第3章__構(gòu)件的截面承載力--強(qiáng)度

1、第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1 3.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇2.3 2.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力3.2 3.2 梁的類型和強(qiáng)度梁的類型和強(qiáng)度3.5 3.5 梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)3.43.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.6 3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算 本章主要內(nèi)容第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)的承載能力鋼結(jié)構(gòu)的承載能力截面承載能力截面承載能力構(gòu)件承載能力構(gòu)件承載能力結(jié)構(gòu)承載能力結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)強(qiáng)

2、 度度構(gòu)件穩(wěn)定構(gòu)件穩(wěn)定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度l 截面承載能力材料強(qiáng)度、應(yīng)力性質(zhì)及其分布，屬?gòu)?qiáng)度問題l 構(gòu)件承載能力主要取決于桿件穩(wěn)定，由構(gòu)件的整體剛度決定l 結(jié)構(gòu)承載能力與結(jié)構(gòu)的布置、構(gòu)件承載有關(guān)，分析較為復(fù)雜第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度3.1.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇l 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式軸心受拉構(gòu)件：平面桁架、空間桁架、網(wǎng)架軸心受壓構(gòu)件：桁架壓桿、工作平臺(tái)柱、各種結(jié)構(gòu)l 截面形式 熱軋型鋼截面 冷彎薄壁型鋼截面 組合截面第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 熱軋型鋼截面

3、熱軋型鋼截面熱軋型鋼截面3.1.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 冷彎薄壁型鋼截面冷彎薄壁型鋼截面3.1.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 型鋼和鋼板的組合截面3.1.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇實(shí)腹式組合截面格構(gòu)式組合截面第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面選擇v 對(duì)截面形式的要求 能提供強(qiáng)度所需要的截面積 制作比較簡(jiǎn)便 便于和相鄰的構(gòu)件連接 截面開展而壁厚較薄第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的

4、強(qiáng)度軸心受拉承載極限l 截面平均應(yīng)力達(dá)到fu ，但缺少安全儲(chǔ)備l 另外當(dāng)毛截面平均應(yīng)力超過鋼材的屈服強(qiáng)度fy ，結(jié)構(gòu)變形過大。l 因此，拉桿毛截面上平均應(yīng)力應(yīng)以不超過屈服強(qiáng)度fy 為準(zhǔn)則。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度（1）截面無削弱l 構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。 設(shè)計(jì)時(shí)，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：NfA式中： N 軸心力設(shè)計(jì)值； A 構(gòu)件的毛截面面積； f 鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，=y/R。 第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度（2）有孔洞等削弱l 彈性階段應(yīng)力分布不均勻；l 極限狀態(tài)

5、凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力 n/NAf截面削弱處的應(yīng)力分布NNNN0 max=30 fy (a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度（2）有孔洞等削弱nNfAv 以構(gòu)件凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 關(guān)于凈截面面積關(guān)于凈截面面積nAtdtbAn043.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度NN11鋼板厚度t，寬度b，螺栓直徑d0，得出第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 關(guān)于凈截面面積關(guān)于凈截面面積nA3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度NN11思考：當(dāng)沿思考：當(dāng)沿- -

6、截面截面破壞時(shí)，凈截面積怎樣計(jì)算呢？破壞時(shí)，凈截面積怎樣計(jì)算呢？第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度例題：課本80頁解：由附錄1中附表1可得I20a的截面積為3550mm2，扣除孔洞后的凈面積為 mm2。工字鋼較厚板件的厚度為11.4mm，故由附錄4可得Q235鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 N/mm2，構(gòu)件的拉應(yīng)力為 N/mm2，即該柱的強(qiáng)度滿足要求。3249275 .213550An215f 2155 .138324910450AN3n第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.1.2 軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度例題：下圖所示某鋼板的搭接連接，采用例題：下圖所示某鋼板的搭接連

