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1、受弯构件受弯构件 钢结构设计原理钢结构设计原理 教教学课件学课件本章学习要求和指导本章学习要求和指导 受弯构件同轴心受拉、受压构件一样，是钢结构常用的受弯构件同轴心受拉、受压构件一样，是钢结构常用的构件形式，构件形式，主要承受横向荷载主要承受横向荷载，也称梁。但受弯构件不同于，也称梁。但受弯构件不同于轴心受力构件，它轴心受力构件，它承受弯矩、剪力和局部范围内的集中荷承受弯矩、剪力和局部范围内的集中荷载载，故其故其强度强度计算比较复杂，同时当梁受压翼缘侧向支计算比较复杂，同时当梁受压翼缘侧向支撑点间的撑点间的距离较大时，还须考虑受弯构件距离较大时，还须考虑受弯构件整体稳定整体稳定，对组合板件，对
2、组合板件则应则应计算计算局部稳定局部稳定，同时根据规定配置不同加劲肋，以及，同时根据规定配置不同加劲肋，以及在集中在集中荷载处设置支撑加劲肋等，除此之外还须验算荷载处设置支撑加劲肋等，除此之外还须验算正常正常使用极限使用极限状态下刚度状态下刚度，使其挠度不超过规定值。所以受弯构件的，使其挠度不超过规定值。所以受弯构件的计算计算内容比较多，其受力性能和计算方法比较复杂。内容比较多，其受力性能和计算方法比较复杂。 楼（屋）面梁（主梁、次梁）楼（屋）面梁（主梁、次梁） 按使用功能分按使用功能分 工作平台梁工作平台梁 吊车梁吊车梁 檩条或墙梁檩条或墙梁 受弯构件类型与截面形式受弯构件类型与截面形式在选
3、择截面时，应遵循以下原则：在选择截面时，应遵循以下原则： 1 1、满足抗弯、满足抗弯 2 2、防止侧扭、防止侧扭 3 3、宽肢壁薄、宽肢壁薄 4 4、制造省工、制造省工 5 5、连接方便、连接方便 二、截面形式二、截面形式受弯构件类型与截面形式受弯构件类型与截面形式受弯构件主要破坏形式受弯构件主要破坏形式主要破坏形式主要破坏形式 强度破坏强度破坏整体失稳整体失稳局部失稳局部失稳刚度破坏刚度破坏截面应力分布截面应力分布整体失稳整体失稳局部失稳局部失稳 受弯构件强度包括：受弯构件强度包括：抗弯强度、抗剪强度、抗弯强度、抗剪强度、 局部承压强度、折算应力。局部承压强度、折算应力。1、抗弯强度、抗弯强
4、度 弯曲应力弯曲应力三个工作阶段三个工作阶段弹性阶段弹性阶段弹塑性阶段弹塑性阶段塑性阶段塑性阶段受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度（1 1）弹性阶段）弹性阶段特点：特点：截面上所有点都处于弹性状态；应力三角形分布；截面上所有点都处于弹性状态；应力三角形分布； 公式公式: : 净截面弹性抵抗矩（净截面弹性模量）净截面弹性抵抗矩（净截面弹性模量） 屈服应力屈服应力yenefWMenWyf边缘屈服准则边缘屈服准则受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度特点：特点：截面外缘部分进入塑性状态，中央部分仍保持弹性。截面外缘部分进入塑性状态，中央部分仍保持弹性。（2 2）弹塑性阶段）弹塑性阶段 有限塑性准则有限塑性准
5、则（3 3）塑性阶段）塑性阶段特点：特点： 截面全部进入塑性状态，形成塑性铰；截面全部进入塑性状态，形成塑性铰； 梁的刚度降低，变形大。梁的刚度降低，变形大。公式公式: :ypnpfWMpnW 梁净截面梁净截面塑性模量塑性模量nnpnSSW21 、 中和轴以上、以下净截面对中和轴面积矩。中和轴以上、以下净截面对中和轴面积矩。 nS1nS2完全塑性准则完全塑性准则受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度pnW计算步骤：计算步骤：受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度a a、找出达到极限弯矩时、找出达到极限弯矩时截面中和轴截面中和轴， 即：与弯曲主轴平行即：与弯曲主轴平行面积平分线面积平分线， 该中和轴两边面积
