大工10秋《鋼結(jié)構(gòu)》輔導(dǎo)資料十三

鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)資料十三主 題：第五章受彎構(gòu)件第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定第五節(jié)受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定和加勁肋設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)時間：2011年1月10日-1月16日內(nèi) 容：本章的學(xué)習(xí)要求及需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容如下：1、 掌握梁的整體穩(wěn)定；2、 掌握受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定和加勁肋設(shè)計(jì)。基本概念：整體穩(wěn)定。知識點(diǎn)：受彎構(gòu)件翼緣的局部穩(wěn)定；受彎構(gòu)件腹板的局部穩(wěn)定與加勁肋的設(shè)計(jì)。本周主要內(nèi)容講解及補(bǔ)充一、梁的整體穩(wěn)定（一）梁的整體失穩(wěn)梁在一個主平面內(nèi)彎曲時，為了充分利用材料的強(qiáng)度性能，往往其截面設(shè)計(jì)的高而狹窄。如圖所示的工字型截面鋼梁，在梁的兩端有M作用，當(dāng)M較小時，梁僅在彎曲平面內(nèi)彎曲，即只有v（沿y向的位移）、w（沿z向的位移）兩種線位移的產(chǎn)生；當(dāng)M逐漸增大，達(dá)到某一數(shù)值時，梁將突然發(fā)生側(cè)向彎曲（繞y軸的彎曲），同時伴隨扭轉(zhuǎn)變形而喪失繼續(xù)承載的能力，此時u（沿x向的位移）、v、w均不為零。這種現(xiàn)象常稱為梁的彎曲扭轉(zhuǎn)屈曲，或稱為梁喪失整體穩(wěn)定。對有橫向荷載作用的梁，當(dāng)荷載P增大到某一數(shù)值時，同樣會喪失整體穩(wěn)定。這種使梁喪失整體穩(wěn)定的彎矩或荷載稱為臨界彎矩或臨界荷載。（二）臨界彎矩與軸心受力構(gòu)件相類似，根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，按梁失穩(wěn)時的臨界狀態(tài)列出平衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷載作用下的臨界彎矩。雙軸對稱工字型截面簡支梁的臨界彎矩為：M=｝』EIGJ1梁的側(cè)向剛度EI和抗扭剛度GJ愈大，則臨界彎矩M愈大；梁受壓翼緣的自由長度〈愈小，M愈大。故提高梁整體穩(wěn)定性的有效措施一是可在受壓翼緣加設(shè)側(cè)向支承點(diǎn)，減小l；二是加大受壓翼緣寬度，以增大側(cè)向剛度和抗扭剛度。1（三）梁的整體穩(wěn)定計(jì)算1、 計(jì)算公式由求得的臨界彎矩M可求得臨界應(yīng)力Q:.=MrcrWx保證梁整體穩(wěn)定的條件是：b=M^<\=^crf=8fW*f1Rb在兩個主平面內(nèi)受彎曲作用的工字型截面構(gòu)件，應(yīng)按下式計(jì)算整體穩(wěn)定性：MM尸 + Vf8wYW2、 計(jì)算梁的整體穩(wěn)定系數(shù)七的簡化方法I熱軋普通工字鋼簡支梁，可直接查表。扎制普通T/初簡口梁Wh的俏荷就況、（||"?！覆愤?鋼型'￡；:.4567810跨中尤倒向支政點(diǎn)tfj梁集中什載作II—1U-20暨~：扭2.02.42.8L.301.48].曲0,991.09L0.H00.狀〔L耶0,680,花0,普：(K5S0.62tk550.530.540.50().IS"?19：).is。.擋n,.以fl'.40嫁lu-2(：22-40犧拓:土15.57.3].Z.B0二60L.:i-181JU1.011.371.掄(1.821.07L.2U0.690.860.960.630.730.800.Fl?(：.61U.6?。.曷o,560.60均布荷魏作HJ10-/.022-40邪頃J71日1.121.301.45。一840.930.時0.6S(1.730.730一咨0./■(：0.590.500.51:L：'i00,45U.450.410.110.400.：仆0.S70.:w0一:掃I10-2(：3#??It：45-棚2,5?1,01.5；32.山)2.801.UR1.151.BC0P齡L]C1.n的。.勘（1.:餌0.hfin.70(i.日n.520.s0.65(1.170.詞n一前0.420.ItiC.49跨中背惻向苴柬點(diǎn)的雎（不地背我作用點(diǎn)在蒙ihi高度上的位置｝ID-20空?3045?福3.0101.391.80工201.(II1.211.380,79注熨J.01'■).66fi.7Cu.廿0.h.i(J.&60.520.56.05&0.47。一ma一訝0.1211：：C.13爵i:】.第中荷舞是措個或|L個案中荷哉￡■.于跨度t1火朗近的％.X-對L.1.1也情世山均i.1；&我出也2.表中嗎的值適用于3號鋼，用于其他鋼號，表中教值竹應(yīng)染以N35抵II軋制槽鋼簡支梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，均按下式計(jì)算：_570bt235

