第3章构件截面承载能力强度(2009)

1、3.1 轴心受力构件的强度及截面选择轴心受力构件的强度及截面选择3.2 梁的类型及强度梁的类型及强度3.3 梁的局部压应力和组合应力梁的局部压应力和组合应力3.4 按强度选择梁截面按强度选择梁截面3.5 梁的内力重分布和塑性设计梁的内力重分布和塑性设计3.6拉弯、压弯构件的应用和强度设计拉弯、压弯构件的应用和强度设计3.1 轴心受力构件的强度及截面选择轴心受力构件的强度及截面选择3.1.1 轴心受力构件的应用及截面形式轴心受力构件的应用及截面形式 轴心受力构件是指承受通过构件截面形心轴线的轴轴心受力构件是指承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件向力作用的构件. 当这种轴向力为拉力时，称为轴

2、心受拉构件，简称当这种轴向力为拉力时，称为轴心受拉构件，简称轴心拉杆轴心拉杆. 当这种轴向力为压力时，称为轴心受压构件，简称当这种轴向力为压力时，称为轴心受压构件，简称轴心压杆轴心压杆. 轴心受力构件广泛地应用于屋架、托架、塔架、网轴心受力构件广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑架和网壳等各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。系统中。 一、轴心受力构件的应用一、轴心受力构件的应用 轴心受拉构件轴心受拉构件：桁架拉杆、网架、塔架：桁架拉杆、网架、塔架 轴心受压构件轴心受压构件：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱承

3、载力极限状态：承载力极限状态： 强度、稳定强度、稳定轴心受拉构件轴心受拉构件：强度控制：强度控制轴心受压构件轴心受压构件：强度、稳定必须同时满足：强度、稳定必须同时满足u轴心受力构件应满足两个极限状态：轴心受力构件应满足两个极限状态：正常使用极限状态：刚度正常使用极限状态：刚度 轴心受力构件（包括轴心受压柱），按其截面组成轴心受力构件（包括轴心受压柱），按其截面组成形式，可分为实腹式构件和格构式构件两大类。形式，可分为实腹式构件和格构式构件两大类。1、实腹式截面、实腹式截面实腹式构件具有整体连通的截面实腹式构件具有整体连通的截面常见的有三种截面形式常见的有三种截面形式: 第一种是热轧型钢截面，

4、如圆钢、圆管、方管、第一种是热轧型钢截面，如圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、角钢、工字钢、T型钢、宽翼缘型钢、宽翼缘H型钢和槽钢等，其中型钢和槽钢等，其中最常用的是工字形或最常用的是工字形或H形截面；形截面； 第二种是冷弯型钢截面，如卷边和不卷边的角钢或第二种是冷弯型钢截面，如卷边和不卷边的角钢或槽钢与方管；槽钢与方管； 第三种是型钢或钢板连接而成的组合截面。在普通第三种是型钢或钢板连接而成的组合截面。在普通桁架中，受拉或受压杆件常采用两个等边或不等边角钢桁架中，受拉或受压杆件常采用两个等边或不等边角钢组成的组成的T形截面或十字形截面，也可采用单角钢、圆管、形截面或十字形截面，也可采用单角钢、

5、圆管、方管、工字钢或方管、工字钢或T型钢等截面。轻型桁架的杆件则采用型钢等截面。轻型桁架的杆件则采用小角钢、圆钢或冷弯薄壁型钢等截面。小角钢、圆钢或冷弯薄壁型钢等截面。 格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件联系组格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件联系组成，采用较多的是两分肢格构式构件。成，采用较多的是两分肢格构式构件。 实腹式构件比格构式构件构造简单，制造方便，整体受实腹式构件比格构式构件构造简单，制造方便，整体受力和抗剪性能好，但截面尺寸较大时钢材用量较多；力和抗剪性能好，但截面尺寸较大时钢材用量较多； 而格构式构件容易实现两主轴方向的等稳定性，刚度较而格构式构件容易实现两主轴方向的等稳定

