钢结构设计原理第四章讲解.ppt

* 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第四章 受弯构件的计算原理 1、受弯构件的强度验算 2、梁的整体稳定的基本概念、验算方法以及提高 整体稳定性的措施 3、梁板件局部稳定的基本概念、有关规定和验算 方法 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 只承受弯矩或弯矩与剪力共同作用的构件称为受弯构件。 §4.1 概述 受弯构件的设计应满足：强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的要求。 前三项属于承载能力极限状态计算，采用荷载的设计值； 第四项为正常使用极限状态的计算，计算挠度时按荷载的标准值进行。 结构中的受弯构件主要以梁的形式出现，以弯曲变形为主或发生弯扭变形的构件称为梁。 梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁。 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure ???? 受弯构件设计应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定各个方面满足要求。 ???? 1. 梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算应力等强度应足够。 ???? ??2. 刚度主要是控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定的容许值。 ???? ?3. 整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳，主要通过对梁的受压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截面以降低弯曲压应力至临界应力以下。 ???? ?4. 局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失稳，在梁中主要通过限制受压翼缘和腹板的宽厚比不超过规定，对组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性。 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 4.2.1 弯曲强度 c) 弹性 塑性 塑性 MyMMp a a σ=fy εy a) MMy σfy d) 全部塑性 M=Mp σ=fy x y b) M=My σ=fy 图4.2.1 各荷载阶段梁截面上的的正应力分布 §4.2 受弯构件的强度和刚度 弹性阶段构件边缘纤维最大应力为： （4.2.1） Wnx —截面绕 x 轴的净截面模量 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 当最大应力?达到屈服点fy时，是梁弹性工作的极限状态，其弹性极限弯矩（屈服弯矩）My 截面全部进入塑性状态，应力分布呈矩形。弯矩达到最大极限称为塑性弯矩Mp Wp—截面对x轴的截面塑性模量 ?xp—截面绕x轴的塑性系数 在钢梁设计中，如果按照截面的全塑性进行设计，虽然可以节省钢材，但是变形比较大，会影响结构的正常使用。因此规范规定可以通过限制塑性发展区有限制的利用塑性，一般的a为h/8-h/4之间。 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure ?（塑性发展系数）与截面形状有关，而与材料的性质无关，所以又称截面形状系数。不同截面形式的塑性发展系数见P110表4.2.1 。 梁的抗弯强度应满足： （4.2.2） （1）绕x轴单向弯曲时 （4.2.3） （2）绕x、y轴双向弯曲时 Mx、My ——梁截面内绕x、y轴的最大弯矩设计值； Wnx、Wny ——截面对x、y轴的净截面模量； ?x、?y ——截面对x、y轴的有限塑性发展系数，小于?； f ——钢材抗弯设计强度 ； 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 根据局部稳定要求，当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于 ????????????????? 但不超过 ????????????????? 时，塑性发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取 ?x ＝1.0。 对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面，塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 ?x= ?y =1.0。 第四章 受弯构件的计算原理 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 在构件截面上有一特殊点S，当外力产生的剪力作用在该点时构件只产生线位移，不产生扭转，这一点S称为构件的剪力中心，也称弯曲中心。 1.剪力中心 4.2.2 抗剪强度