钢结构课件受弯构件学习教案.pptx

钢结构课件受弯构件钢结构课件受弯构件(gujin)第一页，共101页。按支承(zh chn)情况分简支梁连续(linx)梁伸臂梁框架(kun ji)梁按使用功能分工作平台梁吊车梁楼盖梁墙梁檩条第1页/共100页第二页，共101页。一、梁的强度(qingd)强度(qingd)抗弯强度抗剪强度(qingd)局部承压强度折算应力第2页/共100页第三页，共101页。1. 抗弯强度 fyfyfyfy塑性(sxng)塑性(sxng)弹性(tnxng)全部塑性M = MpMe M MpM = MeM 0.6时，表明钢梁已进入弹塑性阶段，应对b进行修正，用 代替b：b第22页/共100页第二十三页，共101页。(二) 轧制(zh zh)普通工字钢简支梁规范(gufn)采用直接查表法，当查出b0.6 时，采用b来代替b。(三) 轧制槽钢简支梁ybfhlbt 2355701当 b0.6 时，用b来代替b。第23页/共100页第二十四页，共101页。四、影响(yngxing)b的主要因素 梁截面(jimin)的几何形状与尺寸； 受压翼缘侧向(c xin)自由度； 荷载类型； 荷载作用位置。第24页/共100页第二十五页，共101页。五、不须计算整体(zhngt)稳定的梁1. 有铺板(各种( zhn)钢筋砼板和钢板)密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；2. 工字形截面(jimin)简支梁受压翼缘侧向自由长度与其宽度之比不超过规范限值；第25页/共100页第二十六页，共101页。钢号Q235钢荷载(hzi)作用在上翼缘荷载(hzi)作用在下翼缘跨中无侧向(c xin)支承点的梁跨中有侧向支承点的梁，不论荷载作用于何处1310.5102016.515.5161312.5工字形截面简支梁不须计算整体稳定性的最大l1/b值Q345钢Q390钢9.51512Q420钢第26页/共100页第二十七页，共101页。3. 箱形截面(jimin)简支梁的截面(jimin)尺寸满足 h/b06且l1/b0 95(235/fy)时：第27页/共100页第二十八页，共101页。平面位置的波状屈曲。第28页/共100页第二十九页，共101页。第29页/共100页第三十页，共101页。二、满足(mnz)梁局部稳定的措施1. 焊接工字形(z xn)截面梁受压翼缘的宽厚比限值规范规定：yftb235151(按弹性设计)yftb235131(允许截面部分发展塑性)式中：b1 受压翼缘的外伸宽度。b1t第30页/共100页第三十一页，共101页。2. 腹板加劲肋设计（侧向(c xin)支承）A、 加劲(ji jn)肋的分类加劲(ji jn)肋横向加劲肋纵向加劲肋短加劲肋支承加劲肋第31页/共100页第三十二页，共101页。twh2h1h0a12341横向(hn xin)加劲肋，2纵向加劲肋，3短加劲肋，4支座加劲肋第32页/共100页第三十三页，共101页。B、 腹板加劲(ji jn)肋的配置规定规范(gufn)根据腹板高厚比h0/tw的比值配置加劲肋。对c 0的梁，按构造(guzo)设置横向加劲肋；对c = 0的梁，可不设置加劲肋。时，当 23580 0ywfth第33页/共100页第三十四页，共101页。劲肋。时，按计算配置横向加当 235170 23580 0ywyfthf纵、横向加劲肋。时，宜同时按计算配置当 235170 0ywfth 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中(jzhng)荷载处，宜设置支承加劲肋，对简支吊车梁在吊车轮压很大时，尚应在受压区配置短加劲肋。第34页/共100页第三十五页，共101页。C、 加劲(ji jn)肋间距的计算 c = 0的梁a. 当仅配置横向加劲肋时，加劲肋间距(jin j)a按下式进行计算：150012000wth100050000wthha15000wth500100000wthha第35页/共100页第三十六页，共101页。式中：wthV0 腹板平均(pngjn)剪应力；22021007151111wcrth 考虑的影响增大(zn d)系数；hhWM0 腹板计算高度(god)边缘的弯曲压应力；h0, h 分别为腹板净高和梁截面高度。第36页/共100页第三十七页，共101页。b. 同时(tngsh)配置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板第37页/共100页第三十八页，共101页。区格 I：12111crcr式中：0111hh 区格I的平均弯曲压应力； 腹板平均(pngjn)剪应力；cr1, cr1 均匀压应力(yngl)和剪应力(yngl)单独作用时区格I的临界应力(yngl)。第38页/共100页第三十九页，共101页。4 1122221kbtEkcr202010100123931hthahawcr时，当202010100931231hthahawcr时，当第39页/共100页第四十页，共101页。