钢结构A-4.钢梁

1、第4章 钢梁 Steel Beams定义：定义： 主要用以承受横向荷载的平面结构构件称为受弯构件，其主要用以承受横向荷载的平面结构构件称为受弯构件，其截面形式有实腹式和格构式两大类。实腹式受弯构件通常称为梁，截面形式有实腹式和格构式两大类。实腹式受弯构件通常称为梁，格构式受弯构件通常称为桁架。格构式受弯构件通常称为桁架。应用：应用： 楼盖梁、墙架梁、檩条、吊车梁和工作平台梁；水工钢闸楼盖梁、墙架梁、檩条、吊车梁和工作平台梁；水工钢闸门中的梁和海上采油平台梁等。门中的梁和海上采油平台梁等。梁的类型梁的类型按制作方式分：型钢梁和组合梁按制作方式分：型钢梁和组合梁 型钢梁型钢梁截面：热轧工字钢、热轧

2、截面：热轧工字钢、热轧H型钢、槽钢型钢、槽钢腹板较厚，用钢量大。腹板较厚，用钢量大。 冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢经济，但防腐要求高经济，但防腐要求高特点：构造简单，制造省工，成本较低，优先选用。特点：构造简单，制造省工，成本较低，优先选用。组合梁组合梁当荷载较大或跨度较大时，由于轧制条件的限制，型钢当荷载较大或跨度较大时，由于轧制条件的限制，型钢的尺寸、规格不能满足梁承载能力和刚度的要求，就必须采用组的尺寸、规格不能满足梁承载能力和刚度的要求，就必须采用组合梁。合梁。截面：工字型、箱型截面：工字型、箱型优点；截面组成灵活、材料分布合理，节省钢材。优点；截面组成灵活、材料分布合理，节省钢材。楔形梁

3、楔形梁 按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁按梁截面沿长度有无变化分：等截面梁和变截面梁蜂窝梁蜂窝梁双向弯曲梁双向弯曲梁 按受力情况分：单向弯曲梁和双向弯曲梁按受力情况分：单向弯曲梁和双向弯曲梁(a) 屋面檩条屋面檩条 (b) 吊车梁吊车梁 预应力梁预应力梁 基本原理：受拉基本原理：受拉侧设置高预拉力的钢侧设置高预拉力的钢筋，使梁受荷前反弯筋，使梁受荷前反弯曲。曲。 制作、施工过程制作、施工过程复杂。复杂。预应力梁预应力梁 受弯构件的计算原理受弯构件的计算原理 Design Principle of Flexural Members截面强度和刚度截面强度和刚度 整体稳定整体稳定 局部稳

4、定局部稳定受弯构件的强度和刚度受弯构件的强度和刚度Strength and Stiffness of the Flexural Members 一一 . 弯曲强度弯曲强度弹性阶段：弹性阶段： 边缘应力小于或等于屈服应力边缘应力小于或等于屈服应力弹塑性阶段：弹塑性阶段： a高度范围内进入塑性高度范围内进入塑性塑性阶段：塑性阶段： 全截面进入塑性全截面进入塑性 屈服弯矩屈服弯矩 My=fyWx 全塑性弯矩全塑性弯矩 Mp=fyWp =fy Wx 称为截面形状系数称为截面形状系数 =1.5(矩形）矩形） 1.11.17(工字形）工字形） 弹塑性弯矩弹塑性弯矩 M=fy Wx 截面塑性发展系数截面塑性

5、发展系数 1.0 fWMWMnyyynxxx x ， y 塑性发展系数，我国规范按弹塑性阶段进行设计。塑性发展系数，我国规范按弹塑性阶段进行设计。一般要求一般要求 a 0.125h。在超静定梁中可以采用塑性设计，形成可以转。在超静定梁中可以采用塑性设计，形成可以转动的塑性铰，考虑塑性内力重分布。动的塑性铰，考虑塑性内力重分布。取值要点：取值要点：（1）对截面有平翼缘板的一侧）对截面有平翼缘板的一侧 =1.05; （2）对截面无平翼缘板的一侧）对截面无平翼缘板的一侧 =1.20; （3）对圆管边缘）对圆管边缘 =1.15。特殊情况特殊情况 x= y=1.0： （1）直接承受动荷载的梁；）直接承受

6、动荷载的梁； （2）工字形截面受压翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比大于）工字形截面受压翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比大于 时。时。 yf/23513xxyyqqxyqL=6m对截面有平翼缘板的一侧对截面有平翼缘板的一侧 =1.05对截面无平翼缘板的一侧对截面无平翼缘板的一侧 =1.20对圆管边缘对圆管边缘 =1.15二二. 抗剪强度抗剪强度三三. 同时存在弯曲应力和剪应力时同时存在弯曲应力和剪应力时vwfItVSfeq1 . 1322四四. 局部压应力局部压应力局部压力在轨道高度范围内以45o角扩散，在梁体内以1:2.5坡度角扩散。)25( RyzzwchhalfltF 集中荷载增大系数，重

