第5章受弯构件.pptx

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1、第1页/共56页第二节第二节 梁的强度与刚度梁的强度与刚度1梁的强度梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有局部承压应力，故梁的强度应包括：载作用处还有局部承压应力，故梁的强度应包括：抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度，在弯应力、，在弯应力、剪应力及局部压应力共同作用处还应验算剪应力及局部压应力共同作用处还应验算折算应力折算应力折算应力折算应力。1.抗弯强度抗弯强度弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力弹塑性阶段：以

2、塑性铰弯矩为最大承载力弹塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力第2页/共56页第3页/共56页梁的梁的梁的梁的规范规范规范规范4.1.14.1.14.1.14.1.1条条条条计算方法计算方法计算方法计算方法以部分截面发展塑性（以部分截面发展塑性（以部分截面发展塑性（以部分截面发展塑性（1/41/41/41/4截面）为极限承载力状态截面）为极限承载力状态截面）为极限承载力状态截面）为极限承载力状态单向弯曲单向弯曲单向弯曲单向弯曲双向弯曲双向弯曲双向弯曲双向弯曲式中：式中：式中：式中：为塑性发展系数，按为塑性发展系数，按为塑性发展系数，按为塑性发展系数，按P148P148P148P148，表，表，表，

3、表6.36.36.36.3 P147P147P147P1472.抗剪强度抗剪强度规范规范4.1.24.1.2条条第4页/共56页3.腹板局部压应力腹板局部压应力规范规范规范规范4.1.34.1.34.1.34.1.3条条条条第5页/共56页第6页/共56页4.折算应力折算应力规范规范规范规范4.1.44.1.44.1.44.1.4条条条条第7页/共56页2梁的刚度梁的刚度梁的刚度梁的刚度见见P150P150例例例例5-15-15-15-1第8页/共56页梁强度作业第9页/共56页第三节第三节 梁的整体稳定梁的整体稳定1梁的失稳机理梁的失稳机理梁受弯变形后，上翼缘受压，由于梁侧向刚度不够，梁受弯

4、变形后，上翼缘受压，由于梁侧向刚度不够，就会发生梁的侧向弯曲失稳变形，梁截面从上至下就会发生梁的侧向弯曲失稳变形，梁截面从上至下弯曲量不等，就形成截面的扭转变形，同时还有弯弯曲量不等，就形成截面的扭转变形，同时还有弯矩作用平面内的弯曲变形，故梁的失稳为弯扭失稳矩作用平面内的弯曲变形，故梁的失稳为弯扭失稳形式，完整的说应为：形式，完整的说应为：侧向弯曲扭转失稳。侧向弯曲扭转失稳。侧向弯曲扭转失稳。侧向弯曲扭转失稳。从以上失稳机理来看，从以上失稳机理来看，提高梁的整稳承载力提高梁的整稳承载力 的有效措施应为提高的有效措施应为提高 梁上翼缘的侧移刚度，梁上翼缘的侧移刚度，减小梁上翼缘的侧向减小梁上翼

5、缘的侧向 计算长度。计算长度。第10页/共56页2影响梁整体稳定的因素影响梁整体稳定的因素 主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压翼缘的侧向支撑。方式，受压翼缘的侧向支撑。第11页/共56页3 3整体稳定计算表达式整体稳定计算表达式整体稳定计算表达式整体稳定计算表达式规范规范规范规范4.2.24.2.24.2.24.2.2及及及及4.2.34.2.34.2.34.2.3条条条条第12页/共56页4梁的整体稳定保证措施梁的整体稳定保证措施规范规范规范规范4.2.14.2.14.2.14.2.1条条条条 凡符合下列情况之一，可不计算梁的整体稳定凡

6、符合下列情况之一，可不计算梁的整体稳定:1.1.有铺板（砼板、钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与有铺板（砼板、钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘侧向位移时；其牢固相连，能阻止梁受压翼缘侧向位移时；2.2.H H型钢或等截面型钢或等截面I I字形简支梁受压翼缘自由长度字形简支梁受压翼缘自由长度l l1 1与与宽度宽度b b1 1之比不超过表之比不超过表4.2.14.2.1所规定数值时；所规定数值时；对跨中无侧向支承点的梁对跨中无侧向支承点的梁对跨中无侧向支承点的梁对跨中无侧向支承点的梁,l,l,l,l1 1 1 1为其跨度为其跨度为其跨度为其跨度;对跨中有侧向支承点的梁对跨中