6、性，刚度较大，抗扭性能较好，用料较省。大，抗扭性能较好，用料较省。 分肢通常采用轧制槽钢或工字钢，承受荷载较大时可采用分肢通常采用轧制槽钢或工字钢，承受荷载较大时可采用焊接工字形或槽形组合截面。焊接工字形或槽形组合截面。 缀件有缀条或缀板两种，一般设置在分肢翼缘两侧平面内，缀件有缀条或缀板两种，一般设置在分肢翼缘两侧平面内，其作用是将各分肢连成整体，使其共同受力，并承受绕虚轴弯其作用是将各分肢连成整体，使其共同受力，并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。曲时产生的剪力。 在格构式构件截面中，通过分肢腹板的主轴叫做实轴，通在格构式构件截面中，通过分肢腹板的主轴叫做实轴，通过分肢缀件的主轴叫做虚轴。过分肢

7、缀件的主轴叫做虚轴。 缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，缀条常采用单缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，缀条常采用单角钢，与分肢翼缘组成桁架体系，使承受横向剪力时有较大的角钢，与分肢翼缘组成桁架体系，使承受横向剪力时有较大的刚度。刚度。 缀板常采用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。在构件产缀板常采用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。在构件产生绕虚轴弯曲而承受横向剪力时，刚度比缀条格构式构件略低，生绕虚轴弯曲而承受横向剪力时，刚度比缀条格构式构件略低，所以通常用于受拉构件或压力较小的受压构件。所以通常用于受拉构件或压力较小的受压构件。3.1.2 3.1.2 轴心受拉构件的强度轴心受拉构件的强度一、轴心

8、受力构件的强度计算一、轴心受力构件的强度计算 11333，附表查设计值，钢材的抗拉或抗压强度构件的净截面面积设计值；构件的轴心拉力或压力PfANnfANn轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。3.1.3 3.1.3 轴心受压构件的强度轴心受压构件的强度强度计算与轴心受拉一样，一般其承载力由稳定控制强度计算与轴心受拉一样，一般其承载力由稳定控制孔洞处截面应力分布孔洞处截面应力分布(a) 弹性状态应力弹性状态应力 (b) 极限状态应力极限状态应力）（aNb 关于净截面面积关于净截面面积nA）（bNb面破坏沿面破坏沿tdtbAn03截面的较小面积截面

9、和应取截面破坏也可能沿截面破坏构件可能沿nA！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑！对高强螺栓摩擦型连接，净截面强度验算要考虑孔前传力的影响。孔前传力的影响。3.1.4、索的受力性能和强度计算、索的受力性能和强度计算-采用容许应力法采用容许应力法kfANkkmax0 . 32.5max安全系数，宜取钢索材料强度的标准值钢索的有效截面面积值得的钢索最大拉力标准各种组合工况下计算所、地震荷载、温度等按恒载、活载、预应力kfANkk3.2 梁的类型和强度梁的类型和强度3.2.1梁的类型梁的类型梁梁承受承受横向荷载横向荷载的实腹式受弯构件。的实腹式受弯构件。桁架桁架承受承受横向荷载横向荷载的格构

10、式受弯构件。的格构式受弯构件。按按功能功能分为：楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条、墙架梁分为：楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条、墙架梁按按制作方法制作方法分为：型钢梁、组合梁分为：型钢梁、组合梁楔形梁楔形梁 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 预应力梁预应力梁 基本原理：受基本原理：受拉侧设置高预拉力拉侧设置高预拉力的钢筋，使梁受荷的钢筋，使梁受荷前反弯曲。前反弯曲。 制作、施工过制作、施工过程复杂。程复杂。预应力梁预应力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