6、相等。该中和轴两边面积相等。 在双轴对称截面中，该轴就是主轴。在双轴对称截面中，该轴就是主轴。b b、分别求两侧面积对中和轴的面积矩，、分别求两侧面积对中和轴的面积矩， 面积矩之和即为塑性截面模量。面积矩之和即为塑性截面模量。42422bhhhbWpnx62bhWenx对矩形截面：对矩形截面：而：而：塑性发展系数塑性发展系数:npnynypneppWWfWfWMM受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度对矩形截面：对矩形截面：5 . 16422bhbhWWnxnpxpx受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度【例一】【例一】弹性截面模量与塑性截面模量计算。弹性截面模量与塑性截面模量计算。 T形截面：形截面：1
7、010200250求：强轴方向和弱轴方向的塑性截面模量，求：强轴方向和弱轴方向的塑性截面模量， 并与弹性截面模量比较。并与弹性截面模量比较。解：解：1、截面面积、截面面积 244001024010200mmA受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度2440010)250(py-mmyp303520002103010)1030()530(10200mmSu324200023025010)30250(mmSl329400024200052000mmSSWlupnx2、求强轴方向塑性截面模量、求强轴方向塑性截面模量 3、求弱轴方向塑性截面模量、求弱轴方向塑性截面模量 32210600010240412001
8、041mmWpny受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度mmy2 .734400)102240(102405102001mmy8 .1762 .73250223)52 .73(1020010200121enxI42328582123)1208 .176(1024024010121mm3113904662 .7328582123mmyIWenxenx3221616648 .17628582123mmyIWenxenx4、求对两主轴弹性截面模量、求对两主轴弹性截面模量 受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度33366866671024012120010121mmIeny36686710066866672mmb
9、IWenyeny82. 1161664294000,min21enxenxpnxpxWWW59. 166867106000enypnypyWW5、两方向塑性截面模量与弹性截面模量比较、两方向塑性截面模量与弹性截面模量比较 fWMnxxfWMWMnyynxx单向弯曲：单向弯曲：双向弯曲：双向弯曲：Mx、My 梁截面内绕梁截面内绕x x、y y轴的轴的 最大计算弯矩最大计算弯矩W Wnxnx、W Wny ny 截面截面对对x x、y y轴的轴的净截面净截面 抵抗矩抵抗矩 x x、 y y 截面截面对对x x、y y轴的轴的有限有限塑性塑性 发展系数发展系数 f 钢材抗弯设计强度钢材抗弯设计强度 工
10、程上以梁内工程上以梁内塑性发展到一定深度塑性发展到一定深度作为设计极限状态，作为设计极限状态，即采用即采用有限塑性准则有限塑性准则。 受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度有限塑性发展系数有限塑性发展系数:05. 1x2 . 1y05. 1x05. 1y对工字形截面：对工字形截面：对箱形截面：对箱形截面： pxx1pyy1其它截面形式的有限塑性发展系数详见规范或手册。其它截面形式的有限塑性发展系数详见规范或手册。 受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度1yxyyftbf23515235131xyrr关于截面有限塑性系数规定：关于截面有限塑性系数规定：a、仅承受静载或间接动荷
11、载时考虑塑性发展，、仅承受静载或间接动荷载时考虑塑性发展， 对承受直接动力荷载对承受直接动力荷载，取，取b、充分保证受弯构件、充分保证受弯构件不发生整体失稳。不发生整体失稳。c、为保证受压翼缘、为保证受压翼缘不发生局部失稳，不发生局部失稳， 当当 时，取时，取受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度235Q2215mmNf 【例二】【例二】受弯构件正应力强度验算。受弯构件正应力强度验算。一焊接工字钢梁截面一焊接工字钢梁截面, 用用 制成，正应力强度制成，正应力强度设计值设计值 , 集中力作用处设有加劲肋，集中力作用处设有加劲肋，试试按有限塑性准则按有限塑性准则验算集中力处截面验算集中力处截面正应力正应
