抗弯强度第三节规范强度计算公式第四节梁的整体稳定计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,抗弯强度第三节规范强度计算公式第四节梁的整体稳定计算,第二节 抗弯强度,截面,正应力,发展三个阶段：,（,1,）,弹性,阶段：承受动力荷载,（,2,）,弹塑性,阶段：静力荷载或者间接动荷载,（,3,）,塑性,阶段：,截面弹塑性阶段抗弯承载力：,矩形截面：,(1),弹性阶段：,(2),塑性阶段：,(3),弹塑性阶段,:,截面形状系数：,部分截面发展塑性（,1/4,截面，,a=h/8,）为极限状态：,式中：,为塑性发展系数，按,P172,，表,5.1;,有两种情况下塑性发展系数取,1.0,；,第三节 规范采用强度计算公式,一、弯曲正应力,二、抗剪强度,方法：,剪力流,理论分析，假定沿薄壁,厚度方向,均匀分布；,(1),当计算腹板上任一点竖向剪应力时：为计算剪应力处以上或以下毛截面对中和轴,x,的面积矩；,(2),当计算翼缘上任一点的水平剪应力时：以左或右毛截面对中和轴,x,的面积矩；,为计算剪应力处截面厚度；,三、腹板局部压应力,移动集中吊车轮压,固定集中荷载（支座反力）,四、复杂应力状态下折算应力,第四节 梁的整体稳定计算,一、基本概念,整体失稳现象：,机理分析：,梁受弯变形后，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，故梁的整体失稳为弯扭失稳形式，完整的说应为：,侧向弯曲扭转失稳。,二、单轴对称截面简支梁临界弯矩计算公式：,（,1,）,C,1,、,C,2,、,C,3,荷载类型有关,（,2,）,Iy,、,Iw,、,It,截面惯性矩,（,3,）,L,侧向无支撑长度,（,4,）,a,高度方向作用点位置,（,5,）,荷载情况,系数,C,1,C,2,C,3,跨中集中荷载,1.35,0.55,0.41,满跨均布荷载,1.13,0.46,0.53,纯弯曲,1.00,0.00,1.00,影响钢梁整体稳定性的主要因素,（,1,）梁侧向无支撑长度或受压翼缘侧向支承点的间距,L,1,，,L,1,越小，则整体稳定性愈好，临界弯矩值愈高。,（,2,）梁截面的尺寸，包括各种惯性矩。惯性矩愈大，则梁的整体稳定性愈好，特别是梁的受压翼缘宽度,b1,的加大，还可以提高公式中的,y,。,（,3,）梁端支座对截面的约束,如能提高对截面,y,轴的转动约束，那么梁的整体稳定性将大大提高；,（,4,）所受荷载类型，纯弯、均布荷载、跨中集中荷载,（,5,）沿截面高度方向荷载作用点位置，,a,值；上翼缘为负，下翼缘为正；,三、整体稳定性的验算,单个平面内弯曲,:,四、整体稳定系数,1,、焊接工字形截面、双轴对称、纯弯荷载,2,、焊接工字形截面、单轴对称,（截面不对称及不同荷载影响）,当 时则取稳定系数为：,3,、轧制普通工字钢简支梁,4,、热轧槽钢钢简支梁,5,、双轴对称工字形截面悬臂梁,四、整体稳定系数,五、整体稳定性的保证,1,有铺板,(,钢筋混凝土板和钢板,),密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；,2,H,型钢或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度,L,1,与其宽度,b,之比不超过表,5.4,所规定的数值时,.,表,5.4 H,型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大,L,1,/b,1,值,钢号,跨中无侧向支撑点的梁,跨中受压翼缘有侧向支撑点的梁,无论荷载作用于何处,荷载作用在于翼缘,荷载作用于下翼缘,Q235,13.0,20.0,16.0,Q345,10.5,16.5,13.0,Q390,10.0,15.5,12.5,Q420,9.5,15.0,12.0,六、整体稳定性的验算步骤,1,、判断是否需要验算整体稳定；,2,、计算截面参数；,3,、根据荷载情况查的等效临界弯矩系数,b,；,4,、代入公式求得整体稳定系数,b,，验算整体稳定,；,算例,5-2,，,5-3,第五节 梁的局部稳定与加劲肋设计,一、概述,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。,腹板：,受力复杂，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。,1,横向加劲肋,2,纵向加劲肋,3,短加劲肋,二、翼缘板的局部稳定,设计原则：,等强原则,按,弹性设计,（不考虑塑性发展取,=1.0,），因有残余应力影响，实际截面已进入弹塑性阶段，,规范,取,E,t,=0.7E,。,若考虑,塑性发展,(,1.0,），塑性发展会更大,E,t,=0.5E,三、腹板的屈曲,仅配置有横向加劲肋的腹板,同时配置有横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板,（,1,）,受压翼缘与纵向加劲肋之间,（,2,）受拉翼缘与纵向加劲肋之间,在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短横肋,1.,复合应力作用板件屈曲,（,1,）在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋,外伸宽度,厚度,（,2,）在腹板一侧配置的钢板横向加劲肋，,外伸宽度：应大于按上式算得的,1.2,倍，,厚度：应不小于其外伸宽度的,1/15,。