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钢结构--受弯构件学习讲义2024-02-02受弯构件基本概念与分类受弯构件材料选择与性能要求受弯构件截面形式与尺寸确定受弯构件连接与节点设计受弯构件稳定性分析及加固措施受弯构件制作、安装与验收标准受弯构件在实际工程中应用案例contents目录01受弯构件基本概念与分类0102受弯构件定义及作用受弯构件在钢结构中起着重要的承载和传递荷载的作用,其性能直接影响整体结构的安全性和稳定性。受弯构件是指在荷载作用下主要承受弯矩的构件,如梁、板等。一种常见的受弯构件,主要承受横向荷载产生的弯矩和剪力,具有较强的抗弯能力和较好的稳定性。梁另一种常见的受弯构件,主要承受垂直于板面的荷载产生的弯矩和剪力,具有较大的平面内刚度和承载能力。板如桁架中的上弦杆、下弦杆等,也属于受弯构件的范畴,根据具体形式和受力特点进行分类。其他类型常见类型与特点受弯构件的设计必须保证其承载能力满足规范要求,不发生失稳或破坏。满足承载能力极限状态满足正常使用极限状态考虑稳定性问题遵循构造要求受弯构件在正常使用状态下应满足变形、裂缝等限值要求,保证结构的正常使用功能。对于细长比较大的受弯构件,需要考虑其整体和局部稳定性问题,采取相应的加固措施。受弯构件的设计应遵循构造要求,如截面形式、连接方式、节点构造等,确保结构的整体性和可靠性。设计原则和要求02受弯构件材料选择与性能要求Q235、Q345等,具有良好的塑性和韧性,适用于受弯构件。碳素结构钢低合金高强度钢钢材规格如16Mn等,具有较高的强度和较好的塑性、韧性,可用于大跨度或承受较大荷载的受弯构件。根据受弯构件的受力特点和设计要求,选择合适的钢材规格,如钢板厚度、型钢型号等。030201钢材种类及规格表示钢材开始产生明显塑性变形时的最低应力值,是衡量钢材强度的重要指标。屈服强度表示钢材在拉伸过程中所能承受的最大应力值,反映了钢材的抗拉能力。抗拉强度表示钢材在拉伸过程中断裂前的伸长量与原长的百分比,是衡量钢材塑性的重要指标。伸长率表示钢材在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力,是衡量钢材韧性的重要指标。冲击韧性材料性能参数根据工程实际情况和设计要求,综合考虑材料的性能、价格、供应情况等因素,选择合适的钢材种类和规格。在选用钢材时,应考虑其可焊性和可加工性,以便于施工现场的加工和安装。对于承受动荷载或处于低温环境下的受弯构件,应选用具有较好冲击韧性的钢材。对于重要的受弯构件,应对所选用的钢材进行质量检查和验收,确保其质量符合设计要求。选用注意事项03受弯构件截面形式与尺寸确定根据受弯构件的受力特性,选择能够有效抵抗弯矩和剪力的截面形状。受力特性考虑材料的强度、刚度和稳定性等特性,选择适合的截面形状以充分发挥材料性能。材料特性优先选择易于制造、加工和施工的截面形状,以降低制造成本和提高施工效率。制造与施工截面形状选择依据

截面尺寸计算方法初步估算根据设计经验和规范要求,对截面尺寸进行初步估算。强度计算根据受弯构件的受力情况,计算截面所需承受的弯矩和剪力,进而确定截面尺寸。稳定性验算对于受压翼缘或腹板,需要进行稳定性验算,以确保截面尺寸满足稳定性要求。在满足受力要求的前提下,尽量减小截面尺寸,以减轻自重,降低制造成本。减轻自重通过合理布置钢材和优化截面形状,提高材料的利用率,避免浪费。提高材料利用率在优化设计时,应充分考虑钢材的可焊性和可加工性,以便于制造和施工。考虑可焊性和可加工性优化设计应满足相关规范和标准的要求,确保结构的安全性和可靠性。满足规范要求优化设计策略04受弯构件连接与节点设计将钢材通过电弧产生的高温熔化后,再经冷却形成永久性的连接,具有构造简单、加工方便、连接刚度大等优点,但存在焊接残余应力和变形等问题。焊接连接通过螺栓和螺母将钢材连接在一起,具有装拆方便、适用于承受动力荷载和便于检修等优点,但连接刚度相对较小。