钢结构设计原理L受弯构件.pptx
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1、第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计一一一一、梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念(1)(1)截面受弯截面受弯截面受弯截面受弯上翼缘受压,腹板有受压区上翼缘受压,腹板有受压区上翼缘受压,腹板有受压区上翼缘受压,腹板有受压区(2)(2)腹板受剪腹板受剪腹板受剪腹板受剪主压应力方向主压应力方向主压应力方向主压应力方向(3)(3)集中荷载集中荷载集中荷载集中荷载局部压应力局部压应力局部压应力局部压应力梁内产生压应力的原因:梁内产生压应力的原因:梁内产生压应力的原因:梁内产生压应力的
2、原因:第1页/共71页一一一一、梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念梁局部失稳的概念如何保证梁的局部稳定性:如何保证梁的局部稳定性:如何保证梁的局部稳定性:如何保证梁的局部稳定性:(1)(1)翼缘通过控制板件的宽厚比来满足。翼缘通过控制板件的宽厚比来满足。翼缘通过控制板件的宽厚比来满足。翼缘通过控制板件的宽厚比来满足。(2)(2)腹板多靠配置加劲肋来满足。腹板多靠配置加劲肋来满足。腹板多靠配置加劲肋来满足。腹板多靠配置加劲肋来满足。第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计薄板失稳,临界应力薄板失
3、稳,临界应力薄板失稳,临界应力薄板失稳,临界应力屈曲系数屈曲系数屈曲系数屈曲系数b b b b与应力分布和边界条件有关与应力分布和边界条件有关与应力分布和边界条件有关与应力分布和边界条件有关弹塑性失稳,用弹塑性失稳,用弹塑性失稳,用弹塑性失稳,用 代替代替代替代替第2页/共71页1 1、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘(1 1)受力特征:)受力特征:)受力特征:)受力特征:第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计二二二二、受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局
4、部稳定受压翼缘的局部稳定三边支承板,受力状态近似为均匀受压,与压杆翼缘板接三边支承板,受力状态近似为均匀受压,与压杆翼缘板接三边支承板,受力状态近似为均匀受压,与压杆翼缘板接三边支承板,受力状态近似为均匀受压,与压杆翼缘板接近,稳定计算方法基本相同近,稳定计算方法基本相同近,稳定计算方法基本相同近,稳定计算方法基本相同(按板件宽厚比限值控制)按板件宽厚比限值控制)按板件宽厚比限值控制)按板件宽厚比限值控制)第3页/共71页1 1、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋
5、设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计二二二二、受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定屈曲系数屈曲系数屈曲系数屈曲系数b b b b=0.425=0.425;不考虑腹板对翼缘的约束作用,嵌系数;不考虑腹板对翼缘的约束作用,嵌系数;不考虑腹板对翼缘的约束作用,嵌系数;不考虑腹板对翼缘的约束作用,嵌系数c c c c1.01.01.01.0;对允许截面部分塑性深入的钢梁,翼缘板纵向已全部进;对允许截面部分塑性深入的钢梁,翼缘板纵向已全部进;对允许截面部分塑性深入的钢梁,翼缘板纵向已全部进;对允许截面部分塑性深入的钢梁,翼缘板纵向已全部进入塑性,入塑性,入塑性,入塑性,令
6、令令令=0.25=0.25,则:,则:,则:,则:(2 2)弹塑性失稳临界应力:)弹塑性失稳临界应力:)弹塑性失稳临界应力:)弹塑性失稳临界应力:第4页/共71页1 1、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计二二二二、受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定(3 3)弹塑性设计翼缘宽厚比限值)弹塑性设计翼缘宽厚比限值)弹塑性设计翼缘宽厚比限值)弹塑性设计翼缘宽厚比限值 (g g g gx x1)1):设计
7、要求钢梁在强度破坏前翼缘不失稳,即:设计要求钢梁在强度破坏前翼缘不失稳,即:设计要求钢梁在强度破坏前翼缘不失稳,即:设计要求钢梁在强度破坏前翼缘不失稳,即:故要求:故要求:故要求:故要求:第5页/共71页1 1、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘、工形截面受压翼缘第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计二二二二、受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定(4 4)弹性设计翼缘宽厚比限值)弹性设计翼缘宽厚比限值)弹性设计翼缘宽厚比限值)弹性设计翼缘宽厚比限值 (
