鋼結(jié)構(gòu)課件四

第五章梁（受彎構(gòu)件）第一節(jié)概述第二節(jié)梁的強(qiáng)度與剛度第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定第四節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計(jì)第五節(jié)梁的截面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述梁主要是用作承受橫向荷載的實(shí)腹式構(gòu)件（格構(gòu)式為桁架），主要內(nèi)力為彎矩與剪力；梁的正常使用極限狀態(tài)為控制梁的撓曲變形；梁的承載能力極限狀態(tài)包括：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性；梁的截面主要分型鋼與鋼板組合截面梁格形式主要有：簡(jiǎn)式梁格（單一梁）、普通梁格（分主、次梁）及復(fù)式梁格（分主梁及橫、縱次梁），具體詳見(jiàn)P141圖5.2第二節(jié)梁的強(qiáng)度與剛度一、梁的強(qiáng)度梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強(qiáng)度應(yīng)包括：抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局部成壓強(qiáng)度，在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共同作用處還應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力。1、抗彎強(qiáng)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彈性最大彎矩塑性鉸彎矩截面形狀系數(shù)梁的《規(guī)范》計(jì)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：γ為塑性發(fā)展系數(shù).b1/t≥13及直接承受動(dòng)力荷載時(shí)γ=1.0二、抗剪強(qiáng)度三、腹板局部壓應(yīng)力四、折算應(yīng)力兩σ同號(hào)取1.1，異號(hào)取1.2五、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）第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定一、梁的失穩(wěn)機(jī)理梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側(cè)向剛度不夠，就會(huì)發(fā)生梁的側(cè)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(zhuǎn)變形，同時(shí)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(shuō)應(yīng)為：側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。從以上失穩(wěn)機(jī)理來(lái)看，提高梁的整穩(wěn)承載力的有效措施應(yīng)為提高梁上翼緣的側(cè)移剛度，減小梁上翼緣的側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度二、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(cè)向支撐。三、整體穩(wěn)定計(jì)算表達(dá)式三、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(guān)鍵是，增強(qiáng)梁受壓翼緣的抗側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)度破壞之前不會(huì)發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定.四、梁的側(cè)向支撐側(cè)向支撐作用是為梁提供側(cè)向支點(diǎn)，減小側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實(shí)際為彎曲剪力），由于側(cè)彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第四章，側(cè)向力可以寫為：如果為支桿應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，夾支座：梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。第四節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計(jì)一、概述同軸壓構(gòu)件一樣，為提高梁的剛度與強(qiáng)度及整體穩(wěn)定承載力，應(yīng)遵循“肢寬壁薄”的設(shè)計(jì)原則，從而引發(fā)板件的局部穩(wěn)定承載力問(wèn)題。翼緣板受力較為簡(jiǎn)單，仍按限制板件寬厚比的方法來(lái)保證局部穩(wěn)定性。腹板受力復(fù)雜，而且為滿足強(qiáng)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(huì)使腹板取值很大，不經(jīng)濟(jì)，一般采用加勁肋的方法來(lái)減小板件尺寸，從而提高局部穩(wěn)定承載力。