鋼結(jié)構(gòu)-受彎構(gòu)件學(xué)習(xí)講義

鋼結(jié)構(gòu)--受彎構(gòu)件學(xué)習(xí)講義2024-02-02受彎構(gòu)件基本概念與分類(lèi)受彎構(gòu)件材料選擇與性能要求受彎構(gòu)件截面形式與尺寸確定受彎構(gòu)件連接與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)受彎構(gòu)件穩(wěn)定性分析及加固措施受彎構(gòu)件制作、安裝與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)受彎構(gòu)件在實(shí)際工程中應(yīng)用案例contents目錄01受彎構(gòu)件基本概念與分類(lèi)0102受彎構(gòu)件定義及作用受彎構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)中起著重要的承載和傳遞荷載的作用，其性能直接影響整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。受彎構(gòu)件是指在荷載作用下主要承受彎矩的構(gòu)件，如梁、板等。一種常見(jiàn)的受彎構(gòu)件，主要承受橫向荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，具有較強(qiáng)的抗彎能力和較好的穩(wěn)定性。梁另一種常見(jiàn)的受彎構(gòu)件，主要承受垂直于板面的荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力，具有較大的平面內(nèi)剛度和承載能力。板如桁架中的上弦桿、下弦桿等，也屬于受彎構(gòu)件的范疇，根據(jù)具體形式和受力特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)。其他類(lèi)型常見(jiàn)類(lèi)型與特點(diǎn)受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)必須保證其承載能力滿足規(guī)范要求，不發(fā)生失穩(wěn)或破壞。滿足承載能力極限狀態(tài)滿足正常使用極限狀態(tài)考慮穩(wěn)定性問(wèn)題遵循構(gòu)造要求受彎構(gòu)件在正常使用狀態(tài)下應(yīng)滿足變形、裂縫等限值要求，保證結(jié)構(gòu)的正常使用功能。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)比較大的受彎構(gòu)件，需要考慮其整體和局部穩(wěn)定性問(wèn)題，采取相應(yīng)的加固措施。受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循構(gòu)造要求，如截面形式、連接方式、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等，確保結(jié)構(gòu)的整體性和可靠性。設(shè)計(jì)原則和要求02受彎構(gòu)件材料選擇與性能要求Q235、Q345等，具有良好的塑性和韌性，適用于受彎構(gòu)件。碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度鋼鋼材規(guī)格如16Mn等，具有較高的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性，可用于大跨度或承受較大荷載的受彎構(gòu)件。根據(jù)受彎構(gòu)件的受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，選擇合適的鋼材規(guī)格，如鋼板厚度、型鋼型號(hào)等。030201鋼材種類(lèi)及規(guī)格表示鋼材開(kāi)始產(chǎn)生明顯塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力值，是衡量鋼材強(qiáng)度的重要指標(biāo)。屈服強(qiáng)度表示鋼材在拉伸過(guò)程中所能承受的最大應(yīng)力值，反映了鋼材的抗拉能力。抗拉強(qiáng)度表示鋼材在拉伸過(guò)程中斷裂前的伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)的百分比，是衡量鋼材塑性的重要指標(biāo)。伸長(zhǎng)率表示鋼材在沖擊載荷作用下抵抗斷裂的能力，是衡量鋼材韌性的重要指標(biāo)。沖擊韌性材料性能參數(shù)根據(jù)工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，綜合考慮材料的性能、價(jià)格、供應(yīng)情況等因素，選擇合適的鋼材種類(lèi)和規(guī)格。在選用鋼材時(shí)，應(yīng)考慮其可焊性和可加工性，以便于施工現(xiàn)場(chǎng)的加工和安裝。對(duì)于承受動(dòng)荷載或處于低溫環(huán)境下的受彎構(gòu)件，應(yīng)選用具有較好沖擊韌性的鋼材。對(duì)于重要的受彎構(gòu)件，應(yīng)對(duì)所選用的鋼材進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收，確保其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。選用注意事項(xiàng)03受彎構(gòu)件截面形式與尺寸確定根據(jù)受彎構(gòu)件的受力特性，選擇能夠有效抵抗彎矩和剪力的截面形狀。受力特性考慮材料的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等特性，選擇適合的截面形狀以充分發(fā)揮材料性能。材料特性優(yōu)先選擇易于制造、加工和施工的截面形狀，以降低制造成本和提高施工效率。制造與施工截面形狀選擇依據(jù)