7、接，采用c c級(jí)普通螺栓級(jí)普通螺栓M22M22，孔徑孔徑23.5mm23.5mm，承受軸心拉力，鋼材，承受軸心拉力，鋼材Q235Q235，試驗(yàn)算此連接，試驗(yàn)算此連接是否可靠。是否可靠。KNKNKNKN第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2 梁的類型和強(qiáng)度3.2.1 梁的類型l應(yīng)用應(yīng)用：房屋建筑和橋梁工程房屋建筑和橋梁工程l例如例如：樓蓋梁、工作平臺(tái)梁、墻架梁、吊車梁、檁條及梁式橋、大跨斜拉橋、懸索橋中的橋面梁等。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v鋼梁按制作方法的分為：型鋼梁 組合梁 熱軋型鋼梁 冷彎薄壁型鋼梁 3.2.1 梁的類型v按彎曲變形狀況分為：?jiǎn)蜗驈澢鷺?gòu)件雙向彎曲構(gòu)件第

8、3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.1 梁的類型v 型鋼梁熱軋型鋼梁冷彎薄壁型鋼梁第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.1 梁的類型v 型鋼梁組合梁第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述圖圖5.2 5.2 工作平臺(tái)梁格布置示例工作平臺(tái)梁格布置示例第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述雙向彎曲梁雙向彎曲梁v 按受力情況分：?jiǎn)蜗驈澢汉碗p向彎曲梁(a) 屋面檁條屋面檁條 (b) 吊車梁吊車梁3.2.1 梁的類型第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 蜂窩梁、楔形梁蜂窩梁、楔形梁楔形梁楔形梁蜂窩梁蜂窩梁3.2.1 梁的類型第3章 構(gòu)

9、件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述 預(yù)應(yīng)力梁預(yù)應(yīng)力梁l 基本原理：受拉側(cè)設(shè)置基本原理：受拉側(cè)設(shè)置高預(yù)拉力的鋼筋，使梁受高預(yù)拉力的鋼筋，使梁受荷前反彎曲。荷前反彎曲。 l 制作、施工過程復(fù)雜制作、施工過程復(fù)雜。3.2.1 梁的類型第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述（1 1） 梁的抗彎強(qiáng)度梁的抗彎強(qiáng)度正應(yīng)力正應(yīng)力3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度ABCDMeMpMwMME=0EstEyst梁的M-w曲線應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡(jiǎn)圖第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述（1 1） 梁的抗彎強(qiáng)度梁的抗彎強(qiáng)度正應(yīng)力正應(yīng)力3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度正應(yīng)力發(fā)展的四個(gè)階段正應(yīng)力發(fā)展的四個(gè)階段：彈性區(qū)塑性區(qū)a=fy彈

10、塑性階段 fy彈性階段全部塑性=fy塑性階段fy應(yīng)變硬化階段yyxx第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述（1 1） 梁的抗彎強(qiáng)度梁的抗彎強(qiáng)度正應(yīng)力正應(yīng)力3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度( (a a) ) 彈性工作階段：疲勞計(jì)算、冷彎薄壁型鋼(b) (b) 彈塑性工作階段：一般受彎構(gòu)件(c) (c) 塑性工作階段：塑性鉸(d) (d) 應(yīng)變硬化階段：一般不利用第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 彈性設(shè)計(jì)（需驗(yàn)算疲勞的梁、薄壁桿）彈性設(shè)計(jì)（需驗(yàn)算疲勞的梁、薄壁桿）fWMWMfWMnyynxxnxx雙向彎曲：?jiǎn)蜗驈澢簍twhyf byf xx3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度第3章 構(gòu)件的截

11、面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 塑性階段設(shè)計(jì)（需驗(yàn)算疲勞的梁、薄壁桿）塑性階段設(shè)計(jì)（需驗(yàn)算疲勞的梁、薄壁桿）3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度l 截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，應(yīng)力分布呈矩形。彎矩達(dá)到最大極限稱為塑性彎矩Mp，截面形成塑性鉸。全部塑性=fy塑性階段pnpyMW fWnp截面對(duì)x軸的截面塑性模量。2n1npxSSWS1n 、S2n 中和軸以上、下凈截面對(duì)中和軸的面積矩。 第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 塑性階段設(shè)計(jì)塑性階段設(shè)計(jì)3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度yyxxxxcyyy1y2yp-24010-20010形 心 軸中 和 軸-10200-10240第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1

