第五章梁受彎構件PPT課件

1、第二節(jié)梁的強度與剛度一、梁的強度梁在荷載作用下將產生彎應力、剪應力，在集中荷載作用處還有局部承壓應力，故梁的強度應包括：抗彎強度、抗剪強度、局部成壓強度，在彎應力、剪應力及局部壓應力共同作用處還應驗算折算應力。1、抗彎強度彈性階段：以邊緣屈服為最大承載力彈塑性階段：以塑性鉸彎矩為最大承載力第1頁/共29頁ynefWM 彈性最大彎矩 塑性鉸彎矩 截面形狀系數 梁的規(guī)范計算方法以部分截面發(fā)展塑性（1/4截面）為極限承載力狀態(tài)單向彎曲雙向彎曲式中：為塑性發(fā)展系數，按P143P143，表5.15.1 b1/t13b1/t13及直接承受動力荷載時=1.0=1.0fWMWMynyyxnxxnPnWWF/y

2、pnpnfWMfWMynxnyxyx)()()(第2頁/共29頁二、抗剪強度三、腹板局部壓應力四、折算應力兩同號取1.11.1， 異號取1.21.2五、梁的剛度 控制梁的撓跨比小于 規(guī)定的限制（為變形量的限制）VwxftIVSfltFzwcfcceq12223第3頁/共29頁第三節(jié) 梁的整體穩(wěn)定一、梁的失穩(wěn)機理 梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側向剛度不夠，就會發(fā)生梁的側向彎曲失穩(wěn)變形，梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭轉變形，同時還有彎矩作用平面那的彎曲變形，故梁的失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式，完整的說應為：側向彎曲扭轉失穩(wěn)。 從以上失穩(wěn)機理來看， 提高梁的整穩(wěn)承載力 的有效措施應為提高 梁上翼

3、緣的側移剛度， 減小梁上翼緣的側向 計算長度第4頁/共29頁二、影響梁整體穩(wěn)定的因素 主要因素有：截面形式，荷載類型，荷載作用方式，受壓翼緣的側向支撐。三、整體穩(wěn)定計算 表達式fWMxbxfWMWMyyyxbxxycrycrbWfMfxcrcrWMfffWMbryycrrcrxx第5頁/共29頁三、梁的整體穩(wěn)定保證措施 提高梁的整體穩(wěn)定承載力的關鍵是，增強梁受壓翼緣的抗側移及扭轉剛度，當滿足一定條件時，就可以保證在梁強度破壞之前不會發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗算梁的整體穩(wěn)定，具體條件詳見P153四、梁的側向支撐 側向支撐作用是為梁提供側向支點，減小側向計算長度，故要求側向支撐應可靠，能有效地承

4、受梁側彎產生的側向力（實際為彎曲剪力），由于側彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第四章，側向力可以寫為： 如果為支桿應按軸心受壓構件計 算，同時應注意如書P154圖5.11 所示的有效支撐。 夾支座：梁為側向彎曲扭轉失穩(wěn)，所以支座處應采取措施限制梁的扭轉。yfffAF23585第6頁/共29頁第四節(jié) 梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設計一、概述 同軸壓構件一樣，為提高梁的剛度與強度及整體穩(wěn)定承載力，應遵循“肢寬壁薄”的設計原則，從而引發(fā)板件的局部穩(wěn)定承載力問題。 翼緣板受力較為簡單，仍按限制板件寬厚比的方法來保證局部穩(wěn)定性。 腹板受力復雜，而且為滿足強度要求，截面高度較大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，會使

5、腹板取值很大，不經濟，一般采用加勁肋的方法來減小板件尺寸，從而提高局部穩(wěn)定承載力。 圖中：1 1橫向加勁肋 2 2縱向加勁肋 3 3短加勁肋第7頁/共29頁二、翼緣板的局部穩(wěn)定 設計原則等強原則 按彈性設計（不考慮塑性發(fā)展=1.0=1.0），因有殘余應力影響，實際截面已進入彈塑性階段，規(guī)范取E Et t=0.7E=0.7E。 若考慮塑性發(fā)展( (1.01.0），塑性發(fā)展會更大E Et t=0.5E=0.5E。 當 時， =1.0 =1.0 ycrfbtE21221127 .0425.0yftb235151yftb235131yyftbf23515235131第8頁/共29頁三、腹板的屈曲 屈曲

