钢结构课件受弯构件学习教案

1、钢结构课件受弯构件(gujin)第一页，共101页。按支承(zh chn)情况分简支梁连续(linx)梁伸臂梁框架(kun ji)梁按使用功能分工作平台梁吊车梁楼盖梁墙梁檩条受弯构件分类第1页/共100页第二页，共101页。一、梁的强度(qingd)强度(qingd)抗弯强度抗剪强度(qingd)局部承压强度折算应力梁的强度和刚度第二节 梁的强度和刚度第2页/共100页第三页，共101页。1. 抗弯强度 fyfyfyfy塑性(sxng)塑性(sxng)弹性(tnxng)全部塑性M = MpMe M MpM = MeM 0.6时，表明钢梁已进入弹塑性阶段，应对b进行修正，用 代替b：稳定系数(x

2、sh)修正第22页/共100页第二十三页，共101页。(二) 轧制(zh zh)普通工字钢简支梁规范(gufn)采用直接查表法，当查出b0.6 时，采用b来代替b。轧制(zh zh)工字钢槽钢梁稳定系数(三) 轧制槽钢简支梁当 b0.6 时，用b来代替b。第23页/共100页第二十四页，共101页。四、影响(yngxing)b的主要因素 梁截面(jimin)的几何形状与尺寸； 受压翼缘侧向(c xin)自由度； 荷载类型； 荷载作用位置。影响稳定系数的主要因素第24页/共100页第二十五页，共101页。五、不须计算整体(zhngt)稳定的梁1. 有铺板(各种( zhn)钢筋砼板和钢板)密铺在梁

3、受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；2. 工字形截面(jimin)简支梁受压翼缘侧向自由长度与其宽度之比不超过规范限值；不计算整体稳定的梁第25页/共100页第二十六页，共101页。钢号Q235钢荷载(hzi)作用在上翼缘荷载(hzi)作用在下翼缘跨中无侧向(c xin)支承点的梁跨中有侧向支承点的梁，不论荷载作用于何处1310.5102016.515.5161312.5工字形截面简支梁不须计算整体稳定性的最大l1/b值可不计整稳的最大l1/b值Q345钢Q390钢9.51512Q420钢第26页/共100页第二十七页，共101页。3. 箱形截面(jimin)简支梁的截面(

4、jimin)尺寸满足 h/b06且l1/b0 95(235/fy)时：可不计整稳箱形截面(jimin)尺寸第27页/共100页第二十八页，共101页。梁的整体(zhngt)稳定第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计(shj)一、梁局部稳定的概念 当组合梁腹板高厚比或翼缘宽厚比过大时，在荷载作用下，有可能会出现偏离其平面位置的波状屈曲。第28页/共100页第二十九页，共101页。梁局部(jb)失稳图第29页/共100页第三十页，共101页。工形梁受压边宽厚(kunhu)比限值二、满足(mnz)梁局部稳定的措施1. 焊接工字形(z xn)截面梁受压翼缘的宽厚比限值规范规定：(按弹性设计)(允许截面部

5、分发展塑性)式中：b1 受压翼缘的外伸宽度。b1t第30页/共100页第三十一页，共101页。2. 腹板加劲肋设计（侧向(c xin)支承）A、 加劲(ji jn)肋的分类加劲(ji jn)肋横向加劲肋纵向加劲肋短加劲肋支承加劲肋腹板加劲肋第31页/共100页第三十二页，共101页。twh2h1h0a1234腹板加劲(ji jn)肋布置图1横向(hn xin)加劲肋，2纵向加劲肋，3短加劲肋，4支座加劲肋第32页/共100页第三十三页，共101页。B、 腹板加劲(ji jn)肋的配置规定规范(gufn)根据腹板高厚比h0/tw的比值配置加劲肋。对c 0的梁，按构造(guzo)设置横向加劲肋；对

