2015第四章钢梁第十二幻灯片.ppt

第三节 梁的整体稳定 一、定义 当弯矩MMcr时，梁仅产生在弯矩作用平面内的弯曲变形；当M≥Mcr时，梁突然发生较大的侧向弯曲和扭转（弯扭失稳），梁随之失去承载能力。这种现象称为梁丧失整体稳定，也称梁发生侧扭屈曲。称Mcr为临界弯矩。 到某一数值后，梁在向下弯曲的同时，将突然发生侧向弯曲和扭转变形而破坏，这种现象称之为梁的侧向弯扭屈曲或整体失稳。梁维持其稳定平衡状态所承担的最大荷载或最大弯矩，称为临界荷载或临界弯矩。此时，受压翼缘相应的最大应力就叫临界应力。 梁整体失稳是突发的，并无明显预兆，因此比强度破坏更为危险，设计、施工中要特别注意。整体稳定计算就是要保证梁在荷载作用下产生的最大正应力不超过丧失稳定时的临界应力。 梁整体稳定的临界应力与梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度、荷载沿梁跨分布情况及其在截面上的作用点位置有关。 临界弯矩 由临界弯矩的计算公式，可总结出以下规律： (1)梁的侧向抗弯刚度、抗扭刚度越大，则临界弯矩越大。 (2)梁受压翼缘的自由长度越大，临界弯矩越小。 (3)荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩大。 (4)梁支承对位移的约束程度愈大，则临界弯矩愈大。 （5）集中荷载、均布荷载，均匀弯矩：递减 为了提高梁的整体稳定性，可采取以下措施： ①加宽受压翼缘板。 ②增加横向联系，减小梁的侧向计算长度 ③当梁内无法增设侧向支撑时，宜采用闭合的箱形截面，工字形截面、槽形、T形截面次之，避免选用L形截面。 ④增加梁两端的约束提高其整体稳定性。 ⑤减少初始变形、初始偏心、残余应力等初始缺陷。 可不计算其整体稳定性的条件： 1.有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接时； 2.工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过表所规定的数值时。 3.箱形截面梁，当h/b0? 6，且l1/b0 ? 95（235/fy)时。 第四节 梁的局部稳定 考虑强度和刚度，腹板宜既高又薄； 考虑整体稳定，翼缘宜既宽又薄。 在荷载作用下，受压翼缘和腹板有可能发生波形屈曲，称为梁的局部失稳。（热轧型钢板宽(高)厚比较小，能够满足局部稳定要求，不需要计算。）梁丧失局部稳定后，梁的部分区域退出工作，将使梁的有效截面积和刚度减小，强度承载力和整体稳定性降低。 二、梁受压翼缘的局部稳定 梁翼缘板远离中和轴，强度一般能够得到充分利用。应使翼缘的?cr≥fy，保证翼缘不丧失稳定，通过限制宽厚比b1/t来实现。不满足要求时，常采用增加厚度来满足。规范考虑不同的设计方法所取梁截面塑性区深度不同，采用不同的?值来求受压翼缘b1/t 的限值。 当梁强度按弹性设计时： 当梁强度按弹塑性设计时： 当梁强度按塑性设计时： 1、腹板在纯弯曲状态的临界应力 弹性阶段纯弯曲状态下的四边支承板的σcr计算公式同前，但χ和k值不同。根据试验可取χ =1.61， kmin=23.9。可得 σcr=715（100tw/h0）2 h0对σcr影响很大， a对σcr 影响不大。常采用设纵向加劲肋的办法来提高σcr。 保证腹板在边缘屈服前不发生屈曲的条件为σcr ≥fy, 可得 三、腹板的局部稳定计算 1、加劲肋的种类和作用 设计时常用设加劲肋来提高腹板的稳定性。横向加劲肋用于防止由剪应力和局部压应力作用引起的腹板失稳，纵向加劲肋用于防止由弯曲应力引起的腹板失稳，短加劲肋防止由局部压应力引起的腹板失稳。当集中荷载作用处设有支承加劲肋时，该加劲肋既要起加强腹板局部稳定性的一般横向加劲肋的作用，又要承受集中荷载并把它传给梁腹板，称该加劲肋为支承加劲肋。 2、梁腹板加劲肋的配置和构造要求 由上述荷载单独作用的分析，并考虑几种应力同时作用的情况，参考设计经验，要求如下： （1）当 时，对无局部压应力（σc=0）的梁可不配置加劲肋；对有局部压应力（σc≠0）的梁宜按构造配置横向加劲肋。 （2）当 时，应按计算配置横向加劲肋。 （3）当 时，应按计算配置横向加劲肋以及在受压区配置纵向加劲肋；必要时尚应在受压区配置短加劲肋。 在梁的支座处和上翼缘承受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。塑性设计的梁，为保证塑性变形的充分发展 第六节 钢梁的设计 一、型钢梁的设计 分为初选截面和截面验算两步。 ①、初选截面：暂不计梁的自重，求出梁的最大弯矩设计值Mmax，按抗弯强度或整体稳定性要求计算梁需要的Wnxr 需先假定。对于双向受弯梁，可对式中的 f 乘以0.8，以近似考虑My的作用影响。然后查型钢表，选择截面抵抗矩比Wn