水工钢结构 第4章ppt课件.ppt

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1、第4章受弯构件4.1受弯构件的类型和应用图4.1·实腹式受弯构件通常称为梁，钢梁按截面的形式分为型钢梁和组合梁两大类。型钢梁的截面有热轧工字钢[图4.1(a)]、热轧H型钢[图4.1(b)]和槽钢[图4.1(c)]三种。4.1.1实腹式受弯构件——梁—承受横向荷载的构件称为受弯构件，其形式有实腹式和格构式两个系列。·组合梁一般采用三块钢板焊接而成的工字形截面[图4.2(g)]，或由T型钢(用H型钢剖分而成)中间加钢板的焊接截面[图4.2(h)]。当焊接组合梁翼缘需要较厚时，可采用两层翼缘板的截面[图4.2(i)]。受动力荷载的梁如钢材质量不能满

2、足焊接结构的要求时，可采用高强度螺栓或铆钉连接而成的工字形截面[图4.2(j)]。荷载很大而高度受到限制或梁的抗扭要求较高时，可采用箱形截面[图4.2(k)］·钢梁按支承情况可分为简支梁、连续梁、悬伸梁等在土木工程中，除少数情况如吊车梁、起重机大梁或上承式铁路板梁桥等可单根梁或两根梁成对布置外，通常由若干梁平行或交叉排列而成梁格，图4.3即为工作平台梁格布置示例。。图4.2图4.3·根据主梁和次梁的排列情况，梁格可分为三种类型：(1)单向梁格[图4.4(a)]只有主梁，适用于楼盖或平台结构的横向尺寸较小或面板跨度较大的情况。(2)双向梁格[图4

3、.4(b)]有主梁及一个方向的次梁，次梁由主梁支承，是最为常用的梁格类型。(3)复式梁格[图4.4(c)]在主梁间设纵向次梁，纵向次梁间再设横向次梁。荷载传递层次多，梁格构造复杂，故应用较少，只适用于荷载重和主梁间距很大的情况。图4.44.1.2格构式受弯构件——桁架·主要承受横向荷载的格构式受弯构件称为桁架，与梁相比，其特点是以弦杆代替翼缘、以腹杆代替腹板，而在各节点将腹杆与弦杆连接。钢桁架可以根据不同使用要求制成所需的外形，对跨度和高度较大的构件，其钢材用量比实腹梁有所减少，而刚度却有所增加。与梁一样，平面钢桁架在土木工程中应用很广泛。只是

4、桁架的杆件和节点较多，构造较复杂，制造较为费工。·钢桁架的结构类型有：①简支梁式[图4.5(a)～(d)]，受力明确，杆件内力不受支座沉陷的影响，施工方便，使用最广[图4.5(a)～(c)用作屋架，i为屋面坡度]；②刚架横梁式，将如图4.5(a)、(c)的桁架端部上下弦与钢柱相连组成单跨或多跨刚架，可提高其水平刚度，常用于单层厂房结构；图4.5·③连续式[图4.6(e)]，跨越较大的桥架常用多跨连续的桁架，可增加刚度并节约材料；·④伸臂式[图4.6(f)]，既有连续式节约材料的优点，又有静定桁架不受支座沉陷的影响的优点，只是铰接处构造较复杂；·

5、⑤悬臂式，用于塔架等，主要承受水平风荷载引起的弯矩。图4.64.2梁的强度和刚度–梁的设计必须同时考虑两种极限状态。第一极限状态即承载力极限状态。设计时，要求在设计荷载作用下，梁的弯曲正应力、剪应力、局部压应力和折算应力均不超过规范规定的相应的强度设计值。第二种极限状态即正常使用的极限状态。设计时要求梁有足够的抗弯刚度，即在荷载标准值作用下，梁的最大挠度不大于规范规定的容许挠度。4.2.1梁的强度4.2.1.1梁的抗弯强度·梁受弯时的应力—应变曲线与受拉时相类似，屈服点也相近。当弯矩Mx由零逐渐加大时，截面中的应变始终符合平面截面假定[图4.7

6、(a)]，截面上、下边缘的应变最大，设最大应变为εmax。而正应力的发展过程可分为下述三个阶段：·(1)弹性工作阶段:弹性工作的极限情况是εmax=fy/E[图4.7(b)]，相应的弯矩为梁弹性工作阶段的最大弯矩，其值为：Mxe=fy·Wnx式中Wnx——对x轴的净截面模量·(2)弹塑性工作阶段:截面上、下各有一个高为a的区域，其应变ε≥fy/E。这个区域的正应力恒等于fy，成为塑性区。应变ε

7、，梁的承载能力达到极限。其最大弯矩为：Mxp=fy(S1nx+S2nx)=fyWpn式中S1nx、S2nx——分别为中和轴以上、以下净截面对中和轴x的面积矩；Wpnx=S1nx+S2nx——为净截面对x轴的塑性模量·塑性铰弯矩Mxp与弹性最大弯矩Mxe之比为：F=Mxp/Mxe=Wpnx/WnxF值取决于截面的几何形状，而与材料的性质无关，称为截面形状系数图4.7·在钢结构设计规范中，只是有限制地利用塑性，一般取塑性发展深度0.125h≤a≤0.25h［图4.7(c)］。在弯矩Mx作用下：在弯矩Mx和My作用下：·梁的抗弯强度的计算如下：F取值

8、:矩形:F=1.5工字型:F=1.08～1.17绕x轴圆形:F=1.7圆环:F=1.27·规范规定：当梁受压翼缘的自由外伸宽度b与其厚度t之比大于而不