截面尺寸計(jì)算方法初步估算根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范要求，對(duì)截面尺寸進(jìn)行初步估算。強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)受彎構(gòu)件的受力情況，計(jì)算截面所需承受的彎矩和剪力，進(jìn)而確定截面尺寸。穩(wěn)定性驗(yàn)算對(duì)于受壓翼緣或腹板，需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，以確保截面尺寸滿足穩(wěn)定性要求。在滿足受力要求的前提下，盡量減小截面尺寸，以減輕自重，降低制造成本。減輕自重通過(guò)合理布置鋼材和優(yōu)化截面形狀，提高材料的利用率，避免浪費(fèi)。提高材料利用率在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮鋼材的可焊性和可加工性，以便于制造和施工?？紤]可焊性和可加工性優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。滿足規(guī)范要求優(yōu)化設(shè)計(jì)策略04受彎構(gòu)件連接與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)將鋼材通過(guò)電弧產(chǎn)生的高溫熔化后，再經(jīng)冷卻形成永久性的連接，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、連接剛度大等優(yōu)點(diǎn)，但存在焊接殘余應(yīng)力和變形等問(wèn)題。焊接連接通過(guò)螺栓和螺母將鋼材連接在一起，具有裝拆方便、適用于承受動(dòng)力荷載和便于檢修等優(yōu)點(diǎn)，但連接剛度相對(duì)較小。螺栓連接通過(guò)鉚釘將鋼材連接在一起，具有較好的塑性和韌性，適用于承受較大沖擊和振動(dòng)荷載的場(chǎng)合，但鉚接工藝復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大。鉚釘連接連接方式分類(lèi)及特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)便于檢查、維修和更換，同時(shí)應(yīng)考慮防腐、防火等要求。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循受力明確、傳力簡(jiǎn)捷、便于制造和安裝等原則。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則和要求剛接節(jié)點(diǎn)通過(guò)焊接、高強(qiáng)度螺栓或鉚釘?shù)确绞綄⒘号c柱連接成整體，使節(jié)點(diǎn)處能承受彎矩和剪力作用。鉸接節(jié)點(diǎn)通過(guò)普通螺栓或鉸制孔螺栓等方式將梁與柱連接在一起，節(jié)點(diǎn)處只承受剪力和軸力作用，不承受彎矩作用。半剛性節(jié)點(diǎn)介于剛接和鉸接之間的一種節(jié)點(diǎn)形式，具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，能傳遞部分彎矩和剪力。這種節(jié)點(diǎn)形式在實(shí)際工程中應(yīng)用較少，一般需要通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值模擬來(lái)確定其受力性能。典型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法05受彎構(gòu)件穩(wěn)定性分析及加固措施荷載作用過(guò)大外部荷載超過(guò)構(gòu)件的承載能力，使其產(chǎn)生過(guò)大的彎曲變形和失穩(wěn)。截面特性不合理如截面面積過(guò)小或截面形狀不適當(dāng)，導(dǎo)致構(gòu)件在受力時(shí)容易發(fā)生失穩(wěn)。支撐條件不足構(gòu)件的支撐條件不符合設(shè)計(jì)要求，如支撐點(diǎn)過(guò)少或支撐剛度不足，導(dǎo)致構(gòu)件在受力時(shí)發(fā)生失穩(wěn)。穩(wěn)定性問(wèn)題產(chǎn)生原因03有限元法利用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)構(gòu)件進(jìn)行離散化，建立有限元模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析。01靜力法通過(guò)求解構(gòu)件在靜力平衡狀態(tài)下的內(nèi)力和變形，判斷其是否滿足穩(wěn)定性要求。