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第6章 强度与刚度验算


z 2 c2 c 3 2 1 f
式中: 1 -系数,当 与 c 同号或 c =0 时,取 1 =1.1,当 与 c 异号时,取 1 =1.2。 五、 刚度验算 梁的最大挠度应满足:
(6-9)
v [v ]
其中:v-梁的最大挠度; [v]-受弯构件的挠度限值;按表 6-4 采用。 表 6-4:受弯构件的挠度限值 序号 1 2 吊车梁 位置 楼盖或工作平台 构件名称 主梁 次梁 手动、单梁、悬挂吊车 轻级工作制和 起重量 Q<50t 中级工作制桥式吊车 重级工作制和 起重量 Q>50t 中级工作制桥式吊车 手动或电动葫芦的轨道梁 3 屋面檩条 无积灰的瓦楞铁、石棉瓦屋面 其他屋面
x , y -分别是截面在两个主平面内的截面塑性发展系数;按表 6-3 取。
偏心受力构件的刚度验算包括两方面:长细比验算与挠度验算
x lox / i x [ ] y loy / i y [ ]

v [v ]
3
越大,构件刚度越大,反之则刚度越小。
设计规范规定轴心受力构件的长细比应不超过规定的容许长细比[ ],这是因为长细比过大会使构件在使用 过程中容易由于自重发生挠曲,在动力荷载作用下容易产生振动,在运输和安装过程中容易产生弯曲。对轴心受 压构件而言,长细比过大还会使其承载能力降低过多,截面利用不充分。 验算构件的刚度时,应对两个主轴方向的长系比均进行计算:

式中:V-计算截面 y 轴主平面内的剪力; fv-钢材抗剪强度设计值; I-毛截面惯性矩; S-一半毛截面对中和轴的面积矩; 三、 局部压应力
VS fv Itw
(6-7)
c
2
F
tw lz
f
(6-8)
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式中:F-集中荷载(考虑动力系数) ; -系数,按:重级工作制吊车梁 =1.35;其他梁 =1.0 取; tw-梁腹板厚度; lz-集中荷载扩散后在梁中部的分布长度;lz=a+2hy(hy); a-集中荷载沿梁跨度方向的实际支承长度,对吊车轮压,取 a=5cm; hy-由梁支承的边缘或吊车轨顶到腹板计算高度边缘的距离。 四、 折算应力 如截面某一高度上,同时受较大的正应力、剪应力或同时受较大的正应力、剪应力和局部压应力时,应按下式计 算折算应力:
x lox / i x [ ] y loy / i y [ ]
(6-4)
其中: x 、 y 为 x 轴长细比和 y 轴长细比; lox 、 loy 、ix、iy 分别为 x 轴和 y 轴的计算长度和回转半径。 简单构件的计算长度取决于其两端的支承情况。两端铰接时 l 0 等于构件长度 l ,即 l 0 l ;一端铰接一端固 定时 l0 0.7l ;两端固定时 l0 0.5l ;一端固定一端自由时 l 0 2l 。复杂构件如框架构件的计算长度与其两端 相连杆件的刚度有关,计算方法见第七章。 规范给出的受拉构件和受压构件的容许长细比分别见表 6-1、表 6-2。 表 6-1 受拉构件的容许长细比 项次 构件名称 承受静力荷载或间接 承受动力荷载的结构 无吊车和有轻、中级 工作制吊车的厂房 1 2 桁架的构件 吊车梁或吊车桁架以下的支 撑 350 300 有中级工作制 吊车的厂房 250 200 直接承 受 动力荷载 的结构 250 -
(6-10)
挠度限值 1/400 1/250 1/500 1/600 1/750 1
偏心受拉构件和偏心受压构件

My Mx N f An xWn, x yWn, y
偏心受拉构件和偏心受压构件的强度验算必须满足下列公式: (6-10)
式中:Mx,My-分别是作用在两个主平面内的计算弯矩;
1
第六章 强度与刚度验算
3
支撑(第 2 项和张紧的圆钢 除外)
400
350
-
表 6-2 受压构件的容许长细比 项次 1 2 构件名称 柱、桁架和天窗架构件 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑 支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外) 用以减少受压构件长细比的杆件 200 容许长细 比 150
第二节
受弯构件
一、 抗弯强度 荷载不大时,截面上各点的弯曲正应力均低于钢材屈服点,荷载继续增加,直至边缘纤维屈服,梁属于弹性 工作,此时的弯矩称为屈服弯矩 My=fyWe;We 是截面对 x 轴的弹性抵抗矩;若荷载继续增加,塑性变形由截面边缘 向内扩展,中间仍为弹性,此时钢梁处于弹塑性工作阶段;荷载再继续增加,直至全截面塑性,此时的弯矩称为 塑性极限弯矩 Mp=fyWp;Wp 为截面塑性抵抗矩。 但是钢梁设计中一般不利用完全塑性的极限弯矩,而只能考虑截面内部分发展塑性变形。这是由于:当塑性 变形过分发展,截面最大应变和挠度将显著增大;钢梁的腹板较薄,会有一定的剪应力,有时还有局部压应力, 故应限制塑性弯曲应力的范围以免综合考虑的折算应力过大; 过分发展塑性变形对钢梁的整体稳定和局部稳定不 利。 因此设计中采用稍偏小的 W 为抵抗矩, 为截面塑性发展系数,见表 6-1。当直接承受动力荷载或要求按 弹性设计的特别重要结构的主梁等, x= y=1.0 规范规定的钢梁单向受弯时抗弯强度的验算公式如下:

其中 f-钢材的抗弯强度设计值。 对双向受弯的梁,
Mx f xWnx
(6-4)

其中:Mx,My-分别是作用在两个主平面内的计算弯矩;
My Mx f xWnx yWny
(6-5)
x , y -分别是截面在两个主平面内的截面塑性发展系数;
按书 P205 表 6-1 取。 二、 抗剪强度:
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第六章
第一节 轴心受拉构件和轴心受压构件
强度与刚度验算
一、截面强度 轴心受拉构件和轴心受压构件的截面强度应按下式进行验算: 有孔洞削弱的轴心受拉和轴心受压构件,要求满足下面的计算公式:
N / An f
其中 N 为构件轴力设计值;An 为构件的净截面积;f 为钢材强度设计值。 无孔洞削弱的轴心受拉和轴心受压构件,要求满足下面的计算公式:
(6-1)
N/A f
(6-2)
其中 A 为构件的毛截面积。 对摩擦型高强度螺栓连接的构件, 计算净截面强度时应考虑孔前传力系数对轴力的折减及螺栓孔的削弱, 计 算公式应为:
N (1 0.5n1 / n) / An f
(6-3)
其中:n1 为第一列螺栓数;n 为构件节点上或接头一边的螺栓总数;An 为第一净截面积。 注意单面连接的单角钢轴心受力构件在计算强度时, 钢材的强度设计值应乘以 0.85。 这是因为连接偏心会引 起弯矩,使角钢受附加应力,安全度降低。 二、刚度计算 轴心受力构件的刚度常用长细比 来衡量,长细比是构件的计算长度与截面回转半径的比值,即 l0 / i ,
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