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型钢梁构件的计算1.受弯构件的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度;折算应力概念;2.受弯构件的刚度验算。受弯构件受弯构件分类:①按支承情况的不同,可以分为简支梁、悬臂梁和连续梁。②按截面形式可以分为型钢梁和组合梁两大类。承受横向荷载和弯矩的构件称为受弯构件。结构中的实腹式受弯构件一般称为梁,梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁。此外,还可根据跨度和荷载大小的需要,采用蜂窝梁。③根据梁截面沿长度方向有无变化,可以分为等截面梁和变截面梁。●等截面梁构造简单,制作方便,适用于跨度不大的场合。●对于跨度较大的梁,为节约钢材,常采用变截面梁,如图11.2.15的楔形梁。④根据受力情况的不同,还可以分为单向受弯梁和双向受弯梁(斜弯曲梁)。受弯构件的设计应满足:强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的要求。前三项属于承载能力极限状态计算,采用荷载的设计值;第四项为正常使用极限状态的计算,计算挠度时按荷载的标准值进行。1.受弯构件的计算(1)强度计算1)抗弯强度钢梁在弯矩作用下,可分为三个工作阶段,即弹性、弹塑性及塑性阶段。弯曲强度①弹性工作阶段:当弯矩M较小时,截面上的弯曲应力呈三角形直线分布,其外缘纤维最大应力为σ=M/Wn。这个阶段可以持续到σ达到屈服点fy,此时梁截面的弯矩达到弹性极限弯矩Me。Me=Wnfy式中Me——梁的弹性极限弯矩;Wn——梁的净截面(弹性)模量。②弹塑性工作阶段: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。截面弯曲应力呈折线分布,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减小。③塑性工作阶段:在塑性工作阶段,若弯矩不断增大,直到弹性区消失,截面全部进入塑性状态,即达到塑性工作阶段,此时梁截面应力呈两个矩形分布弯矩达到最大极限,称为塑性弯矩MP。Mp=Wpnfy式中Wpn——梁的净截面塑性模量。塑性铰:当截面上弯矩达到Mp时,荷载不能再增加,但变形仍可继续增大,截面可以转动,犹如一个铰,称为塑性铰。弹性设计与塑性设计:把梁的边缘纤维达到屈服强度作为设计的极限状态,叫做弹性设计。在一定条件下,考虑塑性变形的发展,称为塑性设计。规范以梁截面塑性发展到一定深度(即截面只有部分区域进入塑性区)作为设计极限状态。当最大应力达到屈服点fy时,构件截面处于弹性极限状态,其上弯矩为屈服弯矩My。梁的抗弯强度应满足:式中M——弯矩;γ——截面塑性发展系数。对于工字形截面γx=1.05,γy=1.2;对于箱形截面γx=γy=1.05。●对于直接承受动力荷载且需计算疲劳的梁,考虑塑性发展会使钢材硬化,促使疲劳断裂提早出现。●当梁的受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比较大时,考虑塑性发展对翼缘局部稳定有不利影响。▲截面塑性发展系数的取值见表4.2.1▲对于需要计算疲劳的梁,因为有塑性区深入的截面,塑性区钢材易发生硬化,促使疲劳断裂提前发生,宜取x=y=1.0。图4.2.3工字形和槽形截面梁中的剪应力当梁上有集中荷载(如吊车轮压、次梁传来的集中力、支座反力等)作用时,集中荷载由翼缘传至腹板,且该荷载处又未设置支承加劲肋时,腹板边缘存在沿高度方向的局部压应力。为保证这部分腹板不致受压破坏,应计算腹板上边缘处的局部承压强度。(4.2.7)1)轧制型钢,两内孤起点间距;《规范》规定,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c,应对这些部位进行验算。其强度验算式为:式中:M、V—验算截面的弯矩及剪力;In—验算截面的净截面惯性矩;y1—验算点至中和轴的距离;S1—验算点以上或以下截面面积对中和轴的面积矩;如工字形截面即为翼缘面积对中和轴的面积矩。1—折算应力的强度设计值增大系数。4.2.5受弯构件的刚度受弯构件截面强度验算