建筑钢结构受弯构件.pptx

1.了解梁的构造特点和构造要求。2.掌握型钢梁和焊接梁的设计方法、设计过程和验算内容。3.理解梁的整体失稳和局部失稳问题，了解避免局部失稳的构造措施。5.1.1实腹式受弯构件-梁图5.1.2工作平台梁格示意图图5.1.3梁格形式5.1.2格构式受弯构件-桁架第5.2节梁的强度和刚度5.2.1梁设计中应满足的两种极限状态5.2.2.1梁的抗弯强度按理想化的应力-应变关系,梁在荷载作用下可大致分为四个工作阶段,现以双轴对称工字型截面为例说明如下:1.弹性工作阶段:3.塑性工作阶段:荷载再增大,梁截面全部进入塑性将呈现塑性铰(图5.2.2c),此时对应的弯矩称为塑性极限弯矩。可用下式计算：式中：Mx﹑My—梁绕x轴和y轴的弯矩；Wnx、Wny—对x轴和y轴的净截面抵抗矩；f—钢材的强度设计值，或简称钢材的设计强度；γx、γy—截面的塑性发展系数。在横向荷载作用下，一般梁截面在产生弯曲正应力的同时，还将伴随有剪应力的产生。对于实腹梁以截面上的最大剪应力达钢材的抗剪屈服点为极限状态，如图5.2.3所示。5.2.2.3局部承压强度梁在固定集中荷载(包括支座反力)处无加劲肋图(5.2.4a)或有移动的集中荷载时图(5.2.4b),应计算腹板计算高度边缘处的局部压应力。它的翼缘类似于支承于腹板上的弹性地基梁，腹板边缘在F作用点处所产生的压应力最大，向两边逐渐变小。为简化计算，假定F以α=45°向两边扩散,并均匀分布在腹板边缘,其分布长度lz为:局部压应力验算公式为:5.2.2.4复杂应力作用下强度5.2.3梁的刚度第5.3节梁的整体稳定和支撑5.3.1梁整体稳定的概念根据弹性稳定理论，按梁失稳时的临界状态列出平衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷载作用下的临界弯矩。双轴对称工字型截面简支梁的临界弯矩为：5.3.2梁整体稳定的保证图5.3.2楼盖或工作平台梁格(a)有刚性铺板；(b)无刚性铺板1一横向平面支撑；2一纵向平面支撑；3一柱间垂直支撑；4一主梁间垂直支撑；5一次梁；6一主梁表5.2工字形截面简支梁不需计算整体稳定的最大l1/b1值5.3.3梁整体稳定的计算方法梁的整体稳定系数φb计算方法：式中:——梁在侧向支承点间对截面弱轴(y轴)的长细比；——受压翼缘的自由长度；——梁的毛截面对y轴的截面回转半径；——梁的毛截面面积；——梁的截面高度和受压翼缘厚度。单轴对称工字型截面，应考虑截面不对称影响系数对于其它种类的荷载和荷载的不同作用位置，还应乘以修正系数，从而可得通式为：ξ≤2.0当时，已超出了弹性范围，应按下式修正或查下表，用代替。第5.4节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计5.4.1梁局部失稳的概念5.4.2受压翼缘的局部稳定因此规范规定，梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比，即宽厚比应满足（如图5.3.3所示）5.4.3腹板的局部稳定(3)梁支座和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。任何情况下，h0/tw均不应超过250。以上h0为腹板的计算高度。对单轴对称梁，当确定是否要配置纵向加劲肋时，h0应取腹板受压区高度的hc的2倍。tw为腹板的厚度。腹板加劲肋的布置如图5.4.2所示。图5.4.2腹板加劲肋的布置在弯曲正应力单独作用下,腹板的失稳形式如图5.4.3(a)所示，在剪应力单独作用下，腹板失稳形式如图5.4.3(b)所示，动画如图5.4.4所示,在局部压应力单独作用下，腹板的失稳形式如图5.4.3(c)所示。计算时，先布置加劲肋，再计算各区格板的平均作用应力和相应的临界应力，使其满足稳定条件。若不满足(不足或太富裕)，再调整加劲肋间距，重新计算。5.4.4加劲肋的构造和截面尺寸加劲肋的厚度不应小于实际取用外伸宽度的1/15。当腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强时，应在其相交处切断纵向肋而使横向肋保持连续。此时，横向肋的断面尺寸除直符合上述规定外，其截面惯性矩(对z-z轴，图5.4.5)，尚应满足下式要求：纵向加劲肋的截面惯性矩(对y-y轴)，应满足下列公式的要求：当a/h0≤0.85时，当a/h0>0.85时，对大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角钢加劲肋，其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。计算加劲肋截面惯性矩的y轴和z轴，双侧加劲肋为腹板轴线；单侧加劲肋为与加劲肋相连的腹板边缘线。为了避免焊缝交叉，减小焊接应力，在加劲肋端部应切去宽约bs/3(≤40)、高约bs/2(≤60)的斜角(图5.4.5)。对直接承受动力荷载的梁(如吊车梁)，中间横向加劲肋下端不应与受拉翼缘焊接(若焊接，将降低受拉翼缘的疲劳强度)，一般在距受拉翼缘50～100mm处断开[图5.4.6（b)]。支承加劲肋系指承受固定集中荷载或者支座反力的横向加劲肋。此种加劲肋应在腹板两侧成对设置，并应进行整体稳定和端丽承压计算,其截面往往比中间横向加劲肋大