鋼結(jié)構(gòu)課件受彎構(gòu)件學(xué)習(xí)教案

1、鋼結(jié)構(gòu)課件受彎構(gòu)件(gujin)第一頁，共101頁。按支承(zh chn)情況分簡支梁連續(xù)(linx)梁伸臂梁框架(kun ji)梁按使用功能分工作平臺梁吊車梁樓蓋梁墻梁檁條受彎構(gòu)件分類第1頁/共100頁第二頁，共101頁。一、梁的強度(qingd)強度(qingd)抗彎強度抗剪強度(qingd)局部承壓強度折算應(yīng)力梁的強度和剛度第二節(jié) 梁的強度和剛度第2頁/共100頁第三頁，共101頁。1. 抗彎強度 fyfyfyfy塑性(sxng)塑性(sxng)彈性(tnxng)全部塑性M = MpMe M MpM = MeM 0.6時，表明鋼梁已進入彈塑性階段，應(yīng)對b進行修正，用 代替b：穩(wěn)定系數(shù)(x

2、sh)修正第22頁/共100頁第二十三頁，共101頁。(二) 軋制(zh zh)普通工字鋼簡支梁規(guī)范(gufn)采用直接查表法，當(dāng)查出b0.6 時，采用b來代替b。軋制(zh zh)工字鋼槽鋼梁穩(wěn)定系數(shù)(三) 軋制槽鋼簡支梁當(dāng) b0.6 時，用b來代替b。第23頁/共100頁第二十四頁，共101頁。四、影響(yngxing)b的主要因素 梁截面(jimin)的幾何形狀與尺寸； 受壓翼緣側(cè)向(c xin)自由度； 荷載類型； 荷載作用位置。影響穩(wěn)定系數(shù)的主要因素第24頁/共100頁第二十五頁，共101頁。五、不須計算整體(zhngt)穩(wěn)定的梁1. 有鋪板(各種( zhn)鋼筋砼板和鋼板)密鋪在梁

3、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；2. 工字形截面(jimin)簡支梁受壓翼緣側(cè)向自由長度與其寬度之比不超過規(guī)范限值；不計算整體穩(wěn)定的梁第25頁/共100頁第二十六頁，共101頁。鋼號Q235鋼荷載(hzi)作用在上翼緣荷載(hzi)作用在下翼緣跨中無側(cè)向(c xin)支承點的梁跨中有側(cè)向支承點的梁，不論荷載作用于何處1310.5102016.515.5161312.5工字形截面簡支梁不須計算整體穩(wěn)定性的最大l1/b值可不計整穩(wěn)的最大l1/b值Q345鋼Q390鋼9.51512Q420鋼第26頁/共100頁第二十七頁，共101頁。3. 箱形截面(jimin)簡支梁的截面(

4、jimin)尺寸滿足 h/b06且l1/b0 95(235/fy)時：可不計整穩(wěn)箱形截面(jimin)尺寸第27頁/共100頁第二十八頁，共101頁。梁的整體(zhngt)穩(wěn)定第四節(jié) 梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(shj)一、梁局部穩(wěn)定的概念 當(dāng)組合梁腹板高厚比或翼緣寬厚比過大時，在荷載作用下，有可能會出現(xiàn)偏離其平面位置的波狀屈曲。第28頁/共100頁第二十九頁，共101頁。梁局部(jb)失穩(wěn)圖第29頁/共100頁第三十頁，共101頁。工形梁受壓邊寬厚(kunhu)比限值二、滿足(mnz)梁局部穩(wěn)定的措施1. 焊接工字形(z xn)截面梁受壓翼緣的寬厚比限值規(guī)范規(guī)定：(按彈性設(shè)計)(允許截面部

