最新型鋼抗彎強度計算ppt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,1,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；,2,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

2、梁格：分主梁及橫、縱次梁 梁板共同作用： （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,3,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：,4,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)：,5,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,6,二、抗剪強度,方法：剪力流理

3、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；,7,三、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）,8,9,四、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下折算應(yīng)力,10,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

4、整的說應(yīng)為：側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。,11,二、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）Iy、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）,12,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

5、、跨中集中荷載 （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；,13,三、整體穩(wěn)定性的驗算,單個平面內(nèi)彎曲:,14,四、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：,15,3、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),16,五、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.

6、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/b1值,17,六、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5-2，5-3,18,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，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,19

7、,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,20,三、腹板的屈曲,21,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,22,（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

8、1/15。,2.腹板加勁肋的構(gòu)造要求,23,（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,24,（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,25,（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，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

9、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。,26,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；,27,28,29,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,30,二、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）張力場剪力（屈曲后強度）

10、3、張力場剪力：（1）張力場法（復(fù)雜）；（2）規(guī)范,（594）,（576）,31,三、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：,32,四、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,33,五、考慮屈曲后強度時橫向加勁肋設(shè)計 （1）如果僅設(shè)置支

11、承加勁肋不能滿足式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。,34,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）

12、整體穩(wěn)定驗算（型鋼截面局部穩(wěn)定一般不需驗算）。 （4）根據(jù)驗算結(jié)果調(diào)整截面，再進行驗算，直至滿足。,35,二、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：,36,4、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

13、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,37,6、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：,38,三、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)較為嚴重的應(yīng)力集中； 3、應(yīng)該驗