7、有侧向支承点的梁对跨中有侧向支承点的梁对跨中有侧向支承点的梁,l,l,l,l1 1 1 1为受压翼缘侧向支承点间的距离为受压翼缘侧向支承点间的距离为受压翼缘侧向支承点间的距离为受压翼缘侧向支承点间的距离(梁的支座处视为有侧向支承梁的支座处视为有侧向支承梁的支座处视为有侧向支承梁的支座处视为有侧向支承).).).).第13页/共56页3.3.3.3.箱形截面简支梁满足下列要求，可不计算其整体稳定性：箱形截面简支梁满足下列要求，可不计算其整体稳定性：箱形截面简支梁满足下列要求，可不计算其整体稳定性：箱形截面简支梁满足下列要求，可不计算其整体稳定性：第14页/共56页5梁的侧向支撑梁的侧向支撑规范规

8、范规范规范4.2.64.2.64.2.64.2.6条条条条第15页/共56页 夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应采取措施限制梁的扭转所以支座处应采取措施限制梁的扭转所以支座处应采取措施限制梁的扭转所以支座处应采取措施限制梁的扭转规范规范4.2.54.2.5条条。第16页/共56页例例5-25-2解解:第17页/共56页第18页/共56页见见P153 P153 例例6.16.1第19页/共56页作业作业作业作业1.1.焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（焊接工字形截面简支梁，其他条件均

9、相同的情况下，当（）时，梁的整体）时，梁的整体稳定性最差。稳定性最差。A A、两端有相等弯矩作用（纯弯）；、两端有相等弯矩作用（纯弯）；B B、满跨均布荷载作用；、满跨均布荷载作用；C C、跨中有集中荷载作用；、跨中有集中荷载作用；D D、在距支座、在距支座 处各有一相同集中力处各有一相同集中力作用。作用。2.2.焊接工字形截面简焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（梁，其他条件均相同的情况下，当（）时，梁的整体稳定）时，梁的整体稳定性最好。性最好。A A、加强梁的受压翼缘宽度；、加强梁的受压翼缘宽度；B B、加强梁的受拉翼缘宽度；、加强梁的受拉翼缘宽度；C C、梁的受压翼缘与受拉

10、翼缘宽度相同；、梁的受压翼缘与受拉翼缘宽度相同；D D、在距支座、在距支座 处减小受压翼缘宽度。处减小受压翼缘宽度。3.3.加强受压翼缘的单轴对称加强受压翼缘的单轴对称I I字形等截面简支梁，跨中有一集中字形等截面简支梁，跨中有一集中P P作用在腹板平面内，作用在腹板平面内，集中集中P P作用点位于（作用点位于（）时，梁的整体稳定性最好。）时，梁的整体稳定性最好。A A、受压翼缘上表面；、受压翼缘上表面；B B、形心与上翼缘之间的截面剪力中心；、形心与上翼缘之间的截面剪力中心；C C、截面形心；、截面形心；D D、下翼缘下表面。、下翼缘下表面。第20页/共56页第四节第四节 梁的局部稳定与加劲

11、肋设梁的局部稳定与加劲肋设计计1 1概述概述同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳定承载力，应遵循整体稳定承载力，应遵循“肢宽壁薄肢宽壁薄”的设的设计原则，从而引发板件的局部稳定承载力问计原则，从而引发板件的局部稳定承载力问题。题。第21页/共56页翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法来保证局部稳定性。法来保证局部稳定性。腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会较大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹板取值很大

12、，不经济，一般采用加劲肋的方使腹板取值很大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。法来减小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。图中：图中：图中：图中：1 1 1 1横向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋 2 2 2 2纵向加劲肋纵向加劲肋纵向加劲肋纵向加劲肋 3 3 3 3短加劲肋短加劲肋短加劲肋短加劲肋作用作用第22页/共56页2 2翼缘板的局部稳定翼缘板的局部稳定规范规范4.3.84.3.8条条1.设计原则等强原则设计原则等强原则2.2.按弹性设计（不考虑塑性发展按弹性设计（不考虑塑性发展=1.0），因有残），因有残余应力影响，实际截面已进入弹塑性阶段，余应力

13、影响，实际截面已进入弹塑性阶段，规规范范取取Et=0.7E。3.3.若考虑塑性发展若考虑塑性发展(1.0），塑性发展会更大），塑性发展会更大Et=0.5E。4.4.当当 时，时，=1.0 第23页/共56页第24页/共56页3加劲肋的构造与配置加劲肋的构造与配置1.加劲肋的构造加劲肋的构造加劲肋的构造加劲肋的构造规范规范规范规范4.3.64.3.6条条条条横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开；横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开；横向加劲肋的间距横向加劲肋的间距a a应满足应满足 ，当，当 且且 时，时，允许允许纵向加劲肋距受压翼缘的距离纵向加劲肋距受压翼缘的距离 应在应在 范围内；范围内；第25页/共5

