受彎構(gòu)件課件

受彎構(gòu)件第一節(jié)、梁的類型和應(yīng)用第二節(jié)、梁的強(qiáng)度第三節(jié)、梁的扭轉(zhuǎn)（自學(xué)）第四節(jié)、梁的整體穩(wěn)定第五節(jié)、型鋼梁的設(shè)計(jì)第六節(jié)、組合梁設(shè)計(jì)第七節(jié)、組合梁截面沿長(zhǎng)度的改變第八節(jié)、焊接梁翼緣焊縫計(jì)算第九節(jié)、梁的局部穩(wěn)定性第十節(jié)、梁腹板加勁肋的設(shè)計(jì)第一節(jié)梁的類型和應(yīng)用

鋼梁在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，主要用以承受橫向荷載。如工作平臺(tái)梁，樓蓋梁，墻架梁、吊車梁、檁條等。常用截面形式：第二節(jié)梁的強(qiáng)度一、正應(yīng)力梁在彎矩作用下，假定鋼材為理想彈塑性體，截面正應(yīng)力的發(fā)展過(guò)程可以分為三個(gè)階段彈性階段彈塑性階段塑性階段（若鋼材有硬化階段則梁受彎也有應(yīng)變硬化階段）第二節(jié)梁的強(qiáng)度1、彈性階段第二節(jié)梁的強(qiáng)度2、塑性階段整個(gè)截面應(yīng)力為fy，達(dá)到強(qiáng)度承載能力極限第二節(jié)梁的強(qiáng)度規(guī)范中的實(shí)腹梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式1、在Mx作用下2、在Mx、My作用下塑性變形計(jì)算方法的限制條件：a.梁僅受靜載和間接動(dòng)載；當(dāng)受動(dòng)載時(shí)，b.能充分保證梁不發(fā)生整體失穩(wěn)；c.受壓翼緣不發(fā)生局部失穩(wěn)。第二節(jié)梁的強(qiáng)度二、受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度I—毛截面慣性矩b—計(jì)算剪應(yīng)力處的截面寬度三、受彎構(gòu)件局部承壓強(qiáng)度當(dāng)梁上翼緣受集中荷載且該荷載處又未設(shè)支承加勁肋時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算腹板邊緣處局部承壓強(qiáng)度。第二節(jié)梁的強(qiáng)度四、折算應(yīng)力若梁同一截面，同一點(diǎn)處σ1、τ1、σc

都較大，應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力五、梁的剛度按正常使用荷載引起的最大撓度w來(lái)衡量第三節(jié)梁的扭轉(zhuǎn)（本節(jié)自學(xué)）第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定一、梁整體穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原理當(dāng)梁上荷載不大時(shí)，僅在垂直方向有位移，當(dāng)荷載加到一定值時(shí)，梁有側(cè)向位移產(chǎn)生并伴隨扭轉(zhuǎn)，梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢まD(zhuǎn)屈曲狀態(tài)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)，也稱彎扭失穩(wěn)。梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定現(xiàn)象第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定1、臨界彎矩的計(jì)算根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，在最大剛度平面內(nèi)受彎的單軸對(duì)稱截面簡(jiǎn)支梁的Mcr普通式為：第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定2、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素1）截面剛度側(cè)向抗彎剛度EIy，抗扭剛度EIt，抗翹曲剛度EIw越大，則Mcr越大；2）計(jì)算長(zhǎng)度減少受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1，可提高M(jìn)cr；3）荷載性質(zhì)梁受純彎曲時(shí)，彎矩圖為矩形，跨中截面M達(dá)Mcr，附近截面對(duì)它的約束減小，Mcr最?。划?dāng)跨中點(diǎn)受集中荷載作用，梁彎矩變化大，約束作用大，Mcr最大。第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定4）荷載位置荷載作用于上翼緣，梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)，作用荷載會(huì)加劇扭轉(zhuǎn)發(fā)展，而作用于下翼緣時(shí)，則有減緩截面扭轉(zhuǎn)作用；5）加強(qiáng)上翼緣剛度，對(duì)梁的整體穩(wěn)定有利6）支承情況梁支承對(duì)位移的約束程度越大，則臨界彎矩越大。二、梁的整體穩(wěn)定性計(jì)算1、凡符合下列情況之一，可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定1）有鋪板（砼板、鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移；2）I字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度l1與寬度b1之比不超過(guò)表5-4規(guī)定數(shù)值；第四節(jié)梁的整體穩(wěn)定3）箱形截面簡(jiǎn)支梁滿足下列要求，可不計(jì)算其整體穩(wěn)定性：

且2、規(guī)范中計(jì)算梁整體穩(wěn)定性公式規(guī)范采用簡(jiǎn)化的整體穩(wěn)定系數(shù)來(lái)計(jì)算（1）焊接工字形截面簡(jiǎn)支梁3、規(guī)范穩(wěn)定計(jì)算公式第五節(jié)型鋼梁的設(shè)計(jì)

