第6章受弯构件

1、Suzhou University of Science 1cr 按式（按式（6-51）计算，但将式中的）计算，但将式中的h0和和a分别改为分别改为h1和和a1，a1为短加劲肋的为短加劲肋的 间距；间距； 1cr 借用式（借用式（6-43）计算，但式中的）计算，但式中的 改用下列改用下列 代替。代替。 1,crc b 1c Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.3 梁腹板的局部稳定梁腹板的局部稳定 梁的局部稳定 6.3 2.各种应力联合作用下腹板区格局部稳定的验算：各种应力联合作用下腹板区格局部稳定的验算： 受

2、压翼缘扭转受到约束时受压翼缘扭转受到约束时 受压翼缘扭转未受到约束时受压翼缘扭转未受到约束时 （6-62a） （6-62b） 23587 y w1 1 f ta c 23573 y w1 1 f ta c 对对 的区格，式（的区格，式（6-62）的右边应乘以）的右边应乘以 。 2 . 1 11 ha 11 5 . 04 . 01ha Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 1. 梁腹板加劲肋的设置梁腹板加劲肋的设置 ： 在梁腹板上设置加劲

3、肋的主要目的是保证腹板的局部稳定性。在不考虑在梁腹板上设置加劲肋的主要目的是保证腹板的局部稳定性。在不考虑 屈曲后强度时，应按下列规定配置加劲肋。屈曲后强度时，应按下列规定配置加劲肋。 当当 时，对有局部压应力（即时，对有局部压应力（即 0）的梁，应按构造要求配）的梁，应按构造要求配 置横向加劲肋（一般应满足置横向加劲肋（一般应满足0.5a2）；但对于无局部压应力（即）；但对于无局部压应力（即 0）的梁，）的梁， 可不配置加劲肋。可不配置加劲肋。 yw fth23580 0 c c 当当 时，应配置横向加劲肋。其中，当时，应配置横向加劲肋。其中，当 (受受 压翼缘扭转受到约束时压翼缘扭转受到约

4、束时)或或 (受压翼缘扭转未受到约束时受压翼缘扭转未受到约束时)，或，或 按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压 应力很大的梁，必要时尚宜在受压区配置短加劲肋。应力很大的梁，必要时尚宜在受压区配置短加劲肋。 yw fth23580 0 yw fth235170 0 yw fth235150 0 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜配置支承加劲肋。梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜配置支承加劲肋。 Suzhou University of Science & Technology

5、第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 1. 梁腹板加劲肋的设置梁腹板加劲肋的设置 ： 钢结构设计规范钢结构设计规范规定，任何情况下，均不应超过规定，任何情况下，均不应超过250，这是为了避免腹，这是为了避免腹 板高厚比过大时产生过大的焊接变形，因而这个限值与钢材的牌号无关。板高厚比过大时产生过大的焊接变形，因而这个限值与钢材的牌号无关。 按上述规定在梁腹板上配置了加劲肋后，除了按构造配置加劲肋的情况外，按上述规定在梁腹板上配置了加劲肋后，除了按构造配置加劲肋的情况外， 均应按均应按6.3.3的要求验算每个腹板区格的稳定

6、性。若不满足要求，就必须对加劲的要求验算每个腹板区格的稳定性。若不满足要求，就必须对加劲 肋的布置作适当调整，然后对调整后的腹板区格重新验算，直至全部区格均满肋的布置作适当调整，然后对调整后的腹板区格重新验算，直至全部区格均满 足稳定要求为止。足稳定要求为止。 公路钢结构桥梁设计规范公路钢结构桥梁设计规范中钢板梁腹板加劲肋的设置规定如表中钢板梁腹板加劲肋的设置规定如表6-6所示，所示， 见教材。见教材。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6

7、.3 2. 腹板间隔加劲肋的构造要求：腹板间隔加劲肋的构造要求： 1)加劲肋在腹板侧面的位置加劲肋在腹板侧面的位置 图图 6-37 加劲肋的截面形式加劲肋的截面形式 加劲肋宜在腹板两侧成对配置（图加劲肋宜在腹板两侧成对配置（图6- 37a），对于只承受静荷载作用或承受对于只承受静荷载作用或承受 较小动荷载作用的腹板，为了节省钢较小动荷载作用的腹板，为了节省钢 材或减少制造工作量，其横向加劲肋材或减少制造工作量，其横向加劲肋 和纵向加劲肋也可以单侧布置，如图和纵向加劲肋也可以单侧布置，如图 6-37(b)所示。但支承加劲肋，重级工所示。但支承加劲肋，重级工 作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。作制吊

8、车梁的加劲肋不应单侧配置。 2)加劲肋截面形式、材料加劲肋截面形式、材料 加劲肋可以用钢板或型钢做成，焊接梁一般用钢板。加劲肋一般用加劲肋可以用钢板或型钢做成，焊接梁一般用钢板。加劲肋一般用Q235钢，钢， 因为加劲肋主要是利用其刚度，采用高强钢做加劲肋并不经济。因为加劲肋主要是利用其刚度，采用高强钢做加劲肋并不经济。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 2. 腹板间隔加劲肋的构造要求：腹板间隔加劲肋的构造要求： 3)加劲肋的间距、位

