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(jì)算內(nèi)容拉桿壓桿（柱）強(qiáng)度計(jì)算控制長(zhǎng)細(xì)比強(qiáng)度計(jì)算整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定控制長(zhǎng)細(xì)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(jì)算內(nèi)容拉桿壓桿（柱31.1軸心受拉構(gòu)件一、強(qiáng)度二、剛度

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

1.2實(shí)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(qiáng)度

截面無(wú)削弱可不驗(yàn)算強(qiáng)度。熱軋型鋼可不驗(yàn)算局穩(wěn)。

構(gòu)件應(yīng)滿足強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度要求1.2實(shí)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(qiáng)度問(wèn)題：

構(gòu)件中受力最大截面上的應(yīng)力不超過(guò)材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

用凈截面長(zhǎng)柱——穩(wěn)定問(wèn)題:整體穩(wěn)定

整個(gè)構(gòu)件由穩(wěn)定平衡過(guò)渡到不穩(wěn)定平衡狀態(tài)時(shí)截面中的平均應(yīng)力不超過(guò)材料臨界壓力設(shè)計(jì)值，實(shí)質(zhì)為變形問(wèn)題。

用毛截面附：（1）軸心受壓構(gòu)件的受力性能短柱——強(qiáng)度問(wèn)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(wú)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(gè)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(duì)稱截面，單軸對(duì)稱截面繞非對(duì)稱軸；扭轉(zhuǎn)屈曲：十字形截面；彎扭屈曲：?jiǎn)屋S對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸（槽鋼，等邊角鋼），無(wú)對(duì)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(jì)算內(nèi)容:

(1)梁截面的強(qiáng)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(jì)

(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(qiáng)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(duì)x軸和y軸的凈截面模量

2.1受彎構(gòu)件（梁）強(qiáng)度二、抗剪強(qiáng)度V—計(jì)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(duì)中和軸的面積矩；fv—鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。｛一、抗彎強(qiáng)度在Mx作用下在Mx和My作用下Mx、My-9三、梁的局部承壓強(qiáng)度

lz–腹板的假定壓力分布長(zhǎng)度F–集中荷載(動(dòng)荷考慮動(dòng)力系數(shù))；ψ–系數(shù),重級(jí)工作制吊車輪壓1.35,其他1.0；A–支承長(zhǎng)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(jì)算高度上邊緣的距離三、梁的局部承壓強(qiáng)度lz–腹板的假定壓力分布長(zhǎng)度F–10四、梁在復(fù)雜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度計(jì)算

組合梁腹板計(jì)算高度邊緣處,可能同時(shí)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(diǎn)處同時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，

σ、σc拉為正，壓為負(fù)β1：σ、σc同號(hào)取1.1，

異號(hào)取1.2t1b四、梁在復(fù)雜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度計(jì)算組合梁腹板計(jì)算高度邊11（1）梁整體穩(wěn)定性2.2整體穩(wěn)定（2）簡(jiǎn)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(jiàn)附表1.10上述公式計(jì)算或查表所得時(shí)，修正為：（1）梁整體穩(wěn)定性2.2整體穩(wěn)定（2）簡(jiǎn)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(diǎn)間對(duì)截面弱軸的長(zhǎng)細(xì)比上述公式可用于計(jì)算雙軸對(duì)成等截面工字型（含H形鋼）懸臂梁——對(duì)受壓翼緣毛截面的抵抗矩——見(jiàn)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(jì)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(shí)工字型和H型鋼梁小于附表1.8的規(guī)定時(shí)箱形截面簡(jiǎn)支梁且時(shí)（一般多可滿足）（4）梁整體穩(wěn)定性的近似計(jì)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(wèn)題

梁端“夾支”，繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)受約束時(shí)穩(wěn)定性的提高不考慮梁上有多種荷載類型查不到βb時(shí)梁變截面（3）可不必計(jì)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(shí)有下式和均布?jí)毫?.3梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)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(shí)梁為彈塑工作（考慮塑性發(fā)展）時(shí)翼緣板外伸長(zhǎng)度與厚度之比分別需滿足：塑性發(fā)展系數(shù)取1時(shí)塑性發(fā)展系數(shù)取>1時(shí)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(jì)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(shí)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(guò)限值時(shí)，通過(guò)加中間加勁肋來(lái)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(yàn)算：求各種荷載單獨(dú)作用下的臨界應(yīng)力——給出它們同時(shí)作用下的臨界條件——驗(yàn)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(jì)（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(jì)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(shí)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(dòng)力荷載作用時(shí)在受拉翼緣處提前切斷。（1）用Q235鋼，雙側(cè)對(duì)稱配置（單側(cè)配則加強(qiáng)），截面應(yīng)有足夠剛度。（2）、腹板中間加勁肋的計(jì)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(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。（2）按進(jìn)行加勁肋局部承壓或連接計(jì)算。1.平面外穩(wěn)定驗(yàn)算2.端部承壓計(jì)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(shí)配橫向和縱向加勁肋的腹板區(qū)格局部穩(wěn)定驗(yàn)算IIIah2h0h1σσσ2III三、同時(shí)配橫向和縱向加勁肋的腹板區(qū)格局部穩(wěn)定驗(yàn)算IIIah220正常使用極限狀態(tài)要求：

（P260）因?yàn)樵谡Ｊ褂脿顟B(tài)，荷載小于極限狀態(tài)時(shí)的值，結(jié)構(gòu)一般處于彈性狀態(tài)，d可按彈性方法進(jìn)行計(jì)算。受彎構(gòu)件的變形能力當(dāng)構(gòu)件設(shè)計(jì)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(shí)，要求構(gòu)件有足夠的變形能力。這時(shí)，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(jì)算2.4受彎構(gòu)件的撓度計(jì)算213、拉彎和壓彎構(gòu)件

計(jì)算內(nèi)容:

(1)強(qiáng)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(qiáng)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(shí)截面處于彈性狀態(tài)強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)：荷載使全截面進(jìn)入塑性（形成塑性鉸）形成塑性鉸時(shí)，軸力N與彎矩M的相關(guān)性如右上圖規(guī)范實(shí)質(zhì)上按部分截面進(jìn)入塑性（彈塑性）來(lái)驗(yàn)算強(qiáng)度3.1拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度壓彎(拉彎)構(gòu)件xxNeAf233.2實(shí)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(duì)實(shí)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(jì)值；vyxz3.2實(shí)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(wú)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(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)取異號(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)，③無(wú)端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)，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(duì)稱截面（T型鋼、雙角鋼T形截面），當(dāng)彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)，且使較大翼緣受壓時(shí)，有可能在受拉側(cè)首先出現(xiàn)塑性，按下列相關(guān)公式進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算:——受拉側(cè)最外纖維的毛截面抵抗矩；xxxxfy壓拉單軸對(duì)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎距設(shè)計(jì)；——均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)?！孛嬗绊懴禂?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(shí)發(fā)生側(cè)扭3.3實(shí)腹式單向壓273.4

實(shí)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(wú)支寬度與其厚度之比應(yīng)符合：塑性發(fā)展系數(shù)取1時(shí)塑性發(fā)展系數(shù)取>1時(shí)hhwb0厚t3.4實(shí)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