钢结构基本原理(戴国欣)复习课件第五章.ppt

第第五五章章 受弯受弯构件构件大纲要求大纲要求: :1.1.了解受弯构件的种类及应用；了解受弯构件的种类及应用；2. 2.了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算原理难点，掌握梁的计算方法；原理难点，掌握梁的计算方法；3. 3.掌握组合梁设计的方法及其掌握组合梁设计的方法及其主要的构造要求；主要的构造要求；4. 4.掌握梁的拼接和连接主要方掌握梁的拼接和连接主要方法和要求法和要求 第一节第一节 受弯构件的形式和应用受弯构件的形式和应用1 第二节第二节 受弯构件的强度和受弯构件的强度和刚度刚度2第三节第三节 受弯构件的整体稳定性受弯构件的整体稳定性与支撑与支撑3第五章 受弯构件 第四节第四节 梁的局部稳定与腹板加劲肋设计梁的局部稳定与腹板加劲肋设计4 第第五节五节 型钢梁设计型钢梁设计5 第第六节六节 组合梁设计组合梁设计61 1按弯曲变形状况分：按弯曲变形状况分： 单向弯曲构件单向弯曲构件构件在一个主轴平面内受弯构件在一个主轴平面内受弯 双向弯曲构件双向弯曲构件构件在二个主轴平面内受弯构件在二个主轴平面内受弯一、一、 梁的类型梁的类型第一节第一节 受弯构件的形式和应用受弯构件的形式和应用主要用以承受横向荷载的平面结构构件称为受弯构主要用以承受横向荷载的平面结构构件称为受弯构件，其截面形式有实腹式和格构式两大类。

件，其截面形式有实腹式和格构式两大类实腹式受弯构件实腹式受弯构件通常称作梁通常称作梁格构式受弯构件格构式受弯构件称桁架称桁架2 2按支承条件分：按支承条件分： 简支梁、连续梁简支梁、连续梁 、悬臂梁、悬臂梁 钢梁一般都用简支梁，简支梁制造简单，安装方钢梁一般都用简支梁，简支梁制造简单，安装方便，且可防止支座不均匀沉陷所产生的不利影响便，且可防止支座不均匀沉陷所产生的不利影响 不管何种支承的梁，当截面内力时，进行截面设不管何种支承的梁，当截面内力时，进行截面设计的原那么和方法是相同的计的原那么和方法是相同的第一节第一节 受弯构件的形式和应用受弯构件的形式和应用3 3按传力系统的作用分类：按传力系统的作用分类： 荷载荷载 楼板楼板次梁次梁 主梁主梁 柱柱 根底根底 注注】次梁主要承受均布荷载，主梁主要承受集中荷载次梁主要承受均布荷载，主梁主要承受集中荷载实腹式构件受弯实腹式构件受弯承受横向荷载的梁承受横向荷载的梁格构式受弯构件格构式受弯构件桁架桁架4 4按照截面形状分按照截面形状分 楼盖梁楼盖梁 平台梁平台梁（5 5）按功能分）按功能分 吊车梁吊车梁 檩条檩条 墙架梁等墙架梁等【型钢梁】6按制作方法分：型钢梁、组合截面梁按制作方法分：型钢梁、组合截面梁型钢梁加工简单，制造方便，本钱较低，适合于小跨度型钢梁加工简单，制造方便，本钱较低，适合于小跨度受弯构件。