6、c = 0的梁，可不设置加劲肋。加劲肋配置规定第33页/共100页第三十四页，共101页。梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中(jzhng)荷载处，宜设置支承加劲肋，对简支吊车梁在吊车轮压很大时，尚应在受压区配置短加劲肋。加劲肋配置(pizh)规定2第34页/共100页第三十五页，共101页。C、 加劲(ji jn)肋间距的计算 c = 0的梁a. 当仅配置横向加劲肋时，加劲肋间距(jin j)a按下式进行计算：加劲肋间距(jin j)计算(横向)第35页/共100页第三十六页，共101页。式中： 腹板平均(pngjn)剪应力； 考虑的影响增大(zn d)系数； 腹板计算高度(god)边缘的弯曲

7、压应力；h0, h 分别为腹板净高和梁截面高度。加劲肋间距公式说明第36页/共100页第三十七页，共101页。b. 同时(tngsh)配置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板配纵、横向(hn xin)加劲肋的腹板第37页/共100页第三十八页，共101页。区格 I：式中： 区格I的平均弯曲压应力； 腹板平均(pngjn)剪应力；cr1, cr1 均匀压应力(yngl)和剪应力(yngl)单独作用时区格I的临界应力(yngl)。近翼缘区格计算(j sun)第38页/共100页第三十九页，共101页。临界(ln ji)正应力、剪应力计算第39页/共100页第四十页，共101页。一般(ybn)在最大弯矩的梁

8、段，很小，简化为 = 0，则式中： 所考虑(kol)区段内最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲压应力，按 =Mmaxy1/I 计算；y1 腹板计算高度受压边缘(binyun)至中和轴的距离。腹板计算高度取值第40页/共100页第四十一页，共101页。区格II：按仅设横向(hn xin)加劲肋的情况，计算横向(hn xin)加劲肋的间距a，但以h2代替h0，并取 = 1.0。远翼缘区格计算(j sun)第41页/共100页第四十二页，共101页。 c 0的梁 (简支等截面(jimin)吊车梁)a. 仅配置横向(hn xin)加劲肋的腹板加劲肋间距(jin j)a满足下两式要求，即取其较小值：仅配横肋

9、的肋间距计算第42页/共100页第四十三页，共101页。式中： = Vmax /h0tw 梁最大剪力处腹板的平均(pngjn)剪应力； 梁最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲(wnq)压应力；k1, k2 参数(cnsh)，由c / 查表采用；k3, k4 参数，由c / 查表采用。肋间距计算公式注解第43页/共100页第四十四页，共101页。b. 同时(tngsh)设纵、横向加劲肋的情况区格I：配纵、横肋的肋间距(jin j)计算第44页/共100页第四十五页，共101页。区格II：按仅有横向加劲(ji jn)肋的情况计算其横向加劲(ji jn)肋间距a，但取h0 = h2，c = 0.3c 配

10、纵、横肋的肋间距(jin j)计算2第45页/共100页第四十六页，共101页。腹板两侧成对配置(pizh)的钢板横向加劲肋，其截面尺寸须满足：外伸(wi shn)宽度厚度(hud)三、加劲肋的截面选择和构造要求tsbs加劲肋截面设计、构造第46页/共100页第四十七页，共101页。腹板单侧配置的钢板(gngbn)加劲肋：外伸(wi shn)宽度厚度(hud)tsbs加劲肋截面设计、构造2第47页/共100页第四十八页，共101页。同时(tngsh)用纵、横向加劲肋时，其横向加劲肋对腹板水平轴(z 轴)的截面惯性矩Iz尚应满足：当加劲肋为单侧配置(pizh)时，Iz以与加劲肋相连的腹板边缘为轴

11、线进行计算。加劲肋截面(jimin)设计、构造3第48页/共100页第四十九页，共101页。加劲(ji jn)肋截面形式第49页/共100页第五十页，共101页。纵向(zn xin)加劲肋对腹板竖直轴(y 轴)的截面惯性矩 Iy应满足：在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强(jiqing)的腹板中，应保持横向加劲肋连续，而在相交处切断纵向加劲肋。纵向(zn xin)加劲肋构造第50页/共100页第五十一页，共101页。bs /2(60)bs /3(40)yy bstsh0atsbsbstwzz腹板加劲(ji jn)肋构造图第51页/共100页第五十二页，共101页。支承加劲(ji jn)肋计算四、