5、分發(fā)展塑性)式中：b1 受壓翼緣的外伸寬度。b1t第30頁/共100頁第三十一頁，共101頁。2. 腹板加勁肋設(shè)計（側(cè)向(c xin)支承）A、 加勁(ji jn)肋的分類加勁(ji jn)肋橫向加勁肋縱向加勁肋短加勁肋支承加勁肋腹板加勁肋第31頁/共100頁第三十二頁，共101頁。twh2h1h0a1234腹板加勁(ji jn)肋布置圖1橫向(hn xin)加勁肋，2縱向加勁肋，3短加勁肋，4支座加勁肋第32頁/共100頁第三十三頁，共101頁。B、 腹板加勁(ji jn)肋的配置規(guī)定規(guī)范(gufn)根據(jù)腹板高厚比h0/tw的比值配置加勁肋。對c 0的梁，按構(gòu)造(guzo)設(shè)置橫向加勁肋；對

6、c = 0的梁，可不設(shè)置加勁肋。加勁肋配置規(guī)定第33頁/共100頁第三十四頁，共101頁。梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中(jzhng)荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋，對簡支吊車梁在吊車輪壓很大時，尚應(yīng)在受壓區(qū)配置短加勁肋。加勁肋配置(pizh)規(guī)定2第34頁/共100頁第三十五頁，共101頁。C、 加勁(ji jn)肋間距的計算 c = 0的梁a. 當(dāng)僅配置橫向加勁肋時，加勁肋間距(jin j)a按下式進行計算：加勁肋間距(jin j)計算(橫向)第35頁/共100頁第三十六頁，共101頁。式中： 腹板平均(pngjn)剪應(yīng)力； 考慮的影響增大(zn d)系數(shù)； 腹板計算高度(god)邊緣的彎曲

7、壓應(yīng)力；h0, h 分別為腹板凈高和梁截面高度。加勁肋間距公式說明第36頁/共100頁第三十七頁，共101頁。b. 同時(tngsh)配置橫向加勁肋和縱向加勁肋的腹板配縱、橫向(hn xin)加勁肋的腹板第37頁/共100頁第三十八頁，共101頁。區(qū)格 I：式中： 區(qū)格I的平均彎曲壓應(yīng)力； 腹板平均(pngjn)剪應(yīng)力；cr1, cr1 均勻壓應(yīng)力(yngl)和剪應(yīng)力(yngl)單獨作用時區(qū)格I的臨界應(yīng)力(yngl)。近翼緣區(qū)格計算(j sun)第38頁/共100頁第三十九頁，共101頁。臨界(ln ji)正應(yīng)力、剪應(yīng)力計算第39頁/共100頁第四十頁，共101頁。一般(ybn)在最大彎矩的梁

8、段，很小，簡化為 = 0，則式中： 所考慮(kol)區(qū)段內(nèi)最大彎矩處腹板計算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力，按 =Mmaxy1/I 計算；y1 腹板計算高度受壓邊緣(binyun)至中和軸的距離。腹板計算高度取值第40頁/共100頁第四十一頁，共101頁。區(qū)格II：按僅設(shè)橫向(hn xin)加勁肋的情況，計算橫向(hn xin)加勁肋的間距a，但以h2代替h0，并取 = 1.0。遠翼緣區(qū)格計算(j sun)第41頁/共100頁第四十二頁，共101頁。 c 0的梁 (簡支等截面(jimin)吊車梁)a. 僅配置橫向(hn xin)加勁肋的腹板加勁肋間距(jin j)a滿足下兩式要求，即取其較小值：僅配橫肋

9、的肋間距計算第42頁/共100頁第四十三頁，共101頁。式中： = Vmax /h0tw 梁最大剪力處腹板的平均(pngjn)剪應(yīng)力； 梁最大彎矩處腹板計算高度邊緣的彎曲(wnq)壓應(yīng)力；k1, k2 參數(shù)(cnsh)，由c / 查表采用；k3, k4 參數(shù)，由c / 查表采用。肋間距計算公式注解第43頁/共100頁第四十四頁，共101頁。b. 同時(tngsh)設(shè)縱、橫向加勁肋的情況區(qū)格I：配縱、橫肋的肋間距(jin j)計算第44頁/共100頁第四十五頁，共101頁。區(qū)格II：按僅有橫向加勁(ji jn)肋的情況計算其橫向加勁(ji jn)肋間距a，但取h0 = h2，c = 0.3c 配