七-lh?了二、受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定和加勁肋設(shè)計(jì)1、梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定為了提高焊接組合梁的強(qiáng)度和剛度以及整體穩(wěn)定性，腹板宜選的高一些，翼緣板宜選的寬一些。然而這些板件過于寬薄，常會在梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整體穩(wěn)定性之前，梁的組成板件會偏離原來的平面位置而發(fā)生波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為喪失局部穩(wěn)定或稱板的屈曲。由于板件屈曲后偏離原來的平面位置，致使梁的截面變得不對稱，就有可能導(dǎo)致梁的過早破壞。梁的翼緣板遠(yuǎn)離截面的形心，強(qiáng)度一般能得到充分利用。同時，翼緣板發(fā)生局部屈曲，會很快導(dǎo)致喪失承載力，故常采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩(wěn)。梁的受壓翼緣與軸心受壓桿的翼緣類似，可視為三邊簡支、一邊自由的薄板，受均勻壓力作用。梁受壓翼緣的自由外伸寬度b與其厚度t之比，即寬厚比應(yīng)滿足：b"竺1 tvf當(dāng)超靜定梁按塑性設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足：匕<9：竺t\：f1y當(dāng)梁截面允許出現(xiàn)部分塑性時應(yīng)滿足：匕<13竺tVf1y2、腹板加勁肋的配置規(guī)定在焊接組合梁設(shè)計(jì)中，翼緣板的局部穩(wěn)定性常用限制寬厚比的辦法來解決，而腹板的局部穩(wěn)定性則常采用配置加勁肋的辦法來解決。橫向加勁肋對提高剪力較大板段的穩(wěn)定性是有效的，而縱向加勁肋對提高彎矩較大板段的穩(wěn)定性有利，因此，應(yīng)根據(jù)腹板高厚比的不同情況配置加勁肋。當(dāng)、<80：竺時，腹板在各種應(yīng)力單獨(dú)作用下，局部穩(wěn)定性均可得f到保證。規(guī)范規(guī)定，對無局部壓應(yīng)力作用的梁，可不配置加勁肋；對有局部壓應(yīng)力作用的梁，宜按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，其間距應(yīng)滿足：0.5?<a<2h0,.h當(dāng)丁<100時，可采用2.5h0。W當(dāng)80：'尹<§<170芋時，腹板雖不能在彎曲應(yīng)力作用下失穩(wěn)，但yw y可能在剪應(yīng)力作用下失穩(wěn)，應(yīng)按計(jì)算配置橫向加勁肋。當(dāng)h>170苧時，腹板既可能在剪應(yīng)力，也可能在彎曲正應(yīng)力作用w y下喪失局部穩(wěn)定性。為此，除應(yīng)按計(jì)算配置橫向加勁肋外，尚應(yīng)在受壓區(qū)配置縱向加勁肋。3、梁腹板的局部穩(wěn)定計(jì)算梁的腹板一般設(shè)計(jì)的高而薄，常采用構(gòu)造措施來保證其局部穩(wěn)定性(設(shè)置加勁肋)。加勁肋主要可以分為橫向、縱向、短加勁肋和支承加勁肋等幾種，設(shè)計(jì)中按照不同情況采用。1-…橫向加勁肋；W-縱向加勁肋：3——短加勃肋；A—支承加勁助腹板設(shè)置加勁肋后，被劃分為不同的區(qū)段。如對簡支梁的腹板，靠近支承端附近的區(qū)段主要受剪應(yīng)力的作用，跨中附近的區(qū)段主要受彎曲正應(yīng)力的作用，其它區(qū)段則受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的聯(lián)合作用，對于受集中力作用的區(qū)段，則還受局部壓應(yīng)力的作用。純剪切作用梁腹板區(qū)段(簡支梁端部附近)，假定其受純剪切作用，剪切臨界應(yīng)力仍可表示為：_ K冗2Et、一T (―w)2cr12(1-V2)d純彎曲作用純彎曲作用下的四邊支承板，其臨界應(yīng)力仍可表示如下：K兀2Et

