T鋼結(jié)構(gòu)原理知識學習課件3

第五章梁（受彎構(gòu)件）第一節(jié)概述第二節(jié)梁的強度與剛度第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定第四節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計第五節(jié)梁的截面設(shè)計第一節(jié)概述梁主要是用作承受橫向荷載的實腹式構(gòu)件（格構(gòu)式為桁架），主要內(nèi)力為彎矩與剪力；梁的正常使用極限狀態(tài)為控制梁的撓曲變形；梁的承載能力極限狀態(tài)包括：強度、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性；梁的截面主要分型鋼與鋼板組合截面梁格形式主要有：簡式梁格（單一梁）、普通梁格（分主、次梁）及復式梁格（分主梁及橫、縱次梁），具體詳見P141圖5.2第二節(jié)梁的強度與剛度一、梁的強度梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強度應(yīng)包括：抗彎強度、抗剪強度、局部成壓強度，在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共同作用處還應(yīng)驗算折算應(yīng)力。1、抗彎強度彈性階段：以邊緣屈服為最大承載力彈塑性階段：以塑性鉸彎矩為最大承載力彈性最大彎矩塑性鉸彎矩截面形狀系數(shù)梁的《規(guī)范》計算方法以部分截面發(fā)展塑性（1/4截面）為極限承載力狀態(tài)單向彎曲雙向彎曲式中：γ為塑性發(fā)展系數(shù)，按P143，表5.1b1/t≥13及直接承受動力荷載時γ=1.0二、抗剪強度三、腹板局部壓應(yīng)力四、折算應(yīng)力兩σ同號取1.1，異號取1.2五、梁的剛度控制梁的撓跨比小于規(guī)定的限制（為變形量的限制）第三節(jié)梁的整體穩(wěn)定一、梁的失穩(wěn)機理梁受彎變形后，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那的彎曲變形，故梁的失穩(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)。從以上失穩(wěn)機理來看，提高梁的整穩(wěn)承載力的有效措施應(yīng)為提高梁上翼緣的側(cè)移剛度，減小梁上翼緣的側(cè)向計算長度二、影響梁整體穩(wěn)定的因素主要因素有：截面形式，荷載類型，荷載作用方式，受壓翼緣的側(cè)向支撐。三、整體穩(wěn)定計算表達式三、梁的整體穩(wěn)定保證措施提高梁的整體穩(wěn)定承載力的關(guān)鍵是，增強梁受壓翼緣的抗側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當滿足一定條件時，就可以保證在梁強度破壞之前不會發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗算梁的整體穩(wěn)定，具體條件詳見P153四、梁的側(cè)向支撐側(cè)向支撐作用是為梁提供側(cè)向支點，減小側(cè)向計算長度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實際為彎曲剪力），由于側(cè)彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第四章，側(cè)向力可以寫為：如果為支桿應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件計算，同時應(yīng)注意如書P154圖5.11所示的有效支撐。夾支座：梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。第四節(jié)梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計一、概述同軸壓構(gòu)件一樣，為提高梁的剛度與強度及整體穩(wěn)定承載力，應(yīng)遵循“肢寬壁薄”的設(shè)計原則，從而引發(fā)板件的局部穩(wěn)定承載力問題。