12、章 概述v 塑性階段設(shè)計(jì)塑性階段設(shè)計(jì)3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度截面繞x軸的塑性系數(shù)F：pnpynpenynMWfWFMW fW塑性系數(shù)F與截面形狀有關(guān)，而與材料的性質(zhì)無關(guān)，所以又稱截面的形狀系數(shù)。截面的形狀系數(shù)F=1.5 矩形截面=1.7 圓形截面=1.27 圓管截面=1.11.17 工字形截面繞x軸第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述v 彎曲正應(yīng)力彎曲正應(yīng)力3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度梁的設(shè)計(jì)僅邊緣屈服，材料的強(qiáng)度性能未充分發(fā)揮。允許截面有一定的塑性發(fā)展，塑性發(fā)展區(qū)深度為a=(1/81/4)h，引入截面塑性發(fā)展系數(shù)x、y 。出現(xiàn)塑性鉸，導(dǎo)致變形過大，一個(gè)靜定梁中只允許出現(xiàn)一個(gè)塑性鉸

13、，故塑性設(shè)計(jì)僅限于等截面。彈性設(shè)計(jì)：彈塑性設(shè)計(jì)：塑性設(shè)計(jì)：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度xxnxMfWa）繞x軸單向彎曲時(shí)式中：Mx、My 梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx、Wny 截面對(duì)x、y軸的凈截面模量； x、y 截面對(duì)x、y軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)，小于F； f 鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度 。 第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度fWMWMnyyynxxxb）繞x、y軸雙向彎曲時(shí)式中：Mx、My 梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx、Wny 截面對(duì)x、y軸的凈截面模量； x、y 截面對(duì)x、y軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)

14、，小于F； f 鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度 。 第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述截面塑性發(fā)展系數(shù)截面塑性發(fā)展系數(shù)x x、y y值值第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述截面塑性發(fā)展系數(shù)截面塑性發(fā)展系數(shù)x x、y y值值第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度v 截面塑性發(fā)展系數(shù)截面塑性發(fā)展系數(shù) x和和 y（特殊情況特殊情況）0 . 1yx（1 1）需要計(jì)算疲勞的梁，不考慮截面發(fā)展塑性。需要計(jì)算疲勞的梁，不考慮截面發(fā)展塑性。（2 2）當(dāng)當(dāng)0 . 1x（3 3）冷彎薄壁型鋼梁，不考慮截面發(fā)展塑性。冷彎薄壁型鋼梁，不考慮截面發(fā)展塑性。y1y13 235/15 235/f

15、b tf第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度例題：例題：條件：已知簡(jiǎn)支軌道梁承受動(dòng)力荷載，其最大彎矩設(shè) 計(jì) 值 Mx= 4 4 0 k N m ， 采 用 熱 軋 H 型 鋼H6002001117制作，Ix=78200104mm4，Wnx=Wx=2610103mm3鋼材為Q235.要求驗(yàn)算截面承載力。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度236nxxxxy1w1mm6 .16010261005.1104401 .1 .405.11 .2 .513f235136 .517211-200t2t-btbNWM由規(guī)范式得查規(guī)范表翼緣寬厚

16、比：解：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述VwfItVSmax在主平面內(nèi)受彎的梁，其抗剪強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算在主平面內(nèi)受彎的梁，其抗剪強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：。鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值腹板厚度；毛截面慣性矩；面對(duì)中和軸的面積矩；計(jì)算剪應(yīng)力處以上毛截用的剪力；計(jì)算截面沿腹板平面作VwftISVbhVmaxb=1.5VS=twI twmax3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度（2 2） 梁的抗剪強(qiáng)度梁的抗剪強(qiáng)度剪應(yīng)力剪應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.2 梁的彎曲、剪切強(qiáng)度計(jì)算題：一工字形截面梁繞x軸受力，截面尺寸如圖，當(dāng)梁某一截面所受彎矩M=400kNm、剪力V=580kN時(shí)，試驗(yàn)算梁在該截

