最新型鋼抗彎強度計算課件

1、第一節(jié) 緒論第二節(jié) 抗彎強度第三節(jié) 規(guī)范強度計算公式第四節(jié) 梁的整體穩(wěn)定計算第五節(jié) 焊接組合梁的局部穩(wěn)定和加勁肋設(shè)計第六節(jié) 薄板屈曲后強度第七節(jié) 考慮腹板屈曲后強度的梁設(shè)計第八節(jié) 型鋼梁的截面設(shè)計第九節(jié) 焊接組合梁的截面設(shè)計第十節(jié) 梁的拼接第五章 受彎構(gòu)件 概念：承受橫向荷載，樓蓋梁、吊車梁、檁條、橋梁等； 分類：第一節(jié) 緒 論實腹式格構(gòu)式：當(dāng)跨度超過40m時，最好采用格構(gòu)桁架型鋼截面：加工方便、制造簡單、成本低；組合截面：型鋼沒法滿足強度和剛度要求時； 梁格：縱橫交錯的主次梁組成的平面體系 （1）簡式梁格：單一主梁 （2）普通梁格：分主、次梁 （3）復(fù)式梁格：分主梁及橫、縱次梁 梁板共同作用

2、： （1）共同工作：組合樓板 （2）不共同工作：一般的鋼筋混凝土樓板第一節(jié) 緒 論第二節(jié) 抗彎強度 截面正應(yīng)力發(fā)展三個階段：（1）彈性階段：承受動力荷載（2）彈塑性階段：靜力荷載或者間接動荷載（3）塑性階段： 截面彈塑性階段抗彎承載力： 矩形截面：(1)彈性階段：(2)塑性階段：(3)彈塑性階段: 截面形狀系數(shù)：部分截面發(fā)展塑性（1/4截面，a=h/8）為極限狀態(tài)：式中： 為塑性發(fā)展系數(shù)，按P172，表5.1; 有兩種情況下塑性發(fā)展系數(shù)取1.0；第三節(jié) 規(guī)范采用強度計算公式 一、彎曲正應(yīng)力二、抗剪強度 方法：剪力流理論分析，假定沿薄壁厚度方向均勻分布；(1) 當(dāng)計算腹板上任一點豎向剪應(yīng)力時：為

3、計算剪應(yīng)力處以上或以下毛截面對中和軸x的面積矩；(2) 當(dāng)計算翼緣上任一點的水平剪應(yīng)力時：以左或右毛截面對中和軸x的面積矩；為計算剪應(yīng)力處截面厚度；三、腹板局部壓應(yīng)力移動集中吊車輪壓固定集中荷載（支座反力）四、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下折算應(yīng)力第四節(jié) 梁的整體穩(wěn)定計算一、基本概念 整體失穩(wěn)現(xiàn)象： 機理分析：梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側(cè)向剛度不夠，就會發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形；梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭轉(zhuǎn)變形，同時還有彎矩作用平面內(nèi)的彎曲變形，故梁的整體失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式，完整的說應(yīng)為：側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。二、單軸對稱截面簡支梁臨界彎矩計算公式： （1）C1、C2、C3荷載類型有關(guān)（2）I

4、y、Iw、It截面慣性矩（3）L側(cè)向無支撐長度（4）a高度方向作用點位置（5）荷載情況系數(shù)C1C2C3跨中集中荷載1.350.550.41滿跨均布荷載1.130.460.53純彎曲1.000.001.00 影響鋼梁整體穩(wěn)定性的主要因素（1）梁側(cè)向無支撐長度或受壓翼緣側(cè)向支承點的間距L1， L1越小，則整體穩(wěn)定性愈好，臨界彎矩值愈高。（2）梁截面的尺寸，包括各種慣性矩。慣性矩愈大，則梁的整體穩(wěn)定性愈好，特別是梁的受壓翼緣寬度b1的加大，還可以提高公式中的y。（3）梁端支座對截面的約束,如能提高對截面y軸的轉(zhuǎn)動約束，那么梁的整體穩(wěn)定性將大大提高；（4）所受荷載類型，純彎、均布荷載、跨中集中荷載（5