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。腹板受力復雜，而且為滿足強度要求，截面高度較大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，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。圖中：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γ=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(γ＞1.0），塑性發(fā)展會更大Et=0.5E。當時，γ=1.0三、、腹腹板板的的屈屈曲曲屈曲曲應(yīng)應(yīng)力力統(tǒng)統(tǒng)一一表表達達式式（k值相相見見p167，表表5.9）剪切切應(yīng)應(yīng)力力屈屈曲曲如不不設(shè)設(shè)加加勁勁肋肋，，a＞＞＞b，b/a→→0，k≈≈5.34,χχ=1.23彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力彈彈性性屈屈曲曲如不不設(shè)設(shè)加加勁勁肋肋，，k≈≈23.9,χχ=1.66（1.23,扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)不不約約束束））局部部壓壓應(yīng)應(yīng)力力彈彈性性屈屈曲曲按a/h0=2設(shè)置置橫橫向向加加勁勁肋肋，，k≈≈18.4,ηη=1.0復合合應(yīng)應(yīng)力力作作用用板板件件屈屈曲曲僅配配置置橫橫向向加加勁勁肋肋配有有縱縱向向加加勁勁肋肋的的上上區(qū)區(qū)格格（（偏偏心心受受壓壓））配有有縱縱向向加加勁勁肋肋的的下下區(qū)區(qū)格格（（偏偏心心受受壓壓，，σc2≈σσc）四、、加加勁勁肋肋的的配配置置與與構(gòu)構(gòu)造造1、配配置置規(guī)規(guī)定定（P169，表表5.10）2、加加勁勁肋肋的的構(gòu)構(gòu)造造橫向向加加勁勁肋肋貫貫通通，，縱縱向向加加勁勁肋肋斷斷開開；；橫向向加加勁勁肋肋的的間間距距a應(yīng)滿滿足足，，當當且時時，，允允許許縱向向加加勁勁肋肋距距受受壓壓翼翼緣緣的的距距離離應(yīng)應(yīng)在在范范圍圍內(nèi)內(nèi)；；上述述各各式式中中，，h0為梁梁腹腹板板的的計計算算高高度度，，hc為梁梁腹腹板板受受壓壓區(qū)區(qū)高高度度，，對對于于單單對對稱稱截截面面，，前前述述表表5.10中4、5項中中有有關(guān)關(guān)縱縱向向加加勁勁肋肋規(guī)規(guī)定定中中的的h0應(yīng)取取2hc。加勁勁肋肋可可以以成成對對布布置置于于腹腹板板兩兩側(cè)側(cè)，，也也可可以以單單側(cè)側(cè)布布置置，，支支承承加加勁勁肋肋及及重重級級工工作作制制吊吊車車梁梁必必須須兩兩側(cè)側(cè)對對稱稱布布置置。。加勁勁肋肋必必須須具具備備一一定定剛剛度度，，截截面面尺尺寸寸及及慣慣性性矩矩應(yīng)應(yīng)滿滿足足：：橫向向加加勁勁肋肋的的截截面面尺尺寸寸雙側(cè)側(cè)布布置置時時單側(cè)側(cè)布布置置時時：：bs不應(yīng)應(yīng)小小于于上上式式的的1.2倍。。截面面慣慣性性矩矩的的要要求求（同同時時配配置置橫橫、、縱縱肋肋時時））橫向向肋肋：：縱向向肋肋：：當時時當時時橫向向加加勁勁肋肋應(yīng)應(yīng)按按右右圖圖示示切切角角，，避免免多多向向焊焊縫縫相相交交，，產(chǎn)產(chǎn)生生復復雜雜應(yīng)力場。支承加勁肋構(gòu)構(gòu)造與計算在梁支座處及及較大集中荷荷載作用處，，應(yīng)布置支承承加勁肋，支支承加勁肋實實際上就是加加大的橫向加加勁肋，支承承加勁肋分梁梁腹板兩側(cè)成成對布置的平板式，及凸凸緣式兩種。其作用除保證證腹板的局部部穩(wěn)定外，還還應(yīng)承受集中中力作用，故除滿足橫向向加勁肋的有有關(guān)尺寸及構(gòu)構(gòu)造要求外，尚滿足如下下所述幾方面面承載力的要要求。