氣r_12(1-V2)(~h"

0橫向壓力作用當(dāng)梁上有較大的集中荷載而無支承加勁肋時，腹板邊緣將承受局部壓應(yīng)力作用，板可能因此而產(chǎn)生屈曲。其臨界應(yīng)力的形式仍可表示為：K兀2EJ、b= (—)2cc12(1-V2)h0腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下屈曲的臨界條件(已+二)2+(—)2=1

"er^ccr Lr4、支承加勁肋的計(jì)算（1）承壓強(qiáng)度計(jì)算梁支承加勁肋的端部應(yīng)按所承受的固定集中荷載或支座反力計(jì)算，當(dāng)加勁肋的端部刨平頂緊時，應(yīng)按下式計(jì)算端面承壓應(yīng)力：…N<fAce

b（2）加勁肋與腹板連接的角焊縫計(jì)算當(dāng)采用突緣支座時Tf=古-fwew6Ne6Ne(2x2hl"+(2x2x1.22hl2"-few ew（3）穩(wěn)定性計(jì)算支承加勁肋應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算垂直于腹板方向的穩(wěn)定，其計(jì)算長度近似地取為加勁肋長度，其截面面積A包括加勁肋和加勁肋每側(cè)<151范圍內(nèi)的腹板面積，因而截面為十字形或T字形，驗(yàn)算公式為：史~<f4A5、加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸加勁肋按其作用可分為兩種：一種是為了把腹板分隔成幾個板段（區(qū)格），以提高腹板的局部穩(wěn)定性，稱為間隔加勁肋；另一種主要是傳遞固定集中荷載或支座反力，稱為支承加勁肋。

加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，也允許單側(cè)配置。但支承加勁肋和重級工作制吊車梁的加勁肋必須兩側(cè)成對配置。加勁肋可以用鋼板或型鋼制作，焊接梁一般常用鋼板。為了保證腹板的局部穩(wěn)定，加勁肋應(yīng)具有一定的剛度，為此要求：（1） 兩側(cè)配置鋼板橫向加勁肋時h-肋寬：b>茹+40mm-一b肋厚：t>15（2） 單側(cè)配置鋼板橫向加勁肋時，肋寬應(yīng)大于按式算得的1.2倍，厚度應(yīng)不小于本身寬度的1/15。（3） 在同時用橫向和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，應(yīng)在二者相交處將縱肋斷開，橫肋保持連續(xù)。（4） 當(dāng)配有短加勁肋時，其短加勁肋的外伸寬度應(yīng)取為橫向加勁肋外伸寬度的