5.2++梁的强度和刚度

强度与刚度的区别
强度和刚度是物理学中两个不同的概念。

强度是指材料或结构承受外力时的抗力能力，也就是所谓的承载能力。

而刚度则是指物体受到外力时不易变形的能力，也就是所谓的抗变形能力。

换言之，强度是描述材料或结构能够承受多大的负荷，例如一个钢材梁可以承受多少重物，一个混凝土柱可以承受多少压力等等；而刚度是描述材料或结构在承受力后的变形程度，例如一个弹簧在受到一定压力后能够发生多大的形变，一根棒材在受到弯曲力后弯曲的程度。

因此，强度和刚度都是物体的力学性质，但它们描述的是不同的方面，强度描述了材料或结构承受外力的抗力能力，刚度描述了物体在受到变形时的抗变形能力。

《钢结构设计原理》作业标答3。

连接3.8 试设计如图所示的对接连接(直缝或斜缝）。

轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材 Q345—A，焊条 E50 型,手工焊，焊缝质量三级。

解： 三级焊缝NN500查附表 1。

3：f tw265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm 210不采用引弧板: lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2ftw265N/mm2 ，不可。

改用斜对接焊缝： 方法一：按规范取 θ=56°,斜缝长度：lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t 1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw 265N/mm2N cos lw t 1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2设计满足要求.方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度.此时设置引弧板求解方便些。

3.9 条件同习题 3。

8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。

解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。

查附表1.3:fw f200 N/mm 2试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊.设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积.所需盖板厚度：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于 14mm。

所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。

11) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸: t 6mm，hf max t mm最小焊脚尺寸: hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计： 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N3 2 0.7hf bffw f 2 0.7 6 460 1.22 200 942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：175 10 175L=175×2+10（盖板距离)=360mm。

梁的刚度计算The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020梁的强度和刚度计算1．梁的强度计算梁的强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力，设计时要求在荷载设计值作用下，均不超过《规范》规定的相应的强度设计值。

（1）梁的抗弯强度作用在梁上的荷载不断增加时正应力的发展过程可分为三个阶段，以双轴对称工字形截面为例说明如下：梁的抗弯强度按下列公式计算： 单向弯曲时f W M nxx x≤=γσ（5-3）双向弯曲时f W M W M nyy y nx x x≤+=γγσ（5-4）式中：M x 、M y ——绕x 轴和y 轴的弯矩（对工字形和H 形截面，x 轴为强轴，y 轴为弱轴）；W nx 、W ny ——梁对x 轴和y 轴的净截面模量；y x γγ,——截面塑性发展系数，对工字形截面，20.1,05.1==y x γγ；对箱形截面，05.1==y x γγ；对其他截面，可查表得到；f ——钢材的抗弯强度设计值。

为避免梁失去强度之前受压翼缘局部失稳，当梁受压翼缘的外伸宽度b 与其厚度t 之比大于y f /23513 ，但不超过y f /23515时，应取0.1=x γ。

需要计算疲劳的梁，按弹性工作阶段进行计算，宜取0.1==y x γγ。

（2）梁的抗剪强度一般情况下，梁同时承受弯矩和剪力的共同作用。

工字形和槽形截面梁腹板上的剪应力分布如图5-3所示。

截面上的最大剪应力发生在腹板中和轴处。

在主平面受弯的实腹式梁，以截面上的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点为承载力极限状态。

因此，设计的抗剪强度应按下式计算v wf It VS≤=τ（5-5）式中：V ——计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值；S ——中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩； I ——毛截面惯性矩； t w ——腹板厚度；f v ——钢材的抗剪强度设计值。

结构构件的强度和刚度名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述在结构工程领域中，强度和刚度是两个关键概念。

