第五章--梁受弯构件.pptPPT文档

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,第一节概述,梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件（格构式为桁,架），主要内力为弯矩与剪力；,梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形；,梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性及局部稳,定性；,梁的截面主要分型钢与钢板组合截面,梁格形式主要有：简式梁格（单一梁）、普通梁格（分主、,次梁）及复式梁格（分主梁及横、纵次梁），具体详见,P141图5.2,第二节梁的强度与刚度,一、梁的强度,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：,抗弯强度、,抗剪强度、局部成压强度,，在弯应力、剪应力及局部压,应力共同作用处还应验算,折算应力,。,1、抗弯强度,弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力,弹塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力,弹性最大弯矩,塑性铰弯矩,截面形状系数,FW,Pn,/W,n,梁的规范计算方法,以部分截面发展塑性（1/4截面）为极限承载力状态,单向弯曲,双向弯曲,M,e,W,n,f,y,M,pn,W,pn,f,y,M,x(y),f,x(y),W,xn(yn),M,x,M,y,f,x,W,xn,y,W,yn,式中：为塑性发展系数，按P143，表5.1,b1/t13及直接承受动力荷载时=1.0,VSf,二、抗剪强度,三、腹板局部压应力,四、折算应力,两同号取1.1，异号取1.2,五、梁的刚度,控制梁的挠跨比小于,规定的限制（为变形量的限制）,It,V,xw,F,c,f,t,w,l,z,222,eq,c,c,3,1,f,第三节梁的整体稳定,一、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，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那的弯曲,变形，故梁的失稳为弯扭失稳形式，完整的说应为：侧向,弯曲扭转失稳。,从以上失稳机理来看，,提高梁的整稳承载力,的有效措施应为提高,梁上翼缘的侧移刚度，,减小梁上翼缘的侧向,计算长度,二、影响梁整体稳定的因素,主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压,翼缘的侧向支撑。,三、整体稳定计算,表达式,M,cr,cr,W,x,M,x,cr,cr,f,y,b,f,W,x,r,f,y,r,M,M,x,M,y,f,cr,M,cr,x,f,b,ffW,yyx,b,W,x,b,W,x,y,W,y,三、梁的整体稳定保证措施,提高梁的整体稳定承载力的关键是，增强梁受压翼缘的抗,侧移及扭转刚度，当满足一定条件时，就可以保证在梁强,度破坏之前不会发生梁的整体失稳，可以不必验算梁的整,体稳定，具体条件详见,P153,四、梁的侧向支撑,侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小侧向计算长度，,故要求侧向支撑应可靠，能有效地承受梁侧弯产生的侧向,力（实际为弯曲剪力），由于侧弯主要是受压翼缘弯曲引,起，同第四章，侧向力可以写为：,如果为支杆应按轴心受压构件计,算，同时应注意如书,P154,图5.11,所示的有效支撑。,夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应采取措施,A,f,f235,F,85,f,y,限制梁的扭转。,第四节梁的局部稳定与加劲肋设计,一、概述,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“肢宽壁薄”的设计原则，从而引发板件的局,部稳定承载力问题。,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，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。,图中：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=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。,cr,0.425,2,f,y,2,0.7Et,2,b,1,235,15,121b,1,tf,y,若考虑塑性发展(1.0），塑性发展会更大E,t,=0.5E。,b,1,235,13,tf,y,235b,1,15235,13,当,ftf,时，=1.0,yy,三、腹板的屈曲,屈曲应力统一表达式,（k值相见p167，表5.9,）,()k,2,E(t,w,),2,cr,cr,12(1,2,)h,0,剪切应力屈曲,如不设加劲肋，ab，b/a0，k5.34,=1.23,k,2,E(t,w,),2,123(100t,w,),2,f,cr,12(1,2,)h,0,h,0,Vy,creq,cr,p,f,Vy,p,0.8f,Vy,0.8f,y,3,h,0,t,w,85235f,y,弯曲应力弹性屈曲,如不设加劲肋，k23.9,=1.66（1.23,扭转不约束）,k,2,E(t,w,),2,793(100t,w,),2,f,cr,12(1,2,)h,0,h,0,Vy,h,0,t,w,177235f,y,h,0,t,w,153235f,y,局部压应力弹性屈曲,按a/h,0,=2设置横向加劲肋，k18.4,=1.0,1.810.255h,0,a1.683,h,0,t,w,84235f,y,复合应力作用板件屈曲,仅配置横向加劲肋,2,c,2,()()1,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，,c2,c,）,cr,ccr,cr,2,c,2,()()1,cr1,ccr1,cr1,2,c,2,()()1,cr2,ccr2,cr2,四、加劲肋的配置与构造,1、配置规定,（P169，表5.10）,2、加劲肋的构造,横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开；,横向加劲肋的间距a应满足,0.5h,0,a2h,0,，当,c,0,且,h,0,t,w,100235f,y,时，允许,纵向加劲肋距受压翼缘的距离应在,h,c,2h,c,2.5,范围内；,上述各式中，h,0,为梁腹板的计算高度，h,c,为梁腹板受压区,a2.5h,0,高度，对于单对称截面，前述表5.10中4、5项中有关纵向,加劲肋规定中的h,0,应取2h,c,。