8、g g g gx x=1)=1):故:故:故:故:要求:要求:要求:要求:弹性设计的梁翼缘板仅边缘屈服,弹性设计的梁翼缘板仅边缘屈服,弹性设计的梁翼缘板仅边缘屈服,弹性设计的梁翼缘板仅边缘屈服,令令令令=0.5=0.5,则:,则:,则:,则:第6页/共71页2 2、箱形截面受压翼缘、箱形截面受压翼缘、箱形截面受压翼缘、箱形截面受压翼缘(1 1)受力特征:)受力特征:)受力特征:)受力特征:第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计二二二二、受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳
9、定四边支承板四边支承板四边支承板四边支承板b b b b=4.0=4.0,其余与工形截面受压翼缘类似,其余与工形截面受压翼缘类似,其余与工形截面受压翼缘类似,其余与工形截面受压翼缘类似(2 2)宽厚比限值:)宽厚比限值:)宽厚比限值:)宽厚比限值:不区分弹性设计和弹塑性设计,偏保守地一律不区分弹性设计和弹塑性设计,偏保守地一律不区分弹性设计和弹塑性设计,偏保守地一律不区分弹性设计和弹塑性设计,偏保守地一律令令令令=0.25=0.25,得到:,得到:,得到:,得到:第7页/共71页三三三三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一
10、应力作用下的局部稳定性第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、腹板的受力状态和局部稳定设计要求、腹板的受力状态和局部稳定设计要求、腹板的受力状态和局部稳定设计要求、腹板的受力状态和局部稳定设计要求(1)(1)四边支承板,复杂应力状态四边支承板,复杂应力状态四边支承板,复杂应力状态四边支承板,复杂应力状态(2)(2)弯曲压应力,剪应力,局部压应力弯曲压应力,剪应力,局部压应力弯曲压应力,剪应力,局部压应力弯曲压应力,剪应力,局部压应力(3)(3)保证单一应力下不发生局部失稳保证单一应力下不发生局部失稳
11、保证单一应力下不发生局部失稳保证单一应力下不发生局部失稳(4)(4)保证多应力下不保证多应力下不保证多应力下不保证多应力下不 发生局部失稳发生局部失稳发生局部失稳发生局部失稳现行钢规亦有允许腹板局部失稳、现行钢规亦有允许腹板局部失稳、现行钢规亦有允许腹板局部失稳、现行钢规亦有允许腹板局部失稳、利用腹板屈曲后强度的设计方法,利用腹板屈曲后强度的设计方法,利用腹板屈曲后强度的设计方法,利用腹板屈曲后强度的设计方法,可降低用钢量。可降低用钢量。可降低用钢量。可降低用钢量。第8页/共71页2 2、腹板受腹板受腹板受腹板受纯弯纯弯纯弯纯弯作用作用作用作用第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件
12、受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计上翼缘扭转受到完全上翼缘扭转受到完全上翼缘扭转受到完全上翼缘扭转受到完全约束时:约束时:约束时:约束时:上翼缘扭转未受到完上翼缘扭转未受到完上翼缘扭转未受到完上翼缘扭转未受到完全约束时:全约束时:全约束时:全约束时:三三三三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性第9页/共71页第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计不发生弯曲失稳的条不发生
13、弯曲失稳的条不发生弯曲失稳的条不发生弯曲失稳的条件件件件s s s scrcr f fy y,则则则则 :或或或或2 2、腹板受腹板受腹板受腹板受纯弯纯弯纯弯纯弯作用作用作用作用三三三三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性第10页/共71页第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计2 2、腹板受腹板受腹板受腹板受纯弯纯弯纯弯纯弯作用作用作用作用三三三三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性
14、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性规范取:规范取:规范取:规范取:为不设纵向加劲肋限值。为不设纵向加劲肋限值。为不设纵向加劲肋限值。为不设纵向加劲肋限值。第11页/共71页第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计主压应力方向失稳主压应力方向失稳3 3、腹板受腹板受腹板受腹板受纯纯纯纯剪作用剪作用剪作用剪作用三三三三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性弹性阶段临界应力:弹性阶段临界应力:
15、取取取取第12页/共71页第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计根据根据根据根据保证腹板受剪屈服前不失稳保证腹板受剪屈服前不失稳保证腹板受剪屈服前不失稳保证腹板受剪屈服前不失稳的条件的条件的条件的条件3 3、腹板受腹板受腹板受腹板受纯纯纯纯剪作用剪作用剪作用剪作用三三三三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性弹塑性失稳的临界应力弹塑性失稳的临界应力弹塑性失稳的临界应力弹塑性失稳的临界应力 剪切比例极限剪切比例极限剪