17、面處的剪切強(qiáng)度是否滿 足 要 求 。 已 知 鋼 材 為 Q 2 3 5 B ，f=215N/mm2,fv=125N/mm2。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述扭轉(zhuǎn)形式扭轉(zhuǎn)形式l自由扭轉(zhuǎn)：截面不受任何約束，能夠自由產(chǎn)生翹曲變形截面不受任何約束，能夠自由產(chǎn)生翹曲變形的扭轉(zhuǎn)。的扭轉(zhuǎn)。l約束扭轉(zhuǎn)：桿件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下由于支承條件或荷載桿件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下由于支承條件或荷載條件的不同，截面不能完全自由地產(chǎn)生變形，即翹曲變形條件的不同，截面不能完全自由地產(chǎn)生變形，即翹曲變形受到約束的扭轉(zhuǎn)受到約束的扭轉(zhuǎn)3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述maxst/M t I3t/3Ibt矩

18、形截面桿件的矩形截面桿件的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（1 1）自由扭轉(zhuǎn)自由扭轉(zhuǎn)stMGI3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)l 對(duì)于矩形截面桿件，當(dāng)bt時(shí)截面上扭矩：截面上剪力：扭轉(zhuǎn)常數(shù)：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)l 對(duì)于薄板組合截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)或扭轉(zhuǎn)慣性矩3t1/3ni iiIbt薄板組合截面薄板組合截面第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)l 對(duì)于熱軋型鋼開口截面，考慮圓角影響3t1/ 3ni iiIkb t第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述It1:500 , 30:1閉合截面的循環(huán)剪力流閉合截面的循環(huán)剪力流截面面積相同的兩種截面截面面積相同的兩種截面t

19、ds/AI2t43.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)l 對(duì)于開口截面第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)（2 2）約束扭轉(zhuǎn)約束扭轉(zhuǎn)l 桿件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下由于支承條件或荷載條件的不同，截面不能完全自由的產(chǎn)生翹曲變形，即翹曲變形收到約束的扭轉(zhuǎn)。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述I翹曲常數(shù)（扇性慣性矩）MT=Ms+MttsGIGIM自由扭轉(zhuǎn)的扭矩 EIhVMf約束（翹曲）扭轉(zhuǎn)的扭矩3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.2.3 梁的扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力對(duì)工形截面梁ffy2MhxxEI 對(duì)冷彎槽鋼等非雙軸對(duì)稱梁BW B 雙彎矩（雙力矩）第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章

20、概述3.3.1 3.3.1 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力h 0twahyRaFhyzlzl1ayh0hwtaal 當(dāng)梁上翼緣受有沿腹板平面作用的集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)，腹板計(jì)算高度上邊緣的局部承壓強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：cw zFft l式中 集中荷載增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車梁取 =1.35，其他取 = 1.0第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.1 3.3.1 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力。軌道的梁軌道的高度，對(duì)梁頂無度上邊緣的距離；自梁頂面至腹板計(jì)算高；的輪壓可取的支承長(zhǎng)度，對(duì)鋼軌上集中荷載沿梁跨度方向梁端支反力：跨中集中荷載：，度邊緣的假定分布長(zhǎng)度

21、集中荷載在腹板計(jì)算高；其他荷載級(jí)工作制吊車輪壓集中荷載增大系數(shù)；重考慮動(dòng)力系數(shù)；集中荷載，對(duì)動(dòng)力荷載0505 . 2250 . 135. 11RRhhhmmaahalhhallFyyzRyzzfltFzwc3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.1 3.3.1 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力cw zFft llz 壓應(yīng)力分布長(zhǎng)度zyR52lahhzy2.5lah輪壓時(shí) （a，c）支座壓力時(shí)（b）第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力c第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組