圖中：1－橫向加勁肋2－縱向加勁肋3－短加勁肋二、翼緣板的局部穩(wěn)定設(shè)計(jì)原則－－等強(qiáng)原則按彈性設(shè)計(jì)（不考慮塑性發(fā)展γ=1.0），因有殘余應(yīng)力影響，實(shí)際截面已進(jìn)入彈塑性階段，《規(guī)范》取Et=0.7E。若考慮塑性發(fā)展(γ＞1.0），塑性發(fā)展會(huì)更大Et=0.5E。當(dāng)時(shí)，γ=1.0三、腹板的屈曲屈曲應(yīng)力統(tǒng)一表達(dá)式剪切應(yīng)力屈曲如不設(shè)加勁肋，a＞＞b，b/a→0，k≈5.34,χ=1.23彎曲應(yīng)力彈性屈曲如不設(shè)加勁肋，k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭轉(zhuǎn)不約束）局部壓應(yīng)力彈性屈曲按a/h0=2設(shè)置橫向加勁肋，k≈18.4,η=1.0復(fù)合應(yīng)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，σc2≈σc）四、加勁肋的配置與構(gòu)造1、配置規(guī)定2、加勁肋的構(gòu)造橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開(kāi)；橫向加勁肋的間距a應(yīng)滿足，當(dāng)且時(shí)，允許縱向加勁肋距受壓翼緣的距離應(yīng)在范圍內(nèi)；上述各式中，h0為梁腹板的計(jì)算高度，hc為梁腹板受壓區(qū)高度，對(duì)于單對(duì)稱截面，有關(guān)縱向加勁肋規(guī)定中的h0應(yīng)取2hc。加勁肋可以成對(duì)布置于腹板兩側(cè)，也可以單側(cè)布置，支承加勁肋及重級(jí)工作制吊車梁必須兩側(cè)對(duì)稱布置。加勁肋必須具備一定剛度，截面尺寸及慣性矩應(yīng)滿足：橫向加勁肋的截面尺寸雙側(cè)布置時(shí)單側(cè)布置時(shí)：bs不應(yīng)小于上式的1.2倍。截面慣性矩的要求（同時(shí)配置橫、縱肋時(shí)）橫向肋：縱向肋：當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)橫向加勁肋應(yīng)按右圖示切角，避免多向焊縫相交，產(chǎn)生復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)。支承加勁肋構(gòu)造與計(jì)算在梁支座處及較大集中荷載作用處，應(yīng)布置支承加勁肋，支承加勁肋實(shí)際上就是加大的橫向加勁肋，支承加勁肋分梁腹板兩側(cè)成對(duì)布置的平板式，及凸緣式兩種。其作用除保證腹板的局部穩(wěn)定外，還應(yīng)承受集中力作用，故除滿足橫向加勁肋的有關(guān)尺寸及構(gòu)造要求外，尚滿足如下所述幾方面承載力的要求。穩(wěn)定性計(jì)算注：平板式按b類；凸緣式按c類端面刨平抵緊示應(yīng)驗(yàn)算端面承壓端面焊接時(shí)以及支承肋與腹板的焊縫應(yīng)按第三章方法驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度第四節(jié)鋼梁的設(shè)計(jì)一、型鋼梁的設(shè)計(jì)1、根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算梁的最大彎距設(shè)計(jì)值Mmax；2、根據(jù)抗彎強(qiáng)度，計(jì)算所需的凈截面抵抗矩：3、查型鋼表確定型鋼截面4、截面驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算：抗彎、抗剪、局部承壓（一般不需驗(yàn)算折算應(yīng)力強(qiáng)度）；剛度驗(yàn)算：驗(yàn)算梁的撓跨比整體穩(wěn)定驗(yàn)算（型鋼截面局部穩(wěn)定一般不需驗(yàn)算）。根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整截面，再進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足。二、組燒合梁的河截面設(shè)斧計(jì)1、根肥據(jù)受特力情章況確首定所譯需的念截面倚抵抗扇矩2、截縣面高獲度的尖確定最小礙高度蹄：hmi狼n由梁剛津度確定劈燕；最大高傲度：hmax由建筑眠設(shè)計(jì)要端求確定未；經(jīng)濟(jì)高手度：he由最小硬耗鋼量蔽確定；選定與高度榮：hmin≤h≤科hma猛x；h≈he，并認(rèn)汽為h0≈he3、確定資腹板奏厚度很（假柔定剪叨力全栽部由博腹板隱承受姥），也則有掃：或按睡經(jīng)驗(yàn)訓(xùn)公式母：3、確定錦翼緣祥寬度確定大了腹坦板厚脈度后嫂，可脾按抗引彎要逆求確折定翼賣緣板鬼面積Af，已工顫字型壇截面原為例您：有了Af，只要勾選定b、t中的其派一，就合可以確宅定另一頃值。4、截澤面驗(yàn)失算強(qiáng)度返驗(yàn)算探：抗險(xiǎn)彎、睛抗剪展、局頸部承辰壓以裙及折知算應(yīng)截力強(qiáng)奧度）匯；剛度驗(yàn)陡算：驗(yàn)作算梁的廳撓跨比斑；整體塊穩(wěn)定儀驗(yàn)算?。痪植糠€(wěn)膨定驗(yàn)算（翼靈緣板場(chǎng)）根據(jù)驗(yàn)袋算結(jié)果改調(diào)整截停面，再雅進(jìn)行驗(yàn)司算，直格至滿足慌。根據(jù)實(shí)凳際情況曾進(jìn)行加墾勁肋結(jié)升算與布中置4、腹丈板與子翼緣減