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1、1第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件工程结构设计原理工程结构设计原理 钢结构部分钢结构部分第二部分受弯构件第二部分受弯构件2第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件1. 1. 1. 1.梁的强度梁的强度梁的强度梁的强度2. 2. 2. 2.梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定3. 3. 3. 3.梁的局部稳定梁的局部稳定梁的局部稳定梁的局部稳定4. 4. 4. 4.屈曲后强度屈曲后强度屈曲后强度屈曲后强度内容提要内容提要3第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件yy,yy,1. 1. 梁的强度梁的强度梁的
2、强度梁的强度03030303规范规定梁的强度设计应考虑以下几项：规范规定梁的强度设计应考虑以下几项：规范规定梁的强度设计应考虑以下几项：规范规定梁的强度设计应考虑以下几项：l l梁的抗弯强度计算梁的抗弯强度计算梁的抗弯强度计算梁的抗弯强度计算fWMWMnyyynxxx+= 未考虑腹板屈曲后强度未考虑腹板屈曲后强度未考虑腹板屈曲后强度未考虑腹板屈曲后强度1. 1. 梁的强度梁的强度梁的强度梁的强度yy/Fppf Wf WWW=4第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件xy、1.051.20xy=，1.05xy=1.15xy=1.20x=截面塑性发展系数：截面塑性发展系数：
3、 对工字形截面，对工字形截面，对箱形截面，对箱形截面，对圆管截面，对圆管截面，对对T形截面的无翼缘一侧，形截面的无翼缘一侧，/13 235yb tf15 235yf1.0x =y对截面塑性发展系数尚有两条附加规定，即：对截面塑性发展系数尚有两条附加规定，即： 1）工字形截面翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比）工字形截面翼缘板自由外伸宽度与其厚度之比（但不得超过（但不得超过）时，应取）时，应取（仍可取为（仍可取为1.2）。）。2）对需要计算疲劳的梁，不考虑截面塑性发展，取）对需要计算疲劳的梁，不考虑截面塑性发展，取1.0xy=5第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件l l抗
4、剪强度抗剪强度抗剪强度抗剪强度规范取规范取规范取规范取试验证明可达到（试验证明可达到（试验证明可达到（试验证明可达到（1.21.61.21.6）f fv ，有些国家规范取至极，有些国家规范取至极限限剪应剪应，有些国家规范取至极，有些国家规范取至极限限剪应剪应力力，如美如美国国力力，如美如美国国AISCAISC取取取取fv = 0.667= 0.667= 0.667= 0.667f fv wfItVS=fffv58. 03/=未考虑腹板屈曲后强度未考虑腹板屈曲后强度未考虑腹板屈曲后强度未考虑腹板屈曲后强度6第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件l l局部局部承压承压强度
5、强度局部局部承压承压强度强度 固固定定集中荷载处集中荷载处无无支承支承加加劲肋或劲肋或有有移动集中荷载移动集中荷载，应验算，应验算固固定定集中荷载处集中荷载处无无支承支承加加劲肋或劲肋或有有移动集中荷载移动集中荷载，应验算，应验算局局局局 部部压压应应力力部部压压应应力力。规范。规范假假定定集中荷载从作用点处集中荷载从作用点处以以。规范。规范假假定定集中荷载从作用点处集中荷载从作用点处以以1:2.51:2.5和和和和1:11:1扩散扩散：扩散扩散：fltFzwc=承压强度承压强度承压强度承压强度7第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件Ryzhhal25+=fltFzw