7、级工作制吊车梁 =1.35，其他梁 =1.0 五五. 正应力、剪应力、局部压应力同时作用正应力、剪应力、局部压应力同时作用1 . 12 . 1 31111222同号时，和当异号时，和当ccwcnxccItFyIMf六六. 受弯构件的刚度受弯构件的刚度vv V 荷载标准值引起的梁中最大挠度v容许挠度，附表2.1钢梁的整体稳定Lateral Buckling of Beams一、整体稳定的概念一、整体稳定的概念 一般情况下，钢梁截一般情况下，钢梁截面高而窄，侧向支撑较弱。面高而窄，侧向支撑较弱。 当荷载增大到某一数当荷载增大到某一数值时后，梁在向下弯曲的值时后，梁在向下弯曲的同时，会突然发生侧向弯

8、同时，会突然发生侧向弯曲和扭转变形的破坏，这曲和扭转变形的破坏，这种现象称之为梁的整体失种现象称之为梁的整体失稳，或称弯扭屈曲。稳，或称弯扭屈曲。 梁维持其稳定状态所梁维持其稳定状态所承担的最大荷载（或弯矩）承担的最大荷载（或弯矩）称为临界荷载（或临界弯称为临界荷载（或临界弯矩）矩）公式中包含三种刚度公式中包含三种刚度EIy(抗弯刚度抗弯刚度)、GIt(抗扭刚度抗扭刚度)、EIw (抗翘曲刚度抗翘曲刚度)及及梁的侧向支承点间距梁的侧向支承点间距l1。提高梁整体稳定的有效措施：提高梁整体稳定的有效措施： 加宽受压翼缘板，增大加宽受压翼缘板，增大Iy、It、Iw； 减少梁受压翼缘的自由长度减少梁受

9、压翼缘的自由长度 l1; 加强抗扭转约束。加强抗扭转约束。)1 (221212wtywyEIGIlIIlEI)1 (221212wtywycrEIGIlIIlEIM纯弯曲时双轴对称工字形截面简支梁的临界弯矩纯弯曲时双轴对称工字形截面简支梁的临界弯矩影响梁临界弯矩（整体稳定性）的主要因素：影响梁临界弯矩（整体稳定性）的主要因素：（1）梁的侧向抗弯刚度）梁的侧向抗弯刚度EIy，抗扭刚度，抗扭刚度GIt、抗翘曲刚度、抗翘曲刚度EIw。 EIy 、GIt、 EIw愈大，临界弯矩愈大，箱形截面、工字形截面较为有愈大，临界弯矩愈大，箱形截面、工字形截面较为有利，槽形、利，槽形、T形截面次之，避免选用形截面

10、次之，避免选用L形截面。加强梁的受压形截面。加强梁的受压翼缘，增加其对翼缘，增加其对y轴的惯性矩，能有效地提高临界弯矩；轴的惯性矩，能有效地提高临界弯矩；（2）梁受压翼缘侧向支承点间的距离）梁受压翼缘侧向支承点间的距离l1。梁侧向支承点间距愈小，。梁侧向支承点间距愈小，临界弯矩愈大；临界弯矩愈大；（3）荷载类型和弯矩图形状。弯矩图愈接近矩形，临界弯矩愈小；）荷载类型和弯矩图形状。弯矩图愈接近矩形，临界弯矩愈小；（4）荷载作用于截面的不同位置。荷载作用于梁的上翼缘，促使）荷载作用于截面的不同位置。荷载作用于梁的上翼缘，促使梁截面扭转加剧梁截面扭转加剧, 临界弯矩愈小。作用于下翼缘，阻碍梁截面临界

11、弯矩愈小。作用于下翼缘，阻碍梁截面扭转，临界弯矩愈大；扭转，临界弯矩愈大；（5）端部支承条件；）端部支承条件；（6）初始变形、初始偏心、残余应力等初始缺陷。）初始变形、初始偏心、残余应力等初始缺陷。二、梁整体稳定性的验算二、梁整体稳定性的验算单向弯矩单向弯矩Mx ： 双向弯矩双向弯矩Mx、My ： 工字形截面对弱轴工字形截面对弱轴y弯曲时，不会有稳定问题，只需要验算抗弯强弯曲时，不会有稳定问题，只需要验算抗弯强度，把对度，把对x轴的稳定和对轴的稳定和对y轴的强度两个验算公式相加，得，轴的强度两个验算公式相加，得， 为梁整体稳定系数为梁整体稳定系数fWMxbxfWMWMyyyxbxb（边缘屈服弯