,加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布置，支承,加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布置。,加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足：,横向加劲肋的截面尺寸,双侧布置时,单侧布置时：b,s,不应小于上式的1.2倍。,截面惯性矩的要求,（同时配置横、纵肋时）,横向肋：,I,z,3h,0,t,w3,纵向肋：,当,ah,0,0.85,时,I,y,1.5h,0,t,w3,当,ah,0,0.85,时,I(2.50.45a)(a),2,ht,3,横向加劲肋应按右图示切角，,避免多向焊缝相交，产生复杂,应力场。,bh,0,40mm,t,s,b,s,s,30,15,y,h,0,h,00w,支承加劲肋构造与计算,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,平板式，及凸缘式两种,。,其作用除保证腹板的局部稳定外，还应承受集中力作用，,故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求外,，尚满足如,下所述几方面承载力的要求。,稳定性计算,Nf,A,注：平板式按b类；凸缘式按c类,端面刨平抵紧示应验算端面承压,Nf,ce,A,ce,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,第四节钢梁的设计,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，计算所需的净截面抵抗矩：,3、查型钢表确定型钢截面,4、截面验算,强度验算：抗弯、抗剪、局部承压（一般不需验算折算应,WM,max,T,x,f,力强度）；,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）。,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,WM,max,2、截面高度的确定,最小高度：h,min,由梁刚度确定；,最大高度：h,max,由建筑设计要求确定；,经济高度：h,e,由最小耗钢量确定；,T,x,f,h,e,2,5,W,T2,2W,T0.4,h,e,2,3,W,T,30mm,选定高度：h,min,hh,max,；hh,e,，并认为h,0,h,e,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：,t,w,h,0,3.5,VS,V,t1.2V,max,1.2f,V,I,x,t,w,h,0,t,w,w,hf,V,0,3、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,，已,工字型截面为例：,2I2t,w,h,03,h,0,t,2,Wht,W2A,f,W,T,A,f,T,0w,h,h122,h,0,6,有了A,f,，只要选定b、t中的其一，就可以确定另一值。,4、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结算与布置,4、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了时，上翼缘焊缝,TtVS,1,11w,I,T,1,f,w,f,20.7h1,f,hT,1,VS,1,f,1.4f,w,1.4f,w,I,f,ff,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：,VtTtT,1,cw,l,z,t,ww,l,z,T,12,V,12w,h1T,2,(V,1,),2,()()f,f,20.7h,f,f,20.7h,f,f,1.4f,w1,ff,第六章拉弯与压弯构建,第一节概述,第二节拉弯与压弯构件的强度与刚度,第三节实腹式压弯构件的整体稳定,第四节实腹式压弯构件的局部稳定,第五节实腹式压弯构件的截面设计,第六节格构式压弯构件,第一节概述,拉弯与压弯构件实际上就是轴力与弯矩共同作用的构件，,也就是为轴心受力构件与受弯构件的组合，典型的三种拉、,压弯构件如下图所示。,同其他构件一样，拉、压弯构件也需同时满足正常使用及,承载能力两种极限状态的要求。,正常使用极限状态：满足刚度要求。,承载能力极限状态：需满足强度、整体稳定、局部稳定三,方面要求。,截面形式：同轴心受力构件，,分实腹式截面与格构式截面,实腹式：型钢截面与组合截面,格构式：缀条式与缀板式,第二节拉、压弯构件的强度与刚度,一、强度,两个工作阶段，两个特征点,弹性工作阶段：以边缘屈服为特征点（弹性承载力）,弹塑性工作阶段：以塑性铰弯距为特征点（极限承载力）,极限承载力,Nf,y,hbN,p,Mf1bh1h,y,22,fbh,3,(1,2,)M(1,2,),y,4,p,联立以上两式，消去，则有如下相关方程,(N),2,M1,N,p,M,p,N,p,f,y,bh轴力单独作用时最大承载力,M,p,f,y,bh,2,4,弯距单独作用时最大承载力,如右图所示，为计算方便，改用线性相关方程（偏安全）,NMNM,N,p,M,p,A,n,W,n,规范公式,1,f,y,NM,x,f,A,n,x,W,nx,NM,x,M,y,f,n,x,W,nx,y,W,ny,A,关于号的说明如右图所示对于,单对称截面，弯距绕非对称轴作用时，,会出现两种控制应力状况。,不考虑塑性发展（=1.0）的情况,直接承受动力荷载时；,格构式构件，弯距绕虚轴作用时；,当13235b,1,15235时。,f,y,tf,y,二、刚度,一般情况，刚度由构件的长细比控制，,即：,max,max,x,y,第三节实腹式压弯构件的整体稳定,一、概述,实腹式压弯构件在轴力及弯距作用下，即可能发生,弯,矩作用平面内的弯曲失稳,，也可能发生,弯矩作用平面外的