9、置加劲肋的间距、位置 加劲肋的横向加劲肋的最小间距为加劲肋的横向加劲肋的最小间距为0.5h0，最大间距为，最大间距为2h0 ，对无局部压应力的，对无局部压应力的 梁，当梁，当 时，最大间距可采用时，最大间距可采用2.5h0 。纵向加劲肋至腹板计算高度边。纵向加劲肋至腹板计算高度边 缘的距离应在缘的距离应在 范围内（对双轴对称截面，即为在范围内（对双轴对称截面，即为在 范围内）。范围内）。 100 w0 th 5 . 2 c h2 c h5 0 h4 0 h 4)加劲肋的刚度要求加劲肋的刚度要求 在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋，其截面尺寸应符合下列要求：在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋，其

10、截面尺寸应符合下列要求： mm h bs40 30 0 mm b t s s 15 （6-63） （6-64） 外伸宽度外伸宽度： 厚度厚度： Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 2. 腹板间隔加劲肋的构造要求：腹板间隔加劲肋的构造要求： 4)加劲肋的刚度要求加劲肋的刚度要求 仅在腹板一侧配置的钢板横向仅在腹板一侧配置的钢板横向 加劲肋，其外伸宽度应大于按公加劲肋，其外伸宽度应大于按公 式式（6-63）算得的）算得的1.2倍，厚度倍，

11、厚度 不应小于其外伸宽度的不应小于其外伸宽度的1/15。 在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，在纵向加劲肋和横向加劲在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，在纵向加劲肋和横向加劲 肋相交处，应使纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续（图肋相交处，应使纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续（图6-38a）。此时，横）。此时，横 向加劲肋的截面尺寸除应符合的规定外，其截面惯性矩向加劲肋的截面尺寸除应符合的规定外，其截面惯性矩IZ尚应符合下列要求：尚应符合下列要求： (a) (b) (c) 图图 6-38 加劲肋的构造加劲肋的构造 y y ts (但但40mm) (但但60mm) 3 w0 3

12、thIZ （6-65） Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 2. 腹板间隔加劲肋的构造要求：腹板间隔加劲肋的构造要求： 4)加劲肋的刚度要求加劲肋的刚度要求 纵向加劲肋截面惯性矩应符合下列公式要求：纵向加劲肋截面惯性矩应符合下列公式要求： （6-66a） （6-66b） 当当 时时 85. 0 0 ha 当当 时时 85. 0 0 ha 3 w0 5 . 1thI y 3 w0 2 00 45. 05 . 2th h a h a I

13、y 式中，式中， Iz 横向加劲肋截面对于腹板水平轴线（横向加劲肋截面对于腹板水平轴线（z轴）的惯性矩；轴）的惯性矩； Iy 纵向加劲肋截面对于腹板竖向轴线（纵向加劲肋截面对于腹板竖向轴线（y轴）的惯性矩。轴）的惯性矩。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 2. 腹板间隔加劲肋的构造要求：腹板间隔加劲肋的构造要求： 4)加劲肋的刚度要求加劲肋的刚度要求 短加劲肋的最小间距为短加劲肋的最小间距为0.75h1。钢板短加劲肋的外伸宽度应取横

14、向加劲肋。钢板短加劲肋的外伸宽度应取横向加劲肋 外伸宽度的外伸宽度的0.71.0倍，厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的倍，厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的1/15。 用型钢（用型钢（H型钢、工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢）做成的加劲肋，其型钢、工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢）做成的加劲肋，其 截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。 5)加劲肋加劲肋切角切角 为避免三向焊缝相交，减小焊接残余应力，焊接梁的横向加劲肋与翼缘为避免三向焊缝相交，减小焊接残余应力，焊接梁的横向加劲肋与翼缘 相连处，应做成切角，当切成斜角时，其宽度约相连处，应做成切角，当切成斜

15、角时，其宽度约 （但不大于（但不大于40mm），）， 高约为高约为 （但不大于（但不大于60mm）（图）（图6-38b），）， 为加劲肋的宽度，以便使梁为加劲肋的宽度，以便使梁 的翼缘焊缝连续通过。在纵向加劲肋与横向加劲肋相交处，应将纵向加劲肋的翼缘焊缝连续通过。在纵向加劲肋与横向加劲肋相交处，应将纵向加劲肋 两端切去相应的斜角，以使横向加劲肋与腹板连接的焊缝连续通过。两端切去相应的斜角，以使横向加劲肋与腹板连接的焊缝连续通过。 3 s b 2 s b s b Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加

