第十章 钢结构构件.ppt

第十章 钢结构构件 10.1 受弯构件（梁） 10.1.1 受弯构件（梁）的类型 钢梁按截面型式分为型钢梁和组合梁两类。 钢梁按支承情况可分为简支梁、连续梁和伸臂梁等； 钢梁按荷载作用情况，可分为只在一个主平面内受弯的单向弯曲梁和在两个主平面内受弯的双向弯曲梁（如墙梁、檩条、吊车梁等）。 10.1.2 梁的强度、刚度、整体稳定和局部稳定 梁的设计必须同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，承载能力极限状态中须对梁作强度和稳定（整体稳定、局部稳定）的计算，正常使用极限状态须对梁刚度进行计算，使所设计的构件能确保安全适用、经济合理。 1. 梁的强度（1）抗弯强度 对截面塑性发展系数有两条规定： ① 当工字形截面翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比大于 但不超过 时，塑性发展将不利于保证局部稳定，应取γx =1.0。 ② 对需要计算疲劳的梁，不考虑截面塑性发展，宜取γx=γy=1.0。 （2）抗剪强度 按弹性设计，以截面的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点作为抗剪承载能力的极限状态，因此，在主平面内受弯的实腹梁，其抗剪强度应按下式计算： （3）局部承压强度 腹板的计算高度边缘为： ① 对型钢梁为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点。 ② 焊接组合梁为腹板高度。 ③ 对铆接或高强度螺栓连接的组合梁，取为上、下翼 缘与腹板连接的栓钉线间最近距离。 （4）折算应力 在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的弯曲应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的弯曲应力和剪应力（连续梁支座处或梁的翼缘截面改变处等）时，应按复杂应力状态用下式计算其折算应力： 2. 梁的刚度 梁的刚度用变形来衡量，梁的刚度不足时将出现挠度过大，梁的刚度一般是在经强度计算截面确定以后进行验算，但对细长的梁则可能由刚度条件控制。 梁的允许挠度 3. 梁的整体稳定 (1) 梁整体稳定的概念 钢梁一般都高而窄，当弯矩增加时受压翼缘的弯曲应 力达到某一数值时，梁在偶然的横向干扰力作用下会突然 离开最大刚度平面向侧向 弯曲，并伴随扭转。如此 时弯矩还略增加，侧向弯 扭变形将迅速增大，远在 钢材到达屈服强度前，梁 就失去继续承受荷载的能 力，这种现象称为梁丧失 整体稳定或称整体失稳。 临界弯矩M、临界应力σ 梁的失稳是从稳定的平衡状态转变为不稳定平稳状态，并产生侧向弯扭屈曲，两种平衡状态过渡时梁所能承受的最大弯矩和截面的最大弯曲应力称为临界弯矩M和临界应力σ。 整体稳定的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。 根据弹性稳定理论，双轴对称工字形截面简支梁的临界弯矩和相应的临界应力可用下式计算： 式中 ： l1 ——梁受压翼缘的侧向自由长度； Iy——梁对弱轴（y轴）的毛截面惯性矩； It——梁的毛截面抗扭惯性矩； E、G——钢材的弹性模量和剪变模量； K——梁的屈曲系数。 影响梁整体稳定的因素很多，可总结出如下规律： ① 梁的侧向抗弯刚度EIy，抗扭刚度GIt愈大，则临界弯矩大。 ② 梁的受压翼缘的自由长度l1愈小，则临界弯矩愈大。 ③ 荷载形式不同，临界弯矩亦不同。 ④ 荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩大。 ⑤ 梁端约束程度愈大，则临界弯矩愈大。 (2) 保证梁整体稳定的措施 符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性。 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10-2所规定的数值时，用作减少梁受压翼缘自由长度的侧向支承，其轴心力应取按下式计算的侧向力： 式中 A1——梁的受压翼缘截面面积。 对跨中无侧向支承点的梁，l1为其跨度；对跨中有侧向支承点的梁，l1为受压翼缘侧向支承点间的距离（梁的支座处视为有侧向支承）。 （3）梁整体稳定的计算 当不满足不必计算整体稳定的条件时，应对梁进行整体稳定验算。 由于影响梁整体稳定的因素较多，理论计算较繁，现将临界应力与钢材屈服强度之比φb称为梁的整体稳定系数，用来考虑诸多因素的影响。 轧制普通工字钢简支梁，由于其截面特征不同于三块钢板的组合工字形截面，且规格尺寸固定，故可按工字钢型号和受压翼缘的自由长度制成专用的表，以便于应用。当所得的值 大