钢结构演示实验报告

H型截面受弯构件试验实验报告

姓名：居玥辰

学号：1450711

专业：土木工程专业

组别：H梁-1

实验教师：王伟

理论教师：吴明儿

1．试验目的

1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、

测点布置、试验结果整理等方法。

2、通过试验观察H型截面受弯构件的失稳过程和失稳模式。将理论极限承载力和实测承载力进行对比，验证弹性临界弯矩公式和规范计算公式。

2．试验原理

2.1受弯构件的主要破坏形式

●截面强度破坏：即随着弯矩的增大，截面自外向内逐渐达到屈

服点，截面弹性核逐渐减小，最后相邻截面在玩具作用下几乎

可以自由转动，此时截面即达到了抗弯承载力极限，发生强度

破坏；另外若构件剪力最大处达到材料剪切屈服值，也视为强

度破坏。

●整体失稳：单向受弯构件在荷载作用下，虽然最不利截面的弯

矩或者与其他内力的组合效应还低于截面的承载强度，但构件

可能突然偏离原来的弯曲变形平面，发生侧向挠曲或者扭转，

即构件发生整体失稳。

●局部失稳：如果构件的宽度与厚度的比值太大，在一定荷载条

件下，会出现波浪状的鼓曲变形，即局部失稳；局部失稳会恶

化构件的受力性能，是构件的承载强度不能充分发挥。

2.2基本微分方程

距端点为z处的截面在发生弯扭失稳后，截面的主轴和纵轴的切线方

向与变形前坐标轴之间产生了一定的夹角，把变形后截面的两主轴方向和构件的纵轴切线方向分别记为，则：

或：

；

第一式是绕强轴的弯曲平衡方程，仅是关于变位的方程，后两式则是变位耦连方程，表现为梁整体失稳的弯扭变形性质。2.3弯扭失稳的临界荷载值

（1）弹性屈曲范围

由上述基本微分方程可求得纯弯梁的弯扭屈曲临界弯矩公式，即：

又由绕y轴弯曲失稳

绕z轴扭转失稳

可推得：

●考虑支撑条件的变化：

其中

●考虑荷载作用方式的变化：

其中：为荷载作用方式系数，纯弯曲时取1.0；满跨均布荷载时取

1.13；跨中中央一点集中荷载时取1.35；两端作用等值反向弯矩时取

2.65。

●考虑截面形式变化：

其中：a 为横向荷载作用点到截面剪力中心的距离；

为反映截面不均匀程度的参数；

为与荷载类型有关的截面系数，纯弯是分别为0和1 ；满跨均布时分别取0.46和0.53;跨中中央一点集中荷载时分别取

0.55和0.40。

（2）非弹性屈曲

其中：

为考虑沿构件轴向应力对扭转影响的系数；

2.4稳定系数计算公式

●规范规定，受弯构件稳定系数计算公式如下：

3. 试验设计

3.1试件设计

●考虑的因素：实现试验目的、考虑加载能力、考虑经济条件

●试件材质：钢材Q235B

●试件描述：H型截面H×B×tw×tf＝100×40×4.0×4.0mm

●试件加工图和照片

3.2支座设计

●模拟的边界条件：端部可绕强轴自由转动、端部可绕弱轴自由转

动、端部不可扭转、端部可以自由翘曲；

●设计原理：水平方向用双刀口夹紧试件上下翼缘的侧边，从而可

以起到限制梁的侧向位移，但允许绕强轴转动的条件；竖向梁端部搁置在支座上，可以自由转动，但无法发生扭转及竖向位移，从而达到模拟简支梁的效果。

●支座简图及照片：