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1、第第5章章 受弯构件受弯构件 一、目的与要求一、目的与要求 掌握受弯构件计算的特点及适用范围，能够熟练地进行一般掌握受弯构件计算的特点及适用范围，能够熟练地进行一般 受弯构件的截面设计及验算。受弯构件的截面设计及验算。二、主要内容及学时分配二、主要内容及学时分配 5-1 受弯构件的形式和受弯构件的形式和应用用 5-2 梁的梁的强度和度和刚度度 5-3 梁的整体梁的整体稳定和支撑定和支撑 5-4梁的局部梁的局部稳定和腹板加肋定和腹板加肋设计 5-5考考虑腹板屈服后腹板屈服后强度的梁度的梁设计特点特点 5-6 型型钢梁的梁的设计 5-7 组合梁的合梁的设计 5-8 梁的拼接、梁的拼接、连接和支座接
2、和支座 5-9 其他其他类型的梁型的梁 三、教学方法与教学手段三、教学方法与教学手段 课堂堂电化教学与模型教学相化教学与模型教学相结合合 四、四、习题课 5-1 受弯构件的形式和受弯构件的形式和应用用一、梁的一、梁的类型型 普通工字普通工字钢,单角角钢 热轧型型钢梁梁 槽槽钢,H形形钢 图5-1 型型钢梁梁 槽槽钢 冷弯薄壁型冷弯薄壁型钢 Z形形钢梁梁 焊接接组合梁合梁 焊接接Z字形、字形、T形形钢、箱形梁、箱形梁 铆接接组合梁合梁 组合梁合梁 异种异种组合梁合梁 图5-2 钢与与砼组合梁合梁 截面沿截面沿长度度变化化 等截面梁等截面梁 变截面梁截面梁 简支梁支梁 支承情况支承情况 悬臂梁臂梁
3、 连续梁梁 受力情况受力情况 单向受弯梁向受弯梁 双向受弯梁双向受弯梁二、二、应用用 工作平台梁、楼盖梁、工作平台梁、楼盖梁、墙架梁、吊架梁、吊车梁、柃条梁、柃条 返回 图图51 梁的截面类型梁的截面类型 5-2 梁的强度和刚度一、梁的强度一、梁的强度 双轴对称工字型梁在荷载作用下的四个工作阶段：双轴对称工字型梁在荷载作用下的四个工作阶段：1、弹性工作阶段（直承动力以最外纤维应力达、弹性工作阶段（直承动力以最外纤维应力达 作为承载能力极限状态）作为承载能力极限状态）2、弹塑性工作阶段（静力或间动为状态）、弹塑性工作阶段（静力或间动为状态）3、塑性工作阶段（超静定梁）、塑性工作阶段（超静定梁）4
4、、应变硬化工作阶段、应变硬化工作阶段二、梁的强度计算公式二、梁的强度计算公式 1、承受静力或间接承受动力荷载：、承受静力或间接承受动力荷载：（1）单向弯曲：）单向弯曲：（5-4）（2）双向弯曲：）双向弯曲：（5-5）双轴对称工字型：双轴对称工字型：=1.05 =1.2 箱形：箱形：=1.05 其他截面其他截面 表表5-1 限制条件：限制条件：13 15 时取时取 =1.0 2、直接承受动力荷载：、直接承受动力荷载：=1.03、不直接承受动力荷载固端梁、连续梁、不直接承受动力荷载固端梁、连续梁 塑性铰：塑性铰：(5-6)（二）梁的抗剪强度（二）梁的抗剪强度 =（5-7）（三）梁的局部承压强度（三
5、）梁的局部承压强度 （5-8）（6-9）重级：重级：1.35 其他：其他：1.0截面塑性发展系数截面塑性发展系数x、y值值 图图5.8 梁的局部压应力梁的局部压应力（四）梁的折算应力（四）梁的折算应力（腹板计算高度边缘处）腹板计算高度边缘处）焊接组合梁：焊接组合梁：三三、梁的刚度三、梁的刚度1、梁的挠度计算基本公式 （511）2、等截面简支梁 （512）3、变截面简支梁 （513）5-3 梁的整体梁的整体稳定和支撑定和支撑一、一、丧失整体失整体稳定的定的现象象 达某一达某一值，梁将突然，梁将突然发生生侧向弯曲和扭向弯曲和扭转，并，并丧失失继续承承载的能力，弯扭屈曲。（的能力，弯扭屈曲。（图5-