6、c=集中荷载增大系数集中荷载增大系数集中荷载增大系数集中荷载增大系数：1.35(1.35(重级工作制吊车梁重级工作制吊车梁重级工作制吊车梁重级工作制吊车梁) )，1.01.0腹板计算高度顶面假设分布长度腹板计算高度顶面假设分布长度腹板计算高度顶面假设分布长度腹板计算高度顶面假设分布长度8第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件l l复杂复杂应应力作用力作用下的强度下的强度复杂复杂应应力作用力作用下的强度下的强度 适用适用范范围围：适用适用范范围围：组合组合梁梁组合组合梁梁腹腹板的计算板的计算高高度度腹腹板的计算板的计算高高度度h h0 0 0 0处处处处同同时时受受有有
7、较大较大同同时时受受有有较大较大 时，应验算时，应验算折折算应算应力力。时，应验算时，应验算折折算应算应力力。 计算计算公式公式：计算计算公式公式：h h0 0边边缘缘同同一一点处点处应应力力，边边缘缘同同一一点处点处应应力力，以以拉拉为为正正，压压为为负负。以以拉拉为为正正，压压为为负负。计算计算折折算应算应力力的强度设计的强度设计值增大值增大系数。系数。计算计算折折算应算应力力的强度设计的强度设计值增大值增大系数。系数。 异号异号时，时，异号异号时，时， 同号或同号或同号或同号或，f12 c2 c23+c、c、0=c2 . 11= 1 . 11=c、1c、9第二部分第二部分第二部分第二部分
8、受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件2. 2. 梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定性梁的整体稳定性梁的整体稳定性梁的整体稳定性计算：计算：计算：计算： b b 实质实质为为临界临界应应力力与与实质实质为为临界临界应应力力与与屈屈服点服点的比的比值值。屈屈服点服点的比的比值值。fWMxbxxycrycr bWfM f=2. 2. 梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定梁的整体稳定10第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件弹弹性性临界临界弯弯矩矩弹弹性性临界临界弯弯矩矩 简支双轴简支双轴对对称称工字形截面梁工字形截面梁纯纯弯时，弯时，简支双轴简支双轴对
9、对称称工字形截面梁工字形截面梁纯纯弯时，弯时，22()crytwMCEIGIEI=+ll2 croyMC i N N=简支单轴简支单轴对对称称工字形截面梁工字形截面梁纯纯弯时，弯时，简支单轴简支单轴对对称称工字形截面梁工字形截面梁纯纯弯时，弯时，22222()24yxxtw cr yyEIGIIMEII =+ l l22211 24crxyxyoyMNNi N N=+梁的整体稳定梁的整体稳定crM2222ywt cr yyEIIGI lMlIEI=+11第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件简支简支梁梁跨长跨长简支简支梁梁跨长跨长7.50m7.50m，承受均匀承受均匀
10、弯弯矩矩，其，其，承受均匀承受均匀弯弯矩矩，其，其 设计设计值值为为设计设计值值为为M=360kNmM=360kNm，准备用准备用，准备用准备用1616锰钢锰钢锰钢锰钢做成焊接做成焊接工形梁。工形梁。先先后后选了选了两两种种不不同同截截做成焊接做成焊接工形梁。工形梁。先先后后选了选了两两种种不不同同截截 面面尺寸尺寸面面尺寸尺寸I I和和和和IIII。截面截面截面截面I I的的临界临界弯弯矩矩过过低低，截面，截面的的临界临界弯弯矩矩过过低低，截面，截面IIII的面的面积积的面的面积积 和和和和I I相同相同，但，但上上翼缘比翼缘比相同相同，但，但上上翼缘比翼缘比I I放放宽，下翼缘宽，下翼缘相
