第5章 钢梁计算原理教学课件.ppt

南航土木工程系 第5章 钢梁计算原理 3、支承加劲肋的计算 支承加劲肋的截面尺寸除应满足构造条件外，还应满足传力要求： 1）按轴心压杆验算加劲肋在腹板平面外的稳定性 2）当传力较大时，支承加劲肋端部应刨平并与梁上翼缘顶紧，并验算其端面承压应力 3）焊缝计算 平板式支座 突缘式支座 初选截面 验算 修改截面 满足要求 5.5.1 型钢梁截面设计 由荷载计算出梁所承受的最大弯矩，并估算梁截面的抵抗矩 1）当梁的整体稳定从构造上可保证时： 第5章 钢梁计算原理5.5 钢梁截面设计 2）当梁的整体稳定从构造上不能保证时： 其中 可根据荷载及跨度情况初步估计。 3）在型钢规格表中选择适当截面，验算梁的弯曲正应力，局部压应力，整体稳定和刚度，一般型钢梁可不验算剪应力、折算应力，型钢梁无局部稳定问题。 5.5.2 组合梁截面设计 梁的内力较大时，需采用组合梁。常用的形式为由三块钢板焊成的工字形截面。 1、选择截面 （1）选截面高度 最大高度 ——建筑高度 最小高度 ——刚度条件 经济高度 ——考虑经济因素 最小高度 （刚度要求） 例如承受均布荷载的简支梁，其荷载标准值为 梁的挠度应满足 对双轴对称截面，有 取 则有 （充分发挥梁的强度） 书P141 表5.3 给出对应于各种 值时的 值。 经济高度 ——满足使用要求的前提下使梁的总用钢量为最小。 截面面积 最小的条件： 实选 应满足 ，且 。 （2）选腹板厚度 抗剪强度要求 上式计算结果一般较小，考虑局部稳定和构造 因素，取 一般情况，取 （3）确定翼缘板尺寸 根据所需要的截面抵抗矩和选定的腹板尺寸有 确定 和 时，要考虑下列因素： 1） 2）为满足局部稳定，需满足 （按弹性计算） （考虑部分塑性） 2、截面验算 初选截面后，验算弯曲正应力和整体稳定，非均布荷载时还要验算梁的刚度，视情况还要验算局部压应力和折算应力。 一般情况下，由于初选截面时已考虑了抗剪强度要求，通常可不必验算剪应力，截面验算时应考虑梁自重。 3、梁翼缘焊缝计算 翼缘与腹板间的焊缝要由计算确定。常采用角焊缝。 由剪应力互等定理可求得单位长度上的剪力 当焊缝还要传递由集中荷载产生的竖向局部压应力，单位长度焊缝上承担的压力为： 当单位长度焊缝同时承受 和 时，应满足： 4、翼缘和腹板的局部稳定验算及腹板加劲肋设计 对于已选择好尺寸的翼缘和腹板，进行局部稳定 的验算。如果需要则需进行腹板加劲肋的设计。 3、受弯曲正应力作用 四边简支板： 两受荷边简支、另两边固定板： 4、上边缘受横向局部压应力作用 结论： 1、矩形薄板的 与四边所受应力情况、四边支承情况、板的长宽比（a/b）及板的宽厚比（b/t）有关，其中与板的宽厚比（b/t）的平方成反比。 2、减小板宽（最有效）、减小板长、增大板厚均可以提高矩形薄板的屈曲临界应力。另外，值得注意的是矩形薄板的屈曲临界应力与钢材强度无关，采用高强度钢材并不能提高板的局部稳定性能。 ？问题：如何提高钢梁的局部稳定性？ 5.4.2 受压翼缘的局部稳定 板的工作条件： 工字形截面梁的受压翼缘板是三边简支，一边自由的矩形板，在两相对简支边均匀受压下工作。 翼缘板一般在弹塑性阶段屈曲，为考虑这种弹塑性的影响，用 来近似弹性模量 。 考虑板件间的相互约束作用，引入弹性嵌固系数 为了充分利用材料，令翼缘屈曲临界应力不低于 取 梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比应满足下式 按弹性设计时：可取为 箱形截面在两腹板间的受压翼缘，按四边简支的纵向均匀受压板计算 5.4.3 梁腹板的局部稳定 梁腹板受力特点： 1）四边简支且考虑有弹性嵌固的矩形板。 2）受力状况复杂，以受剪力为主，同时还承受弯曲正应力及横向压应力。多向应力状态下，临界应力计算较复杂。 3）先分析四边支承矩形板分别在剪应力、弯曲正应力和局部压应力单独作用下的失稳问题。 1、腹