抗弯强度规范强度计算公式梁的整体稳定计算市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx
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1、第一节第一节 绪论绪论第二节第二节 抗弯强度抗弯强度第三节第三节 规范强度计算公式规范强度计算公式第四节第四节 梁整体稳定计算梁整体稳定计算第五节第五节 焊接组合梁局部稳定和加劲肋设计焊接组合梁局部稳定和加劲肋设计第六节第六节 薄板屈曲后强度薄板屈曲后强度第七节第七节 考虑腹板屈曲后强度梁设计考虑腹板屈曲后强度梁设计第八节第八节 型钢梁截面设计型钢梁截面设计第九节第九节 焊接组合梁截面设计焊接组合梁截面设计第十节第十节 梁拼接梁拼接第五章第五章 受弯构件受弯构件第1页第1页u 概念:概念:承受横向荷载,楼盖梁、吊车梁、檩条、桥梁等;承受横向荷载,楼盖梁、吊车梁、檩条、桥梁等;u 分类:分类:第
2、一节第一节第一节第一节 绪绪绪绪 论论论论实腹式实腹式实腹式实腹式格构式:格构式:格构式:格构式:当跨度超出当跨度超出40m时,最好采用格构桁架时,最好采用格构桁架型钢截面:型钢截面:型钢截面:型钢截面:加工以便、制造简朴、成本低;加工以便、制造简朴、成本低;组合截面:组合截面:组合截面:组合截面:型钢没法满足强度和刚度要求时;型钢没法满足强度和刚度要求时;第2页第2页uu 梁格:梁格:梁格:梁格:纵横交错主次梁构成平面体系纵横交错主次梁构成平面体系纵横交错主次梁构成平面体系纵横交错主次梁构成平面体系 (1 1)简式梁格:单一主梁)简式梁格:单一主梁 (2 2)普通梁格:分主、次梁)普通梁格:
3、分主、次梁 (3 3)复式梁格:分主梁及横、纵次梁)复式梁格:分主梁及横、纵次梁u 梁板共同作用:梁板共同作用:(1 1)共同工作:组合楼板)共同工作:组合楼板 (2 2)不共同工作:普通钢筋混凝土楼板)不共同工作:普通钢筋混凝土楼板第一节第一节第一节第一节 绪绪绪绪 论论论论第3页第3页第二节第二节第二节第二节 抗弯强度抗弯强度抗弯强度抗弯强度u 截面截面正应力正应力发展三个阶段:发展三个阶段:(1 1)弹性弹性阶段:承受动力荷载阶段:承受动力荷载(2 2)弹塑性弹塑性阶段:静力荷载或者间接动荷载阶段:静力荷载或者间接动荷载(3 3)塑性塑性阶段:阶段:第4页第4页u 截面弹塑性阶段抗弯承载
4、力:截面弹塑性阶段抗弯承载力:u 矩形截面:矩形截面:(1)(1)弹性阶段:弹性阶段:(2)(2)塑性阶段:塑性阶段:(3)(3)弹塑性阶段弹塑性阶段:u 截面形状系数:截面形状系数:第5页第5页u部分截面发展塑性(部分截面发展塑性(1/41/4截面,截面,a=h/8a=h/8)为极限状态:)为极限状态:式中:式中:为塑性发展系数,按为塑性发展系数,按P172P172,表,表5.1;5.1;有两种情况下塑性发展系数取有两种情况下塑性发展系数取1.01.0;第三节第三节第三节第三节 规范采用强度计算公式规范采用强度计算公式规范采用强度计算公式规范采用强度计算公式 一、弯曲正应力一、弯曲正应力一、
5、弯曲正应力一、弯曲正应力第6页第6页二、抗剪强度二、抗剪强度u 办法:办法:剪力流剪力流理论分析,假定沿薄壁理论分析,假定沿薄壁厚度方向厚度方向均匀分布;均匀分布;(1)(1)当计算腹板上任一点竖向剪应力时:为计算剪应当计算腹板上任一点竖向剪应力时:为计算剪应力处以上或下列毛截面对中和轴力处以上或下列毛截面对中和轴x x面积矩;面积矩;(2)(2)当计算翼缘上任一点水平剪应力时:以左或右毛当计算翼缘上任一点水平剪应力时:以左或右毛截面对中和轴截面对中和轴x x面积矩;面积矩;为计算剪应力处截面厚度;为计算剪应力处截面厚度;第7页第7页三、腹板局部压应力三、腹板局部压应力移动集中吊车轮压移动集中
6、吊车轮压固定集中荷载(支座反力)固定集中荷载(支座反力)第8页第8页第9页第9页四、复杂应力状态下折算应力四、复杂应力状态下折算应力第10页第10页第四节第四节第四节第四节 梁整体稳定计算梁整体稳定计算梁整体稳定计算梁整体稳定计算一、基本概念一、基本概念u 整体失稳现象:整体失稳现象:u 机理分析:机理分析:梁受弯变形后,上翼缘受压,由于梁侧向梁受弯变形后,上翼缘受压,由于梁侧向刚度不够,就会发生梁侧向弯曲失稳变形;梁截面从上至刚度不够,就会发生梁侧向弯曲失稳变形;梁截面从上至下弯曲量不等,就形成截面扭转变形,同时尚有弯矩作用下弯曲量不等,就形成截面扭转变形,同时尚有弯矩作用平面内弯曲变形,故
