第五章受弯构件-3(梁设计).pptx

钢结构（steel structure） 唐国磊， 综合实验3#楼410室 tangguolei@dlut.edu.cn补课时间 校部 第一教学馆 1-106 第15周上，星期四，7节-8节 第16周上，星期一，7节-8节   一、影响临界弯矩的因素 1、荷载类型 2、荷载作用位置 3、侧向抗弯刚度EIy、抗扭刚度GIt 4、受压翼缘侧向支承点间距l1 荷载作用于下翼缘比作用于上翼缘的临界弯矩Mcr大 梁的侧向抗弯刚度 EIy、抗扭刚度GIt愈大，临界弯矩Mcr愈大 梁的跨度 l1（或侧向支承点的间距）愈小，临界弯矩愈大 类型一：等截面焊接工字形和轧制H型钢简支梁 类型二：轧制普通工字钢简支梁 类型三：轧制槽钢简支梁 类型四：双轴对称工字形等截面（含H型钢）悬臂梁 二、梁的整体稳定性验算 整体稳定系数替换 5.4.5 纯弯曲整体稳定系数近似计算 ① 工字形截面（含H型钢） 双轴对称时 单轴对称时 ② T形截面（弯矩作用在对称轴平面，绕x轴） 5.4.5 纯弯曲整体稳定系数近似计算 弯矩使翼缘受压，双角钢T形截面 弯矩使翼缘受压，剖分T型钢和两板组合T形截面 ③箱形截面 1、当符合下列情况之一时，不需验算梁的整体稳定 （1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接，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自由长度与其宽度之比l1/b不超过限值。 跨中无侧向支承，荷载作用在 跨中有侧向支承，不论荷载作用于何处 上 翼 缘 下 翼 缘 5.4.6 不需计算整体稳定的梁和保证整体稳定性的措施 （3）箱形截面简支梁截面尺寸满足h/b0≤6,且l1/b0≤95(235/fy) 。 1、当符合下列情况之一时，不需验算梁的整体稳定 5.4.6 不需计算整体稳定的梁和保证整体稳定性的措施 2、增强梁整体稳定的措施 ① 增大梁截面尺寸，其中增大受压翼缘的宽度是最为有效的； ② 增加受压翼缘侧向支撑系统，减小构件侧向支承点间的距离l1； ③ 当梁跨内无法增设侧向支撑时，宜采用Iy、It和Iω均较大的闭合箱型截面； ④ 增加梁两端的约束提高其稳定承载力 （计算公式的前提条件，端部截面不发生扭转变形，扭转角为零，否则梁的整体稳定性降低）。 5.4.6 不需计算整体稳定的梁和保证整体稳定性的措施 练习题 练习题（续） 二、梁的设计-beam design 设计内容 截面选择（型钢梁和组合梁，截面形式与截面尺寸） 截面验算（强度/strength、刚度/stiffness、 整体稳定性/overall buckling、局部稳定性/local buckling） 设计原则 满足抗弯、防止侧扭、宽肢薄壁、制造省工、连接方便 合理 经济 1、梁的强度、刚度及整体稳定性验算 V≤[vT]或[vQ] 如何求解呢？ 数值直接求解，找到最优解 穷举法，优选最优方案 经验法，可行解 2、受弯构件的一般设计步骤 （1）根据荷载、功能、支座等，确定合理的截面形式； （2）根据整体稳定性或抗弯强度以及刚度条件确定合理的截面尺寸。 （3）验算梁的强度、刚度、整体稳定性以及局部稳定性。 3、梁的截面形式及合理选择 型钢梁 热轧 冷弯薄壁 组合梁 钢板或型钢 焊接或高强度螺栓 （1）单向受弯梁的合理截面选择 根据满足抗弯，防止侧扭原则 ① 双轴对称或加强受压翼缘的单轴对称工字形截面为宜。 ② 跨度大荷载相对较小，或荷载大高度受限，采用箱形截面。 （1）单向受弯梁的合理截面选择 ① 楼盖梁、工作平台梁 工字钢：截面高而窄，侧向刚度低，适用于腹板平面内受弯的梁。 窄翼缘H型钢（HN型）：截面分布合理，易于其他构件连接，抗弯性能好。 槽型钢：剪心在腹板外侧，受弯时同时产生扭转，有效阻止其侧扭时才使用。 ② 荷载、跨度较大单向受弯梁 焊接工字形截面为宜，制造省工、连接方便，可根据受力需要按满足抗弯、防止侧扭、宽肢薄壁原则调配截面尺寸，必要时采用双层翼缘板。 ③城市人行天桥钢梁、高层房屋楼盖梁 跨度很大而荷载相对较小，或荷载很大而高度受到限制的梁，可采用抗扭性能较好的箱形梁。 （2）檩条等双向受弯梁的合理截面选择 在一个主要界面内有足够的抗弯刚度外，同时另一个主平面内亦应有适当的抗弯刚度或侧向支撑以抵抗该方向的弯曲和侧向扭转。 （2）檩条等双向受弯梁的合理截面选择 常用截面槽钢、角钢、H型钢或冷弯薄壁Z形钢和C形钢。 (1)按照受力合理和节约用钢考虑，以冷弯薄壁Z形钢最好。 宽肢薄壁，荷载偏离剪心小，扭矩影响小； 强轴基本与水平面平行，有效承受屋面荷载。 (2)C型冷弯薄壁型钢 普遍使用，加工简单，相对于热轧槽钢，用钢量小很多。 (3)HN型钢：抗弯、抗扭性能均较好，适用于大跨度。 (4)槽钢：货源广、制造和