6、17）二、基本原理二、基本原理 临界弯矩的求法界弯矩的求法三个微分方程三个微分方程 梁的整体失稳 返回由边界条件：z=1 z=0 ,(5-24)通用计算式:（5-25）三、整体稳定系数（1）若厚 则（2）对于不同 则（3）一般计算式 等效弯矩系数附表3-1P135 截面不对称影响系数 双轴对称工字型：加强受压翼缘工字型：加强受拉翼缘工字型：当 时梁进入弹塑性阶段，轧制普通工字钢 查附32四、的近似计算 当 且受均布弯矩作用1、工字形 双轴对称：（5-31）单轴对称：（5-32）2、T形 弯矩使翼缘受压时 双角钢组成T形：（5-33）钢板组成T形：（5-34）弯矩使翼缘受拉时：（5-35）（5-
7、31）（5-35）已考虑非弹性屈曲，不需换算五五、整体稳定性的保证、整体稳定性的保证 1、有铺板（钢筋砼板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与起牢固的连接、工字形受压翼缘自由长度 与其宽度 之比不超过 表5-3规定P157。3、箱形简支梁 且 不超过规定 整体稳定性验算公式：单向弯曲：（5-36）双向弯曲：（5-37）返回 5-4梁的局部梁的局部稳定和腹板加肋定和腹板加肋设计 （一）翼缘板的局部稳定 1、一般情况(弹性）：2、超静定梁按塑性设计：3、允许出现部分塑性：箱形梁：b0/t40 b0/t40 梁局部失稳梁局部失稳 （二）、腹板的局部稳定计算腹板的局部稳定计算 加劲肋的类型 一、加一、加劲
8、肋的形成肋的形成 1、横向加、横向加劲肋肋 2、纵向加向加劲肋肋 3、短向加、短向加劲肋肋 4、支承加、支承加劲肋肋 二、腹板加二、腹板加劲肋配置肋配置规定定 1、，可不配置加可不配置加劲肋肋 2、，按构造配置横向加，按构造配置横向加劲肋肋 3、当当 ，按，按计算配置横向加算配置横向加劲肋肋 4、当、当 ，按，按计算配置横向与算配置横向与纵向加向加劲肋或短肋或短向加向加劲肋肋 5、梁支座、梁支座处和上翼和上翼缘有固定有固定较大集中力大集中力处，设支承加支承加劲肋。肋。6、按塑性、按塑性设计超静定梁，超静定梁，则应满足足 。（一）、仅配置横向加劲肋的腹板 （552）所计算腹板区格内，由平均弯矩产
9、生的腹板计算高度边缘的弯曲压应力；所计算腹板区格内，由平均弯矩产生的腹板计算高度边缘的弯曲压应力；所计算腹板区格内，由平均剪力产生的腹板平均剪应力，应按所计算腹板区格内，由平均剪力产生的腹板平均剪应力，应按 计算；计算；腹板计算高度边缘的局部压应力，应按式腹板计算高度边缘的局部压应力，应按式(58)进行计算，但取式中进行计算，但取式中1.0。、各种应力单独作用下的临界应力。各种应力单独作用下的临界应力。（2）（3）（二）同时配置横向和纵向加劲肋的腹板（二）同时配置横向和纵向加劲肋的腹板 受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格：受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格：（559）受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格。受
