——截面影響系數(shù)，箱形截面取0.7，其他截面取1.0——等效彎矩系數(shù)；構(gòu)件在平面外失穩(wěn)時發(fā)生側(cè)扭3.3實腹式單向壓273.4

實腹式向壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定一、工字形截面和箱形截面的受壓翼緣板

工字形截面翼緣板自由外伸寬度與其厚度之比應(yīng)符合：hhwb1厚tw厚t

箱形截面受壓翼緣板在兩腹板間的無支寬度與其厚度之比應(yīng)符合：塑性發(fā)展系數(shù)取1時塑性發(fā)展系數(shù)取>1時hhwb0厚t3.4實腹式向壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定一、工字形截面和箱形截面的28二