16、劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 2. 腹板间隔加劲肋的构造要求：腹板间隔加劲肋的构造要求： 6)吊车梁横向加劲肋的构造吊车梁横向加劲肋的构造 吊车梁横向加劲肋的上端面应与上翼缘板底面之间刨平顶紧，当为焊接吊车梁横向加劲肋的上端面应与上翼缘板底面之间刨平顶紧，当为焊接 吊车梁时，尚宜焊牢。吊车梁中间横向加劲肋的下端一般在距受拉翼缘吊车梁时，尚宜焊牢。吊车梁中间横向加劲肋的下端一般在距受拉翼缘50 100mm处断开（图处断开（图6-39a）,不应与受拉翼缘焊接，以免降低疲劳强度。有时不应与受拉翼缘焊接，以免降低疲劳强度。有时 为了提高梁的抗扭刚度，也可另加短角钢与加

17、劲肋下端焊牢，但短角钢抵紧为了提高梁的抗扭刚度，也可另加短角钢与加劲肋下端焊牢，但短角钢抵紧 于受拉翼缘板的顶面而不焊（图于受拉翼缘板的顶面而不焊（图6-39b）。）。 图图 6-39 吊车梁横向加劲肋的构造吊车梁横向加劲肋的构造 (a) (b) Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 3.支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算： 在钢梁承受较大固定集在钢梁承受较大固定集 中荷载处及支座处，常需中荷载处及支座处，常需 设置支承加劲肋以承受和设置

18、支承加劲肋以承受和 传递此集中荷载或支座反传递此集中荷载或支座反 力。力。 支承支承加劲肋的构造形式加劲肋的构造形式 主要有两种主要有两种：平板式（图平板式（图 6-40a、b），突缘），突缘式式 （图（图6-40c）。 图图 6-40 支承加劲肋支承加劲肋 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 3.支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算： 突缘式支承加劲肋的伸出长度不得大于其厚度的突缘式支承加劲肋的伸出长度不得大于其厚度的2倍（图倍（图6-

19、40c）。）。 1)支承加劲肋的稳定性计算支承加劲肋的稳定性计算 梁的支承加劲肋，应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件梁的支承加劲肋，应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件 计算其在腹板平面外的稳定性。计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面面积此受压构件的截面面积A包括加劲肋和加劲包括加劲肋和加劲 肋每侧肋每侧15tw范围内的腹板面积，计算长度近似的取腹板高度范围内的腹板面积，计算长度近似的取腹板高度h0。 f A N （5-23） 注：平板式按注：平板式按b类截面；凸缘式按类截面；凸缘式按c类截面类截面 Suzhou University of Science & T

20、echnology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 3.支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算： 1)支承加劲肋的稳定性计算支承加劲肋的稳定性计算 式中，式中， N 集中荷载或支座反力设计值；集中荷载或支座反力设计值； A 轴心受压构件计算整体稳定时支承加劲肋的截面积，轴心受压构件计算整体稳定时支承加劲肋的截面积， 按图按图6-40中所示阴影面积采用；中所示阴影面积采用； 轴心受压构件稳定系数，由轴心受压构件稳定系数，由 查附表查附表5-2或附表或附表5-3 确定；确定； ，IZ为为图图6-40所示阴影面积对所示阴影面

21、积对z-z轴的惯性矩。轴的惯性矩。 235 y z 0 f i h AIi zz f A N （5-23） Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 3.支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算： 2)支承加劲肋端面承压强度计算支承加劲肋端面承压强度计算 式中，式中， Ace 端面承压面积，即支承加劲肋端部与翼缘板或柱顶相接触的端面承压面积，即支承加劲肋端部与翼缘板或柱顶相接触的 面积；应考虑减去加劲肋端部切角损失的面积；面积；应考虑减去加劲肋端部

22、切角损失的面积； fce 钢材的端部承压（刨平顶紧）强度设计值，查附表钢材的端部承压（刨平顶紧）强度设计值，查附表2-1。 ce ce f A N （6-68） 梁支承加劲肋端部一般刨平顶紧于梁的翼缘或柱顶，其端面承压强度按梁支承加劲肋端部一般刨平顶紧于梁的翼缘或柱顶，其端面承压强度按 下式计算：下式计算： Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.3.4 梁腹板加劲肋的构造与计算梁腹板加劲肋的构造与计算 梁的局部稳定 6.3 3.支承加劲肋的计算支承加劲肋的计算： 3)支承加劲肋与腹板间连接焊缝的计算支承加劲肋与腹板

23、间连接焊缝的计算 式中，式中，hf为角焊缝的焊脚尺寸，应满足为角焊缝的焊脚尺寸，应满足hfmax，hfmin的构造要求。的构造要求。 （6-69） 按承受全部支座反力或集中荷载计算按承受全部支座反力或集中荷载计算 w f f lh N wf 7 . 0 例：教材例题例：教材例题6-4 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.1 型钢梁的设计型钢梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 已知已知 ：荷载情况，梁的跨度：荷载情况，梁的跨度l，受压翼缘侧向支承点之间的距离，受压翼缘侧向支承点之间的距离l1（或梁受压翼（或

