受弯构件计算主要遵循 《钢结构设计规范》GB50017-2003 第5章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算 第5.2节 拉弯构件和压弯构件 及第4章 受弯构件的计算 内容进行计算。
软件内受弯构件指仅受弯矩作用,无轴力作用状态下,构件的验算。
一:受弯构件强度的计算
根据《钢结构设计规范》5.2拉弯构件和压弯构件 规定,5.2.1弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件,其强度应按下列规定计算:

参数说明:
为构件所受轴力;
为构件净截面面积;
为构件所受绕X轴弯矩作用;
为构件所受绕Y轴弯矩作用;
为与X轴截面模量相应的截面塑性发展系数;
为与Y轴截面模量相应的截面塑性发展系数;
为与X轴相关的净截面模量;
为与Y轴相关的净截面模量;
为钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值。
其中,
、
、
均需用户根据构件实际受力情况给出具体的数值。
为构件净截面面积,软件计算过程中直接利用截面所计算出的截面实际面积(受弯构件无轴力作用状态下,此项最终比值为0)。
、
为净截面模量,因软件计算过程中直接取截面计算过程中的毛截面模量数值,所以此处引入抵抗矩系数,用于调整净截面模量与毛截面模量的比值,用户可根据实际情况自行计算,并将所得数值输入。
参数计算过程可参见截面计算用户手册:《钢板截面计算用户手册》、《等边角钢截面计算用户手册》、《不等边角钢截面计算用户手册》、《工字钢截面计算用户手册》、《槽钢截面计算用户手册》、《圆钢管截面计算用户手册》、《热轧H型钢截面计算用户手册》、《T型钢截面计算用户手册》、《方钢管截面计算用户手册》、《矩形钢管截面计算用户手册》、《卷边薄壁C型钢截面计算用户手册》、《卷边薄壁Z型钢截面计算用户手册》、《焊接H型钢截面计算用户手册》、《箱型截面计算用户手册》、《增强H型截面计算用户手册》、《增强箱型截面计算用户手册》、《T形与圆管组合截面计算用户手册》、《单腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《双腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《闭口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双槽钢组合截面计算用户手册》、《闭口双槽钢组合截面计算用户手册》、《等边双角钢组合截面计算用户手册》、《短肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《长肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边四角钢组合截面计算用户手册》、《实腹角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹双槽钢组合截面计算用户手册》、《实腹双H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹TH型钢组合截面计算用户手册》、《实腹槽钢H型钢组合截面计算用户手册》、《十字柱型钢组合截面计算用户手册》、《双槽钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双H型钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双肢角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《双肢槽钢H型钢柱组合截面计算用户手册》、《四肢角钢柱组合截面计算用户手册》、《三肢圆管柱组合截面计算用户手册》、《四肢圆管柱组合截面计算用户手册》,上述截面种类中,用户可根据需要选择相符合的截面对应手册查看。
、
为与截面模量相应的截面塑性发展系数,其数值是与截面形式、塑性发展深度和截面高度的比值、腹板面积与一个翼缘面积的比值、以及应力状态有关。塑性发展愈深,则发展系数数值越大。因此一般可归纳为:(1)对有平翼缘板的一侧,取1.05;(2)对无翼缘板的一侧,取1.20;(3)对圆管边缘,取1.15;(4)对格构式构件的虚轴弯曲时,取1.0;(5)对于需要计算疲劳的拉弯、压弯构件,取1.0。
截面塑性发展系数按《钢结构设计规范》表5.2.1截面塑性发展系数
、
取值。


