钢结构钢梁计算.ppt

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1、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

2、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,CL8TU16,(1)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：Me=Wnfy 式中：Wn净截面（弹性）抵抗矩。,梁的截面部分处于弹性

3、，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,S1n，S2n中和轴以上和中和轴以下净截面对中和轴的面积矩。Wpn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）=1.101.17,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,Me=WnfyWn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

4、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；tw腹板厚度；fv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

5、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。,lz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

6、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

7、,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l1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,Wx,Wy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、

8、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(2b-1)0,加强受拉翼缘的工字形截面 b=2b-10,第四节 钢梁的整体稳定,（1）普通轧制工字钢简支梁的 b直接查附表,注:上述公式是在弹性阶段推导的(取fp=0.6fy)当 即 进入弹塑性阶段时,b0.6,故当 b0.6 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

9、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 b0.6 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 b0.6 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l1 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/bo6，l1/bo95(235/fy)时 l1简支梁长，有支承时为支承间的距离。,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：,