12、矩）临界弯矩）ycrycrbMMf( 规范规范 计算公式计算公式 1. 焊接工字形截面焊接工字形截面 梁整体稳定的等效临界弯矩系数，附表梁整体稳定的等效临界弯矩系数，附表9.1 截面不对称影响系数截面不对称影响系数 双轴对称工字形截面双轴对称工字形截面 单轴对称工字形截面单轴对称工字形截面 加强受压翼缘加强受压翼缘 加强受拉翼缘加强受拉翼缘 bybyxybbfhtWAh235)4 . 4(14320212bb0b) 12(8 . 0bb12bb为受压翼缘厚度为梁截面全高，轴的惯性矩）翼缘对分别为受压翼缘和受拉、1121211t , , ( hAIiilyIIIIIyyyyb当时6 . 0b12

13、82. 007. 1bbbbb代替进行修正，用非弹性阶段，应对考虑初弯曲、加荷偏心及残余应力等缺陷的影响，此时考虑初弯曲、加荷偏心及残余应力等缺陷的影响，此时材料已进入弹塑性阶段，整体稳定临界力显著降低材料已进入弹塑性阶段，整体稳定临界力显著降低.2. 箱形截面箱形截面 由于截面的抗扭刚度远大于开口截面（工字形截面）的抗扭由于截面的抗扭刚度远大于开口截面（工字形截面）的抗扭刚度，具有较好的整体稳定性。刚度，具有较好的整体稳定性。规范规范规定，截面尺寸满足规定，截面尺寸满足h/b0 6，且，且 时可不验算梁的整体稳定。时可不验算梁的整体稳定。 上述两个条件在实际工程中都能做到，因此规范无箱形截面

14、梁上述两个条件在实际工程中都能做到，因此规范无箱形截面梁整体稳定系数的计算方法。整体稳定系数的计算方法。)235(9501yfbl1）荷载的类型；荷载的类型； 2）荷载的作用位置；荷载的作用位置； 3）梁的侧向刚度梁的侧向刚度EIy、扭转刚度扭转刚度GIt 、翘曲刚度翘曲刚度EI；4）受压翼缘的自由长度受压翼缘的自由长度l1 ；5）梁的支座约束程度。梁的支座约束程度。 影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施影响梁整体稳定的因素及增强梁整体稳定的措施 提高梁受压翼缘的侧向稳定性是提高梁整体稳定的有效方法。较经济合理的方法是设置侧向支撑，减少梁受压翼缘的自由长度。1.1.影响梁整体稳定的因素影

15、响梁整体稳定的因素2.2.增强梁整体稳定的措施增强梁整体稳定的措施1）增大受压翼缘的宽度增大受压翼缘的宽度；2）在受压翼缘设置侧向支撑在受压翼缘设置侧向支撑；3）当梁跨内无法增设侧向支撑时，宜采取闭合箱形截面当梁跨内无法增设侧向支撑时，宜采取闭合箱形截面；4）增加梁两端的约束提高其稳定承载力。采取措施使梁端不能发增加梁两端的约束提高其稳定承载力。采取措施使梁端不能发 生扭转。生扭转。不需验算梁的整体稳定的情况不需验算梁的整体稳定的情况 （2） H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度l1与其与其宽度宽度b1之比不超过下表所列数值时之比不超过下表所列数值时。

16、H型钢或工字形截面简支梁不需验算整体稳定性的最大型钢或工字形截面简支梁不需验算整体稳定性的最大l1/b1值值 跨中无侧向支承点的梁钢 号荷载作用在上翼缘荷载作用在下翼缘跨中受压翼缘有侧向支承点的梁，不论荷载作用于何处Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0 （1 1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。阻止梁受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。 （3 3）对箱形截面简支梁，当满足对箱形截面简支梁，当满足h/b0

17、 6，且，且 l1/b195（ 235/fy）时）时结构就不会丧失整体稳定。结构就不会丧失整体稳定。bb0t1h0twtwt2b1b2h焊接工字形截面受弯构件焊接工字形截面受弯构件 的近似公式的近似公式当当 时，可按下式计算稳定系数：时，可按下式计算稳定系数：(工字形截面）工字形截面）1. 双轴对称双轴对称2. 单轴对称单轴对称公式中已考虑了公式中已考虑了 的情况，因此不必换算成的情况，因此不必换算成 。byyf2351202354400007. 12yybf23514000) 1 . 02(07. 12yybxbfAhW6 . 0bb例题4-1梁板件的局部稳定Local Buckling o

18、f Thin Plate 为了提高焊接组合梁的强度和刚度，腹板宜选得高一些，而为了为了提高焊接组合梁的强度和刚度，腹板宜选得高一些，而为了提高梁的整体稳定性，翼缘宜选得宽一些。由于板件过宽而薄，常会提高梁的整体稳定性，翼缘宜选得宽一些。由于板件过宽而薄，常会在梁发生强度破坏或丧失整体稳定性之前，梁的部分板面会偏离原来在梁发生强度破坏或丧失整体稳定性之前，梁的部分板面会偏离原来的平面位置而发生波形鼓曲，称此现象为局部失稳，或称板屈曲。局的平面位置而发生波形鼓曲，称此现象为局部失稳，或称板屈曲。局部失稳后，就有可能导致梁的过早破坏。部失稳后，就有可能导致梁的过早破坏。 热轧型钢梁，一般不需进行局部

