梁的塑性设计课件.ppt

5.10 梁的塑性设计 1. 塑性设计的概述 1.1 概念 塑性设计是指对超静定结构超静定结构超静定结构超静定结构（如超静定梁和框架等）按承载力极限状态设计时，采用荷载设计值，考虑构件截面内的塑性充分发展及由此引起的内力重分布内力重分布内力重分布内力重分布，用简单的塑性理论简单的塑性理论简单的塑性理论简单的塑性理论进行分析 钢结构设计规范》GB 50017-2003规定：塑性设计用于不直接承受动力荷载不直接承受动力荷载不直接承受动力荷载不直接承受动力荷载的固端梁、连续梁固端梁、连续梁固端梁、连续梁固端梁、连续梁以及由实腹式构件组成的单层和双层框架结构以及由实腹式构件组成的单层和双层框架结构以及由实腹式构件组成的单层和双层框架结构以及由实腹式构件组成的单层和双层框架结构  简简简简单单单单塑塑塑塑性性性性理理理理论论论论是指结构以受弯为主（弯、压弯），假定材料为理理理理想想想想弹弹弹弹塑塑塑塑性性性性体体体体，采用一一一一阶阶阶阶理理理理论论论论分析，不不不不考考考考虑虑虑虑二二二二阶阶阶阶效效效效应应应应，荷载按比例增加，计算内力时考虑产生塑性铰及由此引起的内内内内力力力力重重重重分分分分布布布布，使结构转化为破坏机构体系。

采用塑性设计时，结构必须保证形成机构前不不不不发发发发生生生生侧侧侧侧扭扭扭扭屈屈屈屈曲曲曲曲（（（（整整整整体体体体失失失失稳稳稳稳））））和和和和板板板板件件件件局局局局部部部部屈屈屈屈曲曲曲曲（局部失稳）（局部失稳）（局部失稳）（局部失稳） 联系：二阶效应1.简支梁的轴力N2.轴压构件中△M=Pe1.2 举例说明由虚位移原理：由 ，得： 1.3 塑性设计对钢材料的要求曲强比：曲强比：曲强比：曲强比：f fu u/ /f fy y≥1.2 ≥1.2 ；伸长率：；伸长率：；伸长率：；伸长率：δ δ5 5≥15%≥15% ε εu u/ε /εy y≥20≥20保证： 1）塑性铰具有良好的变形能力变形能力变形能力变形能力（延性）—满足内力重分布要求； 2）具有足够的硬化阶段足够的硬化阶段足够的硬化阶段足够的硬化阶段—对保证构件的板件进入塑性后保持局部稳定和与其相关的构件整体稳定，以及不致使极限弯距受剪力影响都起到重要作用 推荐使用：Q235、16Mn钢、15 Mn钢 2. 塑性设计中截面板件宽厚比限制 保证局部稳定，不致使构件承载力降低； 板件屈曲强度不予利用。

3. 塑性设计中防止整体失稳措施 布置侧向支撑点布置侧向支撑点布置侧向支撑点布置侧向支撑点 位置：在构件出现塑性铰的截面处Mu 该支承点与其相邻支承点间构件的长细比λy应符合下列要求：式中：Wpx——对x轴的塑性毛截面模量； λy=l1/iy—弯距作用平面外的长细比  M1—与塑性铰相距为l1的侧向支承点处的弯距侧向支承点处的弯距侧向支承点处的弯距侧向支承点处的弯距 当长度l1内为同向曲率时，M1/Wpx为正， 当为反向曲率时，M1/Wpx为负注：注：注：注：对不出现塑性铰的构件区段，其侧向支承点间距应由弯距作用平面外的整体稳定弯距作用平面外的整体稳定弯距作用平面外的整体稳定弯距作用平面外的整体稳定计算确定 4. 塑性设计中的计算 4.1 抗弯强度 Wpnx—对x轴的净截面模量；Wpnx＝S1x＋S2x； S1x、S2x为上下截面对中和轴面积矩比较： 4.2 抗剪强度 受弯构件的剪力设计值V假定全部由腹板承受全部由腹板承受全部由腹板承受全部由腹板承受，并满足： ？：？：？：？：根据钢材在复杂应力状态下的强度准则，受弯构件截面同时受弯距、剪力作用时，剪力将使截面的极限弯距降低。

联系：复杂应力作用下的钢材的屈服条件  解释：解释：解释：解释： 钢材实际应力—应变关系不是完全弹塑性不是完全弹塑性不是完全弹塑性不是完全弹塑性，而是具有强化阶段具有强化阶段具有强化阶段具有强化阶段（σs≥fy）截面上弯距和剪力都大时，很快进入该阶段，使极限弯距≥Mp 所以只要满足上式，V V的存在不会降低的存在不会降低的存在不会降低的存在不会降低MMp p，甚，甚，甚，甚至提高至提高至提高至提高MMp p 这已经在许多试验中已证明了 5. 塑性设计中的其它要求 《钢结构设计规范》 9.3.4： 所有节点及其连接应由足够的刚度，以保证在出现塑性将节点处各杆件间的夹角保持不变 构件拼接和构件间的连接应能传递该处最最最最大大大大弯弯弯弯距距距距设计值的设计值的设计值的设计值的1.11.1倍倍倍倍，且不得低于不得低于不得低于不得低于0.250.25WWpxfpxf9.3.5： 当板件采用手工气割或剪切机切割时，应将出出出出现现现现塑性的部位边缘刨平塑性的部位边缘刨平塑性的部位边缘刨平塑性的部位边缘刨平。

当螺栓孔位于构件塑性铰部位的受拉板件上时，应采取钻成孔或先冲后扩孔钻孔采取钻成孔或先冲后扩孔钻孔采取钻成孔或先冲后扩孔钻孔采取钻成孔或先冲后扩孔钻孔。