24、梁受压翼 缘侧向支承的情况），钢材的强度设计值缘侧向支承的情况），钢材的强度设计值f 。 求：求：型钢的型号型钢的型号 。 根据已知荷载求出梁的最大弯矩设计值根据已知荷载求出梁的最大弯矩设计值Mx 估算所需要的截面模量估算所需要的截面模量: 或或fMWnx xx fMWx bx 根据所求得的截面模量或查型钢表选取型钢型号根据所求得的截面模量或查型钢表选取型钢型号 对初选型钢截面进行验算对初选型钢截面进行验算（计入型钢自重计入型钢自重） 截面调整截面调整 1.单向弯曲型钢梁的设计单向弯曲型钢梁的设计 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章

25、受弯构件受弯构件 6.4.1 型钢梁的设计型钢梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 2. 双向弯曲型钢梁的设计双向弯曲型钢梁的设计 = qy qx qx qy = =- - =- - 图图 6-42 檩条截面形式和荷载分解檩条截面形式和荷载分解 qy qx 双向弯曲型钢梁承受两个主平面方向的荷载，工程中广泛应用于屋面檩条双向弯曲型钢梁承受两个主平面方向的荷载，工程中广泛应用于屋面檩条 和墙梁。和墙梁。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.1 型钢梁的设计型钢梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 2. 双向

26、弯曲型钢梁的设计双向弯曲型钢梁的设计 1)檩条的截面选择檩条的截面选择 先按双向抗弯强度等条件试选截面，然后对初选截面进行强度、整体稳定先按双向抗弯强度等条件试选截面，然后对初选截面进行强度、整体稳定 和刚度方面的验算。和刚度方面的验算。 f MM f M W W MWnx x yx x y ny nx y x x 1 （6-72） 式中，系数式中，系数 可根据型钢类别来选取，对小型号的型钢，可近似取可根据型钢类别来选取，对小型号的型钢，可近似取 = 6（窄翼（窄翼 缘缘H型钢和工字钢）或型钢和工字钢）或 = 5（槽钢）。（槽钢）。 Suzhou University of Science &

27、 Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.1 型钢梁的设计型钢梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 2. 双向弯曲型钢梁的设计双向弯曲型钢梁的设计 2)檩条的形式和构造檩条的形式和构造：见图：见图6-42，及教材，及教材 3)檩条的计算檩条的计算内容包括强度、整体稳定及刚度，详见教材。内容包括强度、整体稳定及刚度，详见教材。 (a) 2 x 32 1 lq l / /2 l / /2 2 x 512 9 lq 2 x 90 1 lq l / /3 l / /3 l / /3 2 x 360 1 lq 2 x 225 2 lq (b) 图图 6-43 有拉条时檩条的有拉条时

28、檩条的 My (a)一根拉条；一根拉条；(b)两根拉条两根拉条 其中，强度计算按双向弯曲梁根据式（其中，强度计算按双向弯曲梁根据式（6-7）验算；抗剪及局压可不验算。）验算；抗剪及局压可不验算。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 1. 截面选择截面选择 1)根据已知荷载，根据已知荷载，计算最大弯矩计算最大弯矩Mx等等 （暂不考虑梁自重）。（暂不考虑梁自重）。 2)估算所需要的截面模量：按式（估算所需要的截面模量：按式（6-70）或（）或（6

29、-71）计算。）计算。 3)确定梁的截面高度确定梁的截面高度：梁截面高度梁截面高度应应考虑建筑、刚度、经济等因素考虑建筑、刚度、经济等因素 。 最大高度最大高度hmax：由建筑设计确定：由建筑设计确定 最最小小高度高度hmin：由梁的刚度条件确定：由梁的刚度条件确定 经济经济高度高度he：根据根据梁用钢量最小条件确定梁用钢量最小条件确定 )(30073 x mmWhe （6-76） 式中式中，Wx 梁所需要的截面模量，梁所需要的截面模量，mm3，在第步中，在第步中求出。求出。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.

30、4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 1. 截面选择截面选择 )(5 . 3mmht ww （6-80） 梁高采用梁高采用：应满足：应满足hminhhmax 及及 h he 4)确定腹板尺寸确定腹板尺寸hw、tw： 腹板高度腹板高度hw：可假定翼缘厚度：可假定翼缘厚度t=20mm， hw =h-2t 腹板厚度腹板厚度tw：可根据经验公式确定。：可根据经验公式确定。 注：注： tw 6mm；并应使；并应使tw尽可能取较小值。尽可能取较小值。 tw取取2mm倍数，以使其数值与钢板厚度规格相一致。倍数，以使其数值与钢板厚度规格相一致。 hw一般宜取为一般宜取为10m

31、m倍数，以便于制造。倍数，以便于制造。 对于不利用腹板屈曲后强度的梁，宜控制对于不利用腹板屈曲后强度的梁，宜控制 （受压（受压 翼缘扭转受到约束时），或翼缘扭转受到约束时），或 （受压翼缘扭转受未到约束（受压翼缘扭转受未到约束 时），以避免设置纵向加劲肋，而使构造太复杂。时），以避免设置纵向加劲肋，而使构造太复杂。 y fth235170 ww y fth235150 ww Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 1. 截面选择截面选择 （6-8