19、稳定计算。热轧型钢梁，一般不需进行局部稳定计算。b受压翼缘屈曲受压翼缘屈曲腹板屈曲腹板屈曲局部失稳的后果局部失稳的后果：恶化工作条件，降低构件的承载能力，动力荷载作用下易引恶化工作条件，降低构件的承载能力，动力荷载作用下易引起疲劳破坏。起疲劳破坏。还可能因为梁刚度不足，挠度过大，影响正常使用；钢结构还可能因为梁刚度不足，挠度过大，影响正常使用；钢结构表面锈蚀严重，耐久性差。表面锈蚀严重，耐久性差。局部稳定局部稳定构件的局部稳定问题就是保证梁的受压翼缘以及梁的腹板等构件的局部稳定问题就是保证梁的受压翼缘以及梁的腹板等板件在构件整体失稳前不发生局部失稳或者在设计中合理利板件在构件整体失稳前不发生局

20、部失稳或者在设计中合理利用这些板件的屈曲后性能。用这些板件的屈曲后性能。薄板屈曲概念薄板屈曲概念实腹式截面（如工字形、槽形、箱形）构件都由一些板件组成。实腹式截面（如工字形、槽形、箱形）构件都由一些板件组成。这些板件在中面（平分板厚的平面）内的一定压力作用下，不能这些板件在中面（平分板厚的平面）内的一定压力作用下，不能保持其平面变形状态下的平衡形式，发生弯曲变形。这种现象称保持其平面变形状态下的平衡形式，发生弯曲变形。这种现象称为板件失稳，对于整个轴心受压构件来说称局部失稳（屈曲）。为板件失稳，对于整个轴心受压构件来说称局部失稳（屈曲）。Nx单位宽度上的力，单位宽度上的力， Nx= xt， t

21、板厚板厚NxNx面内压力面内压力作用在中面内的压力和剪力作用在中面内的压力和剪力中面中面Nxy矩形薄板的屈曲矩形薄板的屈曲薄板失稳薄板失稳纯弯屈曲纯剪屈曲二、受压翼缘的局部稳定 梁的受压翼缘可近似视为：一个三边简支一边自由单向均匀受压薄板，其临界应力为：2100618 bt.cr 弹性模量折减系数；板边缘的弹性约束系数屈曲系数；式中：222)1 (12btEcr2100618 bt.cr 22100953.310025.00 .1425.0618 btbt.crycrf yftb23513 0 . 1当板长趋于无穷大，故当板长趋于无穷大，故=0.425；不考虑腹板对翼缘的；不考虑腹板对翼缘的约

22、束作用约束作用 ， ，令，令=0.25，则：，则： 2425. 0ab因此，规范规定不发生局部失稳的板件宽厚比：yftb23513 yftb23515 yftb235400 tbb0th0twbt三、腹板的局部稳定三、腹板的局部稳定腹板可在弯曲正应力、剪应力、局部压应力作用下发生局部失稳。纯弯屈曲纯剪屈曲crc , hoa局部压应力下的屈曲1. 腹板的纯剪屈曲腹板的纯剪屈曲 腹板的纯剪切屈曲发生在中性轴附近。四边简支的矩形板，在均腹板的纯剪切屈曲发生在中性轴附近。四边简支的矩形板，在均匀分布的剪应力的作用下，屈曲时呈现沿匀分布的剪应力的作用下，屈曲时呈现沿45方向的倾斜的鼓曲，方向的倾斜的鼓曲

23、，这个方向与主压应力的方向垂直，板弹性阶段临界剪应力为这个方向与主压应力的方向垂直，板弹性阶段临界剪应力为:210018 6wcrt. kb当当a1.2为弹性状态，为弹性状态， s0.8规范认为临界剪应力会进入塑规范认为临界剪应力会进入塑性，而当性，而当0.8 s1.2时，临界剪应力处于弹塑性状态。时，临界剪应力处于弹塑性状态。规范规范规定仅受剪应力作用的腹板，不会发生剪切失规定仅受剪应力作用的腹板，不会发生剪切失稳的高厚比限值取稳的高厚比限值取:ywfth235800 如不设横向加劲肋，如不设横向加劲肋，ah0， h0 /a0，k5.34, =1.232.2.腹板的纯弯屈曲腹板的纯弯屈曲20