14、6页上述各式中，上述各式中，h h0 0为梁腹板的计算高度，为梁腹板的计算高度，h hc c为梁腹板为梁腹板受压区高度，对于单对称截面，前述受压区高度，对于单对称截面，前述项中有关纵项中有关纵向加劲肋规定中的向加劲肋规定中的h h0 0应取应取2h2hc c。加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布置，加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布置，但支承加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布但支承加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布置。置。加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足：足：横向加劲肋的截面尺寸横向加劲肋的截面尺寸双侧布置时双侧布

15、置时:单侧布置时：单侧布置时：b bs s不应小于上式的不应小于上式的1.21.2倍且倍且第26页/共56页截面惯性矩的要求（同时配置横、纵肋时）截面惯性矩的要求（同时配置横、纵肋时）横向肋：横向肋：纵向肋：纵向肋：当当 时时 当当 时时横向加劲肋应按右图示切角，横向加劲肋应按右图示切角，避免多向焊缝相交，产生避免多向焊缝相交，产生 复杂应力场复杂应力场规范规范规范规范8.4.118.4.118.4.118.4.11。短加劲肋的最小间距为短加劲肋的最小间距为0.750.75 h h1 1,短加劲肋的外伸宽度应短加劲肋的外伸宽度应 取横向加劲肋的外伸宽度取横向加劲肋的外伸宽度 的的0.70.71

16、.0 1.0 倍，厚度不倍，厚度不 小于短加劲肋外伸宽度小于短加劲肋外伸宽度 的的1/151/15。第27页/共56页2.2.2.2.配置规定配置规定配置规定配置规定（P156P156）第28页/共56页正应力和剪应力正应力和剪应力共同作用下共同作用下正应力、剪应力和正应力、剪应力和局部压应力共同作用下局部压应力共同作用下1.梁腹板区格内应力分布梁腹板区格内应力分布梁腹板区格内应力分布梁腹板区格内应力分布的几种形式的几种形式的几种形式的几种形式注：配置加劲肋时，注：配置加劲肋时，一般先布置，然后验一般先布置，然后验算，并做必要的调整。算，并做必要的调整。4腹板的局部稳定腹板的局部稳定第29页/

17、共56页2.2.屈曲应力统一表达式屈曲应力统一表达式屈曲应力统一表达式屈曲应力统一表达式（、值相见值相见值相见值相见p108p108p108p108，表，表，表，表4.54.54.54.5）第30页/共56页3.3.弯曲应力弹性屈曲（弯曲应力弹性屈曲（弯曲应力弹性屈曲（弯曲应力弹性屈曲（=1=1=1=1）如不设加劲肋，如不设加劲肋，23.9,=1.66（1.23,扭转不约束）扭转不约束）第31页/共56页3.剪切应力屈曲剪切应力屈曲剪切应力屈曲剪切应力屈曲(P158P158)4.局部压应力弹性屈曲局部压应力弹性屈曲局部压应力弹性屈曲局部压应力弹性屈曲(P158P158)5.5.复合应力作用板件

18、屈曲复合应力作用板件屈曲复合应力作用板件屈曲复合应力作用板件屈曲规范规范规范规范4.3.3-4.3.54.3.3-4.3.54.3.3-4.3.54.3.3-4.3.5条条条条仅配置横向加劲肋仅配置横向加劲肋配有纵向加劲肋的上区格（偏心受压）配有纵向加劲肋的上区格（偏心受压）配有纵向加劲肋的下区格（偏心受压，配有纵向加劲肋的下区格（偏心受压，c2c）第32页/共56页5 5支承加劲肋构造与计算支承加劲肋构造与计算支承加劲肋构造与计算支承加劲肋构造与计算规范规范规范规范4.3.74.3.7条条条条在梁支座处及较大集中荷载作用处，应布置支承加在梁支座处及较大集中荷载作用处，应布置支承加劲肋，支承加

19、劲肋实际上就是加大的横向加劲肋，劲肋，支承加劲肋实际上就是加大的横向加劲肋，支承加劲肋分梁腹板两侧成对布置的支承加劲肋分梁腹板两侧成对布置的平板式，及凸平板式，及凸平板式，及凸平板式，及凸缘式两种缘式两种缘式两种缘式两种。第33页/共56页其作用除保证腹板的局部稳定外，还应承受集中力其作用除保证腹板的局部稳定外，还应承受集中力作用，作用，故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求外外外外，尚满足如下所述几方面承载力的要求。，尚满足如下所述几方面承载力的要求。p稳定性计算稳定性计算 注：

