PPT钢结构设计梁（受弯构件）

第五章章梁梁（（受弯弯构件件）第一节节概述述第二节节梁的的强度度与刚刚度第三节节梁的的整体体稳定定第四节节梁的的局部部稳定定与加加劲肋肋设计计第五节节梁的的截面面设计计第一节节概概述述梁主要要是用用作承承受横横向荷荷载的的实腹腹式构构件（（格构构式为为桁架架），，主要要内力力为弯弯矩与与剪力力；梁的正正常使使用极极限状状态为为控制制梁的的挠曲曲变形形；梁的承承载能能力极极限状状态包包括：：强度度、整整体稳稳定性性及局局部稳稳定性性；梁的截截面主主要分分型钢钢与钢钢板组组合截截面梁格形形式主主要有有：简简式梁梁格（（单一一梁））、普普通梁梁格（（分主主、次次梁））及复复式梁梁格（（分主主梁及及横、、纵次次梁）），具具体详详见P141图5.2第二节节梁的的强度度与刚刚度一、梁梁的强强度梁在荷荷载作作用下下将产产生弯弯应力力、剪剪应力力，在在集中中荷载载作用用处还还有局局部承承压应应力，，故梁梁的强强度应应包括括：抗弯强强度、、抗剪剪强度度、局局部成成压强强度，在弯弯应力力、剪剪应力力及局局部压压应力力共同同作用用处还还应验验算折算应应力。1、抗弯弯强度度弹性阶阶段：：以边边缘屈屈服为为最大大承载载力弹塑性性阶段段：以以塑性性铰弯弯矩为为最大大承载载力弹性最最大弯弯矩塑性铰铰弯矩矩截面形形状系系数梁的《规范》计算方方法以部分分截面面发展展塑性性（1/4截面））为极极限承承载力力状态态单向弯弯曲双向弯弯曲式中：：γ为塑性性发展展系数数，按按P143，表5.1b1/t≥≥13及直接接承受受动力力荷载载时γ=1.0二、抗抗剪强强度三、腹腹板局局部压压应力力四、折折算应应力两σ同号取取1.1，异异号号取1.2五、梁梁的刚刚度控制梁梁的挠挠跨比比小于于规定的的限制制（为为变形形量的的限制制）第三节节梁梁的的整体体稳定定一、梁梁的失失稳机机理梁受弯弯变形形后，，上翼翼缘受受压，，由于于梁侧侧向刚刚度不不够，，就会会发生生梁的的侧向向弯曲曲失稳稳变形形，梁梁截面面从上上至下下弯曲曲量不不等，，就形形成截截面的的扭转转变形形，同同时还还有弯弯矩作作用平平面那那的弯弯曲变变形，，故梁梁的失失稳为为弯扭扭失稳稳形式式，完完整的的说应应为：：侧向向弯曲曲扭转转失稳稳。从以上上失稳稳机理理来看看，提高梁梁的整整稳承承载力力的有效效措施施应为为提高高梁上翼翼缘的的侧移移刚度度，减小梁梁上翼翼缘的的侧向向计算长长度二、影影响梁梁整体体稳定定的因因素主要因因素有有：截截面形形式，，荷载载类型型，荷荷载作作用方方式，，受压压翼缘缘的侧侧向支支撑。。三、整整体稳稳定计计算表达式式三、梁梁的整整体稳稳定保保证措措施提高梁梁的整整体稳稳定承承载力力的关关键是是，增增强梁梁受压压翼缘缘的抗抗侧移移及扭扭转刚刚度，，当满满足一一定条条件时时，就就可以以保证证在梁梁强度度破坏坏之前前不会会发生生梁的的整体体失稳稳，可可以不不必验验算梁梁的整整体稳稳定，，具体体条件件详见见P153四、梁梁的侧侧向支支撑侧向支支撑作作用是是为梁梁提供供侧向向支点点，减减小侧侧向计计算长长度，，故要要求侧侧向支支撑应应可靠靠，能能有效效地承承受梁梁侧弯弯产生生的侧侧向力力（实实际为为弯曲曲剪力力），，由于于侧弯弯主要要是受受压翼翼缘弯弯曲引引起，，同第第四章章，侧侧向力力可以以写为为：如果为为支杆杆应按按轴心心受压压构件件计算，同同时应应注意意如书书P154图5.11所示的的有效效支撑撑。夹支座座：梁梁为侧侧向弯弯曲扭扭转失失稳，，所以以支座座处应应采取取措施施限制制梁的的扭转转。