6、應力統(tǒng)一表達式（k k值相見p167p167，表5.95.9）2022)()1(12)(htEkwcrcr第9頁/共29頁 剪切應力屈曲如不設加勁肋，a ab b，b/a0b/a0，k5.34,=1.23k5.34,=1.23 彎曲應力彈性屈曲如不設加勁肋， k23.9,=1.66k23.9,=1.66（1.23,1.23,扭轉不約束）VywwcrfhthtEk202022)100(123)()1(12Vypcreqcrf38.08.0yVypffywfth235850VywwcrfhthtEk202022)100(793)()1(12ywfth2351770ywfth2351530第10頁/

7、共29頁 局部壓應力彈性屈曲按a/ha/h0 0=2=2設置橫向加勁肋， k18.4,=1.0k18.4,=1.0 復合應力作用板件屈曲僅配置橫向加勁肋配有縱向加勁肋的上區(qū)格（偏心受壓）配有縱向加勁肋的下區(qū)格（偏心受壓，c2c2c c）683. 1255. 081. 10ahywfth2358401)()(22crcrcccr1)()(21121crcrcccr1)()(22222crcrcccr第11頁/共29頁四、加勁肋的配置與構造1、配置規(guī)定（P169，表5.10）第12頁/共29頁2、加勁肋的構造 橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開； 橫向加勁肋的間距a應滿足 ，當 且 時，允許 縱向加勁

8、肋距受壓翼緣的距離應在 范圍內； 上述各式中，h0為梁腹板的計算高度，hc為梁腹板受壓區(qū)高度，對于單對稱截面，前述表5.10中4、5項中有關縱向加勁肋規(guī)定中的h0應取2hc。 加勁肋可以成對布置于腹板兩側，也可以單側布置，支承加勁肋及重級工作制吊車梁必須兩側對稱布置。 加勁肋必須具備一定剛度，截面尺寸及慣性矩應滿足：0025 . 0hah0cywfth235100005 . 2 ha 5 . 22cchh第13頁/共29頁 橫向加勁肋的截面尺寸雙側布置時單側布置時：b bs s不應小于上式的1.21.2倍。 截面慣性矩的要求（同時配置橫、縱肋時）橫向肋：縱向肋： 當 時 當 時 橫向加勁肋應按

9、右圖示切角， 避免多向焊縫相交，產生復雜 應力場。mmhbs4030015ssbt303wzthI305.1wythI30200)(45.05.2(wythhahaI85.00ha85.00ha第14頁/共29頁 支承加勁肋構造與計算在梁支座處及較大集中荷載作用處，應布置支承加勁肋，支承加勁肋實際上就是加大的橫向加勁肋，支承加勁肋分梁腹板兩側成對布置的平板式，及凸緣式兩種。第15頁/共29頁其作用除保證腹板的局部穩(wěn)定外，還應承受集中力作用，故除滿足橫向加勁肋的有關尺寸及構造要求外，尚滿足如下所述幾方面承載力的要求。p穩(wěn)定性計算 注：平板式按b類；凸緣式按c類p端面刨平抵緊示應驗算端面承壓p端面

10、焊接時以及支承肋與腹板的焊縫應按第三章方法驗算焊縫強度fANfANcece第16頁/共29頁第四節(jié) 鋼梁的設計一、型鋼梁的設計1、根據實際情況計算梁的最大彎距設計值M Mmaxmax；2 2、根據抗彎強度，計算所需的凈截面抵抗矩：3 3、查型鋼表確定型鋼截面4 4、截面驗算 強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓（一般不需驗算折算應力強度）； 剛度驗算：驗算梁的撓跨比 整體穩(wěn)定驗算（型鋼截面局部穩(wěn)定一般不需驗算）。 根據驗算結果調整截面，再進行驗算，直至滿足。fMWxTmax第17頁/共29頁二、組合梁的截面設計1、根據受力情況確定所需的截面抵抗矩2、截面高度的確定 最小高度：h hminmin由梁剛