16、切比例极限剪切比例极限 得得得得规范取规范取为不设横向加劲肋限值。为不设横向加劲肋限值。第13页/共71页第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计受集中力作用,类似于受压薄板受集中力作用,类似于受压薄板受集中力作用,类似于受压薄板受集中力作用,类似于受压薄板规范取规范取规范取规范取:不发生不发生不发生不发生局压局压局压局压失稳的条件失稳的条件失稳的条件失稳的条件s s s sc,crc,cr f fy y,要求要求要求要求4 4、腹板受局部压力作用腹板受局部压力作用腹板受局部压力作用腹板受局部压力作用三三三
17、三、腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性腹板在单一应力作用下的局部稳定性第14页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 式中式中式中式中:计算区格,平均弯矩作用下,腹计算区格
18、,平均弯矩作用下,腹计算区格,平均弯矩作用下,腹计算区格,平均弯矩作用下,腹板计算高度边缘的弯曲压应力;板计算高度边缘的弯曲压应力;板计算高度边缘的弯曲压应力;板计算高度边缘的弯曲压应力;-计算区格,平均剪力作用下,腹计算区格,平均剪力作用下,腹计算区格,平均剪力作用下,腹计算区格,平均剪力作用下,腹板截面剪应力;板截面剪应力;板截面剪应力;板截面剪应力;腹板计算高度边缘的局部压应力,腹板计算高度边缘的局部压应力,腹板计算高度边缘的局部压应力,腹板计算高度边缘的局部压应力,计算时取计算时取计算时取计算时取=1.0=1.0=1.0=1.0。第15页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局
19、部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 引入通用高厚比引入通用高厚比引入通用高厚比引入通用高厚比 为参数,为参数,为参数,为参数,在弹性范围可取在弹性范围可取在弹性范围可取在弹性范围可取:第16页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部
20、稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 当梁的受压翼缘扭转受到约束时:当梁的受压翼缘扭转受到约束时:当梁的受压翼缘扭转受到约束时:当梁的受压翼缘扭转受到约束时:的计算公式:的计算公式:的计算公式:的计算公式:当梁的受压翼缘扭转未受到约束时:当梁的受压翼缘扭转未受到约束时:当梁的受压翼缘扭转未受到约束时:当梁的受压翼缘扭
21、转未受到约束时:式中式中式中式中:h hc c梁腹板弯曲受压区高度,双轴对称截面梁腹板弯曲受压区高度,双轴对称截面梁腹板弯曲受压区高度,双轴对称截面梁腹板弯曲受压区高度,双轴对称截面2 2h hc ch h0 0第17页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、
22、仅用横向加劲肋加强的腹板 第18页/共71页当当当当 时:时:时:时:四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 引入通用高厚比引入通用高厚比引入通用高厚比引入通用高厚比 为参数,为参数,为参数,为参数,的计算公式:的计算公式:的计算公式:的计算公
23、式:当当当当 时:时:时:时:则则则则:则则则则:第19页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 第20页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性
24、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 引入通用高厚比引入通用高厚比引入通用高厚比引入通用高厚比 为参数,为参数,为参数,为参数,第21页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件
25、第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计1 1、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板、仅用横向加劲肋加强的腹板 第22页/共71页四四四四、腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性腹板在多种应力共同作用下的局部稳定性 第第第第五章五章五章五章 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第四节第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计梁的局部稳定和腹板加劲肋设计2 2、同时设置横向和纵向加劲肋的腹板、同时设置横向和纵向加劲肋的腹板、同时设置横向和纵向加劲肋的腹板、同时设置横向
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