12、力强度。强度。受弯构件抗弯强度受弯构件抗弯强度mkNaPM10505 . 17002262156 .191521776405. 1101050mmNfmmNWMnxx解：解：1、受力分析、受力分析2、截面特性计算、截面特性计算 3、验算、验算423268193082725071428010008121mmInx3521776451426819308272mmhIWnxnx 主要发生在主要发生在实腹梁的腹板实腹梁的腹板上。按弹性设计，以最大剪应力上。按弹性设计，以最大剪应力达到钢材的抗剪屈服剪应力为极限状态。达到钢材的抗剪屈服剪应力为极限状态。vwfItVS S S 中性轴以上或以下中性轴以上或
13、以下毛截面毛截面 对中性轴的面积矩对中性轴的面积矩 II毛截面毛截面惯性矩惯性矩 t tww腹板厚度腹板厚度 f f v v钢材抗剪设计强度钢材抗剪设计强度受弯构件抗剪强度受弯构件抗剪强度vwwfthVAV0或或 主要用于集中力处主要用于集中力处（如：（如：受支座反力受支座反力R，集中力，集中力F 处，处， 吊车梁吊车轮压等）吊车梁吊车轮压等） 当翼缘竖向集中力作用处当翼缘竖向集中力作用处无竖向加劲肋无竖向加劲肋时，腹板边缘时，腹板边缘 存在沿高度方向的局部压应力。存在沿高度方向的局部压应力。受弯构件局部承压强度受弯构件局部承压强度alz=a+5hyhy主梁lz=a+2.5hyaRtwhy计算
14、公式：计算公式：fltFzwc F F集中荷载；集中荷载； 集中荷载增大系数。重级工作制吊梁集中荷载增大系数。重级工作制吊梁 =1.35=1.35， 其它梁其它梁 =1.0=1.0； t tw w腹板厚腹板厚 l lz z局部压应力在腹板计算高度上的分布长度。局部压应力在腹板计算高度上的分布长度。确定确定lzlz = a+5h = a+5hy y+2h+2hR R ( (中间中间) )lz = a+2.5h = a+2.5hy y+h+hR R （边缘）（边缘）受弯构件局部承压强度受弯构件局部承压强度腹板计算高度确定：腹板计算高度确定：（1 1）轧制型钢梁）轧制型钢梁 与上下翼缘相连处两内弧起
15、点间的距离。与上下翼缘相连处两内弧起点间的距离。（2 2）焊接组合梁）焊接组合梁 腹板高度腹板高度（2 2）铆接或高强螺栓连接组合梁）铆接或高强螺栓连接组合梁 腹板与上下翼缘连接铆钉（或螺栓）钉线间最近距离。腹板与上下翼缘连接铆钉（或螺栓）钉线间最近距离。 受弯构件局部承压强度受弯构件局部承压强度受弯构件局部承压强度受弯构件局部承压强度 若受弯构件局部承压强度不能满足要求时，通常若受弯构件局部承压强度不能满足要求时，通常设置支承加劲肋，此时局部承压强度可不验算。设置支承加劲肋，此时局部承压强度可不验算。 规定：规定： 在组合梁在组合梁腹板计算高度处腹板计算高度处，同时，同时有较大的正应力有较大
16、的正应力 1 1、较大剪应力、较大剪应力 1 1和和局部压应力局部压应力 c c，应对其折算应力进行，应对其折算应力进行验算。其强度验算式为：验算。其强度验算式为： 强度提高系数。强度提高系数。 1和和 c同号时，同号时， =1.1 1和和 c异号时，异号时， =1.2受弯构件折算应力受弯构件折算应力fCC2112213hhhy01tISV11zwcltF受弯构件强度受弯构件强度235Q2215mmNf 【例三】【例三】受弯构件强度验算。受弯构件强度验算。一焊接工字钢梁截面一焊接工字钢梁截面, 用用 制成，正应力强度制成，正应力强度设计值设计值 ，剪应力强度设计值，剪应力强度设计值 , 集中力
17、作用处设有加劲肋，集中力作用处设有加劲肋，试试按有限塑性准则按有限塑性准则验算集中力处截面强度。验算集中力处截面强度。2125mmNfvmkNaPM10505 . 1700解：解：1、受力分析、受力分析2、截面特性计算、截面特性计算 423268193082725071428010008121mmInx3521776451426819308272mmhIWnxnxKNV70032987440507280142505008mmSx31198744050728014mmS受弯构件强度受弯构件强度2262156 .191521776405. 1101050mmNfmmNWMnxx3、验算、验算受弯构