22、合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.1 3.3.1 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力lz 壓應(yīng)力分布長(zhǎng)度zy2.5lah第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.1 3.3.1 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.1 3.3.1 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.2 3.3.2 多種應(yīng)力的組合效應(yīng)多種應(yīng)力的組合效應(yīng)3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力l 梁

23、在受彎的同時(shí)經(jīng)常會(huì)受剪，當(dāng)一個(gè)截面上的彎矩和剪力都較大時(shí)，需要考慮他們的組合效應(yīng)。在I字形和H形截面的腹板邊緣處。FFMV11 、 、 c的共同作用y1yxc第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3.2 3.3.2 多種應(yīng)力的組合效應(yīng)多種應(yīng)力的組合效應(yīng)3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力l 工字型截面梁的正應(yīng)力和剪應(yīng)力都是變化的，他們的最不利組合出現(xiàn)在腹板的邊緣，該處達(dá)到屈服時(shí)，相鄰材料都還處于彈性階段，不妨礙梁繼續(xù)承受更大荷載，驗(yàn)算公式為：2231.1f第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述113.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力3.3.2 3.3.2 多種應(yīng)力的組合效應(yīng)多種應(yīng)力的組合效應(yīng)第

24、3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述nIMyvwfItVSfcc12223當(dāng)還有對(duì)腹板邊緣產(chǎn)生局部壓力的集中荷載時(shí)，折算應(yīng)力擴(kuò)展為： 式中式中3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力式中 1 與 c異號(hào)時(shí)取1.2，同號(hào)時(shí)取1.1第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面3

25、.4.1 初選截面（1） 型鋼梁梁跨度不大梁跨度不大軋制型鋼fMWxxnx查型鋼表選適用的截面選用鋼量最省的選用鋼量最省的第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面（2）組合梁的設(shè)計(jì)：截面較大的梁需要用焊接截面然后確定截面高度、腹板尺寸、翼緣尺寸。首先求出fMWxxnx第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面梁的總用鋼量最小)cm(3073xeWh容許最大高度hmax容許最小高度hmin建筑設(shè)計(jì)或工藝設(shè)備需求的凈空剛度條件確定： vv 經(jīng)濟(jì)高度he（3）確定梁高第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述

26、3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面容許最小高度hmin均布荷載作用下簡(jiǎn)支梁的最小高度vl/1000l/750l/600l/500l/400l/300l/250l/200hminQ235l/6l/8l/10l/12l/15l/20l/24l/30Q345l/4.1l/5.5l/6.8l/8.2l/10.2 l/13.7 l/16.4 l/20.5Q390l/3.7l/4.9l/6.1l/7.4l/9.2l/12.3 l/14.7 l/18.2第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面腹板尺寸l 腹板高度hw較梁高h(yuǎn)小得不多，可取為比h略

27、小的數(shù)值，一般為50mm的倍數(shù)。l 腹板主要受剪力作用，由抗剪強(qiáng)度要求和局部穩(wěn)定要求確定腹板厚度tw。mm611maxwvww（局部穩(wěn)定），（抗剪），hfhVt當(dāng)梁端翼緣無削弱時(shí)取1.2；當(dāng)梁端翼緣削弱時(shí)取1.5第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面翼緣尺寸6612wwwx213wwxxw1hthWbthhbthhthIWhhh通常按b=25t選擇b和t，一般翼緣寬度b常在下述范圍：65 . 2hbh第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面翼緣尺寸當(dāng)利用部分塑性時(shí)，即x=1.0523515y1ft

