梁的设计5全解.docx
- 文档编号:1629200
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:26.83KB
梁的设计5全解.docx
《梁的设计5全解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《梁的设计5全解.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
梁的设计5全解
锅炉构架设计
五
梁
的
设
计
1
1梁的形式
梁主要用以承受横向载荷,其截面必须具有较大的抗弯刚度。
锅炉构架中常用的有轧制
型钢梁,型钢与钢板组合梁和钢板组合梁(板梁).轧制型钢由于条件限制,腹板厚度较大,用钢量较多,但结构简单,制造省工,载荷较小时应优先选用.板梁有工字形和箱形两种,工字形梁较省材料,但抗扭刚度小.
2梁的计算内容
梁的计算内容较多.首先是截面强度,构件整体稳定,局部稳定和刚度(挠度).通过这些计算
可以肯定所选截面是否可靠和适用.其次还有翼缘和腹板的连接计算,腹板加劲肋设计,梁与梁的连接和支座等.其中刚度属正常使用极限状态,应采用荷载标准值计算,其余均属承载能力极限状态,应采用荷载设计值.
3截面强度计算
在主平面受弯的梁,其强度计算包括抗弯、抗剪、局部承压、强度和折算应力的计算。
3.1抗弯强度
锅炉构架中的梁,受压翼缘的外伸宽度与其厚度之比
一般都控制在
13235/fy和15
之间.所以不考虑截面塑性发展,其抗弯强度按下式计算
:
Mx
My
f
Wnx
Wny
式中Mx、My—同一截面处绕
x轴和y轴的弯矩,对工字形截面
x轴为强轴
Wnx、Wny—对x轴和y轴的静截面模量
f—钢材的抗弯强度计算值,对Q235钢:
f=fy/1.087;
对Q345、Q394、Q420钢:
f=fy/1.111
3.2抗剪强度
VS
ItW
式中V——沿腹板平面内的剪力;
fV
S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;
I——毛截面惯性矩;
tW——腹板厚度;
fV——钢材抗剪强度设计值,根据能量强度理论:
fV
f
0.58f。
3
3.3局部承压强度
当梁上翼缘有沿腹板平面作用的荷载,
且该处又未设置支承加劲肋时,
应按下式计算腹
板计算高度边缘的局部承压强度。
F
C
f
tWlZ
式中F——集中荷载;
2
lZ——集中荷载在腹板计算高度边缘的分布长度,lZa5hy;
a——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度;
hy——梁翼缘外表面至腹板计算高度边缘的距离,对焊接梁为翼缘厚度;对型钢
梁为外表面至内圆角趾的距离。
3.4折算应力
在梁的腹板计算高度边缘处,若同时受有较大的正应力、剪应力或有局部压应力时,应计算折算应力。
2
2
c3
2
f
c
1
式中——腹板计算高度边缘的正应力;
——与同一处的剪应力;
c——竖直方向的局部压应力;
1——强度设计值的增大系数,与c异号时取1.2;与与c同号或c=0时
取1.1。
4刚度
刚度计算是梁在荷载标准值作用下的最大挠度不超过容许值。
一般情况下,跨度小的梁
由抗弯强度控制,跨度较小的梁则由抗剪强度或剪切变形控制,而跨度较大的梁往往由刚度
控制。
锅炉构架中,梁的刚度通常采用相对挠度表示。
即:
vv
il
式中v——梁的跨中挠度;
l——梁的跨度;
v
l
5整体稳定
——梁的容许挠度,对顶板主梁为1/850;
顶板次梁和预热器支承梁为1/750;
顶板小梁及构架主平面层柱间梁为1/500;平台梁1/250。
梁最常用的截面为工字形,它绕截面两轴的惯性矩相差很大。
跨中无侧向支承或侧向支承距离较大的梁,在最大刚度平面内承受横向荷载或力矩作用时,上翼缘类似轴心受压杆,
当荷载达到一定数值时,可能产生侧向位移和扭转,导致梁在强度破坏之前丧失承载能力,这种现象的侧扭屈曲或丧失整体稳定。
5.1计算公式
单向弯曲梁整体稳定计算:
MX
f
bWX
两个平面内受弯的工字形截面梁的整体稳定计算:
3
MX
My
f
bWX
Wy
式中
WX、Wy
——按受压纤维确定的时x轴和对y的毛截面模量;
MX——绕强轴作用的最大弯矩;
b——梁梁的整体稳定系数。
应按《钢结构设计规范》规定采用。
影响整体系数稳定的因素很多主要有:
○1截面形式及尺寸比值;○2荷载类型及其在截面高度上的作用位置;○3跨中有无侧向支承与侧向支承间的间距;○4梁的端部约束情况;○5初弯曲、初扭曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷;○6截面塑性发展情况;○7刚才性能等。
5.2保证梁整体稳定的措施
如上所述,整体稳定系数与很多因素有关,即使应用简化计算方法也很繁琐。
因此,锅
炉构架设计中通常采取构造措施来保证梁的整体稳定,而不具体计算