02動(dòng)力法考慮構(gòu)件在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)，分析其振動(dòng)特性和穩(wěn)定性。穩(wěn)定性分析方法增大截面面積改變截面形狀加強(qiáng)支撐條件采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固措施建議通過(guò)增加構(gòu)件的截面面積來(lái)提高其承載能力和穩(wěn)定性。增加支撐點(diǎn)或提高支撐剛度，以改善構(gòu)件的受力狀態(tài)和穩(wěn)定性。將原截面形狀改為更合理的形狀，如將矩形截面改為工字形截面，以提高構(gòu)件的穩(wěn)定性。對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，使其產(chǎn)生反向彎矩，從而提高構(gòu)件的承載能力和穩(wěn)定性。06受彎構(gòu)件制作、安裝與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)備相應(yīng)規(guī)格和材質(zhì)的鋼材，進(jìn)行必要的預(yù)處理，如除銹、矯直等。材料準(zhǔn)備按照設(shè)計(jì)圖紙和工藝要求，對(duì)鋼材進(jìn)行精確的下料和切割，確保尺寸和形狀的準(zhǔn)確性。下料與切割將切割好的鋼材按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組裝，并采用合適的焊接工藝進(jìn)行焊接，確保焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度。組裝與焊接對(duì)焊接完成的構(gòu)件進(jìn)行校正，確保其尺寸和形狀符合設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行必要的檢驗(yàn)，如無(wú)損檢測(cè)等。校正與檢驗(yàn)制作工藝流程簡(jiǎn)介安全措施嚴(yán)格遵守施工安全規(guī)范，設(shè)置必要的安全設(shè)施和警示標(biāo)志，確保施工過(guò)程中的安全。與其他工種協(xié)調(diào)與土建、機(jī)電等其他工種進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，確保施工順利進(jìn)行并避免相互干擾。施工過(guò)程控制按照施工方案和計(jì)劃進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制每道工序的質(zhì)量和進(jìn)度，確保整體安裝質(zhì)量。施工前準(zhǔn)備熟悉施工圖紙和設(shè)計(jì)要求，制定詳細(xì)的施工方案和計(jì)劃，準(zhǔn)備必要的施工設(shè)備和工具。安裝施工注意事項(xiàng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及檢查方法驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，如《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等。檢查方法采用目視檢查、量尺測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)等多種方法進(jìn)行檢查，確保構(gòu)件的尺寸、形狀、焊縫質(zhì)量等符合設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)收文件準(zhǔn)備齊全的驗(yàn)收文件，包括施工圖紙、設(shè)計(jì)變更、材料合格證明、施工記錄等，以便進(jìn)行驗(yàn)收和備案。后續(xù)維護(hù)在驗(yàn)收合格后，制定相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃和措施，對(duì)受彎構(gòu)件進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng)，確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。07受彎構(gòu)件在實(shí)際工程中應(yīng)用案例鋼拱橋利用受彎構(gòu)件承受拱形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力，具有優(yōu)美的造型和較大的跨越能力。鋼梁橋主要承重結(jié)構(gòu)為鋼梁的橋梁，受彎構(gòu)件在其中起到關(guān)鍵作用，可承受車(chē)輛和行人等荷載。斜拉橋和懸索橋在這類(lèi)橋梁中，受彎構(gòu)件作為主梁或加勁梁，與斜拉索或懸索共同承受荷載。橋梁工程中應(yīng)用123在多層和高層建筑中，鋼框架作為主要承重體系，其中受彎構(gòu)件（如梁和柱）起到關(guān)鍵作用。鋼框架結(jié)構(gòu)在這種結(jié)構(gòu)中，受彎構(gòu)件通常由鋼板和混凝土組合而成，以充分利用兩種材料的優(yōu)點(diǎn)。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)如體育館、展覽館等建筑，常采用網(wǎng)架、網(wǎng)殼等空間結(jié)構(gòu)形式，其中受彎構(gòu)件起到重要作用。大跨度空間