受弯构件知识点.docx

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受弯构件知识点

6.受弯构件

檩条、墙架梁

6.1受弯构件的形式和应用梁一一承受横向荷载的实腹式受弯构件。

桁架一一承受横向荷载的格构式受弯构件。

按功能分为：

楼盖梁、平台梁、吊车梁、按制作方法分为：

型钢梁、组合梁6.2梁的强度和刚度

一、梁的强度

1.

弹塑性和塑性三个阶段

梁的抗弯强度实腹梁的截面正应力发展过程分为弹性、

（1）弹性设计（需要验算疲劳的梁）

单向弯曲：

CT

双向弯曲：

CT

旦＜f

Wnx■

WnxWny

Mx、

Wnx、

My—绕X轴和y轴的弯矩（X轴为强轴）Wny—对X轴和y轴的净截面抵抗矩

a小于等于0.125h

（2）塑性设计

允许截面部分发展塑性，塑性发展区高度

Yy—截面塑性发展系数,查P148,表6.1

单向弯曲••—-

LW.x

双向弯曲•—卫上L

沖f且当1蝶令15

为了避免梁受压翼缘的局部失稳出现在强度破坏之前:

f时，取\=\=1.0\fy

b—受压翼缘板的自由外伸宽度；

t—受压翼缘的厚度。

2.梁的抗剪强度在主平面内受弯的梁，其抗剪强度应按下式计算：

VS八

^max———fV

Itw

V—计算截面沿腹板平面作用的剪力；

S—计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;

I—毛截面惯性矩；

tw—腹板厚度；

fv—钢材的抗剪强度设计值。

3.梁的局部承压强度

当梁上翼缘受有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，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算：

屮F工

b=

twz

4.梁在复杂应力作用下的强度计算

Jb234+b:

-Sc+3t2

6T、

在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力,或同时受有较大的正应力和剪应力时，按下式验算折算应力：

CTc—腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，CT和CTc以拉应力为正，压应力为负。

Pi—验算折算应力的强度设计值增大系数，

当O■和％异号时，取Pi=1.2

当b和be同号或bc=0时，取附=1.1。

二、梁的刚度Cc，1

V

梁的刚度用荷载作用下的挠度大小来衡量。

5.3梁的整体稳定一、梁整体稳定的概念双轴对称工字形截面简支梁纯弯，支座为夹支座（只能绕x轴,y轴转动，不能绕z轴转动，只能自由挠曲，不能扭转）。

梁整体失稳的现象：

侧向弯曲，伴随扭转——出平面的弯扭屈曲

cr

双轴对称工字形截面简支梁纯弯曲时的临界弯矩

li

二、梁整体稳定的保证

规范规定，当符合下列情况之一时，不必计算梁的整体稳定：

p113

三、梁整体稳定的计算方法

^W^-f

当W”>0.6时，用半b代替进行梁的整体稳定计算：

味=1.07—兰1.0

b

3.梁的截面形式

4.梁受压翼缘侧向支承点间的距离

5.端部支承条件

6.初始缺陷

7.钢材强度

6.4梁的局部稳定和腹板加劲肋设计

一、受压翼缘的局部稳定

梁受压翼缘板的局部稳定计算采用强度准则，即保证受压翼缘的局部失稳临界应力不低于钢材的屈服强度

S=18.6叭河伴弓"y

1.工字形截面梁的受压翼缘

三边简支，一边自由的均匀受压板

取P=0.425,7=1.0,n=0.25可得：

（\>1.0）

b兰13厚

tVfy

厲=1.0）

当梁的抗弯强度按弹性设计时，取n=0.4：

tVfy

2.箱形截面梁的受压翼缘四边简支的均匀受压板

取0=4,工=1.0,n=0.25可得:

m（235

—<40—

tVfy

受压翼缘的局部稳定不满足，

可加大翼缘板的厚度。

二、腹板的局部稳定

梁腹板受到弯曲正应力、剪应力和局部

压应力的作用，在这些应力的作用下，梁腹板的失稳形式如图所示。

P118

1.腹板加劲肋的配置

提高梁腹板局部稳定可采取以下措施：

1加大腹板厚度一一不经济

2设置加劲肋一一经济有效

横向加劲肋：

防止由剪应力和局部压应力引起的腹板失稳；纵向加劲肋：

防止由弯曲压应力引起的腹板失稳，通常布置在受压区；

短加劲肋：

防止局部压应力引起的失稳，布置在受压区。

同时布置有横向加劲肋和纵向加劲肋时，断纵不断横。

2.保证腹板局部稳定的条件

梁腹板的局部稳定计算采用强度准则，即保证腹板的局部失稳临界应力不低于钢材的屈服强度

考虑到几种应力同时作用的情况，并考虑工程设计经验，规范对在梁腹板上配置加劲肋作了以下规定：

（1）

当ho/tw<80戶5时，应按构造配置横向

Vfy

加劲肋（a<7h0）;

当ho/tw>80I235时，应按计算配置横向

\fy

当ho/tw>170I235（受压翼缘受到约束）

\fy

应配置横向加劲肋和在受压区的纵向加劲肋,大的梁，必要时宜在受压区配置短加劲肋。

加劲肋;

或ho/tw>150戶5时,

Vfy

对于局部压应力很

任何情况下，h0/tw均不应超过250I235

Vfy记住那三个公式P120

三、加劲肋的构造和截面尺寸

1.横向加劲肋间距

0.5h0

当％=0且rn/tw兰100时：

0.5h0

2.横向加劲肋外伸宽度

双侧：

bs>—+40（mm

30

—+40〕（mm）

X.30.

单侧：

bs>1.2

3.加劲肋的厚度

tJbs

15

4.同时用横向加劲肋和纵断纵不断横横向加劲肋的截面惯性

Iz33h0tW

纵向加劲肋的截面惯性

当a/h。

<0.85时，

ly纣.5h0tW

当a/h^0.85时，

f

a

Iy>2.5-0.45——!

hot

Vh0Ah0丿

向加劲肋加强时:

矩（对疥由）

矩（对y轴）

rat.3

w

加劲肋双侧布置时，

y轴和Z轴为腹板轴线

加劲肋单侧布置时，

y轴和Z轴为与加劲肋相连的腹板边缘线

5.在加劲肋端部应切去宽约bs/3（<40mm）,高约bs/2（<60mm）的斜角；

对直接承受动力荷载的梁，中间横向加劲肋下端不应与受拉翼缘焊接，一般在距受拉翼

缘50〜100mm处断开。

6.纵向加劲肋一般布置在腹板计算高度受压边缘h0/5~h0/4处。

四、支承加劲肋的计算支承加劲肋——承受固定集中荷载或支座反力的横向加劲肋。

1.按轴心压杆计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性

2.支承加劲肋的端面承压强度

按下式计算

bee=—fce

Ase

F—集中荷载或支座反力；Aee—端部承压面积；fee—钢材端面承压强度设计值，

查P313,附表1.1。

3.支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中力或支反力

进行计算，假定应力沿焊缝长度均匀分布。

6.6型钢梁的设计

一、单向弯曲型钢梁

Mmax/（YxWnx）兰f=Wnx兰Mmax/（Yxf）Mmax/（®bWx）"=Wx

抗弯强度:

整体稳定:

•、双向弯曲型钢梁抗弯强度：

MX

叽

Wnx』Mx+YxW、

IxYyWnyyj

My.y

YyWny

1Mx+aMyf\f

对小型号的型钢，近似取a=6（窄翼缘H型钢和工字钢）或a=（槽钢）

整体稳定：

^bWxYyWy

注：

式中的Yy在此处只是用来适当降低第二项的影响，不是表示绕弱轴

弯曲时可以允许发展塑性。

型钢梁的剪应力和局部稳定一般不需验算

6.7组合梁的设计

一、试选截面

截面选择步骤为：

估算梁的高度，

决定腹板的厚度和翼缘尺寸。

1.梁的截面高度

梁的刚度要求决定了最

梁的经济条件决定了梁

了梁的最大高度hmax；

小高度：

hi^=——

I1.34X106Vt】

的经济高度：

hs=2Wx0'4

梁的建筑高度要求决定

Wx的单位是mm3,hs的单位是mm

Wx=Mx/（af，最大弯矩处无孔眼时，a=1.05;