11、檩条 (b) 吊车梁吊车梁 梁的极限承载能力包括：梁的极限承载能力包括：截面的强度：弯、剪、扭及综合效应。构件的整体稳定板件的局部稳定直接受重复荷载时，疲劳 梁的应用范围：梁的应用范围： 房屋建筑和桥梁工程。 如楼盖梁、平台梁、吊车梁、檩条及大跨斜拉桥、悬索桥中的桥面梁等。3.2.2 3.2.2 梁的弯曲、剪切强度梁的弯曲、剪切强度梁的梁的M -曲线曲线应力应力-应变关系简图应变关系简图M Me e 为截面最外纤维应力到达屈服强度时的弯矩为截面最外纤维应力到达屈服强度时的弯矩; ;M Mp p 为截面全部屈服时的弯矩为截面全部屈服时的弯矩梁的正应力分布梁的正应力分布(a) 弹性工作阶段：疲劳计

12、算、冷弯薄壁型钢(b) 弹塑性工作阶段：一般受弯构件(c) 塑性工作阶段：塑性铰(d) 应变硬化阶段：一般不利用 塑性阶段会出现过度的变形而不适于继续承载，塑性阶段会出现过度的变形而不适于继续承载，因此设计中不应用到此阶段。因此设计中不应用到此阶段。弹性工作阶段 Me=Wn fy塑性工作阶段ypnnnypfWSSfM21式中：式中：S S1nx1nx、S S2nx2nx分别为中和轴以上、以下截面对中分别为中和轴以上、以下截面对中和轴和轴X X轴的面积矩；轴的面积矩；Wpn截面对中和轴的塑性抵抗矩。截面对中和轴的塑性抵抗矩。 x xfyaafyfy)35(WWMMnpnepF F截面的形状系数截

13、面的形状系数, ,只取决于截面几何形状而与只取决于截面几何形状而与材料的性质无关。材料的性质无关。)(07. 11wFAA 对对X X轴轴对对Y Y轴轴5 . 1 F X XXYYA1AwpnypWfM nyeWfM（1） 弹性设计（需验算疲劳的梁、薄壁杆）弹性设计（需验算疲劳的梁、薄壁杆）轴的净截面抵抗矩轴和对、轴为强轴）轴的弯矩（轴和绕、yxWWxyxMMnynxyxfWMWMfWMnyynxxnxx双向弯曲：单向弯曲：1 .6148，表查截面塑性发展系数，、Pyx（2） 部分发展塑性设计（一般的梁）部分发展塑性设计（一般的梁）ha125. 0允许截面允许截面部分发展塑性部分发展塑性，塑性

14、发展区高度，塑性发展区高度fWMWMfWMnyyynxxxnxxx双向弯曲：单向弯曲：ttwhyf byf xxttwhbf ycyf aaxx2 . 1;05. 1yx 对于工字形截面梁对于工字形截面梁: 为了避免梁受压翼缘的为了避免梁受压翼缘的局部失稳局部失稳出现在出现在强度破坏强度破坏之前：之前：受压翼缘的厚度。宽度；受压翼缘板的自由外伸tb0 . 1235152351323515yxyyyftbfftb时，取，且当需要计算疲劳强度的梁需要计算疲劳强度的梁: :0 . 1yx X XX XY YY Yb bt t2. 梁的抗剪强度梁的抗剪强度剪应力剪应力VwfItVSmax在主平面内受弯

15、的梁，其抗剪强度应按下式计算在主平面内受弯的梁，其抗剪强度应按下式计算：。钢材的抗剪强度设计值计算点处的板件厚度；毛截面惯性矩；面积矩；右）毛截面对中和轴的以左计算剪应力处以上（或用的剪力；计算截面沿腹板平面作VwftISV/ 截面中剪应力的总合截面中剪应力的总合力作用线与对称轴的交力作用线与对称轴的交点称为剪切中心点称为剪切中心(扭转中扭转中心心) 横向荷载不通过截面扭转中心横向荷载不通过截面扭转中心(剪切中心剪切中心)时时,梁发生扭转梁发生扭转 自由扭转自由扭转:截面不受任何约束，能够自由产生翘曲变形的扭转。2. 约束扭转约束扭转: 杆件在扭转荷载作用下由于支承条件或荷载条件的不同，截面不