18、件强度受弯构件强度2014 .186102810006 .191mmNhh23118 .6482681930827198744010700mmNtISVvxmmNtISVf5 .978268193082729874401070023222221215 .2361 . 12156 .2178 .6434 .1863mmNfmmNd 计算受弯构件刚度是为了保证构件正常使用，计算受弯构件刚度是为了保证构件正常使用，属于属于正常使用极限状态正常使用极限状态。控制其刚度要求。控制其刚度要求标准荷载标准荷载作用下的最大挠度作用下的最大挠度小于规范限值。小于规范限值。 ww lwlw或或标准荷载标准荷载下受
19、弯构件最大挠度。下受弯构件最大挠度。受弯构件容许挠度。受弯构件容许挠度。w w受弯构件刚度受弯构件刚度受弯构件最大挠度计算：受弯构件最大挠度计算：简支梁在简支梁在均布荷载均布荷载作用下作用下:EIlqwk43845受弯构件刚度受弯构件刚度简支梁在简支梁在集中荷载集中荷载作用下作用下:EIlPwk3481悬臂梁在悬臂梁在均布荷载均布荷载作用下作用下:EIlqwk481悬臂梁在悬臂梁在集中荷载集中荷载作用下作用下:EIlPwk331项次项次构件类别构件类别允许挠度值允许挠度值 1楼（屋）盖梁、工作平台梁：楼（屋）盖梁、工作平台梁：主梁主梁抹灰顶棚的次梁抹灰顶棚的次梁其他次梁（包括楼梯梁）其他次梁（
20、包括楼梯梁） L/400 L/500 L/250 L/350 L/250 L/3002吊车梁：吊车梁：手动吊车和单梁吊车手动吊车和单梁吊车轻级工作制吊车轻级工作制吊车中级工作制吊车中级工作制吊车重级工作制吊车重级工作制吊车3支承压型钢板的屋面檩条支承压型钢板的屋面檩条4支承压型钢板的墙梁支承压型钢板的墙梁L/500受弯构件允许挠度值受弯构件允许挠度值Tv QvL/800L/1000L/1200L/200L/200注意注意：受弯构件刚度受弯构件刚度1、L为受弯构件的跨度，对于为受弯构件的跨度，对于悬臂梁为悬伸长度的悬臂梁为悬伸长度的2倍倍。2、 为永久和可变荷载为永久和可变荷载标准值标准值产生的
21、挠度允许值，产生的挠度允许值， （如有起拱应减去拱度）（如有起拱应减去拱度） 为为 可变荷载标准值产生的挠度允许值可变荷载标准值产生的挠度允许值3、计算挠度时、计算挠度时: 荷载采用荷载采用标准值标准值，截面特性采用，截面特性采用毛截面毛截面进行计算。进行计算。 Tv Qv一、受弯构件整体稳定临界弯矩一、受弯构件整体稳定临界弯矩McrfWMnxxxEIlqwk43845强度强度刚度刚度为提高为提高强度和刚度强度和刚度Wnx和和Inx尽可能大尽可能大梁截面尽量梁截面尽量高、宽高、宽太高太宽又太高太宽又会引起会引起失稳失稳受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定（1）当荷载较小时，偶有干扰，发生侧向弯曲和
22、扭转，）当荷载较小时，偶有干扰，发生侧向弯曲和扭转， 干扰撤去，变形恢复，干扰撤去，变形恢复，梁是整体稳定的。梁是整体稳定的。（2）当荷载增大，超过某一数值（临界值），有侧向）当荷载增大，超过某一数值（临界值），有侧向 干扰引起干扰引起侧向弯曲和扭转侧向弯曲和扭转，这时候，撤去干扰也不，这时候，撤去干扰也不 能恢复变形，能恢复变形，梁是不稳定的。梁是不稳定的。受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定1、受弯构件整体失稳现象、受弯构件整体失稳现象受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定整体失稳原因分析：整体失稳原因分析：M上翼缘受压上翼缘受压下翼缘受拉下翼缘受拉腹板阻止上翼缘腹板阻止上翼缘绕绕x-x轴屈曲轴屈曲
23、带动整个截面带动整个截面绕绕y-y轴屈曲轴屈曲问题问题受弯构件弯扭失稳与轴心受压构件有何区别？受弯构件弯扭失稳与轴心受压构件有何区别？2、受弯构件整体稳定临界弯矩、受弯构件整体稳定临界弯矩Mcr受弯构件失稳前能承受的最大弯矩。受弯构件失稳前能承受的最大弯矩。受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定0 xxMEI0 xyMuEI0 uMEIGIxwt根据薄壁构件计算理论，受弯构件弯扭平衡方程为：根据薄壁构件计算理论，受弯构件弯扭平衡方程为：绕强轴弯曲平衡方程绕强轴弯曲平衡方程弯扭平衡方程弯扭平衡方程受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定)1 (2222EIlGIIIlEIMtyycr双轴对称截面临界弯矩：双轴
