鋼結(jié)構(gòu)基本原理

鋼結(jié)構(gòu)基本原理

鋼結(jié)構(gòu)基本原理22024/4/284

受彎構(gòu)件本章難點(diǎn)：如何進(jìn)行梁的整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定驗(yàn)算，腹板加勁肋、型鋼梁和組合梁如何設(shè)計(jì)。（1）梁的強(qiáng)度和剛度

（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）型鋼梁的設(shè)計(jì)（5）組合梁的設(shè)計(jì)（6）梁的拼接、連接和支座本章內(nèi)容：本章重點(diǎn)：梁的整體穩(wěn)定，梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)，型鋼梁和組合梁的設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理32024/4/284.1

受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用

4.1.1

實(shí)腹式受彎構(gòu)件---梁圖5.1

梁的截面類型鋼結(jié)構(gòu)基本原理42024/4/28圖5.2

工作平臺(tái)梁格示例鋼結(jié)構(gòu)基本原理52024/4/28圖5.3

梁格形式鋼結(jié)構(gòu)基本原理62024/4/284.1.2

格構(gòu)式受彎構(gòu)件---桁架簡支梁式、剛架橫梁式、連續(xù)式、伸臂式、懸臂式圖5.4

梁式桁架的形式鋼結(jié)構(gòu)基本原理72024/4/28圖5.5

懸臂桁架鋼結(jié)構(gòu)基本原理82024/4/285.2梁的強(qiáng)度和剛度

5.2.1

梁的強(qiáng)度1、梁的抗彎強(qiáng)度圖5.6

梁受彎時(shí)各階段正應(yīng)力的分布情況

b.彈性階段c.彈塑性階段d.塑性階段規(guī)范：塑性發(fā)展深度a≤0.125h鋼結(jié)構(gòu)基本原理92024/4/28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γx、γy---截面塑性發(fā)展系數(shù),工字截面γx=1.05,γy=1.2

動(dòng)力荷載作用γx=γy=1.0時(shí)，工字截面γx=1.0

當(dāng)1、梁的抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度不足,用增大梁高h(yuǎn)的方法解決。鋼結(jié)構(gòu)基本原理102024/4/28表5.1截面塑性發(fā)展系數(shù)γx、γy值鋼結(jié)構(gòu)基本原理112024/4/28表5.1截面塑性發(fā)展系數(shù)γx、γy值續(xù)表鋼結(jié)構(gòu)基本原理122024/4/28I—毛截面慣性矩；S—中和軸以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩；tw—腹板厚度；fv—鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。V—計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；maxbτtwmaxτhtbhV=1.5maxτho圖5.7腹板剪應(yīng)力2、梁的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度不足,用增大腹板厚度tw的方法解決。鋼結(jié)構(gòu)基本原理132024/4/28

lz–腹板的假定壓力分布長度

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圖5.8梁的局部受壓3、梁的局部承壓強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)基本原理142024/4/28圖5.9局部壓應(yīng)力(a)梁端

lz=a+2.5hy+a1鋼結(jié)構(gòu)基本原理152024/4/28梁中部lz=a+5hy+2hR

(b)(c)圖5.9局部壓應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)基本原理162024/4/28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圖5.10復(fù)雜應(yīng)力4、梁在復(fù)雜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)基本原理172024/4/285.2.2

梁的剛度v≦[v]V

--由荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的最大撓度[v]--梁的容許撓度或?qū)Φ冉孛婧喼Я海簂

–梁的跨度Ix

---毛截面慣性矩E---梁的容許撓度鋼結(jié)構(gòu)基本原理182024/4/28

5.3

梁的整體穩(wěn)定和支撐5.3.1梁整體穩(wěn)定的概念強(qiáng)度---彎曲失穩(wěn)—彎曲+扭轉(zhuǎn)MyzMxMzM(b)(a)圖5.11梁的整體失穩(wěn)鋼結(jié)構(gòu)基本原理192024/4/28

臨界彎矩：梁維持穩(wěn)定平衡狀態(tài)所承擔(dān)的最大彎矩荷載作用位置有關(guān)。式和橫向荷載類型、梁端支承方梁的側(cè)扭屈曲系數(shù),與—模量；鋼材的彈性模量和剪變—、之間的距離）；（受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)梁受壓翼緣的自由長度—梁毛截面扭轉(zhuǎn)慣性矩；—性矩；軸（弱軸）的毛截面慣梁對(duì)—bGElIyIty1鋼結(jié)構(gòu)基本原理202024/4/28