11、相放放宽，下翼缘宽，下翼缘相相应应缩窄缩窄。稳定。稳定和和强度强度均均无无问题问题。应应缩窄缩窄。稳定。稳定和和强度强度均均无无问题问题。12第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件轴心受压临界力轴心受压临界力：轴心受压临界力轴心受压临界力：临界临界弯弯矩矩：临界临界弯弯矩矩：936.9yNKN=，1493NKN=2247360croyMi N NKN mKN m=所以整体稳定不成问题。所以整体稳定不成问题。强度：强度：2 23600026531.51.01630319xMykNfcmI=拉算可以。算可以。跨高跨高比比比比较大较大的梁的整体稳定性不的梁的整体稳定性不易保
12、易保证，证，而而又又不不能依靠能依靠设设置置支支撑来解决撑来解决时，时， 放放宽宽上上翼缘时翼缘时个个有有效效的的办法办法。梁的整体稳定梁的整体稳定446424 0030319;2917;108860019.9;450.6;9.48;23.21049.6;1217.7xyxyIcmIcmIcmJcm rcmycmcmNkN NkN= =截面截面截面截面IIII的几的几何特何特性：性：的几的几何特何特性：性：14第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件MMcrcr为为为为临界临界弯弯矩矩临界临界弯弯矩矩：影响影响影响影响MMcrcr的的因素因素：的的因素因素： EIEIy
13、 y 梁的梁的梁的梁的侧侧向向抗弯抗弯刚刚度度侧侧向向抗弯抗弯刚刚度度 GIGIt t 梁的梁的梁的梁的自由自由扭转刚扭转刚度度自由自由扭转刚扭转刚度度l l1 1 梁梁受压受压翼缘的自由翼缘的自由长长度，度，受压受压翼缘侧翼缘侧向向支承点支承点之之间间的的距离距离梁梁受压受压翼缘的自由翼缘的自由长长度，度，受压受压翼缘侧翼缘侧向向支承点支承点之之间间的的距离距离 与与与与荷载荷载形形式、式、梁梁端端支承支承方方式、式、横向横向荷载作用荷载作用位置等位置等有有关关荷载荷载形形式、式、梁梁端端支承支承方方式、式、横向横向荷载作用荷载作用位置等位置等有有关关其其他他：初始缺陷初始缺陷、材料材料性性
14、能能、截面塑性发展截面塑性发展情况情况其其他他：初始缺陷初始缺陷、材料材料性性能能、截面塑性发展截面塑性发展情况情况。1yt crEI GIMl=15第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件弹弹性工性工作作阶段阶段的整体稳定系数的整体稳定系数当当梁弯梁弯矩作用矩作用平平面外的面外的长长细细比比较大较大时，梁时，梁处处于于弹弹性性工工作作阶段阶段。 我我国国在确在确定定弹弹性工性工作作阶段阶段的时，的时，采采用了用了理想直理想直梁的梁的平衡分枝理论平衡分枝理论 导出导出，将初始缺陷影响将初始缺陷影响考虑考虑在在抗抗力力分分项系数项系数中中。Ry1yli=16第二部分第二部
15、分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件焊接焊接工字形工字形等等截面截面简支简支梁梁 l 承受承受横向横向荷载荷载的的简支简支梁梁整体稳定系数的整体稳定系数的表表达达式式为为系数系数的取的取值值依据依据如如下：下： 1）跨中跨中无侧无侧向向支承支承的梁，的梁，等于等于由由理论理论式式求求得的得的在横向在横向荷载作用荷载作用 下的下的值值与与纯纯弯曲弯曲情况求情况求得的得的值值之比。之比。 2）跨中跨中有侧有侧向向支承支承的梁，的梁，假假定侧定侧向向支承点处支承点处梁截面无侧梁截面无侧向位向位移移和和扭转扭转，侧，侧向向自由自由长长度应取为侧度应取为侧向向支承点支承点间距离间距离。b21 2432023514.4y bbb yxytAh Whf=+截面不对称影响系数截面不对称影响系数截面不对称影响系数截面不对称影响系数b17第二部分第二部分第二部分第二部分受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件(a)(b)l111yyay1y1A1A11-1图4 18 梁的支撑体系 l 不不等端等端力矩作用力矩作用下的梁下的梁 跨中无侧向支承的简支梁，两端承受不等端力矩作用时，规范采 用了国际通用的由Salvadori建议的值，即222111.75 1.050.32.3bMM MM=+
