新疆大学：《钢结构基本原理》课程授课教案（课件讲稿）第五章 受弯构件

第五章受弯构件 ÷第一节钢梁的类型和截面形式 ·第二节梁的强度和刚度 ·第三节梁的整体稳定计算 第四节梁的局部稳定和腹板加劲肋设计 ÷第五节考虑腹板屈曲后强度的梁设计 。第六节型钢梁设计 ·第七节组合梁设计 ·第八节钢梁的连接构造

第五章 受弯构件  第一节 钢梁的类型和截面形式  第二节 梁的强度和刚度  第三节 梁的整体稳定计算  第四节 梁的局部稳定和腹板加劲肋设计  第五节 考虑腹板屈曲后强度的梁设计  第六节 型钢梁设计  第七节 组合梁设计  第八节 钢梁的连接构造

第一节钢梁的类型和截面形式 梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件（格构 式为桁架)，主要内力为弯矩与剪力： 梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形： 8 梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性 及局部稳定性； ·梁的截面主要分型钢与钢板组合截面 梁格形式主要有：简式梁格（单一梁）、普通梁 格（分主、次梁）及复式梁格（分主梁及横、纵 次梁)

第一节 钢梁的类型和截面形式  梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件（格构 式为桁架），主要内力为弯矩与剪力；  梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形；  梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性 及局部稳定性；  梁的截面主要分型钢与钢板组合截面  梁格形式主要有：简式梁格（单一梁）、普通梁 格（分主、次梁）及复式梁格（分主梁及横、纵 次梁）

工[工C几0 工I工II

第二节梁的强度与刚度 一、 梁的强度 梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有 高部承压应力，故梁的强度应包括：抗弯强度、抗剪强度、局部 挤压强度，在弯应力、剪应力及局部压应方共同作用处还应验算 折算应力。 1、抗弯强度 ” 弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力 弹塑性阶段：边缘塑性中部弹性 。塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力 MeM. M.<M<Mp M-M (a) (b) (c) (d) (e)

第二节梁的强度与刚度 一、梁的强度  梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有 局部承压应力，故梁的强度应包括：抗弯强度、抗剪强度、局部 挤压强度，在弯应力、剪应力及局部压应力共同作用处还应验算 折算应力。 1、抗弯强度  弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力  弹塑性阶段：边缘塑性中部弹性  塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力

弹性最大弯矩 Me=Wnfy 塑性铰弯矩 Mon=Wonfy 截面形状系数 F=Wer/W 梁的《规范》计算方法 以部分截面发展塑性(1/4截面)为极限承载力状态 单向弯曲 M3) ≤f Yx(W xn(yn) 双向弯曲 M My∫ YWm r,Wm 式中：Y为塑性发展系数，按附录5采用 对直接承受动力荷载的梁Y=1.0

弹性最大弯矩 塑性铰弯矩 截面形状系数 梁的《规范》计算方法 以部分截面发展塑性（1/4截面）为极限承载力状态 单向弯曲 双向弯曲 式中：γ为塑性发展系数，按附录5采用 对直接承受动力荷载的梁 γ=1.0 f W M x y xn yn x y  ( ) ( ) ( )  f W M W M y yn y x xn x     pn pn y M  W f F WPn Wn  / Me W f  n y

二、 抗剪强度 三、腹板局部压应力 t.1 1o. a+2.5hya+5hy l,=a+5hy +2.5hy w. 四、折算应力 og=√o,2+o-o10.+3r,2≤Bf 两0同号取1.1，异号取1.2 五、梁的刚度 。控制梁的挠跨比小于规定 。的限制（为变形量的限制） w≤0或h <lo

二、抗剪强度 三、腹板局部压应力 四、折算应力 两σ同号取1.1，异号取1.2 五、梁的刚度  控制梁的挠跨比小于规定  的限制（为变形量的限制） V x w f I t VS    f t l F w z c     f eq c c 1 2 1 1 2 2   1     3     l l  []    或 

第三节梁的整体稳定 一、梁的失稳机理 ~梁受弯变形后，上翼缘受压，由于梁侧向刚度不够， 就会发生梁的侧向弯曲失稳变形，梁截面从上至下弯 曲量不等，就形成截面的扭转变形，同时还有弯矩作 用平面那的弯曲变形，故梁的失稳为弯扭失稳形式， 完整的说应为：侧向弯曲扭转失稳。 从以上失稳机理来看， 提高梁的整稳承载力 的有效措施应为提高 梁上翼缘的侧移刚度， 减小梁上翼缘的侧向 计算长度

第三节 梁的整体稳定 一、梁的失稳机理  梁受弯变形后，上翼缘受压，由于梁侧向刚度不够， 就会发生梁的侧向弯曲失稳变形，梁截面从上至下弯 曲量不等，就形成截面的扭转变形，同时还有弯矩作 用平面那的弯曲变形，故梁的失稳为弯扭失稳形式， 完整的说应为：侧向弯曲扭转失稳。  从以上失稳机理来看， 提高梁的整稳承载力 的有效措施应为提高 梁上翼缘的侧移刚度， 减小梁上翼缘的侧向 计算长度

二、影响梁整体稳定的因素 主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压 翼缘的侧向支撑。 三、整体稳定计算 表达式 工7T/I/ Ms∫ ew 11L M: ≤f PWx y,w y 6= Ma f, f,Wx 4320 简化公式： Ah 235 22 W 4.4h

二、影响梁整体稳定的因素  主要因素有：截面形式，荷载类型，荷载作用方式，受压 翼缘的侧向支撑。 三、整体稳定计算 表达式 f W M b x x   f W M W M y y y b x x     y b y y x b y x cr y cr b h f t W Ah f W M f 235 4.4 . 1 4320 2 1 2                           简化公式： ＝

三、梁的整体稳定保证措施 提高梁的整体稳定承载力的关键是，增强梁受压 翼缘的抗侧移及扭转刚度，当满足一定条件时， 就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体 失稳，可以不必验算梁的整体稳定，具体条件详 见P144 四、梁的侧向支撑 。侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小侧向计 算长度，故要求侧向支撑应可靠，能有地承受 梁侧弯产生的侧向力（实际为弯曲薄力，由于 侧弯主要是受压翼缘弯曲引起。 夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应 采取措施限制梁的扭转

三、梁的整体稳定保证措施  提高梁的整体稳定承载力的关键是，增强梁受压 翼缘的抗侧移及扭转刚度，当满足一定条件时， 就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体 失稳，可以不必验算梁的整体稳定，具体条件详 见P144 四、梁的侧向支撑  侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小侧向计 算长度，故要求侧向支撑应可靠，能有效地承受 梁侧弯产生的侧向力（实际为弯曲剪力），由于 侧弯主要是受压翼缘弯曲引起。  夹支座：梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应 采取措施限制梁的扭转。 y f f A f F 235 85 

第四节梁的局部稳定与加劲肋设计 同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳 定承载力，应遵循“肢宽壁薄”的设计原则，从而 引发板件的局部稳定承载力问题。 。翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法 来保证局部稳定性。 。腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较 大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹 板取值很大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减 小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。 图中：1一横向加劲肋 2一纵向加劲肋 3一短加劲肋

第四节 梁的局部稳定与加劲肋设计 同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳 定承载力，应遵循“肢宽壁薄”的设计原则，从而 引发板件的局部稳定承载力问题。  翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法 来保证局部稳定性。  腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较 大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹 板取值很大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减 小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。 图中：1－横向加劲肋 2－纵向加劲肋 3－短加劲肋