28、b23513y1ftb當(dāng)采用彈性設(shè)計(jì)時(shí)，即x=1.0b1和t應(yīng)滿足第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力l 當(dāng)梁的橫向荷載不通過截面剪心時(shí)，1應(yīng)和約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力加在一起，而應(yīng)和自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力相組合。正應(yīng)力的驗(yàn)算公式是：enxMBfWW第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力例題：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第一步：第一步：求出支座反力求出支座反力F F; ;彎矩最大值彎矩最大值MMx x，剪力剪力V V選擇鋼材強(qiáng)度：選擇鋼材強(qiáng)度：通常通常h h16mm16mm截面塑性發(fā)

29、展系數(shù)：截面塑性發(fā)展系數(shù)：F2F1fMWxxnx查課本336頁查課本336頁查課本79頁第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力課本336第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力課本79頁第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第二步：由以上可知數(shù)值：第二步：由以上可知數(shù)值：MMx x= =pl pl/4=1500/4=15008/4=3000kN8/4=3000kN =1.05 =1.05fMWxxnxfMWxxnx代入：376xmaxnxmm103289. 12151.05103000fMW第3

30、章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第三步：確定腹板高第三步：確定腹板高課本65頁經(jīng)濟(jì)高度：課本65頁1358mm300101.32897300W7h373xe考慮到梁截面高度大一些，更有利于增加剛度，初選梁的腹板高度腹板高度h hw=w=h he e=1400mm=1400mmhw=1400第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第四步：確定腹板厚度第四步：確定腹板厚度t tw w43mm. 61251400107505 . 1fh1.5Vt3vww第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力10.7

31、6mm1.076cm1114011htww故選用腹板厚tw=10。tw=10第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第五步：選定第五步：選定翼緣板寬度翼緣板寬度b b和和翼緣厚度翼緣厚度t t27wwwx7159mm61400101400103289. 16hthWbt代入式計(jì)算：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力l初選翼緣板寬度t=400mm，則所需厚度為9mm.174007159tl考慮到公式的近似性和鋼梁的自重作用等因素，選用20mmt t=20mmt=20mm第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓

32、應(yīng)力和組合應(yīng)力例題：驗(yàn)算是否考慮截面塑性：梁翼緣的外伸寬度為195mm2/ )10400(b113f /2351375. 920195tby1故翼緣板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可考慮部分塑性發(fā)展。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力t=20mmt=20mmhw=1400tw=10截面尺寸截面尺寸第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第六步：驗(yàn)算截面截面的實(shí)際幾何性質(zhì)計(jì)算：t=20mmt=20mmh=1440tw=10hw=1400第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力t=20mmt=20mm

33、h=1440tw=10hw=1400第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力t=20mmt=20mmh=1440tw=10hw=1400ABC第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面l 例：均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為4.5kN/m2，恒載標(biāo)準(zhǔn)值為3kN/m2，鋼材為Q235B，假定平臺(tái)板為剛性，可以保證次梁的整體穩(wěn)定。試設(shè)計(jì)主梁（組合截面）和次梁（型鋼）。43m=12m3m6m43m=12m6m6m第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度

34、條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面l將次梁A設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)支梁，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖。43m=12m3m6m43m=12m6m6m1）荷載及內(nèi)力計(jì)算均布荷載設(shè)計(jì)值：2kkN/m5 . 75 . 43q2dkN/m9 . 95 . 44 . 132 . 1q均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：次梁承受的線荷載：kN/m7 .2939 . 9q第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面43m=12m3m6m43m=12m6m6m6000q支座處最大剪力：kN.m58.27167 .29818122maxqlM跨中最大彎矩：kN05.85635.282121maxqlV第3章 構(gòu)件的

35、截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面43m=12m3m6m43m=12m6m6m6000q次梁所需要的凈截面抵抗矩為：336xxnxcm565mm56513821505. 11058.127fMW查P321附表1，選用I32a，梁自重g=52.79.8516N/m，Ix=11080cm4Wx=692cm3，Sx=402.9cm2，tw=9.5mm。2）初選截面第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面43m=12m3m6m43m=12m6m6m6000q3）截面強(qiáng)度驗(yàn)算kN.m37.13179. 258.127