软件计算过程,调用截面计算部分计算截面参数,当返回截面计算数据前,需选择截面的塑性分类,即按上表中对应的“项次”选择。
注:塑性分类选择的正确与否决定软件塑性发展系数选择的准确性,计算过程中需慎重。
软件计算截面强度时,根据
、
双向作用的组合情况,共计算截面四个点的应力情况。这四点分别为截面左上点、截面右上点、截面左下点、截面右下点。当四点的应力均满足公式要求时,截面强度计算满足。
注:弯矩的矢量方向是根据右手定则确定的,法向按缩略图中标示。应力符号以拉应力为正,压应力为负。这里需要注意的是,※ 当
输入正值时,截面上翼缘受拉,下翼缘受压,当
输入负值时,上翼缘受压,下翼缘受拉。
正负值及方向性类同
,当
输入正值时,左侧受拉,右侧受压,当
输入负值时,左侧受压,右侧受拉 ※。用户需根据实际情况确定弯矩的正负值后再行输入,以免影响计算结果的准确性。
二:截面抗剪强度计算
根据《钢结构设计规范》4.1受弯构件强度计算 规定,4.1.2在主平面内受弯的实腹构件,其抗剪强度应按下式计算:

参数说明:
为构件抗剪强度;
为计算截面沿腹板平面作用的剪力;
为计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;
为构件毛截面惯性矩;
为实腹构件腹板厚度;
为钢材抗剪强度设计值。
其中,
需用户根据构件实际受力情况给出具体的数值。
为计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩,
为构件毛截面惯性矩,
为实腹构件腹板厚度。软件计算过程中直接利用截面所计算出的截面参数进行计算。对应参数计算过程可参见截面计算用户手册:《钢板截面计算用户手册》、《等边角钢截面计算用户手册》、《不等边角钢截面计算用户手册》、《工字钢截面计算用户手册》、《槽钢截面计算用户手册》、《圆钢管截面计算用户手册》、《热轧H型钢截面计算用户手册》、《T型钢截面计算用户手册》、《方钢管截面计算用户手册》、《矩形钢管截面计算用户手册》、《卷边薄壁C型钢截面计算用户手册》、《卷边薄壁Z型钢截面计算用户手册》、《焊接H型钢截面计算用户手册》、《箱型截面计算用户手册》、《增强H型截面计算用户手册》、《增强箱型截面计算用户手册》、《T形与圆管组合截面计算用户手册》、《单腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《双腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《闭口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双槽钢组合截面计算用户手册》、《闭口双槽钢组合截面计算用户手册》、《等边双角钢组合截面计算用户手册》、《短肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《长肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边四角钢组合截面计算用户手册》、《实腹角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹双槽钢组合截面计算用户手册》、《实腹双H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹TH型钢组合截面计算用户手册》、《实腹槽钢H型钢组合截面计算用户手册》、《十字柱型钢组合截面计算用户手册》、《双槽钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双H型钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双肢角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《双肢槽钢H型钢柱组合截面计算用户手册》、《四肢角钢柱组合截面计算用户手册》、《三肢圆管柱组合截面计算用户手册》、《四肢圆管柱组合截面计算用户手册》,上述截面种类中,用户可根据需要选择相符合的截面对应手册查看。
软件计算截面抗剪强度时,需为实腹构件,当构件为多腹板时,按受剪面腹板厚度取和,当为格构式构件时,用户需在截面参数计算时自行输入抗剪腹板厚度。抗剪计算多为近似计算,承受剪力以腹板为主。
三:受弯构件整体稳定计算
符合下列情况之一时,可不计算受弯构件的整体稳定性:
⑴ 有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固连接、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。
⑵ H型钢或等截面工字型简支构件受压翼缘的自由长度
与其宽度
之比不超过下表所规定的数值时:

对跨中无侧向支承点的梁,
为其跨度;对跨中有侧向支承点的梁,
为受压翼缘侧向支承点间的距离(梁的支座处视为有侧向支承)。
对箱型截面简支梁,其截面尺寸应满足
。
稳定计算,仅适用于实腹截面。计算依据为《钢结构设计规范》4.2.3 在两个主平面受弯的H型钢截面或者工字型截面构件,其整体稳定性按下式计算:

参数说明:
为构件所受绕X轴弯矩作用;
为构件所受绕Y轴弯矩作用;
为按受压纤维确定的对x轴毛截面模量;
为按受压纤维确定的对y轴毛截面模量量;
为绕强轴弯曲所确定的梁整体稳定系数,按规范中附录B确定;
为与Y轴截面模量相应的截面塑性发展系数;
为钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值。
其中,
、
均需用户根据构件实际受力情况给出具体的数值。
、
为按受压纤维确定的截面模量,直接取截面计算过程中的毛截面模量数值。
、
参数计算过程可参见截面计算用户手册:《钢板截面计算用户手册》、《等边角钢截面计算用户手册》、《不等边角钢截面计算用户手册》、《工字钢截面计算用户手册》、《槽钢截面计算用户手册》、《圆钢管截面计算用户手册》、《热轧H型钢截面计算用户手册》、《T型钢截面计算用户手册》、《方钢管截面计算用户手册》、《矩形钢管截面计算用户手册》、《卷边薄壁C型钢截面计算用户手册》、《卷边薄壁Z型钢截面计算用户手册》、《焊接H型钢截面计算用户手册》、《箱型截面计算用户手册》、《增强H型截面计算用户手册》、《增强箱型截面计算用户手册》、《T形与圆管组合截面计算用户手册》、《单腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《双腹板两圆管抗弯组合截面计算用户手册》、《闭口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双C形组合截面计算用户手册》、《开口双槽钢组合截面计算用户手册》、《闭口双槽钢组合截面计算用户手册》、《等边双角钢组合截面计算用户手册》、《短肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《长肢相连不等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边双角钢组合截面计算用户手册》、《十字等边四角钢组合截面计算用户手册》、《实腹角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹双槽钢组合截面计算用户手册》、《实腹双H型钢组合截面计算用户手册》、《实腹TH型钢组合截面计算用户手册》、《实腹槽钢H型钢组合截面计算用户手册》、《十字柱型钢组合截面计算用户手册》、《双槽钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双H型钢双肢柱组合截面计算用户手册》、《双肢角钢H型钢组合截面计算用户手册》、《双肢槽钢H型钢柱组合截面计算用户手册》、《四肢角钢柱组合截面计算用户手册》、《三肢圆管柱组合截面计算用户手册》、《四肢圆管柱组合截面计算用户手册》,上述截面种类中,用户可根据需要选择相符合的截面对应手册查看。
为与Y轴截面模量相应的截面塑性发展系数,取值方法见前文强度计算章。此处引入绕弱轴的截面塑性发展系数,并不是意味绕弱轴弯曲出现塑性,而是适当降低第二项的影响,并使计算公式在形式上相协调。
为绕强轴弯曲所确定的梁整体稳定系数,按规范中附录B确定。下面详细介绍整体稳定系数的计算方法。
一)均匀受弯构件,当构件对Y轴的长细比
时(
,对Y轴计算长度比上对Y轴的回转半径),其整体稳定系数
按下列近似公式计算:
1、 工字型截面(含H型钢)
双轴对称时:

单轴对称时:

(
含义按前文,
为构件毛截面面积,
为构件截面高度,
,
、
分别为受压翼缘和受拉翼缘对Y轴的惯性矩)
2、 T型截面(弯矩作用在对称轴平面,绕X轴)
弯矩使翼缘受压时:
双角钢T型截面:

部分T型钢和两板组合T型截面:

弯矩使翼缘受拉且腹板宽厚比不大于
时:

当上述公式算得的稳定系数大于0.6时,不需按公式换算成
值,当工字型截面双轴对称和单轴对称计算所得稳定系数值大于1.0时,取为1.0。
二)轧制槽钢简支梁的整体稳定系数,无论荷载的形式和荷载作用点在截面高度上的位置,均按下式计算:

(
、
、
分别为槽钢截面高度,翼缘宽度和平均厚度,
为受压翼缘侧向支承点间的距离,支座可视为侧向支承点)
当上述公式算得稳定系数大于0.6时,应按下式算得相应的
值,用
值代替
值。

三)轧制普通工字钢简支梁的整体稳定系数,按下表采用:
轧制普通工字钢简支梁的![clip_image102[1] clip_image102[1]](http://xww.ggditu.com/techImage/Images/%E6%9B%B2%E5%BA%86%E6%96%87/634522822893860000.gif)