10、拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格。（562）5-5加加劲肋的构造要求肋的构造要求一、腹板加劲肋的构造要求一、腹板加劲肋的构造要求 1、两侧成队配置钢板横向加劲肋，截面尺寸：、两侧成队配置钢板横向加劲肋，截面尺寸：外伸宽度：外伸宽度：厚：厚：2、一侧配钢板加劲肋：、一侧配钢板加劲肋：3、同时用横向与纵向加劲肋时，相交处将纵向断开，横向保持连续，横向加、同时用横向与纵向加劲肋时，相交处将纵向断开，横向保持连续，横向加 劲肋尺寸应满足：劲肋尺寸应满足：纵向绕纵向绕y 轴：轴：4、型钢加劲肋，、型钢加劲肋，5、为减少焊接应力，横向端部切去宽、为减少焊接应力，横向端部切去宽 高高 二、支承加劲肋的计算二、支
11、承加劲肋的计算 1、稳定性计算 A加劲肋和加劲肋每侧15 内腹板面积，计算长度 2、承压强度计算 3、加劲肋与腹板连接焊缝计算 返回 5-6 型型钢梁的梁的设计一、型钢梁的设计步骤一、型钢梁的设计步骤 设支承加劲肋设支承加劲肋 重选腹板重选腹板 5-7 组合梁的设计图5.28 组合梁的截面尺寸续表:一、梁截面沿一、梁截面沿长度度变化化 1、沿、沿长度方向改度方向改变形式：形式：变高度梁高度梁 变宽度梁度梁 鱼腹式梁腹式梁 变高度梁：高度梁：梁端部高度梁端部高度 弯折点距梁端弯折点距梁端 单层变宽度梁：改度梁：改变处距梁端距梁端 截面改截面改变处以以 斜角斜角 双双层变宽度梁度梁：当切断翼：当切
12、断翼缘板端部有正面板端部有正面焊缝时 切断切断 端部无正面端部无正面焊缝时；取；取 例例5-4 二、焊接梁翼缘焊缝的计算二、焊接梁翼缘焊缝的计算 单层单层 ：单位长度上水平剪力：单位长度上水平剪力 焊脚焊脚 梁梁 上承受移动集中荷载或固定集中荷载上承受移动集中荷载或固定集中荷载 而未设支承加劲肋：而未设支承加劲肋：返回5-8 梁的拼接、连接和支座一、梁的拼接方法 1、工厂拼接：图6-64 2、工地拼接：图6-65 （1）翼缘拼接：（2）腹板拼接：二、次梁与主梁的连接 1 叠接 2 平接二二、主次梁连接应注意的问题主次梁连接应注意的问题 1、安全可靠、符合结构计算简图、安全可靠、符合结构计算简图
13、 2、经济合理、省料省工、经济合理、省料省工 3、便于制造、运输、安装和维护、便于制造、运输、安装和维护三、主次梁连接的形式三、主次梁连接的形式 1、叠接（层接）、叠接（层接）次梁为简支梁次梁为简支梁 次梁为连续梁次梁为连续梁 2、侧面连接、侧面连接 连续梁连续梁 简支梁简支梁四、梁的支座四、梁的支座 返回返回5-9 其他类型的梁1 蜂窝梁蜂窝梁 将将H型钢沿腹板的折线切割成的两部分型钢沿腹板的折线切割成的两部分,齿尖对齿尖地焊合后齿尖对齿尖地焊合后,旧新成一旧新成一个腹板有孔洞的工字形梁个腹板有孔洞的工字形梁,这种梁称之为蜂窝梁这种梁称之为蜂窝梁.2 异中种纲组合梁异中种纲组合梁 对于菏载和跨度较大的钢梁对于菏载和跨度较大的钢梁,当梁的截面由抗弯强度控制时当梁的截面由抗弯强度控制时,可以将主可以将主要承受剪力且常有富余的腹板选用强度较低的钢材要承受剪力且常有富余的腹板选用强度较低的钢材,这种梁为组合梁这种梁为组合梁.3 预应力钢梁预应力钢梁4 钢与混凝土组合梁钢与混凝土组合梁 返回返回腹板加劲肋的布置 返回图6-59 返回 图6-64 组合梁的工厂连接 返回 图6-65 组合梁的工地拼接 返回 翼缘水平剪力