24、100445wcrth如果梁腹板过薄，当弯矩达到一如果梁腹板过薄，当弯矩达到一定值后，在弯曲压应力作用下腹定值后，在弯曲压应力作用下腹板会发生屈曲，形成多波失稳。板会发生屈曲，形成多波失稳。设梁腹板为纯弯作用下的四边简设梁腹板为纯弯作用下的四边简支板，屈曲系数支板，屈曲系数k23.9，如果不，如果不考虑上、下翼缘对腹板的转动约考虑上、下翼缘对腹板的转动约束作用，令束作用，令b=h0,可得到腹板简支可得到腹板简支于翼缘的临界力公式：于翼缘的临界力公式：有效的阻止纯弯屈曲的措施是在有效的阻止纯弯屈曲的措施是在腹板受压区中部偏上的部位设置腹板受压区中部偏上的部位设置纵向加劲肋，加劲肋距受压边的纵向加

25、劲肋，加劲肋距受压边的距离为距离为h1=(1/5-1/4)h0. 考虑上、下翼缘对腹板的转动约束作用时：考虑上、下翼缘对腹板的转动约束作用时：受拉翼缘受拉翼缘刚度大，刚度大，梁腹板和受拉翼缘相连接的转动基本被约束，相当于完全嵌固。梁腹板和受拉翼缘相连接的转动基本被约束，相当于完全嵌固。受受压翼缘压翼缘对腹板的约束除与本身的刚度有关外，还和限制其转动的构对腹板的约束除与本身的刚度有关外，还和限制其转动的构造有关。有构造限制时造有关。有构造限制时 1.66；没有构造限制时没有构造限制时 =1.23.令令 crfy，可得梁受压翼缘的扭转可得梁受压翼缘的扭转受到约束受到约束和和没有受到约束没有受到约束

26、时，腹时，腹板在纯弯作用下不发生局部失稳的高厚比限值分别为：板在纯弯作用下不发生局部失稳的高厚比限值分别为：00235235177153wywyhhtftf和 规范规定腹板不设置纵向加劲肋的限值为：规范规定腹板不设置纵向加劲肋的限值为：ywywfthfth23515023517000 和和20100618htk.wc,cr若在局部压应力下不发生局部失稳，应满足：若在局部压应力下不发生局部失稳，应满足：yc,crf 腹板在局部压应力下不会发腹板在局部压应力下不会发生屈曲的高厚比限值为生屈曲的高厚比限值为: :crc , hoa规范取：规范取：ywfth235800 3.3.腹板在局部压应力作用下

27、的屈曲腹板在局部压应力作用下的屈曲屈曲系数屈曲系数k k与板的边长比有关与板的边长比有关0y235/84htf01.81 0.255ha翼缘对腹板的约束系数为：翼缘对腹板的约束系数为：梁腹板受力复杂，厚度较小，主要承受剪力，采用加大板厚的方法梁腹板受力复杂，厚度较小，主要承受剪力，采用加大板厚的方法来保证腹板的局部稳定不经济，也不合理。一般采用加劲肋的方法来保证腹板的局部稳定不经济，也不合理。一般采用加劲肋的方法来减小板件尺寸，防止腹板屈曲。从而提高局部稳定承载力。来减小板件尺寸，防止腹板屈曲。从而提高局部稳定承载力。横向加劲肋横向加劲肋主要防止剪应力和局部压应力作用下的腹板失稳；主要防止剪应

28、力和局部压应力作用下的腹板失稳；纵向加劲肋纵向加劲肋主要防止弯曲压应力可能引起的腹板失稳；主要防止弯曲压应力可能引起的腹板失稳；短加劲肋短加劲肋主要防止局部压应力下的腹板失稳。主要防止局部压应力下的腹板失稳。纵向加劲肋纵向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋短加劲肋短加劲肋横向加劲肋应贯通，纵向加劲肋应断开；集中荷载下应横向加劲肋应贯通，纵向加劲肋应断开；集中荷载下应设横向加劲肋或短加劲肋。设横向加劲肋或短加劲肋。 加劲肋布置原则加劲肋布置原则1、当 时，可不配置横向加劲肋。有局部压应力时构造配置。2、当 时，按计算配置横向加劲肋 。3、当 （受压翼缘受到约束，如连有刚性铺板），同时配置横向加劲肋和纵向

29、加劲肋。 当 （其他情况），同时配置横向加劲肋和纵向加劲肋。 任何情况下要求ywfth235800ywfth235800ywfth2351700ywfth2351500ywfth2352500加劲肋的间距0025 . 0hah（1 1） 横向加劲肋加强的腹板横向加劲肋加强的腹板h0 0a 计算区格，平均弯矩作用下，腹板计算高度边缘的弯曲压应力；计算区格，平均弯矩作用下，腹板计算高度边缘的弯曲压应力； -计算区格，平均剪力作用下，腹板截面剪应力；计算区格，平均剪力作用下，腹板截面剪应力； c c腹板计算高度边缘的局部压应力，计算时取腹板计算高度边缘的局部压应力，计算时取=1.0=1.0。腹板局部