5、）沿截面高度方向荷載作用點位置，a值；上翼緣為負，下翼緣為正；三、整體穩(wěn)定性的驗算 單個平面內(nèi)彎曲:四、整體穩(wěn)定系數(shù)1、焊接工字形截面、雙軸對稱、純彎荷載2、焊接工字形截面、單軸對稱（截面不對稱及不同荷載影響） 當(dāng) 時則取穩(wěn)定系數(shù)為：3、軋制普通工字鋼簡支梁4、熱軋槽鋼鋼簡支梁5、雙軸對稱工字形截面懸臂梁四、整體穩(wěn)定系數(shù)五、整體穩(wěn)定性的保證1有鋪板(鋼筋混凝土板和鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時；2H型鋼或工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度L1與其寬度b之比不超過表5.4所規(guī)定的數(shù)值時. 表5.4 H型鋼或工字形截面簡支梁不需計算整體穩(wěn)定性的最大L1/b

6、1值鋼號跨中無側(cè)向支撐點的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支撐點的梁無論荷載作用于何處荷載作用在于翼緣荷載作用于下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0六、整體穩(wěn)定性的驗算步驟1、判斷是否需要驗算整體穩(wěn)定；2、計算截面參數(shù)；3、根據(jù)荷載情況查的等效臨界彎矩系數(shù)b ；4、代入公式求得整體穩(wěn)定系數(shù)b ，驗算整體穩(wěn)定；算例5-2，5-3第五節(jié) 梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計一、概述 翼緣板：受力較為簡單，仍按限制板件寬厚比的方法來保證局部穩(wěn)定性。 腹板：受力復(fù)雜，且為滿足強度要求，截面高度較大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法

7、，會使腹板取值很大，不經(jīng)濟，一般采用加勁肋的方法來減小板件尺寸，從而提高局部穩(wěn)定承載力。1橫向加勁肋2縱向加勁肋3短加勁肋二、翼緣板的局部穩(wěn)定 設(shè)計原則：等強原則 按彈性設(shè)計（不考慮塑性發(fā)展取=1.0），因有殘余應(yīng)力影響，實際截面已進入彈塑性階段，規(guī)范取Et=0.7E。 若考慮塑性發(fā)展(1.0），塑性發(fā)展會更大Et=0.5E三、腹板的屈曲 僅配置有橫向加勁肋的腹板 同時配置有橫向加勁肋和縱向加勁肋的腹板（1）受壓翼緣與縱向加勁肋之間（2）受拉翼緣與縱向加勁肋之間 在受壓翼緣與縱向加勁肋之間設(shè)置短橫肋1.復(fù)合應(yīng)力作用板件屈曲（1）在腹板兩側(cè)成對配置的鋼板橫向加勁肋 外伸寬度 厚度 （2）在腹板一

8、側(cè)配置的鋼板橫向加勁肋， 外伸寬度：應(yīng)大于按上式算得的1.2倍， 厚度：應(yīng)不小于其外伸寬度的1/15。2.腹板加勁肋的構(gòu)造要求 （4）橫向加勁肋端部的處理：（3）在同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強的腹板中，應(yīng)在其相交處將縱向加勁肋斷開，橫向加勁肋保持連續(xù)。其繞z軸的慣性矩還應(yīng)滿足：2.腹板加勁肋的構(gòu)造要求 （1）穩(wěn)定性計算： 支承加勁肋按承受固定集中荷載或梁支座反力的軸心受壓構(gòu)件，計算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。此受壓構(gòu)件的截面面積A包括加勁肋和加勁肋每側(cè)15tw范圍內(nèi)的腹板面積，計算長度近似地取為h0 。3、支承加勁肋（2）承壓強度計算 梁支承加勁肋的端部應(yīng)按所承受的固定集中荷載或支座反力計算，

9、當(dāng)加勁肋的端部刨平頂緊時，計算其端面承壓應(yīng)力： 式中 fce 鋼材端面承壓的強度設(shè)計值； Ace 支承加勁肋與翼緣板或柱頂相接觸的面積。 腹板橫肋設(shè)計步驟1、判斷是否需要設(shè)置橫肋；2、橫肋設(shè)置，確定間距a，bs，ts；3、腹板在復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的驗算；4、支承加勁肋驗算：包括焊縫（橫肋與腹板連接）、軸壓穩(wěn)定驗算（繞z軸平面外穩(wěn)定）、強度驗算；第六節(jié) 薄板屈曲后強度一、薄板屈曲后強度概念及緣由分析： 板中部產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力約束板的縱向進一步彎曲變形，使板能繼續(xù)承受增大的壓力二、考慮屈曲后強度的腹板抗剪承載力分析：1、屈曲后抗剪承載力：公式（594） 2、抗剪承載力包括兩部分：屈曲剪力（屈曲強度）張力