16、能完全自由地产生变形，即翘曲变形受到约束的扭转.扭转形式：扭转形式： 自由扭转自由扭转 对于矩形截面杆件，当对于矩形截面杆件，当btbt时时, ,可可以得到与圆杆相似的扭矩和扭转率的以得到与圆杆相似的扭矩和扭转率的关系式关系式矩形截面杆件的矩形截面杆件的扭转剪应力扭转剪应力扭转常数或扭转惯性矩截面厚度，即扭转率杆件单位长度的扭转角材料的剪切模量截面上的扭矩3max31IGbttMItMGIMtststs 对于矩形组合开口薄壁截面对于矩形组合开口薄壁截面3t1/ 3ni iiIb t薄板组合截面薄板组合截面扭转剪力和扭矩扭转剪力和扭矩 对于热轧型钢开口截面，考虑板件交接处的圆角对于热轧型钢开口截

17、面，考虑板件交接处的圆角使厚度局部增大使厚度局部增大3t1/ 3niiiIkb t系数系数 k 对于闭口截面对于闭口截面It1:500 , 30:1闭合截面的循环剪力流闭合截面的循环剪力流截面面积相同的两种截面截面面积相同的两种截面tdsAI/42tAtMtAMtt22式中A为闭合截面板件中线所围成的面积，即A=bh 表示沿壁板中线一周的积分，图示截面tds)(221thtbtds 约束扭转约束扭转: 翘曲变形受到约束的扭转悬臂工字梁的约束扭转悬臂工字梁的约束扭转梁扭转时，梁在扭矩作用下梁扭转时，梁在扭矩作用下,截面内自由扭转剪应力截面内自由扭转剪应力s，同时还有由于翼缘弯曲而产生的剪应力，称

18、为弯曲扭转剪应力同时还有由于翼缘弯曲而产生的剪应力，称为弯曲扭转剪应力w;而且同时由于翼缘弯曲产生正应力而且同时由于翼缘弯曲产生正应力 ，称其为弯曲扭转正应力，称其为弯曲扭转正应力w 。扭转剪应力分布扭转剪应力分布上翼缘的内力上翼缘的内力自由扭转剪应力所产生的扭矩之和构成内部自由扭转力矩自由扭转剪应力所产生的扭矩之和构成内部自由扭转力矩Ms. 每一冀缘中弯曲扭转剪应力之和为翼缘中的弯曲剪力每一冀缘中弯曲扭转剪应力之和为翼缘中的弯曲剪力Vf,即在即在上下翼中上下翼中Vf形成另一内部扭矩为形成另一内部扭矩为:约束扭转力矩hVMfwtsGIM由内外扭矩的平衡关系可以写出由内外扭矩的平衡关系可以写出:

19、 :wsTMMM弯曲扭转剪力可以用如下的公式求出弯曲扭转剪力可以用如下的公式求出: :在距固定端处为Z的截面，若产生扭转角 时，则上翼缘在x方向的位移u:2hu则由弯矩与曲率间关系可以写成则由弯矩与曲率间关系可以写成2222 2dzdhEIdzudEIuEIEIxMffff2/yfffIIyIM轴的惯性矩，一个翼缘绕一个翼缘的侧向弯矩其中再由上翼缘间内力的平衡关系，可得再由上翼缘间内力的平衡关系，可得: :33332dzdhEIdzudEIdzdMVffff333322dzdEIdzdhEIhVMwffw 式中式中I Iw w称为翘曲常数或扇性惯性矩称为翘曲常数或扇性惯性矩, ,是约束扭转计算