型鋼梁的設(shè)計(jì)需進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性計(jì)算，因腹板、翼緣寬厚比較小，局部穩(wěn)定可保證，不必計(jì)算。單向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)步驟:1、計(jì)算梁內(nèi)力按荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算Mx、V2、計(jì)算需要的Wnx

按Wnx初選型鋼梁截面3、強(qiáng)度驗(yàn)算4、整體穩(wěn)定驗(yàn)算

當(dāng)無(wú)剛性鋪板或l1/b1超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)5、剛度驗(yàn)算

第六節(jié)組合梁設(shè)計(jì)1、梁高度估算1）建筑高度要求決定的最大截面高度hmax.2）梁剛度決定的最小高度hmin

，以梁上受均布荷載為例3)經(jīng)濟(jì)高度he

一般來(lái)講，梁跨度越大，截面越高，腹板用鋼量越多，翼緣用量減少，反之，則相反。經(jīng)濟(jì)梁高是使得總用鋼量最少的截面高度。設(shè)計(jì)時(shí)可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：2、腹板的厚度有兩種參考厚度1）考慮腹板局部穩(wěn)定和構(gòu)造需要的經(jīng)驗(yàn)公式2）抗剪要求的最小厚度第六節(jié)、組合梁設(shè)計(jì)3、翼緣寬度b和厚度t的確定第六節(jié)組合梁設(shè)計(jì)4、截面驗(yàn)算1）強(qiáng)度驗(yàn)算2）剛度驗(yàn)算3)整體穩(wěn)定驗(yàn)算4）局部穩(wěn)定驗(yàn)算若不滿足或太寬裕時(shí)，重新調(diào)整截面，再次驗(yàn)算第七節(jié)組合梁截面沿長(zhǎng)度的改變

因彎矩沿梁長(zhǎng)是變化的，為節(jié)約鋼材，可將截面沿長(zhǎng)度改變。既可改變梁高，也可改變梁寬。

1、改變梁高（b不變）2、改變梁翼緣寬度（h不變）第八節(jié)焊接梁翼緣焊縫計(jì)算1、梁彎曲時(shí)，相鄰截面存在正應(yīng)力差，在翼緣與腹板間將產(chǎn)生水平剪應(yīng)力2、當(dāng)有集中荷載作用時(shí)（無(wú)加勁肋）還有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的單位長(zhǎng)度豎向力角焊縫應(yīng)滿足第九節(jié)梁的局部穩(wěn)定性一、翼緣板的局部穩(wěn)定性梁受壓翼緣與軸心壓桿的翼緣相似，可視為三邊簡(jiǎn)支，一邊自由的薄板，在二短邊的均勻壓力下工作。二、腹板在不同受力狀態(tài)下的臨界應(yīng)力梁腹板常設(shè)計(jì)得高而薄，為提高其局部屈曲荷載，常采用加勁肋予以加強(qiáng)，如圖。1、在純彎曲作用下對(duì)四邊簡(jiǎn)支板，有：嵌固系數(shù)取值：當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)，當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)，則臨界應(yīng)力分別為：和令從而有：和腹板受壓計(jì)算通用高厚比定義為：對(duì)四邊簡(jiǎn)支板，當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)，

當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)，

當(dāng)梁中和軸不在腹板高度中央時(shí)，上兩式中的和h0用受壓區(qū)高度hc的二倍代替。根據(jù)通用高厚比的概念，臨界應(yīng)力計(jì)算公式為：2、在純剪切作用下嵌固系數(shù)：屈曲系數(shù)：或板的純剪屈曲臨界應(yīng)力計(jì)算公式為：腹板受剪計(jì)算通用高厚比為：第九節(jié)梁的局部穩(wěn)定性3、在橫向壓力作用下板在橫向壓力作用下的屈曲臨界應(yīng)力計(jì)算公式為：腹板局部受壓計(jì)算通用高厚比為：第十節(jié)梁腹板加勁肋的設(shè)計(jì)

在焊接梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，翼緣板的局部穩(wěn)定常采用限制寬厚比的方法來(lái)保證，而腹板的局部穩(wěn)定則常采用配置加勁肋的方法來(lái)解決。1、腹板加勁肋的設(shè)置第十節(jié)梁腹板加勁肋的設(shè)計(jì)正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力共同作用下四邊均勻壓應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下梁腹板區(qū)格內(nèi)應(yīng)力分布的幾種形式2、腹板加勁肋配置計(jì)算

1）僅配橫向加勁肋的腹板，其區(qū)格應(yīng)滿足：2）同時(shí)配橫向加勁肋和縱向加勁肋的腹板，其區(qū)格應(yīng)滿足：（a）受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格注：配置加勁肋時(shí)，一般先布置，然后驗(yàn)算，并做