b。
5.2.1
将花钢板或护板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接,以阻止梁受压翼缘的侧移。
5.2.2
设置与梁受压翼缘牢固连接的侧向支承。
使梁受压翼缘自由长度
l1与其宽度b1之比满
足下列要求:
1
型钢或等截面工字形简之梁
l1
不应超过下表的规定数值:
○H
b1
跨中无侧向支承的梁跨中有侧向支承的梁不论荷
荷载作用在上翼缘荷载作用在下翼缘载作用于何处
13
235
20
235
16
235
fy
fy
fy
2
l1
95
235
,且
h
6。
○箱形截面简之梁,
b1
fy
b1
对跨中无侧向支承的梁,
l1为其跨度;对跨度中有侧向支撑的梁,
l1为侧向支撑间的距
离(梁支座处视为有侧向支撑)
。
对箱形截面,b1为两腹板外侧距离,
h为截面高度。
5.2.3
为了提高梁的稳定承载能力,
任何梁在端部支座处均应采取构造措施,
例如侧向支撑,
以阻止梁端截面的侧移和扭转。
6局部稳定
对于组合梁,若翼缘和腹板尺寸选择不适当。
在荷载达到一定值时受压翼缘或腹板可能首先发生翘曲,这种现象叫局部屈曲或丧失局部稳定。
4
局部屈曲后,翘曲部分退出工作,梁的有效承载截面积减少,且变成不对称。
这将促使
梁在未达到强度承载能力和整体稳定承载能力之前发生整体破坏。
因此。
必须采取措施保证
梁的局部稳定。
6.1翼缘板的局部稳定
梁受压翼缘一般采用控制宽度比的办法来保证其局部稳定。
6.1.1受压翼缘的自由外伸宽度b与其厚度t之比不大于15235。
fy
6.1.2箱形截面梁受压翼缘在两腹板外侧之间的宽度b1与其厚度之比不大于40235。
fy
6.2腹板的局部稳定
组合梁腹板的局部稳定通常采用设置加劲肋的方法来保证。
加劲肋的功能是作腹板的不动支承边,当腹板屈曲时,沿加劲肋轴线具有一条直线的波折线,将腹板分成较小的区格。
以提高其稳定性。
对可能由剪应力引起屈曲的腹板,应每隔一定距离设置横向加劲肋;对可能由弯曲应力引起屈曲的腹板,宜在受压区增设纵向加劲肋。
有固定集中荷载处应设横向加劲肋,把荷载直接传给腹板,因此,锅炉构件中梁的腹板一般不必设短加劲肋。
6.2.1腹板加劲肋设置规定
1
h0
80
235
○
tW
时,一般不设置加劲肋;
fy
2
80
235
h0
150
或170
235
○
fy
tW
时应设横向加劲肋;
fy
3
h0
150
235
(受压翼缘扭转未受到约束)或
h0
170
235
○
tW
fy
tW
(受压翼缘扭转受到约
fy
束)时,应在弯曲应力较大的受压区加设纵向加劲肋。
必要时宜在受压区加设短加劲肋。
锅炉构架一般不设纵向加劲肋。
4
h0
均不大于250。
○任何情况下
tW
上述h0为腹板计算高度,tW为腹板厚度。
6.2.2
加劲肋间距和腹板局部稳定计算
由上述规定设置的加劲肋,应按《钢结构设计规范》计算加劲肋的间距和腹板的局部稳
定。
锅炉构架梁一般不作此项计算,按
6.2.3条设计即可。
6.2.3腹板加劲肋的截面设计
○1加劲肋间距的构造要求
加劲肋间距过大时,使腹板无支承区格太大,容易产生初始鼓曲;过小时,使制造复杂,
且材料也增加。
故规定:
仅设置横向加劲肋时,其间距
a=(0.5~2)h0范围;若
h0
100
,
tW
5
a可取2.5h0
○2加劲肋截面形式及布置
焊接梁的腹板加劲肋一般用钢板制成,也可采用肢尖焊于腹板的角钢或其他形式。
加劲肋宜在腹板两侧成对称布置,也可单侧布置,但支承加劲肋不允许单侧布置。
单侧加劲肋制造方便,节约钢材,一般不影响对腹板的支承作用。
○3加劲肋的截面尺寸
加劲肋应有足够的刚度才能作为腹板的不动支承,根据加劲肋对腹板平面轴线的屈曲不先于腹板屈曲的原则,其截面尺寸
成对称布置的钢板横向加劲肋的截面尺寸应符合下列要求:
外伸宽度:
b
h0
40mm
30
b
厚度:
t
15
单侧布置钢板横向加劲肋的外伸宽度,根据与成对称布置加劲肋刚度相等的条件,不应小于1.2b。
厚度不应小于外伸宽度的1/15。
6.2.4支承加劲肋
支承加劲肋是承受固定集中荷载或支座反力的横向加劲肋,应成对称布置并进行下列计
算。
○1腹板平面外的稳定性
稳定性按承受梁的支座反力或固定集中荷载的轴心压杆计算。
计算截面应包括加劲肋和
加劲肋每侧15tW
235范围内的腹板面积,计算长度近似取
h,稳定系数可按
b类截面采
fy
0
用。
并下式计算:
N
f
As
式中N——支座反力或集中荷载;
——轴心受压构件的稳定系数;
As——计算截面。
○2端面承压强度
支承加劲肋的端部为磨平顶紧时,应按下式计算端面承压强度:
N
cefce
Ace
式中Ace——端面承压面积;
fce——钢材端面承压强度设计值。
○3焊缝计算
支承加劲肋与腹板的连接焊缝,可假定在力N作用下,应力沿焊缝全长均匀
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)