20、中一个是约束扭转计算中一个重要的截面几何性质。重要的截面几何性质。4222hIhIIyfw则约束扭转的内外扭矩平衡微分方程为则约束扭转的内外扭矩平衡微分方程为: : wtTEIGIM3.3.约束扭转正应力约束扭转正应力w 对于冷弯槽钢、对于冷弯槽钢、Z Z型钢等非双轴对称截面，需要型钢等非双轴对称截面，需要用更具普遍性的公式计算用更具普遍性的公式计算. .即即: :轴的惯性矩梁翼缘绕yIhxExIMfffw 2为梁截面的扇性模量为双力矩，wwwWBIBWB4.4.由翘曲水平剪力由翘曲水平剪力Vf产生的翘曲剪应力产生的翘曲剪应力w : 1633211wwfwESdzdhbEtISV5.5.由纯扭

21、矩由纯扭矩Ms产生剪应力产生剪应力s :GtItMtss 当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载且荷载处又当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载且荷载处又未设置支承加劲肋时，或有移动的集中荷载时，应验算腹板高度未设置支承加劲肋时，或有移动的集中荷载时，应验算腹板高度边缘的局部承压强度。边缘的局部承压强度。F F 集中力集中力, ,对动力荷载应考虑动力系数；对动力荷载应考虑动力系数；集中荷载增大系数，重级工作制吊车为集中荷载增大系数，重级工作制吊车为1.351.35，其他为，其他为1.01.0； fltF zwc l lz z -集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：集中荷载在腹板计

22、算高度边缘的假定分布长度：梁端支座反力：梁端支座反力：15 . 2ahalyz 跨中集中荷载：跨中集中荷载：Ryzhhal25 a- a-集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可取为集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可取为50mm50mm； a a1 1 - -梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得大于梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得大于2.5h2.5hy y。 h hR R-轨道的高度，计算处无轨道时取轨道的高度，计算处无轨道时取0 0； h hy y-自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；hobt1hobt1ho腹板的计算高度

23、腹板的计算高度h ho o的规定：的规定：1 1轧制型钢，两内孤起点间距轧制型钢，两内孤起点间距; ;2 2焊接组合截面，为腹板高度焊接组合截面，为腹板高度; ;3 3铆接时为铆钉间最近距离铆接时为铆钉间最近距离。 若验算不满足，对于固定集中荷载可设置支承加若验算不满足，对于固定集中荷载可设置支承加劲肋、对于移动集中荷载则需要重选腹板厚度。劲肋、对于移动集中荷载则需要重选腹板厚度。 对于翼缘上承受均布荷载的梁，因腹板上边缘局对于翼缘上承受均布荷载的梁，因腹板上边缘局部压应力不大，不需进行局部压应力的验算。部压应力不大，不需进行局部压应力的验算。3.3.2 多种应力的组合效应）材料由弹性转入塑性

24、的强度指标用变形时单位体积中积聚的能量来表达；1. 复杂应力作用下钢材的屈服条件复杂应力作用下钢材的屈服条件假定：）当复杂应力状态下变形能等于单轴受力时的变形能时，钢材即由弹性转入塑性。oxzyyzyxxyxzzyzxZXY单元体受复杂应力单元体受复杂应力（应力分量（应力分量）112233单元体受主应力单元体受主应力 )52()()()(21213232221 yredf ) 42 ()(3)(222222 yzxyzxyxzzyyxzyxredf 1.1.以应力分量表示以应力分量表示2.2.以主应力表示以主应力表示fyred 材料处于弹性状态材料处于弹性状态fyred 材料处于塑性状态材料处