第四节节梁梁的局局部稳稳定与与加劲劲肋设设计一、概概述同轴压压构件件一样样，为为提高高梁的的刚度度与强强度及及整体体稳定定承载载力，，应遵遵循““肢宽宽壁薄薄”的的设计计原则则，从从而引引发板板件的的局部部稳定定承载载力问问题。。翼缘板板受力力较为为简单单，仍仍按限限制板板件宽宽厚比比的方方法来来保证证局部部稳定定性。。腹板受受力复复杂，，而且且为满满足强强度要要求，，截面面高度度较大大，如如仍采采用限限制梁梁的腹腹板高高厚比比的方方法，，会使使腹板板取值值很大大，不不经济济，一一般采采用加加劲肋肋的方方法来来减小小板件件尺寸寸，从从而提提高局局部稳稳定承承载力力。图中：：1－横向向加劲劲肋2－纵向向加劲劲肋3－短加加劲肋肋二、翼翼缘板板的局局部稳稳定设计原原则－－－等等强原原则按弹性性设计计（不不考虑虑塑性性发展展γ=1.0），因有残残余应应力影影响，，实际际截面面已进进入弹弹塑性性阶段段，《规范》取Et=0.7E。若考虑虑塑性性发展展(γ＞1.0），塑性发发展会会更大大Et=0.5E。当时时，γ=1.0三、腹腹板的的屈曲曲屈曲应应力统统一表表达式式（k值相见见p167，表5.9）剪切应应力屈屈曲如不设设加劲劲肋，，a＞＞b，b/a→0，k≈5.34,χ=1.23弯曲应应力弹弹性屈屈曲如不设设加劲劲肋，，k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭转不不约束束）局部压压应力力弹性性屈曲曲按a/h0=2设置横横向加加劲肋肋，k≈18.4,η=1.0复合应应力作作用板板件屈屈曲仅配置置横向向加劲劲肋配有纵纵向加加劲肋肋的上上区格格（偏偏心受受压））配有纵纵向加加劲肋肋的下下区格格（偏偏心受受压，，σc2≈σc）四、加加劲肋肋的配配置与与构造造1、配置置规定定（P169，表5.10）2、加加劲劲肋肋的的构构造造横向向加加劲劲肋肋贯贯通通，，纵纵向向加加劲劲肋肋断断开开；；横向向加加劲劲肋肋的的间间距距a应满满足足，，当当且时时，，允允许许纵向向加加劲劲肋肋距距受受压压翼翼缘缘的的距距离离应应在在范范围围内内；；上述述各各式式中中，，h0为梁梁腹腹板板的的计计算算高高度度，，hc为梁梁腹腹板板受受压压区区高高度度，，对对于于单单对对称称截截面面，，前前述述表表5.10中4、5项中中有有关关纵纵向向加加劲劲肋肋规规定定中中的的h0应取取2hc。加劲劲肋肋可可以以成成对对布布置置于于腹腹板板两两侧侧，，也也可可以以单单侧侧布布置置，，支支承承加加劲劲肋肋及及重重级级工工作作制制吊吊车车梁梁必必须须两两侧侧对对称称布布置置。。加劲劲肋肋必必须须具具备备一一定定刚刚度度，，截截面面尺尺寸寸及及惯惯性性矩矩应应满满足足：：横向向加加劲劲肋肋的的截截面面尺尺寸寸双侧侧布布置置时时单侧侧布布置置时时：：bs不应应小小于于上上式式的的1.2倍。。截面面惯惯性性矩矩的的要要求求（同同时时配配置置横横、、纵纵肋肋时时））横向向肋肋：：纵向向肋肋：：当时时当时时横向向加加劲劲肋肋应应按按右右图图示示切切角角，，避免免多多向向焊焊缝缝相相交交，，产产生生复复杂杂应力力场场。。支承承加加劲劲肋肋构构造造与与计计算算在梁梁支支座座处处及及较较大大集集中中荷荷载载作作用用处处，，应应布布置置支支承承加加劲劲肋肋，，支支承承加加劲劲肋肋实实际际上上就就是是加加大大的的横横向向加加劲劲肋肋，，支支承承加加劲劲肋肋分分梁梁腹腹板板两两侧侧成成对对布布置置的的平板板式式，，及及凸凸缘缘式式两两种种。