10、縱、橫肋的肋間距(jin j)計算2第45頁/共100頁第四十六頁，共101頁。腹板兩側(cè)成對配置(pizh)的鋼板橫向加勁肋，其截面尺寸須滿足：外伸(wi shn)寬度厚度(hud)三、加勁肋的截面選擇和構(gòu)造要求tsbs加勁肋截面設(shè)計、構(gòu)造第46頁/共100頁第四十七頁，共101頁。腹板單側(cè)配置的鋼板(gngbn)加勁肋：外伸(wi shn)寬度厚度(hud)tsbs加勁肋截面設(shè)計、構(gòu)造2第47頁/共100頁第四十八頁，共101頁。同時(tngsh)用縱、橫向加勁肋時，其橫向加勁肋對腹板水平軸(z 軸)的截面慣性矩Iz尚應(yīng)滿足：當(dāng)加勁肋為單側(cè)配置(pizh)時，Iz以與加勁肋相連的腹板邊緣為軸

11、線進行計算。加勁肋截面(jimin)設(shè)計、構(gòu)造3第48頁/共100頁第四十九頁，共101頁。加勁(ji jn)肋截面形式第49頁/共100頁第五十頁，共101頁?？v向(zn xin)加勁肋對腹板豎直軸(y 軸)的截面慣性矩 Iy應(yīng)滿足：在同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(jiqing)的腹板中，應(yīng)保持橫向加勁肋連續(xù)，而在相交處切斷縱向加勁肋?？v向(zn xin)加勁肋構(gòu)造第50頁/共100頁第五十一頁，共101頁。bs /2(60)bs /3(40)yy bstsh0atsbsbstwzz腹板加勁(ji jn)肋構(gòu)造圖第51頁/共100頁第五十二頁，共101頁。支承加勁(ji jn)肋計算四、

12、支承加勁肋的計算1、支承加勁肋承受(chngshu)固定集中荷載或者支座反力的橫向加勁肋；2、支承加勁肋應(yīng)在腹板兩側(cè)成對布置；3、應(yīng)按軸心壓桿（十字形或T形截面）進行整體穩(wěn)定計算4、應(yīng)計算其端面承壓強度第52頁/共100頁第五十三頁，共101頁。單向彎曲(wnq)型鋼梁設(shè)計第六節(jié) 型鋼梁的設(shè)計一、單向彎曲型鋼梁 型鋼梁的設(shè)計包括截面選擇和驗算，設(shè)計步驟(bzhu)如下：1. 根據(jù)已知條件，計算梁最大彎矩設(shè)計值Mmax，最大剪力設(shè)計值Vmax；第53頁/共100頁第五十四頁，共101頁。2. 按抗彎強度或整體穩(wěn)定性要求確定型鋼(xnggng)截面根據(jù)(gnj)計算出的Wnx,req或Wx,req

13、查型鋼表。按強度或穩(wěn)定確定(qudng)截面第54頁/共100頁第五十五頁，共101頁。3. 截面(jimin)驗算A、強度(qingd)B、 整體(zhngt)穩(wěn)定驗算抗彎強度抗剪強度局壓強度折算應(yīng)力C、 剛度驗算截面驗算第55頁/共100頁第五十六頁，共101頁。二、雙向彎曲(wnq)型鋼梁yyyyqyqyqqxxqy = xy1qy = x1x1xxy1 qxqyx1x1x qxx(a)(b)(c)雙向彎曲(wnq)型鋼梁設(shè)計第56頁/共100頁第五十七頁，共101頁。1. 荷載(hzi)計算qx = qsinqy = qcos(為q與主軸(zhzhu)y的夾角)雙向彎曲型鋼梁荷載(hz