强度指材料或构件抵抗外力的能力，它衡量了材料或构件的承载能力以及其抵抗变形和破坏的能力。

而刚度则描述了材料或构件对外部加载产生的应变或位移响应的能力，也可以理解为材料或构件的刚性程度。

1.2 文章结构本文将对结构构件的强度与刚度进行详细阐述，并探讨它们之间的关系。

同时，我们还将介绍测试这些属性的方法以及在结构设计过程中考虑强度和刚度要求时需要注意的事项。

最后，我们将总结文章主要观点和结论。

1.3 目的本文旨在帮助读者更好地理解结构工程中强度和刚度这两个重要概念，并提供有关测试方法和设计要求方面的指导。

了解和运用这些知识对于合理地设计、评估和优化各种类型的建筑、桥梁、机械设备以及其他工程结构具有重要意义。

以上是文章“1. 引言”部分内容，详细阐述了本文的概述、结构和目的。

2. 结构构件的强度和刚度名词解释2.1 强度的定义与解释强度是指材料或构件抵抗外部力量造成破坏或变形的能力。

在结构工程中，强度通常指材料或结构承受极限荷载时的稳定性能。

对于不同类型的结构材料和构件，其强度有不同的评估标准和计算方法。

2.2 刚度的定义与解释刚度是指材料或构件在受力后抵抗变形或挠曲的能力。

刚度可以衡量材料或结构对应力响应的程度，即单位应变产生的单位应力。

动态刚度还可以描述结构在振动过程中所表现出来的特性。

2.3 强度和刚度之间的关系虽然强度和刚度是两个不同的概念，但它们之间存在密切联系。

一方面，在设计结构时，需要根据预期承受荷载选择合适的材料和尺寸来满足要求强度。

另一方面，合适的刚度设计对于确保结构在荷载作用下不会过分变形具有重要作用。

3. 强度与刚度测试方法为了评估结构构件的强度和刚度，需要进行相应的测试方法。

常用的测试方法包括压力试验、弯曲试验和拉伸试验。

通过这些试验可以获取材料或构件在不同类型载荷下的性能数据，从而评估其强度和刚度。

【5.1】有一工作平台，如图5.1所示。

其梁格布置尺寸见图5.6，平台承受板的自重为3.5 KN/㎡，活荷载为9.5 KN/㎡（标准值），次梁采用热轧普通工字钢，其规格为I40a ，材料是Q235，平台铺板于次梁连牢。

试验算次梁的强度和刚度。

【解】：由题意知，次梁承受3.0 m 宽度范围的平台荷载作用，从附表F.4中查出型钢I40a 的自重为67.6 kg/m ，即0.662 KN/m 。

次梁承受的荷载为（恒、活M m ax =8/2ql =50.44×26/8 KN ·m=226.98 KN ·mV m ax =2/ql =50.44×6/2 KN=151.32 KN查附表 F.4，型钢I40a 的截面特征参数：Ix=21700×104㎜4,W x =1090×103㎜3，S X =636×103㎜3，h=400㎜， b=142㎜，t=16.5㎜， t w =10.5㎜,r=12.5㎜。

(1) 强度验算 1）抗弯强度：最大正应力发生在次梁跨中截面，得=m ax σx W x m ax M γ=3610109005.11098.226⨯⨯⨯N/㎜2=198.3 N/ ㎜2〈 f=215 N/ ㎜2 2） 抗剪强度：按次梁与主梁叠接，则最大剪应力发生在次梁端部截面，得w X x t I S V ⋅⋅=max maxτ=5.101021700106361032.151433⨯⨯⨯⨯⨯ N/ ㎜2=42.2 N/ ㎜2〈 f v =125 N/ ㎜2 2）梁支座处局部承压强度：设主梁支承次梁的长度a=80㎜,不设置支承加劲肋，则应计算支座处局部承压应力。

r t h y += =(16.5+12.5)㎜=29㎜ y z h a l 5.2+==(80+2.5×29)㎜=152.5㎜5.1525.101032.1510.13max⨯⨯⨯==zw c l t V ψσ N/ ㎜2=94.5 N/ ㎜2 〈 f=215 N/ ㎜2 该次梁没有弯矩和剪力都同时较大的截面，虽然支座处的剪力和局部承压应力都较大，但弯应力σ=0，故不再计算折算应力。