32、1） 5)确定翼缘尺寸确定翼缘尺寸b、t 注：注： 取取b=(1/61/2.5)h，且，且b180mm（一般梁）；吊车梁的上翼缘（一般梁）；吊车梁的上翼缘b300mm。 tw取取2mm倍数，倍数，b取取10mm倍倍数数。 受压翼缘自由外伸宽度受压翼缘自由外伸宽度b1应满足局部稳定要求，即：应满足局部稳定要求，即： （ 时），或时），或 （ 时）。时）。 翼缘板宽度应超出腹板加劲肋的外侧，当每侧加劲肋宽度翼缘板宽度应超出腹板加劲肋的外侧，当每侧加劲肋宽度 (mm)时，要求时，要求 （mm）。）。 一个翼缘的面积：一个翼缘的面积： btht h W A ww w x f 6 1 y ftb2351

33、3 1 05. 1 x y ftb23515 1 0 . 1 x 3040 0 hbs 0 07. 090hb Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 2. 截面验算截面验算 1)截面几何特性、内力截面几何特性、内力：对初选截面计算各种截面几何特性，如对初选截面计算各种截面几何特性，如：A、Ix、Wx等。等。 计入梁自重后，重新求梁的弯矩、剪力。计入梁自重后，重新求梁的弯矩、剪力。 2)强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度计算。强度验算

34、：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度计算。 3)整体稳定验算整体稳定验算：只对需要计算整体稳定条件的梁按式（只对需要计算整体稳定条件的梁按式（6-29）计算。）计算。 4)局部稳定验算局部稳定验算：受压翼缘的局部稳定验算，及腹板加劲肋的布置与计算。：受压翼缘的局部稳定验算，及腹板加劲肋的布置与计算。 5)刚度验算：梁的挠度验算。刚度验算：梁的挠度验算。 6)截面调整截面调整：只要有一项不满足，或者各项要求都满足，但截面明显富余太多，只要有一项不满足，或者各项要求都满足，但截面明显富余太多， 就要对初选截面进行相应的调整就要对初选截面进行相应的调整，重新验算直至得到合理截面。，重新验算直至得到

35、合理截面。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 3. 组合梁截面沿跨度方向的改变组合梁截面沿跨度方向的改变 梁截面上的弯矩一般沿梁的长度方向是变化的，为节省钢材，有时可以做梁截面上的弯矩一般沿梁的长度方向是变化的，为节省钢材，有时可以做 成变截面梁。成变截面梁。对于跨度较大的的梁，通常在半跨内改变一次截面，可节省大约对于跨度较大的的梁，通常在半跨内改变一次截面，可节省大约 1020的钢材，如果再多改变一次，约再多节约的钢材，如果再多改变一次，

36、约再多节约34，效果不显著。，效果不显著。 为了便于制造，一般半跨内只改变一次截面。为了便于制造，一般半跨内只改变一次截面。 梁截面沿长度的改变方法：梁截面沿长度的改变方法： 变翼缘板宽度变翼缘板宽度： 图图 6-45 梁梁翼缘宽度的改变翼缘宽度的改变 b b ( (或或 4) ) 改变后的翼缘宽度应由截面开改变后的翼缘宽度应由截面开 始改变处的弯矩始改变处的弯矩M1确定；确定； 为了减少应力集中，宽板应从为了减少应力集中，宽板应从 截面开始改变处向弯矩减小的一截面开始改变处向弯矩减小的一 侧以不大于侧以不大于1:4的斜度切斜延长，的斜度切斜延长， 然后与窄板对接。然后与窄板对接。 Suzho

37、u University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 3. 组合梁截面沿跨度方向的改变组合梁截面沿跨度方向的改变 双层翼缘板焊接梁改变翼缘板厚度双层翼缘板焊接梁改变翼缘板厚度： 图图 6-46 切断外层翼缘板的梁切断外层翼缘板的梁 为了保证被切断的外层翼缘板在理为了保证被切断的外层翼缘板在理 论切断点处能正常参加工作，实际切断论切断点处能正常参加工作，实际切断 点的位置应向弯矩较小一侧延长点的位置应向弯矩较小一侧延长l1。且。且 规范规定：规范规定： 端部有正面角焊缝：

38、端部有正面角焊缝： 当当 时时thf75. 0bl 1 当当 时时thf75. 0 bl5 . 1 1 端部端部无无正面角焊缝：正面角焊缝： bl2 1 b和和t分别为外层翼缘板的宽度和分别为外层翼缘板的宽度和 厚度，厚度，hf为侧面角焊缝和正面角为侧面角焊缝和正面角 焊缝的焊脚尺寸。焊缝的焊脚尺寸。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 3. 组合梁截面沿跨度方向的改变组合梁截面沿跨度方向的改变 改变腹板高度改变腹板高度： 有时为了降低梁的建