25、于塑性状态 由式由式(2.5)(2.5)可以明显看出，当可以明显看出，当1 1、2 2、3 3为同号为同号应力且数值接近时，即使它们各自都远大于应力且数值接近时，即使它们各自都远大于f fy y，折算应，折算应力力redred仍小于仍小于f fy y，说明钢材很难进入塑性状态。，说明钢材很难进入塑性状态。 当为三向拉应力作用时，甚至直到破坏也没有明显当为三向拉应力作用时，甚至直到破坏也没有明显的塑性变形产生，破坏表现为脆性。这是因为钢材的塑的塑性变形产生，破坏表现为脆性。这是因为钢材的塑性变形主要是铁素体沿剪切面滑动产生的，同号应力场性变形主要是铁素体沿剪切面滑动产生的，同号应力场剪应力很小，

26、钢材转变为脆性。剪应力很小，钢材转变为脆性。 相反，在异号应力场下，剪应变增大，钢材会较早相反，在异号应力场下，剪应变增大，钢材会较早地进入塑性状态，提高了钢材的塑性性能。地进入塑性状态，提高了钢材的塑性性能。图示简支梁1-1截面腹板与翼缘交界A点的应力1-1xyA对于薄板，厚度方向的应力很小，为平面受力状态。对于薄板，厚度方向的应力很小，为平面受力状态。) 62(3222 yxyyxyxredf PPMM11AXVY。时，取同号或和当异号时，取和当计值增大系数，验算折算应力的强度设为负。以拉应力为正，压应力和剪应力和局部压应力，、点上同时产生的正应力腹板计算高度边缘同一、1 . 102 .

27、1111cccccfcc12223原因：原因：1 1只有局部某点达到塑性只有局部某点达到塑性 ;2 2异号力场有利于塑性发展异号力场有利于塑性发展提高设计强度提高设计强度. . 在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力时，需要考虑力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力时，需要考虑组合效应，按下式验算折算应力：组合效应，按下式验算折算应力：一般的梁，只存在正应力和剪应力，则：一般的梁，只存在正应力和剪应力，则：2-2xA)72(322 yxyxredf VM22AYXqenx

28、MBfWW而而应和自由扭转剪应力及约束扭转剪应力相组合。应和自由扭转剪应力及约束扭转剪应力相组合。 当横向荷载不通过剪心时当横向荷载不通过剪心时,应和约束扭转正应和约束扭转正应力加在一起：应力加在一起：3-3APMVP33YXM3-3 3-3 截面仅有剪力，弯矩、局部压力均为零，故该截面仅有剪力，弯矩、局部压力均为零，故该截面除剪应力外，正应力均为零，即为纯剪状态。截面除剪应力外，正应力均为零，即为纯剪状态。)82(58. 03 vyyyfff yredf 3 型钢梁型钢梁 型钢梁设计通常是先按抗弯强度型钢梁设计通常是先按抗弯强度(当梁的整体稳定有保证或当梁的整体稳定有保证或Mmax处截面有较

29、多孔洞削弱时处截面有较多孔洞削弱时)或整体稳定或整体稳定(当需计算整体稳定时当需计算整体稳定时)选择型钢截面，然后验算其它项目是否足够，不够时再作调整。选择型钢截面，然后验算其它项目是否足够，不够时再作调整。 fMWxxnx 抗弯能力的指标是截面模量，需要的截面模量值由下式初估抗弯能力的指标是截面模量，需要的截面模量值由下式初估:算得算得Wnx后可以直接由型钢规格表中选出适用的截面后可以直接由型钢规格表中选出适用的截面 （一）单向弯曲型钢梁（一）单向弯曲型钢梁（二）双向弯曲型钢梁（二）双向弯曲型钢梁经验系数。fMMfMWWMWxyxxynynxyxxnx1 对小型号的型钢，可近似取=6(窄翼缘

