7期钢结构02 钢结构稳定及简支梁计算.pdf

北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程1第二课第二课钢结构稳定及简支梁设计钢结构稳定及简支梁设计门刚整体失稳檩条失稳北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程2屋面梁失稳脚手架失稳北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程31、钢结构的稳定问题、钢结构的稳定问题与强度问题有何区别？与强度问题有何区别？强度问题针对结构或构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应强度问题针对结构或构件在稳定平衡状态下由荷载所引起的最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度。本质上是应力问题。力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度。本质上是应力问题。稳定问题主要是找出外荷载与构件或结构内部抵抗力间的不稳定平稳定问题主要是找出外荷载与构件或结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态。属于结构或构件的整体刚度问题。衡状态。属于结构或构件的整体刚度问题。总结：强度针对构件截面而言，稳定针对整个杆件或整个结构。总结：强度针对构件截面而言，稳定针对整个杆件或整个结构。钢结构稳定问题有哪些特点？钢结构稳定问题有哪些特点？A：失稳形式多样性。凡是结构的受压部位，在设计时必须认真考虑其稳定性。比如轴心受压杆件一般存在三种失稳形式，对各种截面的失稳特性了然于心才能合理用材。B：结构整体性，构件之间往往存在唇亡齿寒关系。因此不能单独地考究某根杆件，而应综合考察其他杆件对它的约束作用。这种约束作用要从结构的整体分析来分析，这就是稳定问题的整体性。例如：北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程4C：相关性。各种失稳模式的耦合、局部与整体稳定相关。钢结构稳定计算需要注意的事项？钢结构稳定计算需要注意的事项？A：从结构整体着眼，注意一些稳定近似处理方法的适用范围：从结构整体着眼，注意一些稳定近似处理方法的适用范围B：叠加原理不再适用。：叠加原理不再适用。叠加原理适用条件叠加原理适用条件a:材料服从胡克定律，应力与应变成正比。材料服从胡克定律，应力与应变成正比。b:结构变形很小，可以用一阶分析计算。结构变形很小，可以用一阶分析计算。外延：目前主流软件弹性阶段怎么计算？结构设计工作中怎么把控？结构设计工作中怎么把控？设计时应考虑三个维度：结构整体、构件稳定、板件局部稳定。结构整体之稳定性结构整体之稳定性目前中国规范处理方法一些大跨度空间结构需要通过几何非线性甚至双非线性计算来保证，几何非线性可采用 midas gen 和 sap2000 等实现，双非线性推荐采用ANSYS。北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程5构件稳定性构件稳定性可通过规范相关条文计算实现，重要构件建议采用有限元进行稳定性分析。局部稳定局部稳定通过构造保证。结构稳定设计中需要注意哪些事宜？A：实用计算方法所依据的简图和适用性。如：框架柱稳定计算所采用的计算长度系数是针对横梁不承受轴力的情况得出的，若横梁轴力大则需对原数据进行修正。B：结构稳定性计算和结构布置方案相符合。例如桁架、塔架等的构件出平面稳定性计算需注意此问题，正确确定平面外计算长度。C：构造稳定计算和构造设计一致性。会有不同于强度计算的一些要求。梁的稳定问题北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程6重点：梁的屈曲表现为弯扭失稳。重点：梁的屈曲表现为弯扭失稳。纯弯曲单轴对称梁的临界弯矩：，双轴对称时取零。影响梁整体稳定临界弯矩的因素：（3）荷载作用点在梁截面上的位置。（4）受压翼缘侧向支撑点间距越小，越不容易侧扭屈曲。受弯构件的设计包括强度、刚度，整体稳定以及局部稳定。钢结构规范关于梁的强度、整体稳定计算规范考虑了部分进入弹塑性，得到了塑性发展系数北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程7北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程8北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程9北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程10算例：钢框架中的次梁一般按照单跨简支次梁进行设计。图 1图 2某简支梁跨度 9m，中间无侧向支撑，如图 1 所示。采用焊接工字钢，其尺寸如图 2。该梁顶部作用有 20KN/m 的恒载（含梁自重），和跨中 115KN 的集中力（活载，组合值系数取 0.7）,皆为荷载标准值。集中荷载沿梁跨度方向支撑长度取为 50mm，钢材材质 Q345B。试验算次梁的强度。解：（1）内力计算。恒载标准值产生的弯矩：M1=ql2/8=202.5KN.m北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程11恒载标准值产生的剪力：M1=ql/2=90KN.m活荷载标准值产生的弯矩：M2=PL/4=258.75KN.m活载标准值产生的剪力：M1=P/2=57.5KN.m考虑如下基本组合：活荷载控制时：弯矩设计值：弯矩设计值：1.2D+1.4L=605.3KN.m剪力设计值：剪力设计值：1.2D+1.4L=188.5KN恒载控制时：弯矩设计值：1.35D+1.4x0.7L=527KN.m剪力设计值：1.35D+1.4x0.7L=177.85KN该梁的强度由活荷载控制。(当恒载作用大于活载作用 2.8 倍时，恒载控制）（2）构件截面特性计算S=bt(h/2-t/2)+ho/2*to*ho/4=1352.5cm3（3）强度校核正应力计算：nxxxWM=Mpa3.24110238905.1103.60536f=295Mpa剪应力计算：MpatIVSx6.39101045.6105.1354105.188833f=180Mpa腹板高度上边缘局部承压计算：Lz=50+5x20=150mmMpaltFzwc7.7615010101150.13f=310Mpa跨中折算应力计算：Mpahho4.2233.24127252/2/1S1=bt(h/2-t/2)=200 x10 x(270-10)=520cm3MpaItVS2.15101045.610520105.188833112223cc(223.42+76.72-223.4x76.7+3x15.22)1/2=198.4Mpaf=295Mpa整体稳定不满足。15.1b取3.113.115.1b0.6853.03.1282.007.1、bMpaWMxb297f=295Mpa稍微不满足，可将梁稍微加高。梁高加高到梁高加高到 550 可满足稳定。可满足稳定。挠度计算略。北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程13STS 工具箱简支梁计算哪些措施可以保证梁的整体稳定梁强度计算不满足时需采取哪些措施？增大梁高（注意腹板高厚比再复核）、加宽梁宽（宽厚比再复核）、增大板件厚度。梁刚度计算不满足时采取哪些措施？北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程14增加梁高、起拱梁整体稳定不满足时采取哪些措施？增加梁侧向支点、增加梁宽（宽厚比再复核）、增大板件厚度等注意构造的满足计算假定：北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程15局部稳定问题：北京峰源时代建筑工程咨询有限公司钢结构课程16抗规 8.3.2 的一些要求：