39、筑高度或满足有时为了降低梁的建筑高度或满足 梁支座处的构造要求，梁支座处的构造要求， 简支梁可以在简支梁可以在 靠近支座处减小其高度，而使翼缘截面靠近支座处减小其高度，而使翼缘截面 保持不变保持不变。 图图 6-47 变腹板高度的梁变腹板高度的梁 改变后的截面高度须满足：改变后的截面高度须满足：抗剪强抗剪强 度的要求；度的要求； hh/2； 在下翼缘变向处，必须有加劲肋与下在下翼缘变向处，必须有加劲肋与下 翼缘顶紧。翼缘顶紧。 说明：截面变化说明：截面变化只从梁的强度需要来只从梁的强度需要来 考虑，对于由整体稳定控制设计的梁，考虑，对于由整体稳定控制设计的梁， 如果它的截面向两端逐渐变小，特别

40、如果它的截面向两端逐渐变小，特别 是受压翼缘变窄，则梁的整体稳定承是受压翼缘变窄，则梁的整体稳定承 载力将受到较大的削弱载力将受到较大的削弱，不宜采用此，不宜采用此 做法。做法。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 需要进行疲劳计算钢梁的翼缘焊缝，以及承受较大动力荷载需要进行疲劳计算钢梁的翼缘焊缝，以及承受较大动力荷载 的钢梁的钢梁采用采用，此种焊缝的质量等级一般为一级或二级，焊缝与，此种焊缝的质量等级一般为一级或二级，焊缝与 基本金属等强，不用计算。基本金属等强，不用计算。 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的

41、设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 4. 焊接组合梁翼缘焊缝的计算焊接组合梁翼缘焊缝的计算 翼缘焊缝的作用就是防止翼缘和腹板之间由于水平剪力的作用而出现相翼缘焊缝的作用就是防止翼缘和腹板之间由于水平剪力的作用而出现相 互滑移，保证梁受弯时翼缘和腹板共同工作，不致分离。互滑移，保证梁受弯时翼缘和腹板共同工作，不致分离。 1)翼缘焊缝的作用与类别翼缘焊缝的作用与类别 大多数承受静力荷载或间接承受不太大动力荷载的焊接组合大多数承受静力荷载或间接承受不太大动力荷载的焊接组合 梁梁采用采用，其优点是加工费用低，构造简单。其优点是加工费用低，构造简单。 角焊缝角焊缝 对接与角接的组合焊缝对接与角接的组合焊

42、缝 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 4. 焊接组合梁翼缘焊缝的计算焊接组合梁翼缘焊缝的计算 腹板边缘的剪应力为：腹板边缘的剪应力为： 2)承受水平剪力的翼缘焊缝承受水平剪力的翼缘焊缝 x x tw 1 max 图图 6-49 翼缘焊缝的水平剪力翼缘焊缝的水平剪力 wx 1 1 tI VS （6-82） 式中式中，V 计算截面的剪力设计值；计算截面的剪力设计值； S1 翼缘截面对梁中和轴的面积矩。翼缘截面对梁中和轴的面积矩。 Suzhou

43、University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 4. 焊接组合梁翼缘焊缝的计算焊接组合梁翼缘焊缝的计算 2)承受水平剪力的翼缘焊缝承受水平剪力的翼缘焊缝 故沿梁单位长度上的水平剪力为故沿梁单位长度上的水平剪力为： x 1 w wx 1 1 I VS t tI VS tV wh （6-83） 角焊缝有效截面上承受的剪应力不应超过角焊缝的强度设计值角焊缝有效截面上承受的剪应力不应超过角焊缝的强度设计值，即，即： w ff f Ih VS h V xf 1 f h 4 .

44、117 . 02 可得所需焊脚尺寸：可得所需焊脚尺寸： w fx f fI VS h 4 . 1 1 （6-84） Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.4.2 焊接组合梁的设计焊接组合梁的设计 钢梁的设计及工程实例 6.4 4. 焊接组合梁翼缘焊缝的计算焊接组合梁翼缘焊缝的计算 3)承受水平剪力和局部压力共同作用的翼缘焊缝承受水平剪力和局部压力共同作用的翼缘焊缝 图图 6-51 双向剪力作用下的翼缘焊缝双向剪力作用下的翼缘焊缝 Vh Vh Vv Vv /2 Vv/ /2 当梁承受移动集中荷载（如吊车梁情况）当梁承

45、受移动集中荷载（如吊车梁情况） 时，翼缘和腹板间的连接焊缝不仅承受水平方向时，翼缘和腹板间的连接焊缝不仅承受水平方向 的剪力作用，同时还承受集中压力所产生的垂直的剪力作用，同时还承受集中压力所产生的垂直 方向剪力的作用方向剪力的作用。 竖向剪力作用下：竖向剪力作用下： z v 4 . 117 . 02lh F h V ff f 与水平剪力共同作用，由角焊缝基本计算公式：与水平剪力共同作用，由角焊缝基本计算公式： w ffff f 2 2 2 1 2 4 . 1 1 xzf w f f I VS l F f h （6-87） 可得：可得： 例：教材例：教材6.4.3节节 Suzhou Unive

