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江苏省精品课程 结 构 第五章 受弯构件 设 计 原 理 第一节 概述 第二节 钢梁的强度和刚度 第三节 钢梁的整体稳定 第四节 钢梁的局部稳定 第五节 钢梁的设计 1 5.1 概述 江苏省精品课程 实腹受弯构件－梁 梁截面形式 简支梁 连续梁 悬伸梁  结 构 设 计 原 理 2 5.2 梁的强度和刚度 江苏省精品课程 考虑两种极限状态 正常使用极限 承载能力极限 状态 状态 ?强度 抗弯强度、抗剪强度、局部承 ?刚度－挠度验算压强度、复杂应力作用下的强度 ?整体稳定 ?局部稳定  结 构 设 计 原 理 3 5.2.1 梁的强度 江苏省精品课程 σ≤fy σ=fy 结 塑性区 构 抗 设 弯 弹性区 计 原 强 塑性区 理 全塑性 度 M≤Me MeMMp M=Mp 弹性阶段 正应力为直线分布，梁最外边缘 正应力不超过屈服点 σ=Mxe/Wnx＝fy 梁边缘出现塑性，应力达到屈服点， 弹塑性阶段 而中和轴附近材料仍处于弹性 梁全截面进入塑性，应力均等于 塑性阶段 M xp ? f y ?S1n ? S 2 n ? ? f yWpnx 屈服点，形成塑性铰，达到梁承 载极限（塑性铰弯矩） 4 5.2.1 梁的强度 江苏省精品课程 截面形状系数 限制利用塑性， 塑性发展深度 a≤0.125h 抗 弯 截面塑性发展系数γ 强 度  结 构 M xp W p n x ? F ? ? 设 原 计 M xe W n x 理 W 1.0 ? ? ? ? F ? Wp n n 单向受弯（仅Mx作用下） 双向受弯（Mx My共同作用下） M x ? f ? W nx x  M x ? M y ? f ? x W n x ? y W n y 5 5.2.1 梁的强度 江苏省精品课程 抗弯强度 截面塑性发展系数 结 构 设 计 原 理 6 江苏省精品课程 结 构 截面塑性发展系数 设 计 原 理 受压翼缘自由外伸部分 13 235 ? b ?15 235 f y f yt ? x = ? y ? 1 . 0 需要计算疲劳的梁 冷弯型钢梁（GB50018规定） ? M max ? f Wenx 7 5.2.1 梁的强度 江苏省精品课程 抗 剪 强 度  结 构 设 计 原 理 ? V S ? f 简化 ? ? V ? f 增大腹板厚度 Itwv hw t w v 提高抗剪强度 实际上有较大潜力可挖 8 5.2.1 梁的强度 江苏省精品课程 局 部 承 压 强 度  梁上翼缘受到沿腹板平面作用的集中荷载且该荷载处又未设置支承加劲肋时，计算腹板计算高度上翼缘的局部承压强度 lz=a+5hy+2hR lz=a+2.5hy+a1  结 构 设 h 计 R范围内 原 45°角扩散 理 hy范围内 1:2.5扩散 c  ? ? F ? f F-集中荷载，动力荷载考虑动力系数 ψ-集中荷载增大系数（考虑轮压分配不均匀）， t w lz 重级工作制吊车轮压取1.35，其他荷载取1.0 lz-集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度 不满足时加支 承加劲肋加强 9 5.2.1 梁的强度 江苏省精品课程 弯曲应力σ 剪应力τ 局部压应 力σc 折 算 弯曲应力σ、剪应力τ、局部压应力σc 应 力 共同作用下，验算折算应力 强 ? ? 1 f 度 2 2 2  结 构 设 计 原 理 ?β1-折算应力强度设计值增大系数，考虑局部效应，σ与σc同号或σc=0时取1.1，异号时取1.2 ?σ与σc均以拉应力为正，压应力为负 10 5.2.2 梁的刚度 江苏省精品课程 结 ? 梁的刚度用标准荷载作用下的挠度大小来度量 构 ? 梁的刚度的验算：v≤[v] 设 计 原 挠 理 挠度计算：结构力学-单位荷载法 度 验 等截面 v 5 q k l 3 5 2 ? l M k l ?v ? 算 ? ? ? q k l ? ? 简支梁 l 3 8 4 E I x 4 8 8 E I x 1 0 E I x l 近 似 计 算 变截面 v M k l ? 3 I x ? I x1 ? v ? 简支梁 ? ? 1 ? ? ? ? l 1 0 E I x ? 2 5 I x ? l 11 5.3 梁的整体稳定 江苏省精品课程 5.3.1 梁的整体稳定概念 平面弯曲 状态 整体 弯曲 失稳 失稳 弯扭状态