第6章受弯构件.ppt

第6章受弯构件
概述
3. 钢梁的计算内容：
注：疲劳验算针对长期直接承受重复荷载作用的梁，当应力循环次数n≥5×104 时
计算内容
承载能力极限状态：强度、整体稳定、局部稳定、疲劳
正常使用极强度：
梁的强度和刚度

（3）梁的局部承压强度：
受弯构件局部承压强度不满足式（6-10）的要求时，一般应在固定集中荷载作用处（包括支座处）设置支承加劲肋，如图6-12。
如果是移动集中荷载的情况，则只能加大腹板厚度tw。
图6-12 支承加劲肋
1. 梁的强度：
梁的强度和刚度

（4）梁在复杂应力作用下的折算应力 ：
在钢梁的某些截面的某些点处会同时存在较大的弯曲正应力、剪应力和局部压应力，对于处于复杂应力状态的这些危险点，可按下式验算其折算应力：
（6-11）
式中， —— 腹板计算高度边缘的弯曲正应力，按 计算，In为梁净截面惯性矩，y1为所计算点至梁中和轴的距离；以拉为正，以压为负；
—— 局部承压应力或局部拉应力，其方向与弯曲正应力方向垂直，按式（6-10）计算；以拉为正，以压为负；
—— 剪应力，按式（6-9）计算；
—— 计算折算应力的强度设计值增大系数；当 与 异号时，取 ＝；当 与 同号或 ＝0时，取 ＝ 。
1. 梁的强度：
梁的强度和刚度

（4）梁在复杂应力作用下的折算应力 ：
需要强调说明的是，钢结构的强度计算都是对构件的同一截面同一点处的应力验算，如图6-13所示。
例：教材例题6-1
2. 梁的刚度：
梁的强度和刚度

梁的刚度是指其抵抗变形的能力。为使钢梁满足正常使用极限状态的要求，完成预定的适用性功能，应按下式验算梁的刚度 ：
（6-12）
式中， v —— 梁在荷载标准值作用下（不考虑荷载分项系数和动力系数）产生的最大挠度。简支梁在常用荷载作用下的最大挠度计算公式见表6-2；
[v] —— 梁的挠度容许值，可根据梁的类别查表6-3。
例：教材例题6-2
梁的扭转
梁的整体稳定

1. 几个概念：
非圆形截面构件扭转时，截面不再保持为平面，有些点凹进，有些点凸出，称为翘曲。
翘曲
构件扭转时，如果截面能自由翘曲，即截面上各点的纵向位移不受约束，称为自由扭转，又称为圣维南扭转，纯扭转，均匀扭转。
梁的自由扭转
构件扭转时，若截面上各点的纵向位移受到约束，即截面的翘曲受到约束，称为约束扭转，又称为瓦格纳扭转，弯曲扭转，非均匀扭转。
梁的约束扭转
梁的整体稳定

1. 几个概念：
梁截面上有这样一个点S，当梁所受横向荷载的作用线或梁所受的力矩作用面通过该点时，梁只产生弯曲变形，而不发生扭转变形；这个点称为剪力中心，也称为剪切中心。
梁的剪力中心
剪力中心只与截面形式和截面尺寸有关，与外荷载无关。
2. 梁自由扭转的特点和计算 ：
梁的整体稳定

自由扭转的特点：
⑴各截面的翘曲相同，各纵向纤维既无伸长，也无缩短。
⑵在扭矩作用下梁截面上只产生剪应力，没有正应力。
⑶纵向纤维保持为直线，构件单位长度上的扭转角处处相等。
自由扭转的计算：见教材
3. 梁约束扭转的特点和计算 ：
梁的整体稳定

约束扭转的产生：
翘曲约束可以是由荷载的分布形式引起的，也可以是由支座约束条件引起。
约束扭转的特点：
⑴由于各截面的翘曲变形不同，故产生翘曲正应力。
⑵由于各截面上的翘曲正应力的大小不相等，为与之平衡，截面上将产生翘曲剪应力，并与自由扭转剪应力叠加。
⑶截面上各纵向纤维的伸长、缩短不相等，故必然存在弯曲变形，因此约束扭转又称为弯曲扭转。
3. 梁约束扭转的特点和计算 ：
梁的整体稳定

约束扭转的特点：
约束扭转的计算：见教材
梁的整体稳定
梁的整体稳定

1. 几个概念：
当梁上的荷载增大到某一数值后，梁突然离开受弯平面出现显著的侧向弯曲和扭转，并立即丧失承载能力，这就是梁的整体失稳 。
梁的整体失稳
梁的整体稳定
梁的整体稳定

1. 几个概念：
梁的整体失稳形式是弯扭屈曲。
原因：在弯矩作用下，梁截面上一部分受压，一部分受拉。对受压区，类似于受压构件，存在失稳问题。同时当受压区失稳时，截面的受拉区对受压区有约束作用，所以产生侧向弯曲变形的同时，也产生扭转变形。
特点：失稳前只有弯矩作用平面内的弯曲变形，失稳后则为弯矩作用平