(注1:表中的集中荷载是指一个或少数几个集中荷载位于跨中央附近的情况,对其他情况的集中荷载,应按均布荷载情况下的数值采用。
注2:荷载作用在上翼缘系指荷载作用点在翼缘表面,方向指向截面形心;荷载作用在下翼缘系指荷载作用点在翼缘表面,方向背向截面形心。
注3:表中
仅适用于Q235钢。对其他钢号,表中数值应乘以
。
注4:
数值不在表中时,可利用插值求得。)
当所得稳定系数大于0.6时,应按下式算得相应的
值,用
值代替
值。
![clip_image104[1] clip_image104[1]](http://xww.ggditu.com/techImage/Images/%E6%9B%B2%E5%BA%86%E6%96%87/634522822924940000.gif)
四)等截面焊接工字形和轧制H型钢(如下图)简支梁的整体稳定系数
应按下式计算(当超出近似公式条件限制时,也按此计算):


参数说明:
为梁整体稳定的等效临界弯矩系数,按下表采用;
H型钢和等截面工字形简支梁的系数![clip_image114[1] clip_image114[1]](http://xww.ggditu.com/techImage/Images/%E6%9B%B2%E5%BA%86%E6%96%87/634522822941620000.gif)


(注1:
为参数,
,其中
和
为H型钢或等截面工字钢简支梁受压翼缘的宽度与自由长度。
注2:
、
为梁的端弯矩,使梁产生同向曲率时取同号,产生反向曲率时取异号,
。
注3:表中项次3、4、7的集中荷载是指一个或少数几个集中荷载位于跨中央附近的情况,对其他情况的集中荷载,应按表中项次1、2、5、6内的数值采用。
注4:表中项次8、9的
,当集中荷载作用在侧向支承点处时,取
。
注5:荷载作用在上翼缘系指荷载作用点在翼缘表面,方向指向截面形心;荷载作用在下翼缘系指荷载作用点在翼缘表面,方向背向截面形心。
注6:
,
、
分别为受压翼缘和受拉翼缘对Y轴的惯性矩。对
的加强受压翼缘工字形截面,下列情况的
值应乘以相应的系数:
项次1:当
时,乘以0.95;
项次3:当
时,乘以0.90;
当
时,乘以0.95。)
为构件在侧向支承点间对截面弱轴Y轴的长细比,
,
为受压翼缘侧向支承点间的距离,支座可视为侧向支承点,
为梁毛截面对Y轴的截面回转半径;
为梁的毛截面面积;
、
为构件截面的全高和受压翼缘厚度;
为截面不对称影响系数;对双轴对称截面
;对单轴对称工字形截面:加强受压翼缘:
;加强受拉翼缘:
;
,
、
分别为受压翼缘和受拉翼缘对Y轴的惯性矩。
当上述公式算得稳定系数大于0.6时,应按下式算得相应的
值,用
值代替
值。
![clip_image104[2] clip_image104[2]](http://xww.ggditu.com/techImage/Images/%E6%9B%B2%E5%BA%86%E6%96%87/634522823088540000.gif)
五)双轴对称工字形等截面(含H型钢)悬臂构件的整体稳定系数,可按前文中四) 计算,但式中
按下表查得。
,
为悬臂构件悬伸长度,
为构件毛截面对Y轴的截面回转半径。
双轴对称工字形等截面(含H型钢)悬臂梁的系数![clip_image114[5] clip_image114[5]](http://xww.ggditu.com/techImage/Images/%E6%9B%B2%E5%BA%86%E6%96%87/634522823108540000.gif)

(注1:
为参数,
,其中
和
为H型钢或等截面工字钢简支梁受压翼缘的宽度与自由长度。
注2:本表是按支承端为固定的情况确定的,当用于由临跨延伸出来的悬臂梁时,应
在构造上采取措施加强支承处的抗扭能力。)
当上述公式算得稳定系数大于0.6时,应按下式算得相应的
值,用
值代替
值。
![clip_image104[3] clip_image104[3]](http://xww.ggditu.com/techImage/Images/%E6%9B%B2%E5%BA%86%E6%96%87/634522823141700000.gif)
六)当所选截面均不符合上述条件时,整体稳定系数均按1.0近似考虑。