一般(ybn)在最大弯矩的梁段，很小，简化为 = 0，则wth11201式中： 所考虑(kol)区段内最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲压应力，按 =Mmaxy1/I 计算；y1 腹板计算高度受压边缘(binyun)至中和轴的距离。第40页/共100页第四十一页，共101页。第41页/共100页第四十二页，共101页。 c 0的梁 (简支等截面(jimin)吊车梁)a. 仅配置横向(hn xin)加劲肋的腹板2001kthhkaw4003kthhkaw加劲肋间距(jin j)a满足下两式要求，即取其较小值：第42页/共100页第四十三页，共101页。式中： = Vmax /h0tw 梁最大剪力处腹板的平均(pngjn)剪应力； 梁最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲(wnq)压应力；k1, k2 参数(cnsh)，由c / 查表采用；k3, k4 参数，由c / 查表采用。第43页/共100页第四十四页，共101页。b. 同时(tngsh)设纵、横向加劲肋的情况区格I：cwcth11204 . 0 1时，当cwcth314004 . 0 1时，当第44页/共100页第四十五页，共101页。第45页/共100页第四十六页，共101页。 腹板两侧成对配置(pizh)的钢板横向加劲肋，其截面尺寸须满足：外伸(wi shn)宽度mmhbs40300厚度(hud)15ssbt 三、加劲肋的截面选择和构造要求tsbs第46页/共100页第四十七页，共101页。 腹板单侧配置的钢板(gngbn)加劲肋：外伸(wi shn)宽度mmhbs40302 . 10厚度(hud)15ssbt tsbs第47页/共100页第四十八页，共101页。 同时(tngsh)用纵、横向加劲肋时，其横向加劲肋对腹板水平轴(z 轴)的截面惯性矩Iz尚应满足：303wzthI 当加劲肋为单侧配置(pizh)时，Iz以与加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。第48页/共100页第四十九页，共101页。第49页/共100页第五十页，共101页。 纵向(zn xin)加劲肋对腹板竖直轴(y 轴)的截面惯性矩 Iy应满足：3005 . 185. 0wythIha时，30200045. 05 . 285. 0wythhahaIha时，在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强(jiqing)的腹板中，应保持横向加劲肋连续，而在相交处切断纵向加劲肋。第50页/共100页第五十一页，共101页。bs /2(60)bs /3(40)yy bstsh0atsbsbstwzz第51页/共100页第五十二页，共101页。第52页/共100页第五十三页，共101页。设计值Vmax；第53页/共100页第五十四页，共101页。2. 按抗弯强度或整体稳定性要求确定型钢(xnggng)截面fMWfMWbreqxxreqnxmax,max, 或根据(gnj)计算出的Wnx,req或Wx,req查型钢表。第54页/共100页第五十五页，共101页。3. 截面(jimin)验算A、强度(qingd)B、 整体(zhngt)稳定验算抗弯强度抗剪强度局压强度折算应力C、 刚度验算第55页/共100页第五十六页，共101页。二、双向弯曲(wnq)型钢梁yyyyqyqyqqxxqy = xy1qy = x1x1xxy1 qxqyx1x1x qxx(a)(b)(c)第56页/共100页第五十七页，共101页。1. 荷载(hzi)计算qx = qsinqy = qcos(为q与主轴(zhzhu)y的夹角)第57页/共100页第五十八页，共101页。2. 截面(jimin)选择fMMMMWWfMWxyxxyyxyxxxreqx1,式中：对于(duy)槽钢取： = 5对于窄翼缘H型钢和工字钢取： = 6第58页/共100页第五十九页，共101页。3. 强度(qingd)计算4. 整体(zhngt)稳定5. 刚度(n d) 单跨简支槽钢檩条： xyEIlq43845第59页/共100页第六十页，共101页。 单跨简支Z形薄壁型钢(xnggng)檩条： 14cos3845xEIlq式中：Ix1 截面(jimin)对垂直于腹板的x1轴的惯性矩； 屋面(wmin)倾角。第60页/共100页第六十一页，共101页。一、截面(jimin)选择(一) 截面(jimin)高度h和腹板高度h0梁截面(jimin)高度h确定依据建筑要求刚度要求经济要求第61页/共100页第六十二页，共101页。 建筑(jinzh)要求指梁底空间在满足使用要求所需要(xyo)的最小净空条件下，梁的最大高度hmax。 刚度(n d)要求 llmax llh1285000maxmin第62页/共100页第六十三页，共101页。 经济(jngj)要求实际选用h0，应在满足(mnz)hmax和hmin要求的基础上，尽可能等于或略小于he，并取50mm的倍数。 