14、i)計算第57頁/共100頁第五十八頁，共101頁。2. 截面(jimin)選擇式中：對于(duy)槽鋼取： = 5雙向型截面(jimin)選擇對于窄翼緣H型鋼和工字鋼?。?= 6第58頁/共100頁第五十九頁，共101頁。3. 強度(qingd)計算4. 整體(zhngt)穩(wěn)定5. 剛度(n d) 單跨簡支槽鋼檁條：強度、整體穩(wěn)定、剛度第59頁/共100頁第六十頁，共101頁。 單跨簡支Z形薄壁型鋼(xnggng)檁條：式中：Ix1 截面(jimin)對垂直于腹板的x1軸的慣性矩； 屋面(wmin)傾角。Z型薄壁檁條第60頁/共100頁第六十一頁，共101頁。一、截面(jimin)選擇(一)

15、 截面(jimin)高度h和腹板高度h0梁截面(jimin)高度h確定依據(jù)建筑要求剛度要求經(jīng)濟要求組合梁截面選擇第八節(jié) 組合梁的設(shè)計第61頁/共100頁第六十二頁，共101頁。 建筑(jinzh)要求指梁底空間在滿足使用要求所需要(xyo)的最小凈空條件下，梁的最大高度hmax。 剛度(n d)要求截面選擇依據(jù)：建筑、剛度第62頁/共100頁第六十三頁，共101頁。 經(jīng)濟(jngj)要求實際選用h0，應(yīng)在滿足(mnz)hmax和hmin要求的基礎(chǔ)上，盡可能等于或略小于he，并取50mm的倍數(shù)。截面選擇(xunz)依據(jù)：經(jīng)濟要求第63頁/共100頁第六十四頁，共101頁。(二) 腹板厚度(hud

16、) tw或經(jīng)驗(jngyn)公式：通常(tngchng)取622mm，并取2mm的倍數(shù)。腹板厚度設(shè)計第64頁/共100頁第六十五頁，共101頁。翼緣尺寸(ch cun)設(shè)計(三) 翼緣寬度(kund)b和厚度t在確定腹板尺寸后，一個(y )翼緣的面積為：一般取b=(1/31/5)h，且不小于180mm，則：翼緣寬度宜取10mm的倍數(shù)，厚度取2mm的倍數(shù)。第65頁/共100頁第六十六頁，共101頁。二、梁截面(jimin)沿長度的改變改變(gibin)梁翼緣的寬度改變(gibin)梁的高度變截面梁設(shè)計第66頁/共100頁第六十七頁，共101頁。bb1:41:4M1MM1l/6l/6l1.51(a

17、)(c)(b)變翼緣梁圖第67頁/共100頁第六十八頁，共101頁。變高度(god)梁圖第68頁/共100頁第六十九頁，共101頁。 MMVV VhVhVv/2Vv/2xxtw1M V F三、翼緣焊縫(hn fn)的計算翼緣焊縫(hn fn)計算圖第69頁/共100頁第七十頁，共101頁。沿梁長度(chngd)的水平剪力為：翼緣剪力計算(j sun)當(dāng)梁上有移動集中荷載或有固定集中荷載而未設(shè)支承(zh chn)加勁肋時：第70頁/共100頁第七十一頁，共101頁。此時焊縫強度(qingd)應(yīng)滿足：焊縫強度(qingd)要求第71頁/共100頁第七十二頁，共101頁。四、組合梁設(shè)計(shj)步驟

18、1. 選擇(xunz)截面梁高h腹板高度(god)h0，厚度tw翼緣寬度b，厚度t組合梁設(shè)計步驟2. 截面驗算強度驗算整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定剛度驗算3. 梁截面是否沿長度改變4. 翼緣焊縫計算5. 加勁肋配置第72頁/共100頁第七十三頁，共101頁。五、算例試設(shè)計圖示平臺主梁，采用焊接工字形截面組合梁，改變翼緣寬度一次。材料16Mn鋼，E50系列焊條。F=552.9kN，受壓翼緣側(cè)向(c xin)自由長度l1 = 3m。組合(zh)梁設(shè)計算例第73頁/共100頁第七十四頁，共101頁。組合(zh)梁設(shè)計算例第74頁/共100頁第七十五頁，共101頁。解：一、跨中截面(jimin)選擇最大剪力設(shè)計值