30、稳定性验算腹板局部稳定性验算22,1ccrc crcr（2 2）同时设置横向和纵向加劲肋加强的腹板）同时设置横向和纵向加劲肋加强的腹板h1ah hh h1 1）受压区区格）受压区区格 ：221, 111ccrc crcr：的的实实用用计计算算表表达达式式如如下下1,11,crccrcr 111111117523564235crcrbbywbywbfh tafh tbh）按公式计算，但应将改为代替：、当梁的受压翼缘扭转受到约束时：、当梁的受压翼缘扭转未受到约束时：纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离。1012;crcrhh）按公式计算，但应将 改为 代替,11111135623540235c

31、crcrbcywcywcfh tafh tb）按公式计算，但应将 改为代替：、当梁的受压翼缘扭转受到约束时：、当梁的受压翼缘扭转未受到束时：2)2)下区格下区格 ：ah hh hh2 计算区格，平均弯矩作用下，腹板纵向加劲肋处的弯曲计算区格，平均弯矩作用下，腹板纵向加劲肋处的弯曲 压应力；压应力； 腹板在纵向加劲肋处的局部压应力，取腹板在纵向加劲肋处的局部压应力，取 计算同前。计算同前。cc 3 . 02 22222,221ccrc crcr：的的实实用用计计算算表表达达式式如如下下2,22,crccrcr 高度受拉边缘的距离。纵向加劲肋至腹板计算代替：改用公式计算，但应将按）22222235

32、1941hfthywbbbcrcr;2202代替改为公式计算，但应将按）hhcrcr2,2:32220,2,hahahhcrCcrc取时当代替改为公式计算，但应将按）h1221, 111ccrc crcr) )受压翼缘和纵向加劲肋间设有短加劲肋的区格板受压翼缘和纵向加劲肋间设有短加劲肋的区格板ah hh ha a1 1：的的实实用用计计算算表表达达式式如如下下1,11,crccrcr ;11公式计算按）crcr111111111111,5 . 04 . 012 . 123573235872 . 13hahaftabftaahaywcywccbcrcrc时：上式右侧乘以当未受到束时：、当梁的受压

33、翼缘扭转受到约束时：、当梁的受压翼缘扭转时：当代替：改为公式计算，但应将按）;21101代替、改为、公式计算，但应将按）ahahcrcr6.6.腹板局部稳定验算步骤腹板局部稳定验算步骤实腹梁腹板局部稳定的验算比较复杂。验算步骤如下：实腹梁腹板局部稳定的验算比较复杂。验算步骤如下： (1) 计算高厚比。若满足规定限值，或不必设置加劲肋；或根据构计算高厚比。若满足规定限值，或不必设置加劲肋；或根据构造要求设置横向加劲肋，但不需验算稳定性。造要求设置横向加劲肋，但不需验算稳定性。 当高厚比超过规定限值时，应按规定设置横向加劲肋或横向、当高厚比超过规定限值时，应按规定设置横向加劲肋或横向、纵向加劲肋。

34、纵向加劲肋。 1）先设定加劲肋间距先设定加劲肋间距a。 2）计算加劲肋之间板块的平均弯曲正应力、平均力剪应力和局计算加劲肋之间板块的平均弯曲正应力、平均力剪应力和局部压应力。部压应力。 3）计算各种单一力学状态下的临界应力：临界弯曲应力计算各种单一力学状态下的临界应力：临界弯曲应力( ( crcr) )、临界剪应力临界剪应力( cr)、临界局部压应力临界局部压应力( c,cr) 。 4）验算腹板稳定。过于富裕或不满足设计要求时，可调整纵、验算腹板稳定。过于富裕或不满足设计要求时，可调整纵、横向加劲肋的间距，再进行验算。横向加劲肋的间距，再进行验算。 （3）需验算的截面位置，首先是梁的端部第一块

35、板段（此需验算的截面位置，首先是梁的端部第一块板段（此处剪力最大）；截面改变处的板段（剪应力小些但正应力大）处剪力最大）；截面改变处的板段（剪应力小些但正应力大）和跨中截面（正应力最大和跨中截面（正应力最大 ）。）。加劲肋的构造和截面尺寸加劲肋的构造和截面尺寸加劲肋一般用钢板做成，腹板两加劲肋一般用钢板做成，腹板两侧成对布置，亦可单侧布置。重侧成对布置，亦可单侧布置。重级工作制吊车和支承加劲肋不可级工作制吊车和支承加劲肋不可单侧布置。单侧布置。横向加劲肋的间距横向加劲肋的间距a不得小于不得小于0.5h0，也不得大于也不得大于2h0。(对对 0的梁，的梁， 时，可采用时，可采用2.5 h0)。