影響臨界彎矩的因素<梁的支承情況受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間距抗扭剛度側(cè)向抗彎剛度荷載作用位置荷載種類.6.5.4.3.2.11lGIEIty圖5.12影響臨界彎矩的因素鋼結(jié)構(gòu)基本原理212024/4/28圖5.13樓蓋或工作平臺(tái)梁格(a)有剛性鋪板；(b)無剛性鋪板5.3.2

梁整體穩(wěn)定的保證鋼結(jié)構(gòu)基本原理222024/4/28當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，梁的整體穩(wěn)定可得到保證：1、有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)。2、工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比

l1/b1不超過表5.2所規(guī)定的數(shù)值時(shí)；3、箱形截面簡支梁，其截面尺寸滿足h/b0≤6，且l1/b0≤95(235/fy)時(shí)（箱形截面的此條件很容易滿足）。表5.2工字形截面簡支梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的最大l1/b1值跨中無側(cè)向支承，荷載作用在跨中有側(cè)向支承，不論荷載作用于何處上翼緣下翼緣

圖5.14箱形截面鋼結(jié)構(gòu)基本原理232024/4/28Mx—繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩；Wx—毛截面模量；φb—梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。

當(dāng)不滿足前述不必計(jì)算整體穩(wěn)定條件時(shí)，應(yīng)對(duì)當(dāng)梁的整體穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算：5.3.3

梁的整體穩(wěn)定計(jì)算方法鋼結(jié)構(gòu)基本原理242024/4/28圖5.15梁的側(cè)向支撐鋼結(jié)構(gòu)基本原理252024/4/28

梁的整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算

1、焊接工字形等截面簡支梁和扎制H型鋼簡支梁yb21yx2ybb235])4.4(1[4320fhtWAh++=hllbφ()()軸的慣性矩。翼緣對(duì)分別是受拉翼緣和受壓和，加強(qiáng)受拉翼緣：：加強(qiáng)受壓翼緣：對(duì)單軸對(duì)稱工字型截面對(duì)雙軸對(duì)稱截面，截面不對(duì)稱影響系數(shù)，—緣厚度；梁截面的全高和受壓翼—，梁的毛截面面積；—的長細(xì)比；面弱軸梁在側(cè)向支承點(diǎn)間對(duì)截—=；，附表彎矩系數(shù),查梁整體穩(wěn)定的等效臨界—yIIIIIthAyyilPbbbbbbby2121111yb/12128.001.3311+=-=-==-aahahhhlb鋼結(jié)構(gòu)基本原理262024/4/282、軋制普通工字鋼簡支梁4、雙軸對(duì)稱工字形等截面（含H型鋼）懸臂梁3、軋制槽鋼簡支梁鋼結(jié)構(gòu)基本原理272024/4/285m5m5m主梁次梁[解][例5.1]平臺(tái)梁格布置如圖5.15所示，次梁支于主梁上面，平臺(tái)板未與次梁翼緣牢固連接。次梁承受板和面層自重標(biāo)準(zhǔn)值為3.1kN/mm2(有包括次梁自重)，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為12kN/mm2(靜力荷載).次梁采用軋制工字鋼I36a,鋼材為Q235B.要求:驗(yàn)算次梁整體穩(wěn)定,如不滿足,另選次梁截面.鋼結(jié)構(gòu)基本原理282024/4/28，驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定。應(yīng)重新計(jì)算荷載和內(nèi)力=

,質(zhì)量為，選所需截面抵抗矩為：，則，查得設(shè)選工字鋼范圍，需另選截面：次梁的整體穩(wěn)定不滿足mkNmkNmkgcmWaIcmfMWIIxbxxbb/6.0/8.0/4.80143345124621568.01025.18268.06.073.063~45336''>==××===>=jjj鋼結(jié)構(gòu)基本原理292024/4/28鋼結(jié)構(gòu)基本原理302024/4/28一、概述為提高強(qiáng)度和剛度，腹板宜高為提高整體穩(wěn)定性，翼緣宜寬較寬較薄軋制型鋼不需局部穩(wěn)定驗(yàn)算，組合截面應(yīng)驗(yàn)算局部穩(wěn)定。受壓翼緣屈曲腹板屈曲受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理312024/4/28受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理322024/4/28二、受彎構(gòu)件局部失穩(wěn)現(xiàn)象

組合梁發(fā)生強(qiáng)度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，受彎構(gòu)件組成板件會(huì)偏離原來平面位置而發(fā)生波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為梁的局部失穩(wěn)現(xiàn)象。受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定

受彎構(gòu)件發(fā)生局部失穩(wěn)后，截面中應(yīng)力進(jìn)行重分布，故不致引起受彎構(gòu)件立刻破壞，但會(huì)引起強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和剛度下降，故在鋼結(jié)構(gòu)中采取構(gòu)造措施防止局部失穩(wěn)發(fā)生。