30、H型钢和工字钢)或=5(槽钢)。组合截面梁组合截面梁: 截面选择步骤为：估算梁的高度，决定腹板的厚截面选择步骤为：估算梁的高度，决定腹板的厚度和翼缘尺寸。度和翼缘尺寸。一、截面选择一、截面选择净空要求净空要求1. 梁的截面高度梁的截面高度 容许最大高度hmax:；了梁的最大高度梁的建筑高度要求决定maxh容许最小高度hmin 梁的最小高度依刚度条件所决定，即应使梁的挠度满足正常使用极限状态的要求。梁的挠度大小与截面高度直接相关. 以均布荷载作用下的简支梁为例，其最大挠度计算公式为决定了最小高度：梁的刚度要求EhlhEWlMEIMlEIlqkxkxkxk4810481048538452224 。

31、可可近近似似取取荷荷载载平平均均分分项项系系数数，取取3 . 1 sksf TTlEfhEhfl 2min23 .148103 .14810 均布荷载作用下简支梁的最小高度均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin 梁的挠度可按材料力学和结构力学的方法计算，也可由结构静力计算手册取用。 受多个集中荷载的梁(如吊车梁、楼盖主梁等)，其挠度的精确计算较为复杂，但与最大弯矩相同的均布荷载作用下的挠度接近。经济高度he:的经济高度：梁的经济条件决定了梁最经济的截面高度应使梁的总用钢量为最小。根据上述三个条件，实际所取用的梁高h一般应使之满足:hminhhmax，hhe。吊车梁有横向荷载时：；否则截面无削弱

32、时：系数式中：或单位9 .07 .0)29 .085.0)12)(3074 .03xxxxexefMWWhcmWh):(5.3):(11mmhtcmhtwwww单位或单位ywwfthmmt23525060且构造要求：构造要求：一般按上式求出的一般按上式求出的tw较小，可按经验公式计算：较小，可按经验公式计算：由抗剪强度确定：由抗剪强度确定：3、腹板厚度、腹板厚度t tw w2、腹板高度、腹板高度hw 因翼缘厚度较小，可取因翼缘厚度较小，可取hw比比h稍小，满足稍小，满足50的模数。的模数。vwwfhVtmax可取1.21.5 所需截面模量为：初选时取hh1hwb bf fh hw wh h1

33、1h htt tw wxxhhtbhhthIWfwwxx213612 21322121 htbhtIfwwxfwwwxfwfwwxAhthWtbthbhtW6624、翼缘尺寸确定：、翼缘尺寸确定： 由由W Wx x及腹板截面面积确定：及腹板截面面积确定：。是受压翼缘的外伸宽度；bftbftbxyxy0.1235150.123513确定翼缘尺寸时，应注意满足局部稳定的要求：确定翼缘尺寸时，应注意满足局部稳定的要求：。，代代入入上上式式得得另另，一一般般有有：thbhf5 . 26 一般一般b bf f以以10mm10mm为模数，为模数， t t以以2mm2mm为模数。为模数。 按照实际的截面尺寸

34、进行梁的强度验算按照实际的截面尺寸进行梁的强度验算, ,验算时要包含自重验算时要包含自重产生的效应产生的效应ffltFfItVSfWMWMfWMcczwcvwnyyynxxxnxxx12223)1 (折算应力：局部承压强度：抗剪强度：（双向弯曲）（单向弯曲）抗弯强度：强度验算b bf fb bf f12.5（a）（b）l lll/6/6ll/6/6M M1 1M M1 1M M 对于均布荷载作用下的简支梁，最优截面改变处是离支座对于均布荷载作用下的简支梁，最优截面改变处是离支座1/61/6跨度处。跨度处。l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 1l lM M1 1M M1 1l l

35、1 1l l1 1h hh h/2/2h hh h/2/2抵紧抵紧焊接焊接l l/6/6 l l/5/5 梁截面一般只改变一次，对于跨度较小的组合梁，梁截面一般只改变一次，对于跨度较小的组合梁，不宜改变截面。不宜改变截面。3.4.4焊接组合梁翼缘与腹板连接焊缝设计焊接组合梁翼缘与腹板连接焊缝设计积积矩矩；翼翼缘缘截截面面对对中中和和轴轴的的面面式式中中： 11111)195(SIVSttIVStVxwwxw 且且满满足足构构造造要要求求。wfxfwfxffffIVShfIhVShV4 .14 .17 .02111 )205(4 . 12zz lhFlhFfef 得得：由由wfffff 22 2