36、加劲肋应有足够的刚度才能作为加劲肋应有足够的刚度才能作为腹板的可靠支承，所以对加劲肋腹板的可靠支承，所以对加劲肋的截面尺寸和截面惯性矩应有一的截面尺寸和截面惯性矩应有一定要求。定要求。c100/0wth双侧布置的钢板横向加劲肋的外伸宽度双侧布置的钢板横向加劲肋的外伸宽度 (mm)单侧布置时，外伸宽度应比上式增大单侧布置时，外伸宽度应比上式增大20。加劲肋的厚度加劲肋的厚度横向和纵向加劲肋相交处切断纵向肋使横向肋连续。横向肋的截横向和纵向加劲肋相交处切断纵向肋使横向肋连续。横向肋的截面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩纵向加劲肋的截面惯性矩纵向加劲肋的截面

37、惯性矩(对对y轴轴)，应满足下列要求，应满足下列要求40300hbs303wzthI 85. 0/0ha305 . 1wythI 85. 0/0ha30200)(45. 05 . 2(wythhahaI15ssbt 支座处支撑加劲肋1.当集中荷载R通过支承加劲肋端部刨平顶紧于柱顶或梁翼缘传递时，按传递全部R计算其端面承压应力 当集中荷载很小时, 支承加劲肋和翼缘间也可不刨平顶紧,而靠焊缝传力。2.支承加劲肋应按承受轴心压力R的柱验算其在腹板平面外的整体稳定。计算高度取为h0 ，柱截面取加劲肋及其两侧 范围内的腹板，但不超出梁端为限。3.支承加劲肋与腹板的连接应按承受全部集中荷载R计算，常采用角

38、焊缝连接，取应力沿焊缝全长均匀分布。 cececefAR/ywft/23515型钢梁：型钢梁： (热轧）工字钢、槽钢、角钢热轧）工字钢、槽钢、角钢 。 （冷弯）卷边槽钢、卷边（冷弯）卷边槽钢、卷边Z形钢形钢 组合钢梁：组合钢梁： 钢板组焊钢板组焊 型钢组焊型钢组焊 钢板与形钢组焊钢板与形钢组焊 特殊形式：特殊形式： 异种钢梁异种钢梁 (翼缘低合金钢，腹板翼缘低合金钢，腹板3号钢）号钢） 蜂窝梁蜂窝梁 钢与混凝土组合梁钢与混凝土组合梁 预应力钢梁预应力钢梁梁的设计梁的类型和梁格布置梁的类型和梁格布置 Beam types and Layouts面板次 梁主 梁柱支 撑型钢型钢梁的设计梁的设计主要

39、步骤：主要步骤：1. 计算弯矩和剪力；计算弯矩和剪力；2. 按强度条件计算按强度条件计算Wx； 3. 查型钢表，选择适当的型钢；查型钢表，选择适当的型钢；4. 验算强度，验算整体稳定性；验算强度，验算整体稳定性；5. 验算挠度。验算挠度。均布荷载均布荷载 跨中集中荷载跨中集中荷载均布荷载均布荷载+集中荷载集中荷载fMWxxx 2xxkEIlM 485384524xxkxkEIlMEIlq 12148123xxkxkEIlMEIlP 1012xxkEIlM组合梁的设计 （一）、截面设计（一）、截面设计 组合梁的截面应满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要求。组合梁的截面应满足强度、刚度、整体稳定

40、和局部稳定的要求。选择截面时先考虑抗弯强度要求，使截面有足够的抵抗矩，并在选择截面时先考虑抗弯强度要求，使截面有足够的抵抗矩，并在计算过程中随时兼顾其它各项要求。不同形式梁截面选择的方法计算过程中随时兼顾其它各项要求。不同形式梁截面选择的方法和步骤基本相同，现以焊接双轴对称工形截面梁为例来说明和步骤基本相同，现以焊接双轴对称工形截面梁为例来说明设计方法。截面设计共需确定四设计方法。截面设计共需确定四个基本尺寸：个基本尺寸：h0(或或h)、tw 、b和和t。 1、初选截面、初选截面 （1）梁高）梁高 梁的截面高度梁的截面高度h根据根据下面三个参考高度确定：下面三个参考高度确定： 、建筑容许最大梁

41、高、建筑容许最大梁高hmax 由建筑设计、工艺设计净空要求或通航净空要求等确定。由建筑设计、工艺设计净空要求或通航净空要求等确定。、刚度要求的最小梁高、刚度要求的最小梁高hmin 刚度要求梁有一定的高度刚度要求梁有一定的高度hmin，否则梁的挠度就会超过规，否则梁的挠度就会超过规定的容许值。简支梁定的容许值。简支梁 、经济高度、经济高度he：一般来说，梁的高度大，腹板用钢量增多，：一般来说，梁的高度大，腹板用钢量增多，而翼缘板用钢量相对减少；梁的高度小，则情况相反。最经而翼缘板用钢量相对减少；梁的高度小，则情况相反。最经济的截面高度应使梁的总用钢量为最小。济的截面高度应使梁的总用钢量为最小。L