30073xeWh)mm( 2 4 . 0单位或xeWh 第63页/共100页第六十四页，共101页。(二) 腹板厚度(hud) twfvthVw0maxmax2 . 1vwfhVt0max2 . 1或经验(jngyn)公式：)mm( 5 . 30单位htw通常(tngchng)取622mm，并取2mm的倍数。第64页/共100页第六十五页，共101页。(三) 翼缘宽度(kund)b和厚度t在确定腹板尺寸后，一个(y )翼缘的面积为：6001hthWAwx一般取b=(1/31/5)h，且不小于180mm，则：yyfbfbt23513 23515或翼缘宽度宜取10mm的倍数，厚度取2mm的倍数。第65页/共100页第六十六页，共101页。二、梁截面(jimin)沿长度的改变改变(gibin)梁翼缘的宽度改变(gibin)梁的高度第66页/共100页第六十七页，共101页。bb1:41:4M1MM1l/6l/6l1.51(a)(c)(b)第67页/共100页第六十八页，共101页。第68页/共100页第六十九页，共101页。 MMVV VhVhVv/2Vv/2xxtw1M V F三、翼缘焊缝(hn fn)的计算第69页/共100页第七十页，共101页。沿梁长度(chngd)的水平剪力为：xwwxwhIVSttIVStV111wffxfhIVS7 . 021xwffIVSfh14 . 11当梁上有移动集中荷载或有固定集中荷载而未设支承(zh chn)加劲肋时：zwzwwcvlFtltFtV第70页/共100页第七十一页，共101页。此时焊缝强度(qingd)应满足：wfxzfffhffvfIVSlFhhVhV212224 . 117 . 027 . 022124 . 11xzfwffIVSlFfh第71页/共100页第七十二页，共101页。四、组合梁设计(shj)步骤1. 选择(xunz)截面梁高h腹板高度(god)h0，厚度tw翼缘宽度b，厚度t2. 截面验算强度验算整体稳定局部稳定刚度验算3. 梁截面是否沿长度改变4. 翼缘焊缝计算5. 加劲肋配置第72页/共100页第七十三页，共101页。五、算例试设计图示平台主梁，采用焊接工字形截面试设计图示平台主梁，采用焊接工字形截面组合梁，改变翼缘宽度一次。材料组合梁，改变翼缘宽度一次。材料16Mn钢，钢，E50系系列焊条。列焊条。F=552.9kN，受压翼缘侧向，受压翼缘侧向(c xin)自由自由长度长度l1 = 3m。第73页/共100页第七十四页，共101页。第74页/共100页第七十五页，共101页。解：一、跨中截面(jimin)选择最大剪力设计值(不包括(boku)自重)：Vmax=2.5552.9=1382kN最大弯矩设计值(不包括(boku)自重)：mkN7464)36(9 .55299 .552521maxM第75页/共100页第七十六页，共101页。M图Mmax = 7637kNmM1 = 4667kNmVmax = 1420kNV1= 852.1kNV图第76页/共100页第七十七页，共101页。需要的截面(jimin)抵抗矩：设翼缘t 1640mm取 f = 300N/mm236maxmm2369500030005. 1107464fMWxx第77页/共100页第七十八页，共101页。(一) 确定(qudng)梁高1. 按刚度要求确定(qudng)梁的最小高度： 4001lmm17652 .10180002 .10minlh根据受弯构件允许(ynx)挠度表有：查表有：2. 梁的经济高度mm1782)23695000(224 . 04 . 0 xeWh取 h0 = 1700mm，梁高约1750mm。第78页/共100页第七十九页，共101页。(二) 确定(qudng)腹板厚度mm6 . 517517001013822 . 12 . 130maxvwfhVtmm8 .115 . 317005 . 3 0htw或取 tw = 12mm。第79页/共100页第八十页，共101页。(三) 翼缘尺寸(ch cun)2001mm1053861700121700236950006hthWbtAwx175051315131hb，mm4 .23450105381bAt12450242417001748mm24t取mm450mm350583b，取第80页/共100页第八十一页，共101页。二、截面(jimin)验算截面(jimin)面积：A = 1701.2+2452.4 = 420cm2梁自重(zzhng)：g0 = 1.142010476.98 = 3.56kN/m最大剪力设计值 (加上自重后)：Vmax = 1382+1.23.569 = 1420kN第81页/共100页第八十二页，共101页。最大弯矩设计(shj)值 (加上自重后)：mkN76371856. 32 . 18174642maxM423cm20963002 .864 . 24521702 . 1121xI3cm239904 .8720963002hIWxx第82页/共100页第八十三页，共101页。(一) 抗弯强度验算(yn sun)36102399005. 