24、对称截面临界弯矩：3、影响梁整体稳定的因素、影响梁整体稳定的因素yEItGIEIcrM 、 、 ，则临界弯矩，则临界弯矩1 1） crM受压区侧向支承点长度受压区侧向支承点长度 ，则临界弯矩则临界弯矩2 2） 3）荷载性质）荷载性质纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定crM4）荷载作用位置）荷载作用位置crMcrM荷载作用于荷载作用于上翼缘上翼缘荷载作用于荷载作用于下翼缘下翼缘受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定crM5）与支座约束程度有关）与支座约束程度有关 约束愈强，约束愈强， 越大越大6）加强受压翼缘比加强受拉翼
25、缘更有效）加强受压翼缘比加强受拉翼缘更有效 加强受压翼缘加强受压翼缘， 越大越大crM提高整体稳定最有效措施：提高整体稳定最有效措施：2 2、加大其、加大其受压翼缘宽度受压翼缘宽度b b。1 1、增加受压翼缘侧向支承来减小其、增加受压翼缘侧向支承来减小其侧向自由长度。侧向自由长度。规范规范规定：规定：符合以下条件可不进行整体稳定验算符合以下条件可不进行整体稳定验算 （1 1）有）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其上并与其牢固连接牢固连接， 能阻止受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。能阻止受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。（2 2）H H型钢或工字形截面简支梁型钢或工字形截
26、面简支梁受压翼缘自由长度与其受压翼缘自由长度与其 宽度之比宽度之比不超过下表所列数值时。不超过下表所列数值时。受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定简支受弯构件不需计算整体稳定性的最大简支受弯构件不需计算整体稳定性的最大 值值钢号钢号跨中无侧向支承点的梁跨中无侧向支承点的梁跨中有侧向支承点的梁，跨中有侧向支承点的梁，不论荷载作用于何处不论荷载作用于何处荷载作用在荷载作用在上翼缘上翼缘荷载作用在荷载作用在下翼缘下翼缘Q235132016Q34510.516.513Q3901015.512.5Q4209.5151211lb梁整体稳定系数梁整体稳定系数二、受弯构件整体稳定计
27、算二、受弯构件整体稳定计算xcrcrWMfffWMbRyycrRcrxx1、受弯构件整体稳定、受弯构件整体稳定临界应力临界应力2、受弯构件截面上、受弯构件截面上最大应力最大应力Wx按受压翼缘确定的毛截面抵抗矩R抗力分项系数f钢材的抗弯强度设计值（=fy/R）受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定ycrbf3、整体稳定验算公式、整体稳定验算公式4、规范规范中有关中有关 计算计算（1 ）焊接工字形）焊接工字形双轴对称双轴对称截面受纯弯曲作用截面受纯弯曲作用简支梁简支梁yyxybfhtWAh2354 . 414320212fWMxbx单向受弯单向受弯fWMWMyyyxbx双向受弯双向受弯受弯构件整体稳定受
28、弯构件整体稳定b（2 ）单轴对称的截面）单轴对称的截面受其它荷载受其它荷载引入截面不对称修正系数引入截面不对称修正系数 b b和等效弯矩系数和等效弯矩系数 b bybyxybbfhtWAh2354 . 4143202126 . 0bb时，以 代替1282. 007. 1bb受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定yyf235120b2354400007. 12yybf23514000) 1 . 02(07. 121yybxbfAhW均匀弯曲均匀弯曲的受弯构件，当的受弯构件，当时，其整体稳定系数时，其整体稳定系数可近似按如下计算：可近似按如下计算：1 1、工字形截面、工字