穩(wěn)定性計算注：平板式按按b類；凸緣式按按c類端面刨平抵緊緊示應(yīng)驗算端端面承壓端面焊接時以以及支承肋與與腹板的焊縫縫應(yīng)按第三章章方法驗算焊焊縫強度第四節(jié)鋼鋼梁的設(shè)計一、型鋼梁的的設(shè)計1、根據(jù)實際情情況計算梁的的最大彎距設(shè)設(shè)計值Mmax；2、根據(jù)抗彎強度度，計算所需需的凈截面抵抵抗矩：3、查型鋼表確確定型鋼截面面4、截面驗算強度驗算：抗抗彎、抗剪、、局部承壓（（一般不需驗驗算折算應(yīng)力力強度）；剛度驗算：驗驗算梁的撓跨跨比整體穩(wěn)定驗算算（型鋼截面面局部穩(wěn)定一一般不需驗算算）。根據(jù)驗算結(jié)果果調(diào)整截面，，再進行驗算算，直至滿足足。二、組合梁的的截面設(shè)計1、根據(jù)受力情情況確定所需需的截面抵抗抗矩2、截面高度的的確定最小高度：hmin由梁剛度確定定；最大高度：hmax由建筑設(shè)計要要求確定；經(jīng)濟高度：he由最小耗鋼量量確定；選定高度：hmin≤h≤hmax；h≈he，并認為h0≈he3、確定腹板厚度度（假定剪力力全部由腹板板承受），則則有：或按經(jīng)驗公式式：3、確定翼緣寬度度確定了腹板厚厚度后，可按按抗彎要求確確定翼緣板面面積Af，已工字型截面面為例：有了Af，只要選定b、t中的其一，就就可以確定另另一值。4、截面驗算強度驗算：抗抗彎、抗剪、、局部承壓以以及折算應(yīng)力力強度）；剛度驗算：驗驗算梁的撓跨跨比；整體穩(wěn)定驗算算；局部穩(wěn)定驗算算（翼緣板）根據(jù)驗算結(jié)果果調(diào)整截面，，再進行驗算算，直至滿足足。根據(jù)實際情況況進行加勁肋肋結(jié)算與布置置4、腹板與翼緣緣焊縫的計算算連接焊縫主要要用于承受彎彎曲剪力，單單位長度上剪剪力為：當梁上承受固固定的集中荷荷載且未設(shè)支支承了時，上上翼緣焊縫同時承受剪力力T1及集中力F的共同作用，，由F產(chǎn)生的單位長長度上的力V1為：第六章拉拉彎與壓彎構(gòu)構(gòu)建第一節(jié)概概述第二節(jié)拉拉彎與壓彎構(gòu)構(gòu)件的強度與與剛度第三節(jié)實實腹式壓彎構(gòu)構(gòu)件的整體穩(wěn)穩(wěn)定第四節(jié)實實腹式壓彎構(gòu)構(gòu)件的局部穩(wěn)穩(wěn)定第五節(jié)實實腹式壓彎構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)設(shè)計第六節(jié)格格構(gòu)式壓彎構(gòu)構(gòu)件第一節(jié)概概述拉彎與壓彎構(gòu)構(gòu)件實際上就就是軸力與彎彎矩共同作用用的構(gòu)件，也也就是為軸心心受力構(gòu)件與與受彎構(gòu)件的的組合，典型型的三種拉、、壓彎構(gòu)件如如下圖所示。。同其他構(gòu)件一一樣，拉、壓壓彎構(gòu)件也需需同時滿足正正常使用及承承載能力兩種種極限狀態(tài)的的要求。正常使用極限限狀態(tài)：滿足足剛度要求。。承載能力極限限狀態(tài)：需滿滿足強度、整整體穩(wěn)定、局局部穩(wěn)定三方方面要求。截面形式：同同軸心受力構(gòu)構(gòu)件，分實腹式截面面與格構(gòu)式截截面實腹式：型鋼鋼截面與組合合截面格構(gòu)式：綴條條式與綴板式式第二節(jié)拉、、壓彎構(gòu)件的的強度與剛度度一、強度兩個工作階段段，兩個特征征點彈性工作階段段：以邊緣屈屈服為特征點點（彈性承載載力）彈塑性工作階階段：以塑性性鉸彎距為特特征點（極限限承載力）極限承載力聯(lián)立以上兩式式，消去η，則有如下相關(guān)關(guān)方程－－軸力單獨獨作用時最大大承載力－－彎距單獨獨作用時最大大承載力如右圖所示，，為計算方便便，改用線性性相關(guān)方程（（偏安全）《規(guī)范》公式關(guān)于±號的說明－－－如右圖所示示對于單對稱稱截面，彎距距繞非對稱軸軸作用時，會會出現(xiàn)兩種控控制應(yīng)力狀況況。不考慮塑性發(fā)發(fā)展（γ=1.0）的情況直接承受動力力荷載時；格構(gòu)式構(gòu)件，，彎距繞虛軸軸作用時；當時時。二、剛度一般情況，剛剛度由構(gòu)件的的長細比控制制，即：第三節(jié)實腹腹式壓彎構(gòu)件件的整體穩(wěn)定定一、概述述實腹式壓彎構(gòu)構(gòu)件在軸力及及彎距作用