1107637xxxwM)(N/mm300N/mm2 .30322满足f第83页/共100页第八十四页，共101页。(二) 整体(zhngt)稳定性137 . 645300 cm30011bll， 不须计算(j sun)梁的整体稳定。(三) 抗剪强度(qingd)、刚度等的验算待截面改变后进行。第84页/共100页第八十五页，共101页。三、截面(jimin)改变(一) 确定改变(gibin)截面的位置和截面尺寸mla36186 取改变(gibin)截面处的弯矩设计值：mkN4241356. 32 . 1213142021M需要的Wx：331mm1346350030005. 1104241fMWxx第85页/共100页第八十六页，共101页。翼缘尺寸(ch cun)：600hthWtbAwx2mm45206170012170013463500mm188244520tAb第86页/共100页第八十七页，共101页。考虑到有利于整体稳定，取b=240mm，并将改变截面(jimin)的位置向跨中移动至距支离距离为3.5m处。但考虑到截面(jimin)改变处有1:4的斜度，故实际改变截面(jimin)位置距支座距离为：3.540.105=3.08m。第87页/共100页第八十八页，共101页。(二) 改变(gibin)截面后梁的验算1. 抗弯强度mkN46675 . 356. 32 . 1215 . 09 .5525 . 3142021M)(N/mm300N/mm2 .288101542005. 11046672236111满足fWMx第88页/共100页第八十九页，共101页。2. 折算(sh sun)应力kN1 .8525 . 356. 32 . 19 .55214201V2011N/mm3 .2808 .1741702 .288hh31cm49652 .864 . 224S24331111N/mm2 .2612101347300104965101 .852wtISV)( 3303001 . 11 . 1N/mm9 .28332 .263 .280322222121满足mmNf第89页/共100页第九十页，共101页。3. 抗剪强度(qingd) (支座处)31cm93005 .422 . 1854965wSSS)( N/mm7 .811210134730010930010142024331max满足vwftISV第90页/共100页第九十一页，共101页。4. 整体(zhngt)稳定)( 135 .12243001满足bl5. 刚度(n d)验算略。(提示：计算(j sun)时应采用荷载的标准值。)第91页/共100页第九十二页，共101页。四、翼缘焊缝(hn fn)mm9 . 11013473001049651014202004 . 114 . 114331maxxwffISVfhmm3 . 7245 . 15 . 1maxminthfmm4 .142 . 12 . 12 . 1minmaxthf。取mm8fh第92页/共100页第九十三页，共101页。五、加劲(ji jn)肋设计截面(jimin)尺寸：腹板 1700 12翼缘 450 24 (跨中)240 24 (端部)6634523580235801421217000ywfth3 .140345235170235170yf故只须配置横向加劲肋。第93页/共100页第九十四页，共101页。1. 加劲(ji jn)肋间距计算(1) 支座(zh zu)附近：230maxN/mm6 .69121700101420wthV = 0, = 1.0120011826 .6911217000wth第94页/共100页第九十五页，共101页。(2) 改变(gibin)截面处2301N/mm1 .48121700101 .852wthV22201N/mm5 .5621210017003 .280100wth2011N/mm3 .2808 .1741702 .288hh第95页/共100页第九十六页，共101页。查表 = 1.62120011668 .4162. 11217000wth根据构造(guzo)要求：取 a = 3000mm 2h0 = 2 1700 = 3400mm第96页/共100页第九十七页，共101页。2. 加劲(ji jn)肋截面选择100mm，取mm7 .964030170040300hbsmm，取8mm7 . 61510015ssbt3. 横向加劲肋与腹板连接(linji)焊缝6mm，取mm2 . 5125 . 15 . 1maxminthf第97页/共100页第九十八页，共101页。130350035001301234123413013063000=180001:41:42078881:41:4第98页/共100页第九十九页，共101页。4502403030303017002424170024241212100100555511223344第99页/共100页第一百页，共101页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第100页/共100页第一百零一页，共101页。