11、度確定； 最大高度：h hmaxmax由建筑設計要求確定； 經濟高度：h he e由最小耗鋼量確定； 選定高度：h hminminhhhhmaxmax；hhhhe e，并認為h h0 0hhe e3 3、確定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），則有： 或按經驗公式：4.05222TTeWWhmmWhTe3023fMWxTmaxVwwxfthVtIVS0max2 . 1VwfhVt02 . 15 . 30htw第18頁/共29頁3、確定翼緣寬度 確定了腹板厚度后，可按抗彎要求確定翼緣板面積A Af f，已工字型截面為例： 有了A Af f ，只要選定b b、t t中的其一，就可以確定另一值。4、

12、截面驗算 強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓以及折算應力強度）； 剛度驗算：驗算梁的撓跨比； 整體穩(wěn)定驗算； 局部穩(wěn)定驗算（翼緣板） 根據驗算結果調整截面，再進行驗算，直至滿足。 根據實際情況進行加勁肋結算與布置TfwWthAhthhIW2030221222600wTfthhWA第19頁/共29頁4、腹板與翼緣焊縫的計算 連接焊縫主要用于承受彎曲剪力，單位長度上剪力為： 當梁上承受固定的集中荷載且未設支承了時，上翼緣焊縫同時承受剪力T T1 1及集中力F F的共同作用，由F F產生的單位長度上的力V V1 1為：IVStTw111wffffhT17 . 021IfVSfThwfwff4 . 14

13、. 111zwwzwclTttlTtV1wfffffhVhT2121)7 . 02()7 . 02(2121)(4 . 11fwffVTfh第20頁/共29頁第六章 拉彎與壓彎構建 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 拉彎與壓彎構件的強度與剛度 第三節(jié) 實腹式壓彎構件的整體穩(wěn)定 第四節(jié) 實腹式壓彎構件的局部穩(wěn)定 第五節(jié) 實腹式壓彎構件的截面設計 第六節(jié) 格構式壓彎構件第21頁/共29頁第一節(jié) 概 述 拉彎與壓彎構件實際上就是軸力與彎矩共同作用的構件，也就是為軸心受力構件與受彎構件的組合，典型的三種拉、壓彎構件如下圖所示。 同其他構件一樣，拉、壓彎構件也需同時滿足正常使用及承載能力兩種極限狀態(tài)的要求。正常使用

14、極限狀態(tài)：滿足剛度要求。承載能力極限狀態(tài)：需滿足強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定三方面要求。 截面形式：同軸心受力構件， 分實腹式截面與格構式截面實腹式：型鋼截面與組合截面格構式：綴條式與綴板式第22頁/共29頁 第二節(jié) 拉、壓彎構件的強度與剛度一、強度 兩個工作階段，兩個特征點彈性工作階段：以邊緣屈服為特征點（彈性承載力）彈塑性工作階段：以塑性鉸彎距為特征點（極限承載力）極限承載力pyNhbfN)1 ()1 (4223pyMbhfhbhfMy2121第23頁/共29頁 聯立以上兩式，消去，則有如下相關方程 軸力單獨作用時最大承載力 彎距單獨作用時最大承載力 如右圖所示，為計算方便，改用線性相關方程（

15、偏安全）規(guī)范公式 1)(2ppMMNNbhfNyp42bhfMyp1ppMMNNynnfWMANfWMANnxxxnfWMWMANnyyynxxxn第24頁/共29頁 關于號的說明如右圖所示對于單對稱截面，彎距繞非對稱軸作用時，會出現兩種控制應力狀況。 不考慮塑性發(fā)展（=1.0=1.0）的情況直接承受動力荷載時；格構式構件，彎距繞虛軸作用時；當 時。二、剛度 一般情況，剛度由構件的長細比控制，即：yyftbf23515235131 yx,maxmax第25頁/共29頁第三節(jié) 實腹式壓彎構件的整體穩(wěn)定一、概 述 實腹式壓彎構件在軸力及彎距作用下，即可能發(fā)生彎矩作用平面內的彎曲失穩(wěn)，也可能發(fā)生彎矩作用平面外的彎曲扭轉失穩(wěn)（類似梁）。兩方面在設計中均應保證。二、彎矩作用平面內的整體穩(wěn)定 以右圖示理想的壓彎構件為例 考慮初彎曲 的影響 以受壓邊緣纖維屈服為破壞準則，則有022xMNydxydEIlvym2sin)1 (EExmNNNMv0vExmxNNNvMNvNvMM100max)()1 (10afNNWNvMANyExxx第26頁/共29頁如果M=0M=