受弯构件 【组合梁】u由钢板、型钢连接而成由钢板、型钢连接而成, ,以工字形组合梁应用最广以工字形组合梁应用最广u当梁的高度很大而梁高受到限制，或抗扭要求较高当梁的高度很大而梁高受到限制，或抗扭要求较高时，可采用箱形截面时，可采用箱形截面u用钢材和混凝土连接而成的组合梁可充分发挥钢材用钢材和混凝土连接而成的组合梁可充分发挥钢材和混凝土的性能，取得较好的经济效果和混凝土的性能，取得较好的经济效果二、应用二、应用楼层梁、屋面梁、吊车梁，平楼层梁、屋面梁、吊车梁，平台梁；墙台梁；墙梁，檩条梁，檩条简支梁、连续梁、伸臂梁；实腹梁、空腹梁；简支梁、连续梁、伸臂梁；实腹梁、空腹梁；承载能力极限状态承载能力极限状态梁梁正常使用极限状态正常使用极限状态三、梁的计算内容 刚度刚度 强度强度整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定钢梁设计应满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定要求钢梁设计应满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定要求 强度强度折算折算应力应力局部局部承压承压强度强度抗剪抗剪强度强度抗弯抗弯强度强度四、设计要求四、设计要求 截面选型截面选型 满足强度、稳定性要求满足强度、稳定性要求( (承载力极限状态承载力极限状态) ) 满足挠度要求满足挠度要求( (正常使用极限状态正常使用极限状态) ) 构造措施构造措施第二节第二节 受弯构件的强度和挠度受弯构件的强度和挠度抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、复杂应力强度抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、复杂应力强度一、抗弯强度一、抗弯强度1 1、正截面应力分布、正截面应力分布最大弯曲正应力最大弯曲正应力s sfy，弹性状态弹性状态My= We fy ，弹性极限弯矩弹性极限弯矩We 弹性截面抵抗矩弹性截面抵抗矩MxMy时截面发生塑性变形时截面发生塑性变形全截面应力到达全截面应力到达fy时，塑性极限状态时，塑性极限状态Mp= Wp fy ，塑性极限弯矩，塑性极限弯矩Wp 塑性截面抵抗矩，面积矩之和塑性截面抵抗矩，面积矩之和矩形截面：矩形截面： We =bh2/6， Wp =bh2/4截面形状系数截面形状系数：g gF= = Wp/ We矩形截面矩形截面 g gF=1.5，工形截面工形截面 g gF与与MeMe的比值只与截面的几何形状有关，称截面形状系数的比值只与截面的几何形状有关，称截面形状系数 2 2、设计要求、设计要求弹性设计要求：弹性设计要求： Mx My = We fy Mx My = We fy 塑性设计要求：塑性设计要求： Mx Mp = gpWe fy Mx Mp = gpWe fy 考虑局部塑性开展：考虑局部塑性开展： Mx gxWe fy Mx gxWe fy gxgx为塑性开展系数为塑性开展系数: 1 gx gp: 1 gx13/b=2013故需验算整体稳定性。

故需验算整体稳定性2) (2) 计算截面几何特征计算截面几何特征I Ix x=648500cm=648500cm4 4I Iy y=6300cm=6300cm4 4A=1401+2301.4=224cmA=1401+2301.4=224cm4 4W Wx x=9080cm=9080cm3 3 i iy y=5.3cm=5.3cmy y=113=113(3) (3) 计算整体稳定系数计算整体稳定系数b b和和b b由表得由表得b b=1.15=1.15因系双轴对称截面因系双轴对称截面b b=0=0b b=1.413=1.413b b=0.87=0.87(4) (4) 整体稳定验算整体稳定验算M Mmaxmax=1637kNm=1637kNmM Mmaxmax/b bWWx x=207.4N/mm2f=215N/mm2=207.4N/mm2f=215N/mm2故该梁不会发生整体失稳故该梁不会发生整体失稳例题【例题5.55.5】一简支梁受力及支承如下图，荷载标准值】一简支梁受力及支承如下图，荷载标准值P P180kN180kN，分项系数，分项系数1.41.4，不计自重，不计自重，Q235Q235钢，钢，f=215N/mm2,fv=125N/mm2, f=215N/mm2,fv=125N/mm2, ， =0.6, =0.6,要求：要求：1 1验算该梁的强度验算该梁的强度( (考虑局部塑性开展考虑局部塑性开展) )。

2 2假假设设在在跨跨中中受受压压翼翼缘缘设设置置一一道道侧侧向向支支撑撑, ,试试验验算算该该梁的整体稳定性梁的整体稳定性解：解：1 1几何特性：几何特性：Ix=2820404404+1/126800800800Ix=2820404404+1/126800800800 =778290000mm4 =778290000mm4Wx=Ix/y=778290000/408=1908000mm3Wx=Ix/y=778290000/408=1908000mm3S=8200404+6400200=11264000mm3; S=8200404+6400200=11264000mm3; S1=8200404=6464000mm3S1=8200404=6464000mm3受力：受力：Mmax=1/4 PL=1/41806=378kN.m;Mmax=1/4 PL=1/41806=378kN.m;Vmax=1/ 2P=1/2180=126kNVmax=1/ 2P=1/2180=126kN应力：应力：翼缘最外边缘：翼缘最外边缘： MPafMPaf215MPa215MPa腹板中心处：腹板中心处： MPafMPafv v125MPa125MPa翼缘与腹板交界处折算应力：翼缘与腹板交界处折算应力： MPa; MPa; MPa MPa 结论：强度满足要求。