29、形截面 双轴对称：双轴对称：单轴对称：单轴对称：6 . 0b1b1b按上面公式算得按上面公式算得时不需进行换算，时不需进行换算，但但 时按时按 取值取值受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定【例四】【例四】受弯构件整体稳定验算受弯构件整体稳定验算 焊接工字形等截面简支梁，跨度焊接工字形等截面简支梁，跨度15m15m，在距两端支座，在距两端支座5m5m处处分别支承一根次梁，由次梁传来集中荷载（设计值）分别支承一根次梁，由次梁传来集中荷载（设计值） ，钢材为钢材为Q235Q235钢，试验算其整体稳定性。钢，试验算其整体稳定性。kNF180受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定ml51yfbl235168 .2
30、0240500011 mkNq76. 12 . 185. 710)214. 04 . 21 . 012(mkNM5 .9491576. 18151802【解】【解】 1 1、判断是否需要验算整体稳定、判断是否需要验算整体稳定 次梁可作为梁侧向支承，故梁受压翼缘自由长度次梁可作为梁侧向支承，故梁受压翼缘自由长度,2 2、受力分析、受力分析 梁自重设计值：梁自重设计值：梁跨中最大弯矩为：梁跨中最大弯矩为：应验算整体稳定。应验算整体稳定。受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定218720120010142402mmA433226000012240142mmIy363780006143916000000mm
31、Wxmmiy5 .411872322600005 .1205 .4150001yyil74. 0235235440005 .12007. 12354400007. 122yybf432391600000012120010607142402mmIx3 3、计算截面特性、计算截面特性受弯构件整体稳定受弯构件整体稳定2262152 .201637800074. 0105 .949mmNfmmNWMxb4 4、验算整体稳定、验算整体稳定 因此梁整体稳定性能保证。因此梁整体稳定性能保证。 一、概述一、概述为提高强度和刚度，腹板宜高为提高强度和刚度，腹板宜高为提高整体稳定性，翼缘宜宽为提高整体稳定性，翼缘
32、宜宽较宽较薄较宽较薄轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。受压翼缘屈曲腹板屈曲受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定二、受弯构件局部失稳现象二、受弯构件局部失稳现象 组合梁发生组合梁发生强度破坏强度破坏或或丧失整体稳定丧失整体稳定之前，受弯之前，受弯构件组成板件会偏离原来平面位置而发生构件组成板件会偏离原来平面位置而发生波形鼓曲，波形鼓曲，这种现象称为这种现象称为梁的局部失稳现象。梁的局部失稳现象。受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定 受弯构件发生局部失稳后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件发生局部失稳
33、后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件立刻破坏，但受弯构件立刻破坏，但会引起强度、整体稳定和刚度下降会引起强度、整体稳定和刚度下降，故在钢结构，故在钢结构中中采取构造措施防止局部失稳发生。采取构造措施防止局部失稳发生。 ycrfxcrxcrxcrWM cr三、板件局部稳定设计准则三、板件局部稳定设计准则1 1、由强度控制承载力，由强度控制承载力，使板件局部失稳的临界应力不小于使板件局部失稳的临界应力不小于 材料的屈服强度。材料的屈服强度。 2 2、由整体稳定控制承载力，由整体稳定控制承载力，使板件局部失稳的临界应力使板件局部失稳的临界应力 不小于构件的整体稳定临界应力。不小于构件的整体稳
