钢结构设计原理 第五章 受弯构件

钢结构设计原理第五章受弯构件

1、第五章受弯构件51概述1、定义主要承受横向荷载作用的构件，即通常所讲的梁。

2、类型按使用功能，可分为工作平台梁、吊车梁、楼盖梁、墙梁及檩条等；按支承状况，可分为简支梁、连续梁、伸臂梁和框架梁等；按荷载作用状况，可分为单向弯曲梁和双向弯曲梁；按截面形式有型钢梁和组合梁；实腹式和格构式。图51受弯构件的截面形式

3、受弯构件梁的内力一般，仅考虑其弯矩和剪力；对于框架梁，需同时考虑M、V和N作用。※关键词受弯构件MEMBERINBENDING梁BEAM单向受弯构件ONEWAYMEMBERINBENDING双向受弯构件TWOWAYMEMBERINBENDING52受弯构件的强度一、

2、抗弯强度1、梁在弯矩作用下，当M渐渐增加时，截面弯曲应力的进展可分为三个阶段，见图52所示。〔1〕弹性工作阶段弯矩较小时，梁截面受拉边缘?＜YF，梁处于弹性工作阶段，弯曲应力呈三角形分布。弹性极限弯矩为NEW??截面受拉边缘的?YF。〔2〕弹塑性工作阶段弯矩继续增大，截面边缘部分进入塑性，中间部分仍处于弹性工作状态。〔3〕塑性工作阶段当弯矩再继续增加，截面的塑性区进展至全截面，形成塑性铰，梁产生相对转动，变形大量增加。此时为梁的塑性工作阶段的极限状态，对应的塑性极限弯矩为PNYPWFM??。图52梁受弯时各阶段的应力分布状况问取那个阶段作为设计或计算的模型答规范中按弹性阶

3、段或弹塑性阶段设计或计算。塑性进展深度，通过塑性进展系数?来衡量。截面样子系数NPEFWM??2、抗弯强度?单向受弯FNX????

双向受弯FWNYNX???其中X?、Y截面塑性进展系数，一般状况按表61取值；?若YFTB2351＞时，取X?Y10；?若直接承受动力荷载作用时，取10。※抗弯强度不够时，可以调整截面尺寸增大NW，但以增大截面高度H最有效。二、抗剪强度梁的抗剪强度按弹性设计，以截面的剪应力到达钢材的抗剪强度设计值作为抗剪承载力的极限状态。VWFTISV????※抗剪强度不够时，最有效的方法是增大腹板的面积，优先考虑增大WT。三、局部承压强度当梁的上翼缘沿腹板作

4、用平面有固定集中荷载，且该处未设支承加劲肋时；或承受移动集中荷载〔如吊车轮压〕作用时，腹板上边缘局部范围的压应力C?可能到达钢材的抗压强度。另外在梁的支承处，当不设置支承加劲肋时，也应计算腹板计算高度下边缘的局部承压强度。FLTFZWC?????其中F集中荷载，对动载应考虑动力系数〔11～13〕；Ψ集中荷载增大系数；对重级工作制吊车轮压，Ψ＝135，对其它荷载，Ψ＝10；ZL集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度；跨中集中荷载RYZHAL25??；梁端支座反力；A为集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压A可取50㎜；YH自梁承载的边缘到腹板计算高度边缘的距离；R轨道

5、高度，无吊车时0?RH。※腹板计算高度边缘?轧制型钢梁为腹板与上、下翼缘相交处内弧起点；?焊接组合梁为腹板端部；※腹板计算高度两边缘的距离即梁的计算高度0H。※局部承压强度缺乏时，可增大腹板的局部承压面积或垫块宽度。四、折算应力在组合梁的腹板计算高度处，见图53，当同时受有较大的弯曲应力?、剪应力?

和局部压应力C?，或同时受有较大的?和?，应按冗杂应力状态采纳下式计算其折算应力。FCR1223??????其中、?、C腹板计算高度边缘同一点同时产生的弯曲应力、剪应力和局部压应力；1?计算折算应力的强度设计值增大系数；?当?和C异号时，1?＝12；?当和同号和C ＝0时，1＝1

6、1。图53梁截面的?、?、C应力分布※考虑到所验算的部位是腹板边缘的局部区域，几种应力皆以其较大值在同一点上出现的概率小，故将强度设计值乘1?以予以提高。当?和C异号时，对产生塑性变形有利，1?取值较大。※当梁的折算应力不满足要求时，调整梁的截面，特殊是调整主要应力对应的截面参数。※关键词强度STRENGTH弹性ELASTICITY塑性PLASTICITY53受弯构件的刚度??V?MAX或??????LVMAX其中V由标准荷载值产生的最大挠度；??梁的允许挠度。※当梁的刚度不满足要求时，增大梁高最有效。GB50017规范关于挠度限值的规定有两个特点一是在一般状况下按表51

7、执行，当有实践阅历或有特别要求时，可依据不影响正常使用和观感的原则进行适当的调整。二是对楼盖梁给出两个挠度容许值。其中ΥT为永久荷载和可变荷载标准值产生的挠度〔如有起拱应减去拱度〕的容许值；ΥQ为可变荷载标准值产生的挠度容许值。前者主要反映观感，后者主要反映使用条件。表51受弯构件挠度容许值挠度容许值项次构件类型ΥTΥQ1吊车梁和吊车桁架〔按自重和起重量最大的一台吊车计算挠度〕〔1〕手动吊车和单梁吊车〔含悬挂吊车〕

〔2〕轻级工作制桥式吊车〔3〕中级工作制桥式吊车〔4〕重级工作制桥式吊车L/500L/800L/1000L/12021手动或电动葫芦的轨道梁L/4003有重轨〔

8、重量等于或大于38KG/M〕轨道的工作平台梁有轻轨〔重量等于或小于24KG/M〕轨道的工作平台梁L/600L/4004楼〔屋〕盖梁或桁架、工作平台梁〔第3项除外〕和平台板〔1〕主梁或桁架〔包括设有悬挂起重设备的梁和桁架〕〔2〕抹灰顶棚的次梁〔3〕除〔1〕、〔2〕款外的其它梁〔包括楼梯梁〕〔4〕屋盖檩条支承无积灰的瓦楞铁和石棉瓦屋面者支承压型金属板、有积灰的瓦楞铁和石棉瓦等屋面者支承其它屋面材料者〔5〕平台板L/400L/250L/250L/150L/200L/200L/150L/500L/350L/300※关键词刚度RIGIDITY54受弯构件的整体稳定梁的整体失稳梁在最

9、大刚度平面内受到横向荷载作用，当荷载增加到肯定数值，梁出现平面外的侧向弯曲和扭转，丧失继续承载能力，此现象称为梁的整体失稳。一、梁的临界荷载1双轴对称工字形截面梁纯弯曲时的临界弯矩图54〔A〕所示为在匀称弯矩M作用下两端简支双轴对称工字形截面梁，所谓的简支是指梁的两端只能绕X轴和Y轴自由转动，不能绕Z轴扭转。按弹性平衡理论进行分析，在微小弯曲变形和扭转变形的状况下建立微分方程。设固定坐标系为OXYZ，弯矩MX，截面发生位移后的移动坐标系相应取为OΞΗΖ，截面形心在X、Y轴方向的位移为U、Υ，截面扭转角为Φ，右手螺旋方向旋转为正。图54梁的侧向弯扭屈曲在离梁左支座为Z截面上