20、注：截面分类截面分类截面分类截面分类?p端面刨平抵紧时应验算端面承压端面刨平抵紧时应验算端面承压p端面焊接时以及支承肋与腹板的焊缝应按第三章方端面焊接时以及支承肋与腹板的焊缝应按第三章方法验算焊缝强度法验算焊缝强度第34页/共56页设计中如果遇到在表设计中如果遇到在表4.34.3中没有列入的压杆时中没有列入的压杆时,应该如何选应该如何选用适当的截面分类用适当的截面分类?表中未包括的截面表中未包括的截面,大概都是比较特殊的焊接组合截面大概都是比较特殊的焊接组合截面.焊缝及其近旁有很大的残余拉应力焊缝及其近旁有很大的残余拉应力,比如有一定比如有一定的残余压应力的残余压应力,而且残余压应力的影响往往

21、超过轧制圆管所受到的影响而且残余压应力的影响往往超过轧制圆管所受到的影响.因此因此,只要是焊接组合截面只要是焊接组合截面,就可以就可以排除排除a a类类;但是属于但是属于b b类和类和c c类类,需要和表需要和表4.34.3列出的截面进行类比列出的截面进行类比.第35页/共56页例例5-35-3解解:第36页/共56页第37页/共56页第38页/共56页第39页/共56页第五节第五节 考虑腹板屈曲后强度的设计考虑腹板屈曲后强度的设计自学自学(教材教材P161)第40页/共56页第六节第六节 钢梁的设计钢梁的设计一、一、一、一、型钢梁的设计型钢梁的设计(单向弯曲单向弯曲)1 1、根据实际情况计算

22、梁的最大弯矩设计值、根据实际情况计算梁的最大弯矩设计值M Mmaxmax；2 2、根据抗弯强度，计算所需的净截面抵抗矩：、根据抗弯强度，计算所需的净截面抵抗矩：3 3、查型钢表确定型钢截面、查型钢表确定型钢截面4 4、截面验算、截面验算强度验算：强度验算：抗弯抗弯抗弯抗弯、抗剪、局部承压（一般不需验算折算、抗剪、局部承压（一般不需验算折算应力强度）；应力强度）；刚度验算：验算梁的挠跨比刚度验算：验算梁的挠跨比;整体稳定验算（型钢截面局部稳定一般不需验算）整体稳定验算（型钢截面局部稳定一般不需验算）;根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。见见P1

23、53 P153 例例6.16.1第41页/共56页二、组合梁的截面设计二、组合梁的截面设计1.根据受力情况确定所需的截面抵抗矩根据受力情况确定所需的截面抵抗矩2.2.截面高度的确定截面高度的确定最大高度：最大高度：hmax由建筑设计要求确定；由建筑设计要求确定；最小高度：最小高度：hmin由梁刚度确定；由梁刚度确定；经济高度：经济高度：h hs s由最小耗钢量确定；由最小耗钢量确定；第42页/共56页选定高度：选定高度：hminhhmax；h h约大于等于约大于等于 hs，腹板高，腹板高度取度取50mm50mm的倍数。的倍数。3.3.确定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），确定腹板厚度（假定剪

24、力全部由腹板承受），则有：则有：或按经验公式：或按经验公式：第43页/共56页4.确定翼缘宽度确定翼缘宽度确定了腹板厚度后，可按确定了腹板厚度后，可按 抗弯要求确定翼缘板面积抗弯要求确定翼缘板面积 A Af f，以工字型截面为例：，以工字型截面为例：第44页/共56页5.截面验算截面验算强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度）；强度）；刚度验算：验算梁的挠跨比；刚度验算：验算梁的挠跨比；整体稳定验算；整体稳定验算；局部稳定验算局部稳定验算（翼缘板）（翼缘板）根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。

25、根据实际情况进行加劲肋结算与布置根据实际情况进行加劲肋结算与布置第45页/共56页3梁的构造设计梁的构造设计1.组合梁截面沿长度的改变组合梁截面沿长度的改变改变的次数：改变的次数：1 1次次次次；改变的位置：对承受均布荷载的梁，一般距支座改变的位置：对承受均布荷载的梁，一般距支座l/6l/6处；处；改变方法有两种：一是改变方法有两种：一是改变翼缘宽度改变翼缘宽度改变翼缘宽度改变翼缘宽度；二是改变腹；二是改变腹板高度板高度(P169)(P169)。第46页/共56页2.腹板与翼缘焊缝的计算腹板与翼缘焊缝的计算规范规范7.3.1 连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为：连接焊缝主要用于承受

26、弯曲剪力，单位长度上剪力为：连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为：连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为：第47页/共56页当梁上承受固定的集中荷载且未设支承当梁上承受固定的集中荷载且未设支承加劲肋加劲肋时，时，上翼缘焊缝同时承受剪力上翼缘焊缝同时承受剪力v v1 1及集中力及集中力F F的共同作用，的共同作用，由由F F产生的单位长度上的应力为：产生的单位长度上的应力为：第48页/共56页例例5-45-4第49页/共56页解解:第50页/共56页第51页/共56页第52页/共56页第53页/共56页第54页/共56页见见P P173173 例例6.46.4第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页