36、xM梁自重產(chǎn)生的彎矩：kN.m79. 262 . 1516818122gqlM總彎矩：第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面43m=12m3m6m43m=12m6m6m6000q梁跨中最大彎曲應(yīng)力：2236nxxxN/mm215N/mm67.180105 .69205. 11037.131fWM第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面43m=12m3m6m43m=12m6m6m6000q支座處最大剪應(yīng)力：223N/mm125N/mm4 .325 . 91108005 .4001005.85vwxx

37、ftIVS 可見型鋼由于腹板較厚，剪應(yīng)力一般不起控制作用。因此只有在截面有較大削弱時(shí)才必須驗(yàn)算剪應(yīng)力。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述173.8173.8173.843m=12m3m6m43m=12m6m6mB B86.986.943000=12000173.8173.8173.886.986.93.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面2.主梁設(shè)計(jì)1）內(nèi)力計(jì)算兩側(cè)次梁對(duì)主梁產(chǎn)生的壓力為：kN81.17362 . 1516. 0205.85F將主梁B也設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)支梁主梁的支座反力（未計(jì)主梁自重）：kN6 .34728 .173R第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述173.817

38、3.8173.843m=12m3m6m43m=12m6m6mB B86.986.943000=12000173.8173.8173.886.986.93.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面2.主梁設(shè)計(jì)跨中最大彎矩：kN.m8 .104238 .17369 .866 .347maxM第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述173.8173.8173.843m=12m3m6m43m=12m6m6mB B86.986.943000=12000173.8173.8173.886.986.93.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面2）初選截面梁所需要的凈截面抵抗矩為：336xxnxcm

39、269.4619mm461926921505. 1108 .1042fMW第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述173.8173.8173.843m=12m3m6m43m=12m6m6mB B86.986.943000=12000173.8173.8173.886.986.93.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面 梁的高度在凈空上無限制，按剛度要求，工作平臺(tái)主梁的容許撓度為l/400，則梁容許的最小高度為：（參照均布荷載作用）mm800151200015minlh第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述173.8173.8173.843m=12m3m6m43m=12m6m6mB B

40、86.986.943000=12000173.8173.8173.886.986.93.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面cm6 .8630269.4619730733xeWh再按經(jīng)驗(yàn)公式，可得梁的經(jīng)濟(jì)高度： 參照以上數(shù)據(jù)，考慮到梁截面高度大一些，更有利于增加剛度，初選梁的腹板高度hw=100cm。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面可見依剪力要求所需的腹板厚度很小。腹板厚度按抗剪強(qiáng)度：考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素:cm909. 011/10011/wwhtmm5 . 212510002607001.22 . 1vwmaxfhVtw取腹板

41、t=8mm。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面1482801410001371. 9141361tb根據(jù)近似公式計(jì)算所需翼緣板面積：2wwwxcm86.3261008 . 01004619.2966hthWbt翼緣板寬：b=(1/2.51/6)h=167400mm，取b=280mm。翼緣板厚：t=3286/280=11.7mm，取t=14mm。翼緣外伸寬度：b1=(280-8)/2=136mm。 梁翼緣板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可以考慮部分塑性發(fā)展。梁截面如圖所示。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁

42、截面選擇梁截面1482801410003）截面驗(yàn)算截面的實(shí)際幾何性質(zhì)：3xcm52184 .51268193W42323cm26819324 . 11004 . 12821008 . 0121)(212121thbthtIwwwx2wwcm4 .1584 . 12828 . 01002btthA第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面1482801410003）截面驗(yàn)算主梁自重估算：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度梁的質(zhì)量為：式中1.2為考慮腹板加勁肋等附加構(gòu)造用鋼使自重增大的系數(shù)，則梁的自重為：154.8100785010-61.2149.2kg/m第3章 構(gòu)件的截面