46、rsity of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 根据施工条件的不同，钢梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。根据施工条件的不同，钢梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。 由于运输或吊装条件的限制，必须将梁分段制作，运输到由于运输或吊装条件的限制，必须将梁分段制作，运输到 工地，然后在工地拼装连接，称为工地拼接。工地，然后在工地拼装连接，称为工地拼接。 由于钢材规格限制或现有钢材尺寸不够，必须将钢材接长由于钢材规格限制或现有钢材尺寸不够，必须将钢材接长 或拼大，这种拼接常在钢结构制造厂中进行，称为工

47、厂拼接。或拼大，这种拼接常在钢结构制造厂中进行，称为工厂拼接。 工厂拼接工厂拼接 工地拼接工地拼接 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 1. 工厂拼接：工厂拼接： 1)型钢梁的工厂拼接型钢梁的工厂拼接 图图 6-56 型钢梁的拼接型钢梁的拼接 可采用对接焊缝连接可采用对接焊缝连接（图（图6-56a） ，一、二级焊缝质量的焊缝可不必计算焊缝。一、二级焊缝质量的焊缝可不必计算焊缝。 由于翼缘与腹板连接处不易焊透，所以有时由于翼缘与腹板连接处不易焊透，所以有时也也

48、采用拼接板拼接采用拼接板拼接（图（图6-56b）。）。 拼接的位置均应设在弯矩较小的截面处，且应使焊缝和拼接板都满足承载力拼接的位置均应设在弯矩较小的截面处，且应使焊缝和拼接板都满足承载力 要求。要求。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 1. 工厂拼接：工厂拼接： 2)焊接组合焊接组合梁的工厂拼接梁的工厂拼接 翼缘和腹板的接头位置要相互错开，翼缘和腹板的接头位置要相互错开， 和加劲肋及连接次梁的位置也要错开；和加劲肋及连接次梁的位置也要错开； 图图 6-5

49、7 焊接组合梁的工厂拼接焊接组合梁的工厂拼接 1 1 1 1 2 2 2 2 1对接焊缝对接焊缝 2加劲肋加劲肋 翼缘板和腹板的拼接焊缝一般均采用翼缘板和腹板的拼接焊缝一般均采用 正面对接焊缝正面对接焊缝 ；当焊缝的强度不满足；当焊缝的强度不满足 要求时，可以采用斜向对接焊缝要求时，可以采用斜向对接焊缝 ，并，并 使焊缝长度方向与梁纵向轴线方向的使焊缝长度方向与梁纵向轴线方向的 夹角满足夹角满足 。5 . 1tg Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 2. 工

50、地拼接：工地拼接： 1)焊接组合梁的工地焊接拼接焊接组合梁的工地焊接拼接 为了便于运输，接头位置一般在同为了便于运输，接头位置一般在同 一截面；一截面；也可将上、下翼缘板和腹板也可将上、下翼缘板和腹板 的接头略微错开一些的接头略微错开一些，但应特别注意但应特别注意 对运输单元的突出部分加以保护，以对运输单元的突出部分加以保护，以 免碰坏。免碰坏。 为减小焊接残余应力，可将拼接截面处翼缘板与腹板之间的翼缘焊缝预先留出约为减小焊接残余应力，可将拼接截面处翼缘板与腹板之间的翼缘焊缝预先留出约 500mm的长度在工厂不焊，然后按照图的长度在工厂不焊，然后按照图6-58中的数字序号进行顺序焊接。中的数字

51、序号进行顺序焊接。 图图 6-58 焊接组合焊接组合梁梁的工地拼接的工地拼接焊接顺序焊接顺序 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 2. 工地拼接：工地拼接： 2)组合梁的工地高强度螺栓拼接组合梁的工地高强度螺栓拼接 翼缘板拼接板连接翼缘板拼接板连接 图图 6-59 焊接组合焊接组合梁梁的工的工地高强度螺栓拼接地高强度螺栓拼接 腹板拼接板连接腹板拼接板连接 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件

52、受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 2. 工地拼接：工地拼接： 翼缘板拼接：翼缘板拼接： 拼接板的净截面面积不小于翼缘的净截面面积；拼接板的净截面面积不小于翼缘的净截面面积； 翼缘净截面所能承受的轴力为翼缘净截面所能承受的轴力为fAN n 按轴心力按轴心力N作用作用的连接计算方法确定拼接板及翼缘板间的高强度螺栓的数目。的连接计算方法确定拼接板及翼缘板间的高强度螺栓的数目。 腹板拼接：腹板拼接： 梁腹板拼接截面处的剪力梁腹板拼接截面处的剪力V全部由腹板承担；全部由腹板承担； 梁腹板拼接截面处的弯矩梁腹板拼接截面处的弯矩M由腹板和翼缘板共同承担，并按它们的毛截面惯