其作作用用除除保保证证腹腹板板的的局局部部稳稳定定外外，，还还应应承承受受集集中中力力作作用用，，故除除满满足足横横向向加加劲劲肋肋的的有有关关尺尺寸寸及及构构造造要要求求外外，尚尚满满足足如如下下所所述述几几方方面面承承载载力力的的要要求求。。稳定定性性计计算算注：：平平板板式式按按b类；；凸凸缘缘式式按按c类端面面刨刨平平抵抵紧紧示示应应验验算算端端面面承承压压端面面焊焊接接时时以以及及支支承承肋肋与与腹腹板板的的焊焊缝缝应应按按第第三三章章方方法法验验算算焊焊缝缝强强度度第四四节节钢钢梁梁的的设设计计一、、型型钢钢梁梁的的设设计计1、根根据据实实际际情情况况计计算算梁梁的的最最大大弯弯距距设设计计值值Mmax；2、根据据抗抗弯弯强强度度，，计计算算所所需需的的净净截截面面抵抵抗抗矩矩：：3、查查型型钢钢表表确确定定型型钢钢截截面面4、截截面面验验算算强度度验验算算：：抗抗弯弯、、抗抗剪剪、、局局部部承承压压（（一一般般不不需需验验算算折折算算应应力力强强度度））；；刚度度验验算算：：验验算算梁梁的的挠挠跨跨比比整体体稳稳定定验验算算（（型型钢钢截截面面局局部部稳稳定定一一般般不不需需验验算算））。。根据据验验算算结结果果调调整整截截面面，，再再进进行行验验算算，，直直至至满满足足。。二、、组组合合梁梁的的截截面面设设计计1、根根据据受受力力情情况况确确定定所所需需的的截截面面抵抵抗抗矩矩2、截截面面高高度度的的确确定定最小小高高度度：：hmin由梁刚度度确定；；最大高度度：hmax由建筑设设计要求求确定；；经济高度度：he由最小耗耗钢量确确定；选定高度度：hmin≤h≤hmax；h≈he，并认为h0≈he3、确定腹板板厚度（（假定剪剪力全部部由腹板板承受）），则有有：或按经验验公式：：3、确定翼缘缘宽度确定了腹腹板厚度度后，可可按抗弯弯要求确确定翼缘缘板面积积Af，已工字型型截面为为例：有了Af，只要选定定b、t中的其一一，就可可以确定定另一值值。4、截面验验算强度验算算：抗弯弯、抗剪剪、局部部承压以以及折算算应力强强度）；；刚度验算算：验算算梁的挠挠跨比；；整体稳定定验算；；局部稳定定验算（翼缘板板）根据验算算结果调调整截面面，再进进行验算算，直至至满足。。根据实际际情况进进行加劲劲肋结算算与布置置4、腹板与与翼缘焊焊缝的计计算连接焊缝缝主要用用于承受受弯曲剪剪力，单单位长度度上剪力力为：当梁上承承受固定定的集中中荷载且且未设支支承了时时，上翼翼缘焊缝缝同时承受受剪力T1及集中力力F的共同作作用，由由F产生的单单位长度度上的力力V1为：第六章拉拉弯弯与压弯弯构建第一节概概述述第二节拉拉弯弯与压弯弯构件的的强度与与刚度第三节实实腹腹式压弯弯构件的的整体稳稳定第四节实实腹腹式压弯弯构件的的局部稳稳定第五节实实腹腹式压弯弯构件的的截面设设计第六节格格构构式压弯弯构件第一节概概述述拉弯与压压弯构件件实际上上就是轴轴力与弯弯矩共同同作用的的构件，，也就是是为轴心心受力构构件与受受弯构件件的组合合，典型型的三种种拉、压压弯构件件如下图图所示。。同其他构构件一样样，拉、、压弯构构件也需需同时满满足正常常使用及及承载能能力两种种极限状状态的要要求。正常使用用极限状状态：满满足刚度度要求。。承载能力力极限状状态：需需满足强强度、整整体稳定定、局部部稳定三三方面要要求。截面形式式：同轴轴心受力力构件，，分实腹式式截面与与格构式式截面实腹式：：型钢截截面与组组合截面面格构式：：缀条式式与缀板板式第二节拉拉、压压弯构件件的强度度与刚度度一、强度度两个工作作阶段，，两个特特征点弹性工作作阶段：：以边缘缘屈服为为特征点点（弹性性承载力力）弹塑性工工作阶段段：以塑塑性铰弯弯距为特特征点（（极限承承载力））极限承载载