19、(不包括(boku)自重)：Vmax=2.5552.9=1382kN最大彎矩設(shè)計值(不包括(boku)自重)：算例截面選擇第75頁/共100頁第七十六頁，共101頁。M圖Mmax = 7637kNmM1 = 4667kNmVmax = 1420kNV1= 852.1kNV圖算例彎矩剪力圖(lt)第76頁/共100頁第七十七頁，共101頁。需要的截面(jimin)抵抗矩：設(shè)翼緣t 1640mm取 f = 300N/mm2算例抵抗(dkng)矩計算第77頁/共100頁第七十八頁，共101頁。(一) 確定(qudng)梁高1. 按剛度要求確定(qudng)梁的最小高度：根據(jù)受彎構(gòu)件允許(ynx)撓度

20、表有：算例梁高確定查表有：2. 梁的經(jīng)濟高度取 h0 = 1700mm，梁高約1750mm。第78頁/共100頁第七十九頁，共101頁。(二) 確定(qudng)腹板厚度取 tw = 12mm。算例腹板厚度(hud)確定第79頁/共100頁第八十頁，共101頁。(三) 翼緣尺寸(ch cun)12450242417001748算例翼緣尺寸(ch cun)確定第80頁/共100頁第八十一頁，共101頁。二、截面(jimin)驗算截面(jimin)面積：A = 1701.2+2452.4 = 420cm2梁自重(zzhng)：g0 = 1.142010476.98 = 3.56kN/m最大剪力設(shè)計

21、值 (加上自重后)：Vmax = 1382+1.23.569 = 1420kN算例截面驗算第81頁/共100頁第八十二頁，共101頁。最大彎矩設(shè)計(shj)值 (加上自重后)：最大彎矩設(shè)計(shj)第82頁/共100頁第八十三頁，共101頁。(一) 抗彎強度驗算(yn sun)抗彎強度驗算(yn sun)第83頁/共100頁第八十四頁，共101頁。(二) 整體(zhngt)穩(wěn)定性 不須計算(j sun)梁的整體穩(wěn)定。(三) 抗剪強度(qingd)、剛度等的驗算待截面改變后進行。整體穩(wěn)定驗算第84頁/共100頁第八十五頁，共101頁。三、截面(jimin)改變(一) 確定改變(gibin)截面的

22、位置和截面尺寸改變(gibin)截面處的彎矩設(shè)計值：需要的Wx：確定變截面位置及尺寸第85頁/共100頁第八十六頁，共101頁。翼緣尺寸(ch cun)：確定變截面(jimin)翼緣尺寸第86頁/共100頁第八十七頁，共101頁?？紤]到有利于整體穩(wěn)定，取b=240mm，并將改變截面(jimin)的位置向跨中移動至距支離距離為3.5m處。但考慮到截面(jimin)改變處有1:4的斜度，故實際改變截面(jimin)位置距支座距離為：3.540.105=3.08m。實際變截面(jimin)位置第87頁/共100頁第八十八頁，共101頁。(二) 改變(gibin)截面后梁的驗算1. 抗彎強度變截面(jimin)后梁抗彎驗算第88頁/共100頁第八十九頁，共101頁。2. 折算(sh sun)應(yīng)力變截面后梁折算應(yīng)力(yngl)驗算第89頁/共100頁第九十頁，共101頁。3. 抗剪強度(qingd) (支座處)變截面(jimin)后梁抗剪驗算第90頁/共100頁第九十一頁，共101頁。4. 整體(zhngt)穩(wěn)定5. 剛度(