34、定临界应力。 3 3、由实际工作应力控制承载力由实际工作应力控制承载力，使板件局部失稳临界应力，使板件局部失稳临界应力 不小于实际工作应力。不小于实际工作应力。受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定提高腹板局部稳定方法提高腹板局部稳定方法（1 1）加厚腹板）加厚腹板（2 2）设置加劲肋）设置加劲肋受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定受压翼缘的局部稳定受压翼缘的局部稳定: 三边简支，一边自由板三边简支，一边自由板 腹板局部稳定腹板局部稳定: 四边简支板四边简支板 腹板在M作用下腹板在V作用下腹板在F作用下 图 5-7 加劲肋配置 h h0 tw a 1 a h h0 tw h2 h1 2 1 1 2 1
35、a h h0 h2 h1 a h h0 h2 h1 a1 a1 a1 2 1 3 (a) (b) (c) (d) 受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定加劲肋的布置 当当 时，腹板在时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部压应力弯曲应力、剪应力、局部压应力的单独的单独 作用下均作用下均不会失稳；不会失稳； 当当 时，腹板在时，腹板在弯曲应力弯曲应力的单独作应下的单独作应下不会失稳不会失稳， 但在剪应力、局部压应力单独作用下有可能失稳；但在剪应力、局部压应力单独作用下有可能失稳； 当当 时，腹板在时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部应力弯曲应力、剪应力、局部应力的单独作用的单独作用 下下都可能失稳都可能失稳 yw
36、fth235840ywyfthf235174235840ywfth2351740受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定板件局部失稳临界应力板件局部失稳临界应力 控制板件宽厚比控制板件宽厚比理论推导理论推导采取采取限制宽厚比限制宽厚比来保证其局部稳定。来保证其局部稳定。yftb/23515/1yftb/23513/1当考虑塑性发展时当考虑塑性发展时受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定规范规定规范规定翼缘：翼缘：b)btta)ttb11twttwwhh00b0受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定腹板：腹板：ywwfth23580ywwyfthf23517023580ywwfth235170a a、当、当 时，按
37、时，按构造构造设置加劲肋。设置加劲肋。b b、当、当 时，设置时，设置横向加劲肋横向加劲肋。c c、当、当 时，设置时，设置纵向加劲肋纵向加劲肋，在集中力处设置，在集中力处设置 短加劲肋短加劲肋。d d、任何情况下均须满足、任何情况下均须满足ywwfth235250四、加劲肋设计四、加劲肋设计 1 1、种类、种类 受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定构造加劲肋构造加劲肋 ( (间隔加劲肋间隔加劲肋) ) 支承加劲肋支承加劲肋 2 2、构造加劲肋作用、构造加劲肋作用 加劲肋分横向、纵向和短加劲肋三种。其作用是加劲肋分横向、纵向和短加劲肋三种。其作用是将腹板将腹板划分成若干板块划分成若干板块，提高腹板
38、的局部稳定性。，提高腹板的局部稳定性。受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定刚度：刚度： b bs s h h0 0/30+40/30+40mmmm稳定性：稳定性：t ts s b bs s /15 /153 3、构造加劲肋设计原则：、构造加劲肋设计原则：1)1)必须在腹板平面外有必须在腹板平面外有足够刚度和稳定性。足够刚度和稳定性。3)直接承受直接承受动荷载动荷载的吊车梁，中间横向加劲肋的吊车梁，中间横向加劲肋下端不应与下端不应与 受拉翼缘焊接。受拉翼缘焊接。受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定宽度为宽度为 ( (但不大于但不大于40mm)40mm)高度为高度为 （但不大于（但不大于60mm60mm）
