第五章 梁受弯构件三

第五章梁（受弯构件）第一节概述第二节梁的强度与刚度第三节梁的整体稳定第四节梁的局部稳定与加劲肋设计第五节梁的截面设计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式中：γ为塑性发展系数，按P143，表5.1b1/t≥13及直接承受动力荷载时γ=1.0二、抗剪强度三、腹板局部压应力四、折算应力两σ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）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γ=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Et=0.7E。若考虑塑性发展(γ＞1.0），塑性发展会更大Et=0.5E。当时，γ=1.0三、腹板的屈曲屈曲应力统一表达式（k值相见p167，表5.9）剪切应力屈曲如不设加劲肋，a＞＞b，b/a→0，k≈5.34,χ=1.23弯曲应力弹性屈曲如不设加劲肋，k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭转不约束）局部压应力弹性屈曲按a/h0=2设置横向加劲肋，k≈18.4,η=1.0复合应力作用板件屈曲仅配置横向加劲肋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，σc2≈σc）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，当且时，允许纵向加劲肋距受压翼缘的距离应在范围内；上述各式中，h0为梁腹板的计算高度，hc为梁腹板受压区高度，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h0应取2hc。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：bs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：纵向肋：当时当时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。支承刮加劲静肋构塌造与槐计算在梁养支座困处及泽较大荐集中焰荷载宅作用疯处，寇应布泉置支暗承加麻劲肋钳，支昼承加扑劲肋有实际换上就苹是加供大的触横向汪加劲育肋，寺支承炸加劲静肋分凶梁腹租板两事侧成拆对布恼置的平板绵式，祖及凸热缘式留两种。其作险用除泪保证睬腹板劝的局皮部稳趴定外阶，还唇应承责受集睡中力邪作用数，故除断满足匹横向迟加劲原肋的匆有关翻尺寸伞及构隐造要长求外，尚泼满足恶如下膏所述造几方痛面承售载力稻的要坊求。稳定应性计枣算注：枣平板升式按b类；殿凸缘草式按c类端面拥刨平肺抵紧战示应宿验算盼端面释承压端面抗焊接拔时以谊及支班承肋屑与腹敞板的扎焊缝敞应按林第三授章方仍法验笋算焊洽缝强繁度第四守节践钢巨梁的奋设计一、异型钢洒梁的免设计1、遮根据霉实际丈情况酸计算梳梁的被最大帽弯距笨设计药值Mma乞x；2、建根据扬抗弯句强度脆，计猾算所候需的柏净截劫面抵霸抗矩费：3、万查型盾钢表祸确定糕型钢么截面4、宅截面票验算强度有验算符：抗蹲弯、仓抗剪结、局传部承命压（银一般疑不需旋验算颈折算贺应力拖强度放）；刚度岔验算巩：验条算梁驳的挠涌跨比整体辟稳定术验算调（型撇钢截紫面局照部稳圾定一版般不蹦需验碰算）宋。根据独验算渗结果展调整喷截面犹，再晓进行技验算咽，直绍至满济足。二、兵组合匠梁的惭截面买设计1、朱根据洞受力即情况涂确定涝所需椒的截虏面抵演抗矩2、属截面帅高度级的确醋定最小库高度阅：hmi喜n由梁却刚度铸确定啦；最大凤高度盗：hma跟x由建垄筑设穷计要浓求确插定；经济好高度纯：he由最贱小耗负钢量胖确定吃；选定摩高度错：hmi舱n≤h签≤hma星x；h薯≈he，并么认为助h0≈he3、纠确定良腹板弓厚度蒙（假呈定剪集力全联部由报腹板键承受纠），并则有有：或按训经验腐公式章：3、确定险翼缘迈宽度确定附了腹骆板厚碌度后俗，可禁按抗饰弯要返求确具定翼斜缘板弟面积Af，已堡工字逮型截记面为错例：有了Af，只观要选写定b、某t中的点其一断，就绵可以洗确定箩另一参值。4、姿截面党验算强度窗验算许：抗摩弯、狱抗剪斧、局援部承厉压以致及折枝算应道力强趋度）畅；刚度站验算命：验匙算梁伏的挠预跨比受；整体损稳定痰验算仓；局部絮稳定粪验算（翼盟缘板去）根据亚验算沈结果阁调整党截面岸，再青进行而验算露，直晚至满折足。根据龄实际绸情况柔进行洽加劲设肋结眯算与拼布置4、摊腹板具与翼霞缘焊懂缝的摩计算连接练焊缝狼主要仰用于律承受证弯曲赢剪力竖，单哨位长明度上骡剪力才为：当梁唐上承奶受固搜定的祥集中核荷载梅且未缎设支菊承了糖时，顺上翼挤缘焊捧缝同时涨承受丙剪力掉T1及集丽中力曾F的值共同喉作用养，由免F产香生的扇单位晃长度咽上的届力V1为：第六飞章谱拉纪弯与漫压弯藏构建第一规节祖概宜述第二渠节寻拉枝弯与怜压弯葛构件冲的强工度与壤刚度第三爱节远实且腹式教压弯贴构件茶的整司体稳竿定第四晨节督实手腹式感压弯筛构件当的局懂部稳码定第五哪节诉实桶腹式兔压弯六构件冬的截讲面设爸计第六忽节泻格膝构式刷压弯抱构件第一仰节练概嫁述拉弯宾与压基弯构却件实嘱际上误就是多轴力筑与弯蔑矩共庭同作绞用的状构件朗，也朗就是牛为轴尺心受错力构隙件与喇受弯湾构件射的组谈合，哈典型关的三午种拉叹、压荐弯构箩件如博下图敲所示添。同其萍他构抬件一余样，滚拉、舟压弯系构件乓也需瓜同时姿满足念正常怕使用连及承汪载能粪力两破种极芽限状症态的带要求古。正常址使用备极限既状态惰：满致足刚辰度要嘱求。承载醒能力瓜极限滑状态为：需恭满足荣强度睛、整给体稳吩定、漆局部厘稳定们三方轨面要扒求。截面并形式舍：同幸轴心箭受力单构件鸡，分实及腹式剪截面窗与格护构式洽截面实腹删式：破型钢价截面斩与组妇合截朗面格构尺式：集缀条建式与似缀板酿式第二系节柜拉、幻玉压弯跨构件川的强升度与访刚度一、成强度两个破工作轨阶段蹲，两察个特治征点弹性贩工作疗阶段派：以喘边缘锹屈服骨为特冶征点脑（弹椅性承紫载力友）弹塑腔性工扰作阶比段：畏以塑谨性铰丑弯距柜为特古征点栋（极压限承复载力嫩）极限园承载级力联立驴以上凉两式哨，消塔去η凭，则坛有如炎下相步关方圆程－－攻轴力幕单独雪作用齐时最贩大承榴载力－－智弯距训单独中作用还时最苦大承脆载力如右推图所捷示，涉为计质算方快便，裕改用羊线性旱相关蜻方程嫩（偏红安全字）《规近范》亚公式关于呼±号莫的说作明－李－如棍右图休所示毅对于楚单对舍称截如面，银弯距塘绕非归对称休轴作煎用时舱，会配出现齐两种复控制可应力家状况渣。不考么虑塑牺性发叛展（γ=故1.拳0）的买情况直接坐承受州动力宵荷载雪时；格构麻式构俗件，畅弯距虎绕虚等轴