,2.,腹板加劲肋的构造要求,（,4,）,横向加劲肋端部的处理：,（,3,）,在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应在其相交处将纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续,。其绕,z,轴的惯性矩还应满足：,2.,腹板加劲肋的构造要求,（,1,）稳定性计算：,支承加劲肋按承受固定集中荷载或梁支座反力的轴心受压构件，计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的,截面面积,A,包括加劲肋和加劲肋每侧,15,t,w,范围内的腹板面积,，计算长度近似地取为,h,0,。,3,、支承加劲肋,（,2,）承压强度计算,梁支承加劲肋的端部应按所承受的固定集中荷载或支座反力计算，当加劲肋的端部刨平顶紧时，计算其,端面承压应力,：,式中,f,ce,钢材端面承压的强度设计值；,A,ce,支承加劲肋与翼缘板或柱顶相接触的面积。,腹板横肋设计步骤,1,、判断是否需要设置横肋；,2,、横肋设置，确定间距,a,，,bs,，,ts,；,3,、腹板在复合应力状态下的验算；,4,、支承加劲肋验算：包括焊缝（横肋与腹板连接）、轴压稳定验算（绕,z,轴平面外稳定）、强度验算；,第六节 薄板屈曲后强度,一、薄板屈曲后强度概念及缘由分析：,板中部产生横向拉应力约束板的纵向进一步弯曲变形，使板能继续承受增大的压力,二、考虑屈曲后强度的腹板抗剪承载力分析：,1,、屈曲后抗剪承载力：公式（,5,94,）,2,、抗剪承载力包括两部分：屈曲剪力（屈曲强度）张力场剪力（屈曲后强度）,3,、张力场剪力：（,1,）张力场法（复杂）；（,2,）规范,（,5,94,）,（,5,76,）,三、考虑屈曲后强度的腹板抗弯承载力分析：,考虑腹板屈曲后抗弯承载力稍有下降,两个假设,：（,1,）有效高度；（,2,）受拉区与受压区对称,承载力计算公式：,四、考虑屈曲后强度梁的计算公式（同时承受弯矩和剪力）,式中,M,，,V,为,同一梁截面的弯矩和剪力设计值；,当,V,0.5,Vu,，取,V,=0.5,Vu,；,当,M,M,f,，取,M,=,M,f,；,表明：,（,1,）当截面上的,M,小于翼缘所能承受的,M,f,，则腹板可承受的剪力为,Vu,；,（,2,）当截面上的,V,0.5,Vu,，,取,M,=,M,eu,五、考虑屈曲后强度时,横向加劲肋设计,（,1,）如果仅设置支承加劲肋不能满足式,5.99,时，应在腹板两侧成对设置横向加劲肋以减小区格的长度。,（,2,）横向加劲肋的截面尺寸要满足式,5.85,对腹板加劲肋的构造要求,（,3,）钢结构规范要求将中间横向加劲肋当作轴心受压构件，按以下轴心力计算其在腹板平面外的稳定性：,N,s,=,V,u,cr,h,w,t,w,当加劲肋还承受集中的横向荷载,F,时，,N,s,还应加上,F,。,第七节 钢梁的设计,一、型钢梁的设计,1,、根据实际情况计算梁的最大弯距设计值,M,max,；,2,、根据抗弯强度和整体稳定，计算所需的截面抵抗矩：,3,、查型钢表确定型钢截面,4,、截面验算,（,1,）强度验算：抗弯、抗剪、局部承压、折算应力；,（,2,）刚度验算：验算梁的挠跨比,（,3,）整体稳定验算（型钢截面局部稳定一般不需验算）。,（,4,）根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。,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,2,、截面高度的确定,（,1,）最小高度：,h,min,由梁刚度确定；,（,2,）最大高度：,h,max,由建筑设计要求确定；,（,3,）经济高度：,h,e,由最小耗钢量确定,选定高度：,h,min,hh,max,；,3,、确定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），则有：,或按经验公式：,4,、确定翼缘宽度,确定了腹板厚度后，可按抗弯要求确定翼缘板面积,A,f,，以工字型截面为例：,有了,A,f,，只要选定,b,、,t,中的其一，就可以确定另一值。,5,、截面验算,强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度；,刚度验算：验算梁的挠跨比；,整体稳定验算；,局部稳定验算,（翼缘板）,根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。,根据实际情况进行加劲肋计算与布置,6,、腹板与翼缘焊缝的计算,连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为：,当梁上承受固定的集中荷载且未设支承肋时，上翼缘焊缝同时承受剪力,T,1,及集中力,F,的共同作用，由,F,产生的单位长度上的力,V,1,为：,三、焊接组合梁的截面改变,目的：节约钢材，弯矩在变,截面改变方法：,1,、翼缘宽度改变；,2,、翼缘厚度或者层数改变；,3,、腹板高度和厚度改变；,注意点：,1,、只是对跨度较大者采用；,2,、截面变化应该平缓，防止出现较为严重的应力集中；,3,、应该验算折算应力；,第八节 钢梁的拼接,1,、分类：工厂拼接和工地拼接；,2,、型钢：坡口焊接和拼接板焊接；,3,、组合梁拼接中：,腹板和翼缘的拼接错开（工厂拼接）,腹板和翼缘的拼接同一截面（工地拼接）；,注意点：,1,、所有的拼接均应布置在弯曲正应力较小处；,2,、工地焊接的质量很难保证,第九节 主、次钢梁的连接和梁的支座,一、,主、次钢梁的连接,：叠接和平接；,二、梁的支座,平板支座,弧形支座,铰轴支座,