鋼結(jié)構(gòu)基本原理332024/4/28三、板件局部穩(wěn)定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、由強(qiáng)度控制承載力，使板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于材料的屈服強(qiáng)度。2、由整體穩(wěn)定控制承載力，使板件局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力。

3、由實(shí)際工作應(yīng)力控制承載力，使板件局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力不小于實(shí)際工作應(yīng)力。受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理342024/4/28提高腹板局部穩(wěn)定方法（1）加厚腹板（2）設(shè)置加勁肋受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定:

三邊簡支，一邊自由板

腹板局部穩(wěn)定:

四邊簡支板

腹板在M作用下腹板在V作用下腹板在F作用下鋼結(jié)構(gòu)基本原理352024/4/28受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定加勁肋的布置鋼結(jié)構(gòu)基本原理362024/4/28①當(dāng)時(shí)，腹板在彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力的單獨(dú)作用下均不會(huì)失穩(wěn)；

②當(dāng)時(shí)，腹板在彎曲應(yīng)力的單獨(dú)作應(yīng)下不會(huì)失穩(wěn)，但在剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力單獨(dú)作用下有可能失穩(wěn)；③當(dāng)時(shí)，腹板在彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部應(yīng)力的單獨(dú)作用下都可能失穩(wěn)

受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定板件局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力

控制板件寬厚比理論推導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)基本原理372024/4/28采取限制寬厚比來保證其局部穩(wěn)定。當(dāng)考慮塑性發(fā)展時(shí)受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定規(guī)范規(guī)定翼緣：鋼結(jié)構(gòu)基本原理382024/4/28受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定腹板：a、當(dāng)時(shí)，按構(gòu)造設(shè)置加勁肋。b、當(dāng)時(shí)，設(shè)置橫向加勁肋。c、當(dāng)時(shí)，設(shè)置縱向加勁肋，在集中力處設(shè)置

短加勁肋。d、任何情況下均須滿足鋼結(jié)構(gòu)基本原理392024/4/28四、加勁肋設(shè)計(jì)

1、種類

受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定構(gòu)造加勁肋(間隔加勁肋)支承加勁肋鋼結(jié)構(gòu)基本原理402024/4/28

2、構(gòu)造加勁肋作用

加勁肋分橫向、縱向和短加勁肋三種。其作用是將腹板劃分成若干板塊，提高腹板的局部穩(wěn)定性。受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理412024/4/28剛度：

bs≥h0/30+40mm穩(wěn)定性：ts≥bs/153、構(gòu)造加勁肋設(shè)計(jì)原則：1)必須在腹板平面外有足夠剛度和穩(wěn)定性。3)直接承受動(dòng)荷載的吊車梁，中間橫向加勁肋下端不應(yīng)與受拉翼緣焊接。受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定寬度為(但不大于40mm)高度為（但不大于60mm）50～100mm2)為避免應(yīng)力集中，加勁肋應(yīng)切角。4)加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置。

鋼結(jié)構(gòu)基本原理422024/4/287）橫向加勁肋除應(yīng)符合上述要求外，尚應(yīng)滿足以下要求：8）縱向加勁肋應(yīng)滿足下列要求：a/h0>0.85，Iy≥(2.5-0.45a/h0)(a/h0)2h0tw3a/h0≤0.85，Iy≥1.5h0tw36）在橫向加勁肋和縱向加勁肋相交處切斷縱向加勁肋而使

橫向加勁肋保持連續(xù)。5)橫向加勁肋最小間距為:

最大間距為:（當(dāng)且可?。┦軓潣?gòu)件局部穩(wěn)定鋼結(jié)構(gòu)基本原理432024/4/28五、支承加勁肋受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定1、支承加勁肋概念

承受集中力或支座反力的橫向加勁肋。2、支承加勁肋形式平板式突緣式鋼結(jié)構(gòu)基本原理442024/4/281）穩(wěn)定性受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定3、支承加勁肋設(shè)計(jì)——加勁肋和加勁肋兩側(cè)范圍內(nèi)的腹板面積?！S心受壓穩(wěn)定系數(shù)，由查表對(duì)于十字形截面：b類對(duì)于T形截面：c類鋼結(jié)構(gòu)基本原理452024/4/282）端面承壓應(yīng)力受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定——端部承壓面積，即支承加勁肋與翼緣板接觸處凈面積(扣除加勁肋斜切角面積)?！摬牡亩瞬砍袎簭?qiáng)度設(shè)計(jì)值。

鋼結(jié)構(gòu)基本原理462024/4/28強(qiáng)度局部穩(wěn)定翼緣腹板剛度受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)

受彎構(gòu)