7、梁整体失稳为弯扭失稳形式,完整说平面内弯曲变形,故梁整体失稳为弯扭失稳形式,完整说应为:应为:侧向弯曲扭转失稳。侧向弯曲扭转失稳。第11页第11页二、单轴对称截面简支梁临界弯矩计算公式:二、单轴对称截面简支梁临界弯矩计算公式:(1 1)C C1 1、C C2 2、C C3 3荷载类型相关荷载类型相关(2 2)IyIy、IwIw、ItIt截面惯性矩截面惯性矩(3 3)L L侧向无支撑长度侧向无支撑长度(4 4)aa高度方向作用点位置高度方向作用点位置(5 5)荷荷载载情况情况系数系数C C1 1C C2 2C C3 3跨中集中荷跨中集中荷载载1.351.350.550.550.410.41满满跨
8、均布荷跨均布荷载载1.131.130.460.460.530.53纯纯弯曲弯曲1.001.000.000.001.001.00第12页第12页u 影响钢梁整体稳定性主要原因(1 1)梁侧向无支撑长度或受压翼缘侧向支承点间距)梁侧向无支撑长度或受压翼缘侧向支承点间距L L1 1,L L1 1越小,则整体稳定性愈好,临界弯矩值愈高。越小,则整体稳定性愈好,临界弯矩值愈高。(2 2)梁截面尺寸,包括各种惯性矩。惯性矩愈大,则梁整)梁截面尺寸,包括各种惯性矩。惯性矩愈大,则梁整体稳定性愈好,尤其是梁受压翼缘宽度体稳定性愈好,尤其是梁受压翼缘宽度b1b1加大,还能够提升加大,还能够提升公式中公式中 y
9、y。(3 3)梁端支座对截面约束)梁端支座对截面约束,如能提升对截面如能提升对截面y y轴转动约束,轴转动约束,那么梁整体稳定性将大大提升;那么梁整体稳定性将大大提升;(4 4)所受荷载类型,纯弯、均布荷载、跨中集中荷载)所受荷载类型,纯弯、均布荷载、跨中集中荷载(5 5)沿截面高度方向荷载作用点位置,)沿截面高度方向荷载作用点位置,a a值;上翼缘为负,值;上翼缘为负,下翼缘为正;下翼缘为正;第13页第13页三、整体稳定性验算三、整体稳定性验算u 单个平面内弯曲单个平面内弯曲:第14页第14页四、整体稳定系数四、整体稳定系数1 1 1 1、焊接工字形截面、双轴对称、纯弯荷载、焊接工字形截面、
10、双轴对称、纯弯荷载、焊接工字形截面、双轴对称、纯弯荷载、焊接工字形截面、双轴对称、纯弯荷载2、焊接工字形截面、单轴对称(截面不对称及不同荷载影响)uu 当当当当 时则取稳定系数为:时则取稳定系数为:时则取稳定系数为:时则取稳定系数为:第15页第15页3 3 3 3、轧制普通工字钢简支梁、轧制普通工字钢简支梁、轧制普通工字钢简支梁、轧制普通工字钢简支梁4 4 4 4、热轧槽钢钢简支梁、热轧槽钢钢简支梁、热轧槽钢钢简支梁、热轧槽钢钢简支梁5 5 5 5、双轴对称工字形截面悬臂梁、双轴对称工字形截面悬臂梁、双轴对称工字形截面悬臂梁、双轴对称工字形截面悬臂梁四、整体稳定系数四、整体稳定系数第16页第1
11、6页五、整体稳定性确保五、整体稳定性确保1 1有铺板有铺板(钢筋混凝土板和钢板钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁受压翼缘上并与密铺在梁受压翼缘上并与其牢固相连接,能制止梁受压翼缘侧向位移时;其牢固相连接,能制止梁受压翼缘侧向位移时;2 2H H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度L L1 1与其宽与其宽度度b b之比不超出表之比不超出表5.45.4所要求数值时所要求数值时.表表5.4 H5.4 H型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性最大型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性最大L L1 1/b/b1 1值值钢钢号号跨中无侧向支撑点梁跨中受压翼缘有侧向支撑
12、点梁无论荷载作用于何处荷荷载载作用在于翼作用在于翼缘缘荷荷载载作用于下翼作用于下翼缘缘Q235Q23513.013.020.020.016.016.0Q345Q34510.510.516.516.513.013.0Q390Q39010.010.015.515.512.512.5Q420Q4209.59.515.015.012.012.0第17页第17页六、整体稳定性验算环节六、整体稳定性验算环节1 1 1 1、判断是否需要验算整体稳定;、判断是否需要验算整体稳定;、判断是否需要验算整体稳定;、判断是否需要验算整体稳定;2 2 2 2、计算截面参数;、计算截面参数;、计算截面参数;、计算截面参数