36、124 .11 xzfwffIVSlFfh wfxffzffIhVSlhF2124 . 14 . 1一、拉弯、压弯构件的概念一、拉弯、压弯构件的概念 构件同时承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主构件同时承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用，称为压弯（或拉弯）构件轴的弯矩作用，称为压弯（或拉弯）构件 弯矩可能由偏心轴力、端弯矩或横向荷载的作用产生弯矩可能由偏心轴力、端弯矩或横向荷载的作用产生1.按截面形式分按截面形式分:a.实腹式构件实腹式构件b.格构式构件格构式构件 实腹式构件具有整体连实腹式构件具有整体连通的截面通的截面 格构式构件一般由两格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件联系个或

37、多个分肢用缀件联系组成组成NMa.单向压弯（或拉弯）构件单向压弯（或拉弯）构件 : 特点是弯矩作用在截面的特点是弯矩作用在截面的一个主轴平面内一个主轴平面内 b.双向压弯（或拉弯）构件双向压弯（或拉弯）构件 : 特点是特点是弯矩同时作用弯矩同时作用在两个主轴平面内在两个主轴平面内NM 在钢结构中压弯和拉弯构件的应用十分广泛，例如有节间在钢结构中压弯和拉弯构件的应用十分广泛，例如有节间荷载作用的桁架上下弦杆、受风荷载作用的墙架柱、工作平台荷载作用的桁架上下弦杆、受风荷载作用的墙架柱、工作平台柱、支架柱、单层厂房结构及多高层框架结构中的柱等等大多柱、支架柱、单层厂房结构及多高层框架结构中的柱等等大

38、多是压弯（或拉弯）构件。是压弯（或拉弯）构件。 一般工业厂房和多层房屋的框架柱均为一般工业厂房和多层房屋的框架柱均为拉弯和压弯构件。拉弯和压弯构件。NNeeNNa )b ) 对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，需要进行强度计算。弯构件，需要进行强度计算。 以双轴对称工字形截面压弯构件为例，构件在轴心压力以双轴对称工字形截面压弯构件为例，构件在轴心压力N和和绕主轴绕主轴x轴弯矩轴弯矩Mx的共同作用下，截面上应力的发展过程如图所的共同作用下，截面上应力的发展过程如图所示示(拉弯构件与此类似拉弯构件与此类似)HHNh hh

39、hw wAAf fAAf fAAw wf fy y(A)f fy y(B)f fy yf fy y(C)f fy yf fy y(D)h hh hh h-2-2h h) 17( yfWMAN(A)(A)弹性工作阶段弹性工作阶段(B)(B)最大压应力一侧截面部分屈服最大压应力一侧截面部分屈服(D)(D)塑性工作阶段塑性工作阶段塑性铰塑性铰( (强度极限强度极限) )(C)(C)截面两侧均有部分屈服截面两侧均有部分屈服 计算拉弯和压弯构件的强度时，根据截面上应力发展的不计算拉弯和压弯构件的强度时，根据截面上应力发展的不同程度，可取以下三种不同的强度计算准则：同程度，可取以下三种不同的强度计算准则： 边缘屈服准则，以构件截面边缘纤维屈服的弹性受力阶边缘屈服准则，以构件截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段极限状态作为强度计算的承载能力极限状态。此时，构件处段极限状态作为强度计算的承载能力极限状态。此时，构件处于弹性工作阶段（图于弹性工作阶段（图a）。）。GB50017规范对需要计算疲劳的构件规范对需要计算疲劳的构件和部分格构式构件的强度计算采用这一准则，和部分格构式构件的强度计算采用这一准则， GB500178