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海洋工程钢结构设计2.pptx

发布:2020-06-19约7.32千字共81页下载文档
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海洋工程钢结构设计;本章内容:; 5.1 钢梁的类型和截面形式 梁在工业与民用建筑结构中是不可缺少的基本构件之一,主要用以承受横向荷载,故又称受弯构件。受弯构件也包括实腹式受弯构件(梁)和格构式受弯构件(桁架)两个系列。本课程仅介绍实腹式梁的设计方法。格构式受弯构件(桁架)用于屋架、托架、吊车桁架以及大跨结构中,其设计方法将在后续课程中介绍。 ? ;;;;5.2梁的强度和刚度;; 2)弹塑性工作阶段:超过弹性极限弯矩后,如果弯矩继续增加,截面外缘部分进入塑性状态,中央部分仍保持弹性。这时截面弯曲应力不再保持三角形直线分布,而是呈折线分布。随着弯矩增大,塑性区逐渐向截面中央扩展,中央弹性区相应逐渐缩小。 3)塑性工作阶段:在弹塑性工作阶段,如果弯矩不断增加,直到弹性区消失,截面全部进入塑性状态,截面形成塑性铰(plastic hinge) 。这时梁截面应力呈上下两个矩形分布。弯矩达到最大极限,称为塑性弯矩 ,其值为: 称为梁的净截面塑性抵抗矩。塑性抵抗矩为截面中和轴以上或以下的净截面对中和轴的面积矩 和 之和。 ; 与 之比称为截面形状系数 截面的形状系数也是截面塑性极限弯矩与截面弹性极限弯矩之比。对于弹性设计而言,截面的形状系数越大,强度储备越大。 ;; ——腹板厚度; ——钢材抗剪强度设计值,见附表1.1。 轧制工字钢和槽钢因受轧制条件限制,腹板厚度相对较大,当无较大的截面削弱时,可不验算抗剪强度。 (3)腹板局部压应力; 当工字形、箱形等截面梁上有集中荷载作用时,集中荷载由翼缘传至腹板。因而在集中荷载作用处的腹板边缘,会有很高的局部横向压应力。为保证这部分腹板不至受压破坏,必须计算集中荷载引起的局部横向压应力 。 (4)折算应力 在组合梁的腹板计算高度边缘处,若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力,或同时受有较大的正应力和剪应力(如连续梁支座处或梁的翼缘截面改变处等)应验算其折算应力。; 如图中受集中荷载作用的梁,跨中的弯矩和剪力均为最大值,同时还有集中荷载引起的局部横向压应力,在腹板(计算高度)边缘A点处,同时有正应力 、剪应力 及横向压应力 共同作用,应按下式验算其折算应力:;5.2.2 梁的刚度 梁的刚度按正常使用极限状态下,荷载标准值引起的最大挠度来计算。 简支梁最大挠度计算公式: 均布荷载: 跨中一个集中荷载: 跨间等距离布置两个相等的集中荷载: 跨间等距离布置三个相等的集中荷载:;;5.3 梁的整体稳定计算;;;;;; 1)板(各种钢筋混凝土板或钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连,能阻止梁受压翼缘的侧向位移时; 2)工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度 与其宽度b之比不超过下表规定值时。; 3)对于箱形截面简支梁,如不设置能阻止梁受压翼缘侧向位移的锚板时,其截面尺寸应满足, 且 不应超过下列数值: Q235钢 95 Q345钢 65 Q390钢 57 其他钢号 95×( ) ;(2)梁的整体稳定验算 除上述三种情况以外的梁,都需进行整体稳定验算。稳定计算属于承载力极限状态,因此,梁不发生整体失稳的条件可写成: ;式中 Mx,My——绕x,y轴的弯矩; Wx、Wy——按受压纤维确定的对x轴和y轴毛截面抵抗矩; —— 梁的整体稳定系数; ——截面塑性发展系数。; 应用中,Mx ,Wx , , 等参数或已知,或查表,或根据所给荷载条件和梁截面几何尺寸算出。而 的计算与梁的临界弯矩有关,计算较复杂。《钢结构设计规范》对常用截面和约束情况下梁的整体稳定系数计算作了适当的简化和相关规定: 1)两端均匀受弯的工字形截面简支梁 ;;3)弹塑性阶段工字形梁 上述公式都是假定梁处于弹性阶段,而大量中等跨度的梁整体失稳时往往处于弹塑性阶段。对承受纯弯曲的双轴对称工字形截面简支梁进行了弹塑性阶段的理论和实验研究,当求得的 大于0.6时,应以 代替
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