第五章钢梁计算原理5.1 概述在钢结构中，承受横向荷载作用的实腹式构件称为梁类构件，即钢梁。

钢梁在土木工程中应用很广泛，例如厂房建筑中的工作平台梁、吊车梁、屋面檩条和墙架横梁，以及桥梁、水工闸门、起重机、海上采油平台中的梁等。

按制作方法可将钢梁分为型钢梁和组合梁两种。

型钢梁制作简单，成本较低，应用较广。

型钢梁通常采用热轧工字钢、槽钢、H型钢和T型钢（图5－1（a））以及冷弯薄壁型钢（图5－l（c））。

其中H型钢的截面分布最合理，其翼缘内外边缘平行，方便与其他构件连接；槽钢的截面扭转中心在腹板外侧，一般受力情况下容易发生扭转，在使用时应尽量避免。

当荷载较大或跨度较大时，必须采用组合梁（图5－1（b））来提高截面的刚度和承载力，其中箱形截面梁的抗扭强度较高。

组合梁的截面可以根据具体受力情况合理布置，达到节省钢材的目的。

图5－1表示出了两个正交的形心主轴，其中绕x轴的惯性矩、截面抵抗矩最大，称为强轴，另一轴则为弱轴。

对于工形、T形、箱形截面，平行于x轴(弯曲轴)的最外边板称为翼缘，垂直于x轴的板称为腹板。

按支承条件又可将梁分为简支梁、连续梁和悬伸梁等。

其中简支梁应用最广，因其制造、安装、拆换都较方便，而且受温度变化和支座沉陷的影响很小。

梁的设计必须同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。

钢梁的承载能力极限状态包括强度、整体稳定和局部稳定三个方面。

设计时要求在荷载设计值作用下，梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力均不超过相应的强度设计值；保证梁不会发生整体失稳；同时保证组成梁的板件不出现局部失稳。

正常使用极限状态主要指梁的刚度，设计时要求在荷载标准值作用下梁具有符合规范要求的足够的抗弯刚度。

图5－1钢梁常用截面类型5.2钢梁的强度和刚度5.2.1 梁的强度梁的强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力，设计时要求在荷载设计值作用下，均不超过《钢结构设计规范》规定的相应的强度设计值。

《工程力学》课程标准一、概述（一）、课程的性质该课程是道路桥梁工程技术专业的一门专业素质教育课程，是在多年教学改革的基础上，通过对道路桥梁工程技术专业相关职业工作岗位进行充分调研和分析的基础上，借鉴先进的课程开发理念和基于工作过程的课程开发理论，进行重点建设与实施的学习领域课程。

工程力学涵盖了原有理论力学和材料力学两门课程的主要经典内容，同时又扩展了部分现代计算力学与工程应用方面的内容，既保持了课程的系统性和土木工程专业的针对性，又符合学生认知过程的连续性和科学性，使有限的课时得到有效的利用。

通过对《工程力学》的学习，学生可以掌握如何对处于静定平衡状态的物体进行静力分析和对构件进行强度、刚度和稳定性的分析。

这门课以《高等数学》为基础，也是进一步学习《结构力学》、《桥涵设计》和《桥梁工程》等其它专业课程的基础。

《工程力学》课程在土木系路桥专业人才培养计划中占有举足轻重的地位，是衔接基础课程与专业课程的纽带。

（二）、课程设计理念1、该课程是依据“道路桥梁工程技术专业人才培养方案（2012版）”中的“专业知识结构”部分设置的。

其总体设计思路是构建具有高职高专特色、理论与实践并重、以岗位群技术应用能力为主线的新的课程体系。

根据教学内容的特点，灵活运用探究式、启发式、类比式、归纳式、互动式、提问式等多种教学方法，有效调动学生的兴趣，促进学生积极思考与实践。

根据就业岗位需求和前后续课程的衔接，选取相关实践技能训练为主的教学内容，并将职业技能鉴定融入到教学过程中。

课程的教学过程要通过校企合作，校内实训基地建设等多种途径，采取工学结合等形式，充分开发学习资源，给学生提供丰富的实践机会。

教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业能力。

2、该门课程的总学时为60。

以基于工作过程得课程开发理念为指导，以职业能力培养和职业素养养成为重点，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，融合结构工程师，监理师等职业资格标准，以对结构进行内力、变形的计算为主要授课内容，以来源于工程一线的实际案例为载体，以理实一体化的教学实训室为工作与学习场所，对课程内容进行序化。