钢结构钢梁计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,钢 梁计算原理,第一节 钢梁的类型和截面,第二节 钢梁的强度,第三节 钢梁的刚度,第四节 钢梁的整体稳定,第五节 钢梁的局部稳定,第六节 型钢梁设计,第七节 组合梁设计,1,、钢梁按制作方法分：,第一节 钢梁的类型和截面,型钢梁：热轧型钢梁、冷弯薄壁型钢梁。,组合梁：焊接梁、铆接梁、异种钢组合梁、钢与混凝土组合梁,4,、钢梁按梁截面沿长度 方向有无变化分：,2,、钢梁按支承情况分：,3,、钢梁按受力情况分：,简支梁,连续梁,伸臂梁,单向受弯梁,双向受弯梁,等截面梁,变截面梁,第一节 钢梁的类型和截面,1,、钢梁按制作方法分：,截面强度破坏,：,正应力达到屈服,剪应力达到屈服,复合应力达到屈服,整体失稳,：,因侧向刚度低，侧向挠曲或扭转失稳,局部失稳,：因板厚比过大，局部鼓曲变形,挠度过大,常识：梁的主要破坏类型,强度,稳定性,刚度,承,载,能,力,极,限,状,态,正常使用,极限状态,第二节 钢梁的强度,一、抗弯强度,梁的强度计算包括,4,个方面：,弯曲正应力 （抗弯强度）,剪应力 （抗剪强度）,局部压应力 （局部承压强度）,折算应力,1,、工作阶段,钢梁在弯矩作用下，截面上弯曲应力的发展可分为三阶段：,（,1,）,弹性 （,2,）弹塑性 （,3,）塑性,知识回顾,矩形截面梁 的正应力,CL8TU161),弹性工作阶段,：（,直接承受,动力,荷载的梁）,（）弹塑性工作阶段（承受静力荷载或间接承受动力荷载）,弹性最大弯矩为：,M,e,=,W,n,f,y,式中：,W,n,净截面（弹性）抵抗矩。,梁的截面部分处于弹性，部分进入塑性。,第二节 钢梁的强度,一、抗弯强度,（）塑性工作阶段,S,1n,，,S,2n,中和轴以上和中和轴以下净截面对中和轴的面积矩。,W,pn,净截面塑性抵抗矩。,直到全截 面达到塑性状态，形成塑性铰,塑性铰弯矩,：,第二节 钢梁的强度,矩形截面,=1.5,圆形截面,=1.7,圆管截面,=1.27,工字形截面（对,x,轴）,=1.10,1.17,塑性铰,弯矩为：,弹性,最大弯矩为：,截面的形状系数,第二节 钢梁的强度,仅与,截面形状有关,需计算疲劳的梁 弹性工作阶段,不直接承受动力荷载 弹塑性工作阶段,M,e,=,W,n,f,y,W,n,净截面（弹性）抵抗矩。,梁的截面部分处于弹性，部分进入塑性。,分析：截面正应力发展与截面承载力之间关系,单向弯曲时,：,双向弯曲时：,、计算公式,式中,:,Mx,，,My,绕,X,轴和,Y,轴的弯矩,Wnx,，,Wny,对,x,轴和,y,轴的净截面抵抗矩；,x ,y,截面塑性发展系数：,f,钢材的抗弯强度设计值。,（）在主平面内受弯的实腹式构件,第二节 钢梁的强度,梁,受压翼缘宽厚比不大于,当,时,当需要计算疲劳的梁时,b,梁受压翼缘自由外伸宽度；,t-,受压翼缘厚度；,(,),当需要计算疲劳的梁时,x,=,y,=1.0,（,不考虑截面的塑性发展）,、计算公式,第二节 钢梁的强度,式中,:V,计算截面沿腹板平面作用的剪力；,I,毛截面惯性矩；,S,计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；,t,w,腹板厚度；,f,v,钢材的抗剪强度设计值。,二、抗剪强度,第二节 钢梁的强度,腹板计算高度边缘的局部承压强度,式中：,F,集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；,集中荷载增大系数：,对重级工作制吊车,=1.35,对其他梁，,=1.0,三、局部承压强度,第二节 钢梁的强度,自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离,。