结论：强度满足要求2 2 , ,故梁的整体稳定性不需要故梁的整体稳定性不需要验算折算应力折算应力 MPafy布置加劲肋布置加劲肋提高刚度，减小变形提高刚度，减小变形纵向加劲肋纵向加劲肋防止弯曲压应力失稳，受压区防止弯曲压应力失稳，受压区横向加劲肋横向加劲肋防止剪切应力失稳，剪力大区域防止剪切应力失稳，剪力大区域支承加劲肋支承加劲肋防止局部压应力失稳，集中力处防止局部压应力失稳，集中力处图图 腹板加劲肋的构造腹板加劲肋的构造 四、腹板加劲肋布置和计算四、腹板加劲肋布置和计算一纯弯屈曲一纯弯屈曲提高临界应力的有效方法：设纵向加劲肋提高临界应力的有效方法：设纵向加劲肋由非均匀受压薄板的屈曲理论，得：由非均匀受压薄板的屈曲理论，得：规范取规范取：为不设纵向加劲肋限值为不设纵向加劲肋限值二纯剪屈曲二纯剪屈曲弹性阶段临界应力：弹性阶段临界应力：hoa式中：式中：规范取：规范取：为不设横向加劲肋限值为不设横向加劲肋限值三局部压应力下的屈曲三局部压应力下的屈曲腹板在局部压应力下不会发生屈曲腹板在局部压应力下不会发生屈曲hoa规范取：规范取：小结：承受静力荷载与间接承受动力荷载的实腹梁小结：承受静力荷载与间接承受动力荷载的实腹梁应在弯曲受压较大区格，加配纵向加劲肋。

应在弯曲受压较大区格，加配纵向加劲肋 以上公式中以上公式中h h0 0为腹板的计算高度，为腹板的计算高度，t tw w为腹板厚度为腹板厚度4) (4) 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜 设置支承加劲肋设置支承加劲肋对于单轴对称截面梁，对于单轴对称截面梁，在确定是否配置纵向加劲肋时，在确定是否配置纵向加劲肋时，h h0 0取腹板受压区高度取腹板受压区高度h hc c的的2 2倍1 1加劲肋布置加劲肋布置宜成对布置，对于静力荷载下的梁可单侧布置宜成对布置，对于静力荷载下的梁可单侧布置横向加劲肋的间距横向加劲肋的间距a a应满足：应满足：(1)(1)仅设置横向加劲肋时仅设置横向加劲肋时2.2.加劲肋的截面尺寸加劲肋的截面尺寸当当 时时,纵向加劲肋至腹板计算高度边缘的距离应在纵向加劲肋至腹板计算高度边缘的距离应在: :( (四加劲肋的构造和截面尺寸四加劲肋的构造和截面尺寸横向加劲肋的宽度：横向加劲肋的宽度：横向加劲肋的厚度：横向加劲肋的厚度：单侧布置时，外伸宽度增加单侧布置时，外伸宽度增加2020 (2)(2)同时设置横向、纵向加劲肋时，除满足以上要求外：同时设置横向、纵向加劲肋时，除满足以上要求外：横向加劲肋应满足横向加劲肋应满足: :纵向加劲肋应满足纵向加劲肋应满足: :C CC CC50-100tho2t五、支承加劲肋构造与计算五、支承加劲肋构造与计算图图3 3 支承加劲肋的构造支承加劲肋的构造 1.1.端面承压端面承压A Acece-加劲肋端面实际承压面积加劲肋端面实际承压面积fcece-钢材承压强度设计值钢材承压强度设计值支座处的支承加劲肋分支座处的支承加劲肋分普通式普通式和和突缘式突缘式两种，两种，突缘的长度不应大于其厚度的两倍。

突缘的长度不应大于其厚度的两倍普通式支承加劲肋的两端与突缘支承加劲肋下普通式支承加劲肋的两端与突缘支承加劲肋下端应刨平，靠与上、下翼缘或支座顶紧来传力，端应刨平，靠与上、下翼缘或支座顶紧来传力，也可以采用焊缝传力也可以采用焊缝传力3.3.支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中。