13、;3 3 3 3、依据荷载情况查等效临界弯矩系数、依据荷载情况查等效临界弯矩系数、依据荷载情况查等效临界弯矩系数、依据荷载情况查等效临界弯矩系数 b b b b ;4 4 4 4、代入公式求得整体稳定系数、代入公式求得整体稳定系数、代入公式求得整体稳定系数、代入公式求得整体稳定系数 b b b b ,验算整体稳定,验算整体稳定;算例算例算例算例5-25-25-25-2,5-35-35-35-3第18页第18页第五节第五节 梁局部稳定与加劲肋设计梁局部稳定与加劲肋设计一、概述一、概述u 翼缘板:翼缘板:受力较为简朴,仍按限制板件宽厚比办法来确受力较为简朴,仍按限制板件宽厚比办法来确保局部稳定性。
14、保局部稳定性。u 腹板:腹板:受力复杂,且为满足强度要求,截面高度较大,受力复杂,且为满足强度要求,截面高度较大,如仍采用限制梁腹板高厚比办法,会使腹板取值很大,如仍采用限制梁腹板高厚比办法,会使腹板取值很大,不经济,普通采用加劲肋办法来减小板件尺寸,从而提不经济,普通采用加劲肋办法来减小板件尺寸,从而提升局部稳定承载力。升局部稳定承载力。1 1 1 1横向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋2 2 2 2纵向加劲肋纵向加劲肋纵向加劲肋纵向加劲肋3 3 3 3短加劲肋短加劲肋短加劲肋短加劲肋第19页第19页二、翼缘板局部稳定二、翼缘板局部稳定u 设计原则:设计原则:等强原则等强原则u 按按弹性
15、设计弹性设计(不考虑塑性发展取(不考虑塑性发展取=1.0=1.0),因有残余应),因有残余应力影响,实际截面已进入弹塑性阶段,力影响,实际截面已进入弹塑性阶段,规范规范取取E Et t=0.7E=0.7E。u 若考虑若考虑塑性发展塑性发展(1.01.0),塑性发展会更大),塑性发展会更大E Et t=0.5E=0.5E第20页第20页三、腹板屈曲三、腹板屈曲第21页第21页u 仅配备有横向加劲肋腹板仅配备有横向加劲肋腹板u 同同时时配配备备有横向加有横向加劲劲肋和肋和纵纵向加向加劲劲肋腹板肋腹板(1 1)受压翼缘与纵向加劲肋之间受压翼缘与纵向加劲肋之间(2 2)受拉翼缘与纵向加劲肋之间)受拉翼
16、缘与纵向加劲肋之间u 在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短横肋在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短横肋1.1.复合应力作用板件屈曲复合应力作用板件屈曲第22页第22页(1 1)在腹板两侧成对配备钢板横向加劲肋)在腹板两侧成对配备钢板横向加劲肋u 外伸宽度外伸宽度 u 厚度厚度 (2 2)在腹板一侧配备钢板横向加劲肋,)在腹板一侧配备钢板横向加劲肋,u 外伸宽度:应不小于按上式算得外伸宽度:应不小于按上式算得1.21.2倍,倍,u 厚度:应不小于其外伸宽度厚度:应不小于其外伸宽度1/151/15。2.2.腹板加劲肋结构要求腹板加劲肋结构要求 第23页第23页(4 4)横向加劲肋端部处理:横向加劲肋端部处
17、理:横向加劲肋端部处理:横向加劲肋端部处理:(3 3)在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强腹板中,应在在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强腹板中,应在在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强腹板中,应在在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强腹板中,应在其相交处将纵向加劲肋断开,横向加劲肋保持连续其相交处将纵向加劲肋断开,横向加劲肋保持连续其相交处将纵向加劲肋断开,横向加劲肋保持连续其相交处将纵向加劲肋断开,横向加劲肋保持连续。其绕。其绕。其绕。其绕z z z z轴惯性矩还应满足:轴惯性矩还应满足:轴惯性矩还应满足:轴惯性矩还应满足:2.2.腹板加劲肋结构要求腹板加劲肋结构要求 第24页第24页(1 1 1
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