12、支承加劲肋的计算1、支承加劲肋承受(chngshu)固定集中荷载或者支座反力的横向加劲肋；2、支承加劲肋应在腹板两侧成对布置；3、应按轴心压杆（十字形或T形截面）进行整体稳定计算4、应计算其端面承压强度第52页/共100页第五十三页，共101页。单向弯曲(wnq)型钢梁设计第六节 型钢梁的设计一、单向弯曲型钢梁 型钢梁的设计包括截面选择和验算，设计步骤(bzhu)如下：1. 根据已知条件，计算梁最大弯矩设计值Mmax，最大剪力设计值Vmax；第53页/共100页第五十四页，共101页。2. 按抗弯强度或整体稳定性要求确定型钢(xnggng)截面根据(gnj)计算出的Wnx,req或Wx,req

13、查型钢表。按强度或稳定确定(qudng)截面第54页/共100页第五十五页，共101页。3. 截面(jimin)验算A、强度(qingd)B、 整体(zhngt)稳定验算抗弯强度抗剪强度局压强度折算应力C、 刚度验算截面验算第55页/共100页第五十六页，共101页。二、双向弯曲(wnq)型钢梁yyyyqyqyqqxxqy = xy1qy = x1x1xxy1 qxqyx1x1x qxx(a)(b)(c)双向弯曲(wnq)型钢梁设计第56页/共100页第五十七页，共101页。1. 荷载(hzi)计算qx = qsinqy = qcos(为q与主轴(zhzhu)y的夹角)双向弯曲型钢梁荷载(hz

14、i)计算第57页/共100页第五十八页，共101页。2. 截面(jimin)选择式中：对于(duy)槽钢取： = 5双向型截面(jimin)选择对于窄翼缘H型钢和工字钢取： = 6第58页/共100页第五十九页，共101页。3. 强度(qingd)计算4. 整体(zhngt)稳定5. 刚度(n d) 单跨简支槽钢檩条：强度、整体稳定、刚度第59页/共100页第六十页，共101页。 单跨简支Z形薄壁型钢(xnggng)檩条：式中：Ix1 截面(jimin)对垂直于腹板的x1轴的惯性矩； 屋面(wmin)倾角。Z型薄壁檩条第60页/共100页第六十一页，共101页。一、截面(jimin)选择(一)

15、 截面(jimin)高度h和腹板高度h0梁截面(jimin)高度h确定依据建筑要求刚度要求经济要求组合梁截面选择第八节 组合梁的设计第61页/共100页第六十二页，共101页。 建筑(jinzh)要求指梁底空间在满足使用要求所需要(xyo)的最小净空条件下，梁的最大高度hmax。 刚度(n d)要求截面选择依据：建筑、刚度第62页/共100页第六十三页，共101页。 经济(jngj)要求实际选用h0，应在满足(mnz)hmax和hmin要求的基础上，尽可能等于或略小于he，并取50mm的倍数。截面选择(xunz)依据：经济要求第63页/共100页第六十四页，共101页。(二) 腹板厚度(hud

16、) tw或经验(jngyn)公式：通常(tngchng)取622mm，并取2mm的倍数。腹板厚度设计第64页/共100页第六十五页，共101页。翼缘尺寸(ch cun)设计(三) 翼缘宽度(kund)b和厚度t在确定腹板尺寸后，一个(y )翼缘的面积为：一般取b=(1/31/5)h，且不小于180mm，则：翼缘宽度宜取10mm的倍数，厚度取2mm的倍数。第65页/共100页第六十六页，共101页。二、梁截面(jimin)沿长度的改变改变(gibin)梁翼缘的宽度改变(gibin)梁的高度变截面梁设计第66页/共100页第六十七页，共101页。bb1:41:4M1MM1l/6l/6l1.51(a

17、)(c)(b)变翼缘梁图第67页/共100页第六十八页，共101页。变高度(god)梁图第68页/共100页第六十九页，共101页。 MMVV VhVhVv/2Vv/2xxtw1M V F三、翼缘焊缝(hn fn)的计算翼缘焊缝(hn fn)计算图第69页/共100页第七十页，共101页。沿梁长度(chngd)的水平剪力为：翼缘剪力计算(j sun)当梁上有移动集中荷载或有固定集中荷载而未设支承(zh chn)加劲肋时：第70页/共100页第七十一页，共101页。此时焊缝强度(qingd)应满足：焊缝强度(qingd)要求第71页/共100页第七十二页，共101页。四、组合梁设计(shj)步骤

