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钢支撑钢结构稳定及简支梁设计
作者:天津浩升钢支撑生产厂家 发布日期:2018-12-02
摘要: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


 

1 、钢结构的稳定问题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。
本次课程相关视频资料:https://pan.baidu.com/s/1sk4rqvB6sNSD5QR3c3vS6g
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:
C: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?
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
B :叠加原理不再适用。
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。
b: 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?
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
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。
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
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

锯梁一般做成高而窄,在最大刚度平面内受弯,这样可以更有效地发挥材料的作用。
但对于高而窄的截面形式,梁绕截面两主轴的惯性矩相差很大。如果没有适当的恻向支撑
体系阻止它侧向弯曲和扭转,在最大刚度平面内承受横向荷载或力矩时,当荷载达到一定
数值,可能产生侧向位移和扭转,导致梁丧失承载能力。
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:
影响梁整体稳定临界弯矩的因素:
(l)的向弯曲刚度,约束扭转刚度和自由扭转刚度。这熙刚度值越大,临
界弯矩值越高。
(2)截面的形状和尺寸0高而窄的截面较矮而宽的截面容易丧失整体稳定。
荷载作用点在梁截面上的位置。
(3)
(4)受压翼缘的向支撑点间距越小,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

6·1.2
应取为上0,当截面板件宽厚比等级为引、S2及S3时,截面塑性发展系数应按下列规定取
=不=上0。
截面塑性发展系数应按下列规定取值:
对工字形和箱形截面,当截面板件宽厚比等级为S4或SS级时,截面塑性发展系数
值:
l)工字形截面(x轴为强轴,,轴为弱轴):六=上05,在:1.2:
2)箱形截面:汽:不:上05·
2其他截面根据其受压板件的内力分布情况确定其截面板件宽厚比等级,
级要求时,可按本规范表&凵采用。
3对需要计算疲劳的梁,宜取
当满足S3

6J3

算:

式中;

在主半面内受弯的实腹构件,除考虑腹板屈曲后强度者外,其受翦强度应按下式计

一孓丿:

70

一一计算截而沿腹板平面作用的剪力设计值.

5一一计算剪应力处以上(或以下)毛截面对中和轴的面积矩:

/一一一构件的毛截面惯性矩;

一一构件的腹板厚度:

一一钢材的抗剪强度设计值。

61.3

的抗剪强度应按下式计算:
式中V一一沿板平面作用的剪力;
,.一一计剪应力处以上毛截囟对中和轴的面和矩,
毛截面償性矩;
一一板厚度;
兀.一一纲抗剪强设计值《
〈4.8)
根据畸变能屈服粼,当粱復板中的应力达到受勇屈服强度不=/,/孬时即进入塑
性。因此.抗剪强度设计值取为
兀=一杰一=0巧盯
然而试验表明.受时的应力f..可以达到(l.2~I.6)不。因比有些国家,
如瑣士引A161一1979、美这ASC规范,考虐以棖限麴应力为准,取兀=07不比我国
埋范身巧%。
在计箅麴应力的裁面i.有孔眼削弱时.前苏联CHAI.23.刚幌范考虑了其影晌,
定公式(48)中的r值应以数a予以加大。
(4.9)

一一腹板上孔眼的距;

d一.一孔径。

由于我国燒的抗勇强度设计值已儀于安全,所以没有考虑孔眼削弱的彬响。

6上4当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载且该荷载处又未设置支承加劲肋时,腹

板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:

《=3·25

式中:丆一一集中荷载设计你对动力荷载应考虑动力系数;

(6上4.2)

(6上4.3)

一一集中荷载增大系数:对重级工作制吊车梁,=上35:对其他梁,=上0:

《一一集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度,宜按式(6」小2)计算,也

可采用简化式(6」43)计算:

一一轨通绕自身形心轴的惯性矩;

/一一梁上翼缘绕翼缘中面的惯性矩;
“一一集中荷载沿梁跨度方向的支承长度,对钢轨上的轮压可取50《nn]:

久一一.自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离;对焊接梁为上翼缘厚度

形截面梁,是梁顶面到腹板过渡完成点的距离:

一一轨道的高度,对梁顶无轨道的梁取值为0;

丿过一一钢材的抗压强度设计值。

,对轧制工字

氵耘在梁的支座处·当不设置支承加劲肋时。也应按式(6」小l)计算腹板计算高度下边缘的局部压

应力,但取1。0。支座集中反力的假定分布长度,应根据支座具体尺寸按式(61.4.3)计算·
当铺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,

可不计算梁的整体稳定性。

6上2

计算:

式中:

除621条所指情况外,在最大刚度主平面内受弯的构件,其整体稳定性应按下式

M.

孓上0

M`一一绕强轴作用的最大弯矩设计值:

(622.l)

一一按受压最大纤维确定的梁毛截面模量,当截面板件宽厚比等级为引、S2、

S3或S4级时,应取全截面模量,当截而板件宽厚比等级为SS级时,应取

有效截面模量,均匀受压翼缘有效外伸宽度可取巧,腹板有效截面可按

本规范第&42条的定采用;

一一梁的整体稳定性系数,应按本规范附录C确定

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=ql 2 /8=202.5KN.m
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:1.2D+1.4L=605.3KN.m
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






梁高加高到 550 可满足稳定。
挠度计算略。
STS 工具箱简支梁计算





 
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?
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:
局部稳定问题:
6」.1承受静力荷载和间接承受动力荷载的焊接截面梁可考虑腹板屈曲后强度,按本规范
第6.4节的规定计算其受弯和受剪承载力。不考虑腹板屈曲后强度时,当纨/0>8,焊
接截面梁应按本规范第633条至第63.5条的规定计算腹板的稳定性。为腹板的计算高
度,'w为腹板的厚度.
轻、中级工作制吊车梁计算腹板的稳定性时,吊车轮设计值可乘以折减系数0.9。
62焊接截面梁腹板配置加劲肋应符合下列规定:
仅配置横向加劲肋的腹板图[63.2(a)],其各区格的局部稳定应按下式计算:
633
余略,详见规范相关章节。

上面由天津浩升钢管有限公司技术专业人员详解的钢支撑钢结构稳定及简支梁设计,希望对您有所帮助,若有需求可联系咱们和来厂参观订购,公司总经理及全体员工热忱欢迎您的到来!

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