53、性由腹板和翼缘板共同承担，并按它们的毛截面惯性 矩比值进行分配。矩比值进行分配。 梁腹板的拼接设计，通常先按构造要求进行螺栓布置，然后验算。梁腹板的拼接设计，通常先按构造要求进行螺栓布置，然后验算。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接、连接和支座 6.5 2. 工地拼接：工地拼接： 腹板拼接：腹板拼接： 剪力作用下，一个螺栓所受的剪力为：剪力作用下，一个螺栓所受的剪力为： n V V 1 （） 在弯矩作用下，螺栓群受扭，在弯矩作用下，螺栓群受扭， 受力最大的螺栓所受剪力为：受力

54、最大的螺栓所受剪力为： 2 1 1 i w M y yM V（） 腹板上受力最大的螺栓的合力应满足下述强度条件腹板上受力最大的螺栓的合力应满足下述强度条件 ： b v NVTN 2 1 2 11 （6-91） Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.2 次梁与主梁的连接次梁与主梁的连接 梁的拼接、连接和支座 6.5 1. 次梁为简支梁：次梁为简支梁： 1）叠接：）叠接： 构造简单、安装方便构造简单、安装方便 图图 6-60 简支次简支次梁梁的叠接的叠接 主主、次梁所占净空高度较大，减小了建筑净空，不宜用于楼层梁系

55、。次梁所占净空高度较大，减小了建筑净空，不宜用于楼层梁系。 应在主梁腹板的相应位置设置支承加劲肋。应在主梁腹板的相应位置设置支承加劲肋。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.2 次梁与主梁的连接次梁与主梁的连接 梁的拼接、连接和支座 6.5 1. 次梁为简支梁：次梁为简支梁： 2）侧面连接：）侧面连接： 结构高度较小；结构高度较小； 但连接处有一定但连接处有一定M， 计算连接时次梁计算连接时次梁 反力加大反力加大2030。 图图 6-61 简支次简支次梁梁的侧面连接的侧面连接 Suzhou Universit

56、y of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.2 次梁与主梁的连接次梁与主梁的连接 梁的拼接、连接和支座 6.5 2. 次梁为连续梁：次梁为连续梁： 1）叠接）叠接(a)： 次梁中间支座处的负弯矩次梁中间支座处的负弯矩 可以直接由次梁传递可以直接由次梁传递，可采可采 用螺栓或焊缝将次梁固定在用螺栓或焊缝将次梁固定在 主梁上。主梁上。 同时传递同时传递： R(次梁支座反力次梁支座反力)、 M(次梁支座弯矩次梁支座弯矩) N N 图图 6-62 连续次连续次梁梁与主梁的连接与主梁的连接 a/3 a/3 V V 2）侧面连接）侧面连接(b)： 弯矩化为水平

57、力弯矩化为水平力N，N = M / h；次梁根据；次梁根据N 计算连接盖板与次梁上翼缘板间计算连接盖板与次梁上翼缘板间 的焊缝。的焊缝。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 6.5.3 梁的支座梁的支座 梁的拼接、连接和支座 6.5 图图 6-63 梁梁的支座的支座 R 钢梁通过砌体、钢筋混凝土柱或钢柱上的支座，将荷载传递给柱或墙体钢梁通过砌体、钢筋混凝土柱或钢柱上的支座，将荷载传递给柱或墙体。 支承在钢筋混凝土柱、砌体柱或墙身上的钢梁支座主要有三种形式：平板支座、支承在钢筋混凝土柱、砌体柱或墙身上的钢梁支座主要有三

58、种形式：平板支座、 弧形支座（或辊轴支座）和铰轴式支座弧形支座（或辊轴支座）和铰轴式支座。 在设计钢梁的支座时，除了应保证梁端能可靠地传递支座反力并符合梁的力学在设计钢梁的支座时，除了应保证梁端能可靠地传递支座反力并符合梁的力学 计算模型外，还应采取必要的构造措施使梁支座有足够的水平抗振能力和防止计算模型外，还应采取必要的构造措施使梁支座有足够的水平抗振能力和防止 梁端截面侧移和扭转的能力。梁端截面侧移和扭转的能力。 Suzhou University of Science & Technology 第第6章章 受弯构件受弯构件 梁主要承受弯矩、剪力作用。要重点掌握钢梁各种破坏形式的特点、概念，及梁主要承受弯矩、剪力作用。要重点掌握钢梁各种破坏形式的特点、概念，及 防止这些破坏发生的方法；熟练掌握设计中常用的基本计算公式及其应用范围；防止这些破坏发生的方法；熟练掌握设计中常用的基本计算公式及其应用范围； 了解钢梁设计中的各种构造要求。了解钢梁设计中的各种构造要求。 本章小结及学习指导本章小结及学习指导 工程中的钢梁多为单向弯曲梁。为了节约钢材，组成钢梁的板件应在满足局部工程中的钢梁多为单向弯曲梁。为了节约钢材，组成钢梁的板件应在满足局部 稳定要求的前提下，尽可能地宽