10、場剪力（屈曲后強度）3、張力場剪力：（1）張力場法（復(fù)雜）；（2）規(guī)范（594）（576）三、考慮屈曲后強度的腹板抗彎承載力分析： 考慮腹板屈曲后抗彎承載力稍有下降 兩個假設(shè)：（1）有效高度；（2）受拉區(qū)與受壓區(qū)對稱 承載力計算公式：四、考慮屈曲后強度梁的計算公式（同時承受彎矩和剪力）式中 M，V 為同一梁截面的彎矩和剪力設(shè)計值； 當(dāng) V 0.5Vu，取V=0.5Vu； 當(dāng) M Mf，取M = Mf ；表明：（1）當(dāng)截面上的M 小于翼緣所能承受的Mf，則腹板可承受的剪力為Vu；（2）當(dāng)截面上的V 0.5Vu，取M = Meu 五、考慮屈曲后強度時橫向加勁肋設(shè)計（1）如果僅設(shè)置支承加勁肋不能滿足

11、式5.99時，應(yīng)在腹板兩側(cè)成對設(shè)置橫向加勁肋以減小區(qū)格的長度。（2）橫向加勁肋的截面尺寸要滿足式5.85對腹板加勁肋的構(gòu)造要求（3）鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求將中間橫向加勁肋當(dāng)作軸心受壓構(gòu)件，按以下軸心力計算其在腹板平面外的穩(wěn)定性： Ns =Vu crhwtw當(dāng)加勁肋還承受集中的橫向荷載F 時，Ns 還應(yīng)加上F。第七節(jié) 鋼梁的設(shè)計一、型鋼梁的設(shè)計1、根據(jù)實際情況計算梁的最大彎距設(shè)計值Mmax；2、根據(jù)抗彎強度和整體穩(wěn)定，計算所需的截面抵抗矩：3、查型鋼表確定型鋼截面4、截面驗算（1）強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓、折算應(yīng)力；（2）剛度驗算：驗算梁的撓跨比（3）整體穩(wěn)定驗算（型鋼截面局部穩(wěn)定一般不需驗算）。

12、（4）根據(jù)驗算結(jié)果調(diào)整截面，再進行驗算，直至滿足。二、組合梁的截面設(shè)計1、根據(jù)受力情況確定所需的截面抵抗矩2、截面高度的確定（1）最小高度：hmin由梁剛度確定；（2）最大高度：hmax由建筑設(shè)計要求確定；（3）經(jīng)濟高度：he由最小耗鋼量確定 選定高度：hminhhmax；3、確定腹板厚度（假定剪力全部由腹板承受），則有： 或按經(jīng)驗公式：4、確定翼緣寬度確定了腹板厚度后，可按抗彎要求確定翼緣板面積Af，以工字型截面為例：有了Af ，只要選定b、t中的其一，就可以確定另一值。5、截面驗算強度驗算：抗彎、抗剪、局部承壓以及折算應(yīng)力強度；剛度驗算：驗算梁的撓跨比；整體穩(wěn)定驗算；局部穩(wěn)定驗算（翼緣板）根據(jù)驗算結(jié)果調(diào)整截面，再進行驗算，直至滿足。根據(jù)實際情況進行加勁肋計算與布置6、腹板與翼緣焊縫的計算連接焊縫主要用于承受彎曲剪力，單位長度上剪力為：當(dāng)梁上承受固定的集中荷載且未設(shè)支承肋時，上翼緣焊縫同時承受剪力T1及集中力F的共同作用，由F產(chǎn)生的單位長度上的力V1為：三、焊接組合梁的截面改變 目的：節(jié)約鋼材，彎矩在變 截面改變方法：1、翼緣寬度改變；2、翼緣厚度或者層數(shù)改變；3、腹板高度和厚度改變； 注意點：1、只是對跨度較大者采用；2、截面變化應(yīng)該平緩，防止出現(xiàn)較為