43、承載力強(qiáng)度第1章 概述由梁自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩：mkN54.31122 . 146. 1818122maxqlMkN51.10122 . 146. 12121qlV由梁自重產(chǎn)生的支座剪力：跨中最大彎矩：mkN34.107454.318 .1042maxM強(qiáng)度驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：2236nxxxN/mm215N/mm19610521805. 11074.1074fWM剪應(yīng)力驗(yàn)算略；次梁作用處設(shè)置支承加勁肋，不需驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述計(jì)算題：某焊接工字型截面簡(jiǎn)支梁，梁的跨度及幾何尺寸如圖，鋼材選用Q345，試按強(qiáng)度要求確

44、定梁截面。3.4 按強(qiáng)度條件按強(qiáng)度條件選擇梁截面選擇梁截面F2=800kNF1=800kN3m3m3m第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4.3 梁截面沿長(zhǎng)度的變化思路：為了節(jié)約鋼材可將組合梁截面也隨彎矩變化而變化。M1l/6V均布荷載簡(jiǎn)支梁改變梁高改變梁寬彎矩中間大，兩邊小剪力中間小，兩邊小支座到跨中腹板漸薄第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4.3 梁截面沿長(zhǎng)度的變化思路：為了節(jié)約鋼材可將組合梁截面也隨彎矩變化而變化。變截面時(shí)改變翼緣寬度改變梁高b1bl/6l/61:4(1/61/5)lhh/2焊接改變一次截面，節(jié)約1020鋼材，再改變一次，節(jié)約34。所以，改變一次截面。若

45、改變截面效益不大，則不改變。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.4.3 梁截面沿長(zhǎng)度的變化l 若采用單塊翼緣不能滿足要求時(shí)，可采用多層翼緣板l1l1理論切斷點(diǎn)l 為了保證斷點(diǎn)處能正常工作，實(shí)際斷點(diǎn)外伸長(zhǎng)度為了保證斷點(diǎn)處能正常工作，實(shí)際斷點(diǎn)外伸長(zhǎng)度l l1 1應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：l 1 1）端部有正面角焊縫時(shí)：）端部有正面角焊縫時(shí)：當(dāng)hf 0.75t1時(shí),l1 b1; 當(dāng)hf 0.75t1時(shí),l1 1.5b1 2）端部無正面角焊縫時(shí)：端部無正面角焊縫時(shí)：l1 2b1 b1 、t1外層翼緣板的寬度和厚度；hf 焊腳尺寸。 當(dāng)翼緣采用兩層鋼板時(shí)，外層鋼板與內(nèi)層鋼板厚度比宜0.51.0。第3章 構(gòu)

46、件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6.1 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用l 定義與應(yīng)用l構(gòu)件同時(shí)承受軸心壓（或拉）力和繞截面形心主軸的彎矩作用，稱為壓彎（拉彎）構(gòu)件。根據(jù)繞截面形心主軸的彎矩，有單向壓（拉）彎構(gòu)件；雙向壓（拉）彎構(gòu)件。NNM2FNFNN2MNeNN1MNNN1MeN壓彎構(gòu)件 拉彎構(gòu)件 第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6.1 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用l 拉彎構(gòu)件：若承受的彎矩不大時(shí)，其截面形式和一般軸心受拉桿一樣；當(dāng)彎矩較大時(shí)，應(yīng)采用在彎矩作用平面內(nèi)有較大抗彎剛度的平面。l 壓彎構(gòu)件：若承受的彎矩不大時(shí)，其截面形式和一般軸心受壓桿一樣；當(dāng)彎矩較大時(shí)，可采用截面高度較大的雙軸對(duì)稱截面或單軸對(duì)稱截面。第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6.1 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用實(shí)腹式格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的單軸對(duì)稱截面l 截面形式第3章 構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度第1章 概述3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.6.1 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用l 拉彎、壓彎構(gòu)件的破壞格構(gòu)式拉彎桿冷彎薄壁型鋼拉彎桿以截面邊緣達(dá)到屈服強(qiáng)度為極限狀態(tài)實(shí)腹式拉彎桿：以截面出現(xiàn)塑性鉸為承載能力的極限狀態(tài)。拉彎桿l壓彎桿