l,z,集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度，按下式计算：,a,集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨,(,吊车梁,),上的轮压可取为,50mm;,第二节 钢梁的强度,轨道的高度,对梁顶无轨道的梁,1,计算折算应力的强度设计值增大系数：,1,）当,与,c,异号时，取,1,=1.2,；,2,）当,与,c,同号或,c,=0,时，取,1,=1.1,。,四、折算应力,第二节 钢梁的强度,第三节 钢梁的刚度,梁的刚度验算实际是梁的挠度验算，属于正常使用极限状态问题,计算时采用荷载标准值（不考虑荷载分项系数）,且可不考虑螺栓孔引起的截面削弱,对动力荷载标准值不乘动力系数。,挠度,如何保证梁的稳定性 措施？,挠度,强度,刚度,稳定性,第四节 钢梁的整体稳定,一、钢梁的整体稳定概念,二、保证梁的整体稳定性的措施,三、梁整体稳定的计算方法,第四节 钢梁的整体稳定,一、,钢梁的整体稳定概念：,窄而高的梁在,截面承载力尚未充分发挥之前突然发生侧向弯曲和扭转，使梁丧失继续承载的能力,整体失稳,横向荷载的临界值和它沿梁高的作用位置有关,一、,钢梁的整体稳定概念：,（,1,）,荷载,p,作用在梁的上翼缘时,（,2,）,荷载,p,作用在梁的下翼缘时,第四节 钢梁的整体稳定,第四节 钢梁的整体稳定,二、梁整体稳定的计算方法,1,、梁整体稳定的计算公式,2,、整体稳定系数通用公式：,3,、整体稳定系数近似公式临界弯矩,临界荷载,1,、侧向抗弯刚度提高，整体稳定型愈好,加宽受压翼缘,2,、荷载作用类型有关：纯弯曲临界弯矩最小,3,、荷载作用位置有关：作用在下翼缘，可提高临界弯距,4,、受压翼缘的自由长度,l,1,有关：减小梁的侧向支承长度提高临界弯矩。,第四节 钢梁的整体稳定,二、梁整体稳定的计算方法,W,x,W,y,按受压纤维确定的对,x,轴和对,y,轴毛截面抵抗矩；,b,绕强轴弯曲所确定的梁整体稳定系数。,在最大刚度主平面内受弯的构件：,在两个主平面受弯的工字钢截面构件：,二、梁整体稳定的计算方法,1,、梁整体稳定的计算公式,第四节 钢梁的整体稳定,2,、整体稳定系数通用公式：,式中,:,b,工字形截面简支梁的等效弯矩系数，查表,b,截面不对称影响系数,第四节 钢梁的整体稳定,二、梁整体稳定的计算方法,b,截面不对称影响系数,双轴对称工字形截面，,b,=0,加强受,压,翼缘的工字形截面，,b,=0.8(2,b,-1)0,加强受,拉,翼缘的工字形截面,b,=2,b,-10.6,故当,b,0.6,时，用,/,b,代替,b,（,2,）普通轧制槽钢简支梁,第四节 钢梁的整体稳定,(1),工字形截面,双,轴对称时,：,单,轴对称时,：,3,、,整体稳定系数近似公式,：,受均布弯矩（纯弯曲）作用的构件，当,第四节 钢梁的整体稳定,注意：当,b,0.6,时，,不,用,/,b,代替,b,3,、整体稳定系数近似公式,：,（,2,）形截面,（弯矩作用在对称轴平面，绕轴,）,弯矩使,翼缘受压,时,：,两板组合,形截面：,弯矩使,翼缘受拉且腹板宽厚比不大于,时,：,双角钢,形截面,：,注意：当,b,0.6,时，,不,用,/,b,代替,b,第四节 钢梁的整体稳定,三、保证梁的整体稳定性的措施,1,、,有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼,缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；,2,、,H,型钢或等截面工字形截面简支梁受压翼缘的侧向,自由长度,l,1,与其,宽度,b,之比不超过表 中所规定的数值时；,3,、箱形截面简支梁，其截面尺寸满足,h/b,o,6,，,l,1,/b,o,95(235/f,y,),时,l,1,简支梁长，有支承时为支承间的距离。,b0,第四节 钢梁的整体稳定,第四节 钢梁的整体稳定,四、,整体稳定公式,：,