18、1. 选择(xunz)截面梁高h腹板高度(god)h0，厚度tw翼缘宽度b，厚度t组合梁设计步骤2. 截面验算强度验算整体稳定局部稳定刚度验算3. 梁截面是否沿长度改变4. 翼缘焊缝计算5. 加劲肋配置第72页/共100页第七十三页，共101页。五、算例试设计图示平台主梁，采用焊接工字形截面组合梁，改变翼缘宽度一次。材料16Mn钢，E50系列焊条。F=552.9kN，受压翼缘侧向(c xin)自由长度l1 = 3m。组合(zh)梁设计算例第73页/共100页第七十四页，共101页。组合(zh)梁设计算例第74页/共100页第七十五页，共101页。解：一、跨中截面(jimin)选择最大剪力设计值

19、(不包括(boku)自重)：Vmax=2.5552.9=1382kN最大弯矩设计值(不包括(boku)自重)：算例截面选择第75页/共100页第七十六页，共101页。M图Mmax = 7637kNmM1 = 4667kNmVmax = 1420kNV1= 852.1kNV图算例弯矩剪力图(lt)第76页/共100页第七十七页，共101页。需要的截面(jimin)抵抗矩：设翼缘t 1640mm取 f = 300N/mm2算例抵抗(dkng)矩计算第77页/共100页第七十八页，共101页。(一) 确定(qudng)梁高1. 按刚度要求确定(qudng)梁的最小高度：根据受弯构件允许(ynx)挠度

20、表有：算例梁高确定查表有：2. 梁的经济高度取 h0 = 1700mm，梁高约1750mm。第78页/共100页第七十九页，共101页。(二) 确定(qudng)腹板厚度取 tw = 12mm。算例腹板厚度(hud)确定第79页/共100页第八十页，共101页。(三) 翼缘尺寸(ch cun)12450242417001748算例翼缘尺寸(ch cun)确定第80页/共100页第八十一页，共101页。二、截面(jimin)验算截面(jimin)面积：A = 1701.2+2452.4 = 420cm2梁自重(zzhng)：g0 = 1.142010476.98 = 3.56kN/m最大剪力设计

21、值 (加上自重后)：Vmax = 1382+1.23.569 = 1420kN算例截面验算第81页/共100页第八十二页，共101页。最大弯矩设计(shj)值 (加上自重后)：最大弯矩设计(shj)第82页/共100页第八十三页，共101页。(一) 抗弯强度验算(yn sun)抗弯强度验算(yn sun)第83页/共100页第八十四页，共101页。(二) 整体(zhngt)稳定性 不须计算(j sun)梁的整体稳定。(三) 抗剪强度(qingd)、刚度等的验算待截面改变后进行。整体稳定验算第84页/共100页第八十五页，共101页。三、截面(jimin)改变(一) 确定改变(gibin)截面的

22、位置和截面尺寸改变(gibin)截面处的弯矩设计值：需要的Wx：确定变截面位置及尺寸第85页/共100页第八十六页，共101页。翼缘尺寸(ch cun)：确定变截面(jimin)翼缘尺寸第86页/共100页第八十七页，共101页。考虑到有利于整体稳定，取b=240mm，并将改变截面(jimin)的位置向跨中移动至距支离距离为3.5m处。但考虑到截面(jimin)改变处有1:4的斜度，故实际改变截面(jimin)位置距支座距离为：3.540.105=3.08m。实际变截面(jimin)位置第87页/共100页第八十八页，共101页。(二) 改变(gibin)截面后梁的验算1. 抗弯强度变截面(jimin)后梁抗弯验算第88页/共100页第八十九页，共101页。2. 折算(sh sun)应力变截面后梁折算应力(yngl)验算第89页/共100页第九十页，共101页。3. 抗剪强度(qingd) (支座处)变截面(jimin)后梁抗剪验算第90页/共100页第九十一页，共101页。4. 整体(zhngt)稳定5. 刚度(