有孔眼时，a=0.85〜0.9；对吊车梁，a=0.7〜0.9。

取腹板高度为50mm的倍数。

2.腹板厚度

选择腹板厚度要考虑抗剪强度

tw>1.2Vma^—偏小

愛mm）

一般为2mm的倍数。

hwfv

腹板厚度一般用经验公式进行估算:

tw和hw的单位均为mm

腹板厚度最好在8〜22mm范围内,

3.翼缘尺寸

翼缘面积:

翼缘宽度:

翼缘厚度：

翼缘宽度宜取

A_Wx1th

Af=——twhw

hw6

b」〜n

l53丿

t=Af/bf

10mm的倍数，厚度宜取2mm的倍数。

确定翼缘尺寸时，应注意满足局部稳定的要求:

b叫f5「5°；冷用（E.0）

b是受压翼缘的外伸宽度。

4.截面验算

梁的截面尺寸确定后，要验算截面的强度、刚度、整体稳定和局部稳定

（1）强度验算

7

\Wnx

=石皿亠+石叫二

抗剪强度:

VS/z

T=——兰fv

Itw

屮F

局部承压强度：

％=——

twlz

折算应力：

Jcr2+cr:

—gc+3T2兰Xf

（2）刚度验算

v

（3）整体稳定验算

CT=卫丄

CT=卫二+巴二

WbWxYyWy

（4）局部稳定验算

受压翼缘：

b/t<13^235/fy1^/235fy

腹板:

1）仅用横向加劲肋加强

2）同时用横向加劲肋和

f\2的腹板：

I工

Wcr丿

纵向加劲肋加强的腹板

bc,cr

Tcr丿

<1

①受压翼缘与纵向加劲

肋之间的区格:

②受拉翼缘与纵向加劲

肋之间的区格:

丄+|

bcr11%,加丿

2

I十bc2

忑c,cr2

“）2

——<1

JcM丿

（X丫+!

——I<1

E丿

3）在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋的区格

①受压翼缘与纵向加劲肋和短加劲肋之间的区格：

Ci%c丫

——+1亠I+

bcr11%,亦丿

<1

/¥

T

Jcr1丿

②受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格：

r^2YbrT丫

-^!

+——!

<1

cr2）^c,cr21咕2丿

5.组合梁截面沿长度的改变

梁的弯矩沿长度而变，为了节约钢材可将组合梁截面随弯矩变化而改变。

变截面梁可以改变梁宽，也可改变梁高

梁高改变时可使上翼缘保持一平面，支座处的高度应满抗剪强度的要求，但不宜小于跨中高度的1/2

梁宽改变时，

主要变上下翼缘宽度，较窄翼缘宽度b'应满足截面开始改变处的弯矩M1下

的强度要求，还应验算该截面的腹板与翼缘交接处的折算应力。

对于均布荷载作用下的简支梁，最优截面改变处是离支座1/6跨度处

多层翼缘板的梁，可用切断外层板的方法来改变梁的截面梁截面一般只改变一次，对于跨度较小的组合梁，不宜改变截面

6.焊接组合梁翼缘焊缝的计算

梁弯曲时，翼缘与腹板之间将产生水平剪应力

沿梁单位长度的水平剪力为：

一VS1+VS

V1-qtwtw-一

1xtw1x

s—翼缘截面对梁中和轴的面积矩。

Vi

由知=2x0.7hf1.4IXhf

VSl

所需焊缝的焊脚尺寸为：

hd誥

屮F

有局部压应力作用时，CTf=

2x0.7hflz

1.4hflz

所需焊缝的焊脚尺寸为：

hf

1.4fqiPflz丿

6.8梁的拼接、连接和支座p134

2.轧制普通工字钢简支梁

3.轧制槽钢简支梁

4.双轴对称工字形等截面（含H型钢）悬臂梁

影响梁整体稳定承载力的因素

1.荷载的类型

2.荷载作用位置