第三章 构件的截面承载能力.ppt

[例题1] 某车间工作平台梁格布置如图所示，平台上无动力荷载，均布活荷载标准值为4.5kN/m2，恒载标准值为3kN/m2，钢材为Q235B，假定平台板为刚性，可以保证次梁的整体稳定。试设计主梁（组合截面）和次梁（型钢）。 6000 q 4×3m=12m 3m 6m 4×3m=12m 6m 6m A [解] 1.次梁设计 1）荷载及内力计算 将次梁A设计为简支梁，其计算简图如下图。 均布荷载设计值： 均布荷载标准值： 次梁承受的线荷载： 3）截面强度验算 支座处最大剪力： 跨中最大弯矩： 次梁所需要的净截面抵抗矩为： 查P321附表1，选用I32a，梁自重g=52.7×9.8＝516N/m，Ix=11080cm4 Wx=692cm3，Sx=402.9cm2，tw=9.5mm。 梁自重产生的弯矩： 总弯矩： 2）初选截面 支座处最大剪应力： 可见型钢由于腹板较厚，剪应力一般不起控制作用。因此只有在截面有较大削弱时才必须验算剪应力。 梁跨中最大弯曲应力： 4×3000=12000 173.8 173.8 173.8 2.主梁设计 4×3m=12m 3m 6m 4×3m=12m 6m 6m 1）内力计算 B 将主梁B也设计为简支梁 两侧次梁对主梁产生的压力为： 主梁的支座反力（未计主梁自重）： 跨中最大弯矩： 86.9 86.9 2）初选截面 梁所需要的净截面抵抗矩为： 梁的高度在净空上无限制，按刚度要求，工作平台主梁的容许挠度为l/400，则梁容许的最小高度为：（参照均布荷载作用） 参照以上数据，考虑到梁截面高度大一些，更有利于增加刚度，初选梁的腹板高度hw=100cm。 再按经验公式，可得梁的经济高度： 腹板厚度按抗剪强度： 考虑局部稳定和构造因素: 可见依剪力要求所需的腹板厚度很小。 取腹板t=8mm。 根据近似公式计算所需翼缘板面积： 翼缘板宽：b=(1/2.5~1/6)h=167~400mm，取b=280mm。 翼缘板厚：t=3286/280=11.7mm，取t=14mm。 翼缘外伸宽度：b1=(280-8)/2=136mm。 梁翼缘板的局部稳定可以保证，且截面可以考虑部分塑性发展。梁截面如图所示。 14 8 280 14 1000 14 8 280 14 1000 3）截面验算 截面的实际几何性质： 主梁自重估算： g＝149.2kg/m×9.8＝1.46kN/m 单位长度梁的质量为： 式中1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造用钢使自重增大的系数，则梁的自重为： 154.8×100×7850×10-6×1.2＝149.2kg/m 由梁自重产生的跨中最大弯矩： 由梁自重产生的支座剪力： 跨中最大弯矩： 强度验算 弯曲应力： 剪应力验算略；次梁作用处设置支承加劲肋，不需验算局部压应力。 3.4按强度条件选择梁截面 三、梁截面沿长度的变化 思路：为了节约钢材可将组合梁截面也随弯矩变化而变化。 均布荷载简支梁 改变梁高 改变梁宽 弯矩中间大，两边小 剪力中间小，两边小 支座到跨中腹板渐薄 M1 l/6 V 3.4按强度条件选择梁截面 b1 b l/6 l/6 ≤1:4 变截面时 改变翼缘宽度 改变梁高 (1/6~1/5)l h ≥h/2 焊接 改变一次截面，节约10％～20％钢材，再改变一次，节约3％～4％。所以，改变一次截面。若改变截面效益不大，则不改变。 梁端截面要满足抗剪要求 3.4按强度条件选择梁截面 l1 l1 理论切断点 为了保证断点处能正常工作，实际断点外伸长度l1应满足： 1）端部有正面角焊缝时：当hf ≥0.75t1时： l1 ≥b1 当hf 0.75t1时： l1 ≥1.5b1 2）端部无正面角焊缝时：l1 ≥2b1 b1 、t1——外层翼缘板的宽度和厚度；hf ——焊脚尺寸。 若采用单块翼缘不能满足要求时，可采用多层翼缘板 当翼缘采用两层钢板时，外层钢板与内层钢板厚度比宜0.5~1.0。 3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算 一、拉弯、压弯构件的应用 构件同时承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用，称为压弯（拉弯）构件。根据绕截面形心主轴的弯矩，有单向压（拉）弯构件；双向压（拉）弯构件。 压弯构件 拉弯构件 1.定义与应用 3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算 厂房柱 单层工业厂房框架柱 多层框架柱 3.6拉弯、压弯构件的应用和强度计算 2.截面形式 实腹式 格构式 压弯构件的单轴对称截面 拉弯构件若承受的弯矩不大时，其截面形式和一般轴心受拉杆一样；当弯矩较大时，应采