螺栓连接通过铆钉将钢材连接在一起,具有较好的塑性和韧性,适用于承受较大冲击和振动荷载的场合,但铆接工艺复杂、劳动强度大。铆钉连接连接方式分类及特点节点应具有足够的强度和刚度,以保证构件在运输、安装和使用过程中的稳定性和安全性。节点构造应便于检查、维修和更换,同时应考虑防腐、防火等要求。节点设计应遵循受力明确、传力简捷、便于制造和安装等原则。节点设计原则和要求刚接节点通过焊接、高强度螺栓或铆钉等方式将梁与柱连接成整体,使节点处能承受弯矩和剪力作用。铰接节点通过普通螺栓或铰制孔螺栓等方式将梁与柱连接在一起,节点处只承受剪力和轴力作用,不承受弯矩作用。半刚性节点介于刚接和铰接之间的一种节点形式,具有一定的转动刚度,能传递部分弯矩和剪力。这种节点形式在实际工程中应用较少,一般需要通过试验或数值模拟来确定其受力性能。典型节点构造做法05受弯构件稳定性分析及加固措施荷载作用过大外部荷载超过构件的承载能力,使其产生过大的弯曲变形和失稳。截面特性不合理如截面面积过小或截面形状不适当,导致构件在受力时容易发生失稳。支撑条件不足构件的支撑条件不符合设计要求,如支撑点过少或支撑刚度不足,导致构件在受力时发生失稳。稳定性问题产生原因03有限元法利用数值计算方法对构件进行离散化,建立有限元模型进行稳定性分析。01静力法通过求解构件在静力平衡状态下的内力和变形,判断其是否满足稳定性要求。02动力法考虑构件在动力荷载作用下的响应,分析其振动特性和稳定性。稳定性分析方法增大截面面积改变截面形状加强支撑条件采用预应力技术加固措施建议通过增加构件的截面面积来提高其承载能力和稳定性。增加支撑点或提高支撑刚度,以改善构件的受力状态和稳定性。将原截面形状改为更合理的形状,如将矩形截面改为工字形截面,以提高构件的稳定性。对构件施加预应力,使其产生反向弯矩,从而提高构件的承载能力和稳定性。06受弯构件制作、安装与验收标准根据设计要求,准备相应规格和材质的钢材,进行必要的预处理,如除锈、矫直等。材料准备按照设计图纸和工艺要求,对钢材进行精确的下料和切割,确保尺寸和形状的准确性。下料与切割将切割好的钢材按照设计要求进行组装,并采用合适的焊接工艺进行焊接,确保焊缝的质量和强度。组装与焊接对焊接完成的构件进行校正,确保其尺寸和形状符合设计要求,并进行必要的检验,如无损检测等。校正与检验制作工艺流程简介安全措施严格遵守施工安全规范,设置必要的安全设施和警示标志,确保施工过程中的安全。与其他工种协调与土建、机电等其他工种进行协调配合,确保施工顺利进行并避免相互干扰。施工过程控制按照施工方案和计划进行施工,严格控制每道工序的质量和进度,确保整体安装质量。施工前准备熟悉施工图纸和设计要求,制定详细的施工方案和计划,准备必要的施工设备和工具。安装施工注意事项验收标准及检查方法验收标准符合国家相关标准和规范的要求,如《钢结构工程施工质量验收规范》等。检查方法采用目视检查、量尺测量、无损检测等多种方法进行检查,确保构件的尺寸、形状、焊缝质量等符合设计要求。验收文件准备齐全的验收文件,包括施工图纸、设计变更、材料合格证明、施工记录等,以便进行验收和备案。后续维护在验收合格后,制定相应的维护计划和措施,对受弯构件进行定期的维护和保养,确保其长期稳定运行。07受弯构件在实际工程中应用案例钢拱桥利用受弯构件承受拱形结构产生的压力,具有优美的造型和较大的跨越能力。钢梁桥主要承重结构为钢梁的桥梁,受弯构件在其中起到关键作用,可承受车辆和行人等荷载。斜拉桥和悬索桥在这类桥梁中,受弯构件作为主梁或加劲梁,与斜拉索或悬索共同承受荷载。桥梁工程中应用123在多层和高层建筑中,钢框架作为主要承重体系,其中受弯构件(如梁和柱)起到关键作用。钢框架结构在这种结构中,受弯构件通常由钢板和混凝土组合而成,以充分利用两种材料的优点。钢-混凝土组合结构如体育馆、展览馆等建筑,常采用网架、网壳等空间结构形式,其中受弯构件起到重要作用。大跨度空间

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