39、50100mm3sb2sb2)2)为避免应力集中，加劲肋应为避免应力集中，加劲肋应切角。切角。4)4)加劲肋宜在腹板两侧加劲肋宜在腹板两侧成对配置。成对配置。 7 7）横向加劲肋横向加劲肋除应符合上述要求外，尚应满足以下要求：除应符合上述要求外，尚应满足以下要求：3033)2(121wwsszthtbtI8 8）纵向加劲肋纵向加劲肋应满足下列要求：应满足下列要求：a /h0 0.85， Iy(2.5-0.45a/h0)(a/h0)2h0tw3a/h00.85， Iy1.5h0tw36 6）在）在横向加劲肋和纵向加劲肋横向加劲肋和纵向加劲肋相交处切断纵向加劲肋而使相交处切断纵向加劲肋而使 横向加
40、劲肋保持连续横向加劲肋保持连续。05 . 0 h02h1000 wth05 . 2 h5)5)横向加劲肋横向加劲肋最小间距最小间距为为: 最大间距最大间距为为: （当（当 且且 可取可取 ）0c受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定五、支承加劲肋五、支承加劲肋受弯构件局部稳定受弯构件局部稳定1 1、支承加劲肋概念、支承加劲肋概念 承受集中力或支座反力承受集中力或支座反力的横向加劲肋。的横向加劲肋。2 2、支承加劲肋形式、支承加劲肋形式 平板式平板式 突缘式突缘式h015twtwtw15tw15tw15tw15tw10tw4425005001553受弯构件设计受弯构件设计二、梁梁连接二、梁梁连接迭迭
41、接接侧侧 接接受弯构件设计受弯构件设计三、变截面梁三、变截面梁 将梁截面变化与弯矩图相适应，以节省钢材将梁截面变化与弯矩图相适应，以节省钢材, ,小跨度梁一般不变。小跨度梁一般不变。变翼缘板宽度变翼缘板宽度变腹板高度（鱼腹梁）变腹板高度（鱼腹梁）1:4b1:4b受弯构件设计受弯构件设计受弯构件设计受弯构件设计ml5 ，2215mmNf ，2125mmNfv，05. 1x ，2501l，251006. 2mmNE，mKNqGK14，2 . 1G，mKNqQK104 . 1 Q，411076cmIx，32 .692 cmWxcmSIxx5 .27mmtw5 . 9，mmb130【例五】【例五】受弯
42、构件设计受弯构件设计 请验算跨度请验算跨度承受静力荷载的简支楼面次梁承受静力荷载的简支楼面次梁32a32a，作用于次梁上翼缘的荷载为：作用于次梁上翼缘的荷载为：分项系数分项系数可变荷载标准值可变荷载标准值: :分项系数分项系数32a32a几何参数：几何参数：钢材采用钢材采用Q235Q235，截面无削弱；截面无削弱；永久荷载标准值永久荷载标准值: :mKNqK241014 mKNq8 .304 . 1102 . 114 mKNqlM 25.9658 .30818122maxKNqlV7758 .302121max 【解】【解】 1 1、受力分析、受力分析2 2、截面特性、截面特性，411076c
43、mIx，32 .692 cmWxcmSIxx5 .27mmtw5 . 9，mmb130受弯构件设计受弯构件设计226max2154 .13269220005. 11025.96mmNfmmNWMdnxx 2231255 .295 . 92751077mmNfmmNtISVvdwxx maxMmaxV3 3、验算、验算1 1）强度）强度a a、弯曲应力：、弯曲应力：b b、剪应力：、剪应力：由于由于 和和 不在同一处，故不在同一处，故不必验算折算应力不必验算折算应力。受弯构件设计受弯构件设计yfbl235135 .3813050001 6 . 073. 0 b667. 0 b226max2155
44、 .208692200667. 01025.96mmNfmmNWMxb2 2）整体稳定）整体稳定 判断是否需要验算整体稳定判断是否需要验算整体稳定 应验算整体稳定。应验算整体稳定。须对其进行修正须对其进行修正 32a32a，查表得：，查表得：查表得修正后查表得修正后: :受弯构件设计受弯构件设计3 3）局部稳定）局部稳定 由于该梁为型钢梁，可不必验算局部稳定。由于该梁为型钢梁，可不必验算局部稳定。4 4）刚度）刚度 250158411107600001006. 238450002453845533 lwEIlqlwxk 对该梁对该梁强度、整体稳定、局部稳定和刚度强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面四个方面进行验算，均满足要求。进行验算，均满足要求。 所以该梁是安全的。所以该梁是安全的。受弯构件设计受弯构件设计81 结束语结束语