42、wEfLh/16.0min经济高度经济高度he 使梁腹板和翼缘板的总用钢量最小。 3x352cm , W(cm) 307 1 . 3 0 , )(单位为或经验公式：得fMfMWhWhdhdAhfAbxxxxeeee设计时，通常取设计时，通常取hw=（0.80.9)he，宜为，宜为50mm的倍数。的倍数。估算梁高估算梁高h，使，使 hminhhmax腹板厚度腹板厚度按抗剪强度条件按抗剪强度条件 可近似取最大剪应力为平均剪应力的可近似取最大剪应力为平均剪应力的1.2倍倍一般情况，抗剪强度不控制梁截面尺寸，腹板厚度采用经验公式一般情况，抗剪强度不控制梁截面尺寸，腹板厚度采用经验公式估算估算(局部稳定

43、和构造要求）：局部稳定和构造要求）：或或 tw 6mm，并取，并取2mm的倍数的倍数。vwwvwxxfhVtftIVS , 得(mm) 003. 07 (mm) 5 . 3 wwwwhthtvwwvwwfhVtfthVmaxmax2 . 1 , 2 . 1得翼缘的宽度b和厚度t 通常采用通常采用t和和b分别为分别为2和和10mm的倍数，应使的倍数，应使b适当大些，适当大些，以利于整体稳定和梁上铺放面板，也便于变截面时将以利于整体稳定和梁上铺放面板，也便于变截面时将b缩小。缩小。单个翼缘板的截面面积单个翼缘板的截面面积翼缘局部稳定要求翼缘外伸宽厚比翼缘局部稳定要求翼缘外伸宽厚比翼缘宽度与梁高的关

44、系翼缘宽度与梁高的关系161tbhthWAfwwwxf）弹性设计时 23515 ( 235131111yyftbftb5 . 26hbhf梁截面沿梁长度的改变 将梁的截面随弯矩变化而加以改变，可节省钢材，但制造费将梁的截面随弯矩变化而加以改变，可节省钢材，但制造费用增加。设计时常用改变翼缘宽度或改变梁高两种方式。梁改变一用增加。设计时常用改变翼缘宽度或改变梁高两种方式。梁改变一次截面可节省钢材次截面可节省钢材1020%。如改变次数增多，其经济效益并不显。如改变次数增多，其经济效益并不显著。为了便于制造，一般只改变一次截面。著。为了便于制造，一般只改变一次截面。 梁的挠度可采用近似公式：梁的挠度

45、可采用近似公式： 由整体稳定条件控制设计的梁，不宜沿长度改变截面。由整体稳定条件控制设计的梁，不宜沿长度改变截面。腹板与翼缘间焊缝的计算腹板与翼缘间焊缝的计算 翼缘与腹板间采用焊透的翼缘与腹板间采用焊透的T形连接焊缝时不必进行焊缝强度形连接焊缝时不必进行焊缝强度计算。对于角焊缝连接，必须通过焊缝强度计算来确定焊脚尺计算。对于角焊缝连接，必须通过焊缝强度计算来确定焊脚尺寸寸hf 。梁上弯矩变化时，在翼缘与腹板之间将产生剪力。梁上弯矩变化时，在翼缘与腹板之间将产生剪力Vh。 wIIEIlMwxxxk/12.012.1102xwwxwhIVSttIVStV111Vh由腹板与翼缘间焊缝承受由腹板与翼缘

46、间焊缝承受 当当c0时，焊缝不仅承受水平剪力时，焊缝不仅承受水平剪力Vh，同时还承受由，同时还承受由c引引起的竖向剪力起的竖向剪力Tv。焊缝的强度计算公式为：焊缝的强度计算公式为：可求得可求得 对于直接承受动力荷载的梁，取上式对于直接承受动力荷载的梁，取上式f=1.0；其它情况，；其它情况，取取f =1.22。 xwffIfVSh4.11ZwwzwcVlFttlFtT11wfffh.hVfVT702222124 . 11xzfwffIVSlFfh梁的拼接、连接和支座设计梁的拼接、连接和支座设计 一一. 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接分为工厂拼接（受钢材尺寸的限制，梁的拼接分为工厂拼接（受钢材尺寸的限制，在工厂把钢材接长或接宽）和工地拼接（受运输或安装条件限在工厂把钢材接长或接宽）和工地拼接（受运输或安装条件限制，梁须分段制造，运至建设现场后在工地进行的拼接）两种。制，梁须分段制造，运至建设现场后在工地进行的拼接）两种。 1. 工厂拼接工厂拼接 钢梁的拼接位置宜位于弯钢梁的拼接位置宜位于弯矩较小处。翼缘与腹板的拼接矩较小处。翼缘与腹板的拼接位置宜错开，并避免与加劲肋位置宜错开，并避免与加劲肋或次梁连接处重合，以防止焊或