梁的设计与承载力

1、梁的设计：型钢梁设计由梁的荷载和支承情况根据内力计算得到梁的最大弯矩，根据选用的型钢材料确定其抗弯强 度设计值，由此求得所需要的梁净截面抵抗矩，然后在型钢规格表中选择型钢的型号。最后 对选定的型钢梁截面进行强度、刚度和整体稳定验算。组合梁设计梁的截面选择步骤为：估算梁的高度(一般用经济高度)、确定腹板的厚度和翼缘尺寸，然 后验算梁的强度、稳定和刚度。柱的设计：实腹柱设计截面选择的步骤如下：假定柱的长细比，一般在50-90范围之内，轴力大而长度小时，长细比取小值，反之 取大值；根据已假定的长细比，查得轴心受压稳定系数。然后根据已知轴向力和钢材抗压强度 设计值求得所需截面积；求出截面两个主轴方向所

2、需的回转半径(根据已知的两个方向的计算长度和长细比)由此计算出截面轮廓尺寸的高和宽；通过求得的截面面积和宽以及高，再根据构造要求、钢材规格等条件，选择柱的截面 形式和确定实际尺寸；验算实腹柱的截面强度、刚度，整稳和局稳；格构柱设计截面选择的步骤如下：假定长细比，一般在50-90之间；计算柱绕实轴整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。根据假 定的长细比，查稳定系数，最后确定所需的截面面积；计算所需回转半径；算出截面轮廓尺寸宽度和高度；计算虚轴长细比；通过求得的面积、高度和宽度以及考虑到钢材规格及构造要求选择 柱的截面形式和确定实际尺寸。强度、刚度和整稳验算；缀条设计和缀板设计；

3、回转半径就是惯性半径。定义：任意形状截面的面积为A，则图形对y轴和z轴的惯性半径分别为 iy=sqrt(Iy/A),iz=sqrt(Iz/A).特征：惯性半径是对某一坐标轴定义的；惯性半径的量纲为长度的一次方，单位为M；惯 性半径的值恒为正。用处：惯性矩Ix,回转半径 ix=sqrt (Ix/A),长细比入x=lox/ix,截面验算：局部稳定b/t=(10+0.1入)sqrt(235/fy);h0/tw=(25+0.5入)sqrt(235/fy).知道了柱子的轴力和计算长度-假定长细比初步估计截面-选定截面计算长细比，回转半径 惯性矩等-截面验算。粱、柱、板截面取值粱、柱、板截面取值原则一、柱

4、按照混凝土结构设计规范GB50010-2002。柱的最小边的尺寸为300mm，但工 程中一般框架柱截面高、宽均不小于400mm。二、 粱 1、框架粱（1）、粱宽一般取 250mm、300mm、350mm（2）、粱高取跨度的1/10-1/13次粱 （1）、宽度为200mm、250mm（2）、粱高为 1/10-1/14悬挑梁一般取为悬臂长的1/41/6常用的梁高有：250、300、750、800、900、1000。常用的梁宽有：120、150、180、200、220、250、300、以50的模数递增。现浇结构中，一般主梁至少应比次梁高出50mm，如主梁下部钢筋为双层配置，或附加横向 钢筋采用吊筋时

5、，应高出100mm。经济夸度：板：1.7-2.7m，主梁：5-8m，次梁：4-6m。粱截面尺寸取值原则序号构件种类简支多跨连续1次梁现浇整体肋形梁2主梁现浇整体肋形梁3独立梁4框架梁现浇整体式框架梁5框架梁装配整体式或装配式框架梁6框架扁梁现浇整体式钢筋混凝土框架扁梁7框架扁梁预应力混凝土框架扁梁悬臂说明二、板在一般荷载下，板厚度取板跨的1/36-1/45左右，但不小于80mm）。板的最小高跨比板的支承形式单向板简支1/35连续1/40100mm （个别房间也不应小于的类型双向板1/451/50悬臂板无梁楼板1/35 （有柱冒）1/121/30 （无柱冒）注：板厚/板短边方向的计算跨度框架梁、

6、柱截面尺寸及材料来自混凝土结构P437一、梁的截面尺寸（1）、梁截面高度主梁取：1/8-1/14次梁取：1/8-1/12来自混凝土结构P266现浇式装配式 （为梁的计算跨度，当梁上较大荷载设备时，还可以加大，但不宜大于净跨的1/4）（2）、梁截面高度且宜3200mm二、柱的截面尺寸理论一：柱截面尺寸的确定方法，一般是根据柱的轴向压力设计值估算，建议式中：A柱的截面面积；一混凝土轴心抗压强度设计值N一柱轴压力设计值，可按该柱负荷面积大小，根据竖向荷载的经验数据估算； 根据设计经验，民用建筑多层框架结构的竖向荷载标准值（恒+活）平均为14kN/m2左右。 对于住宅（轻质墙体）一般为1415kN/m

7、2,墙体较少的其他民用建筑一般为1314kN/m2。 这些经验数据，可作为初步设计阶段估算墙、柱及基础荷载，初定构件截面尺寸的依据。一 般民用建筑，如住宅楼、办公楼等，其楼面活茶载标准值较小（2.0kN/m2），仅占总竖向荷 载的10%15%。故为简化起见，在设计中往往不考虑活载的折减，偏安全地取满载分析计 算。恒、活载综合分项系数为1.25。由A可定出柱截面的高度和宽度。柱截面可做成矩形或方形。一般要求：不宜小于400mm； 不宜小于300mm。理论二：柱截面的高度和宽度应大于柱计算长度的（）的1/25,即、，一般可取（，为 层高。也可根据柱子支撑楼板的面积所承受的恒载、活载及墙重等，计算柱

8、的最大竖向轴力设计 值，考虑水平荷载的影响乘上系数预估柱子截面尺寸。式中一一柱组合的轴向压力设计值；S按简支状态计算的柱的负载面积； 一一折算在单位面积上的重力荷载代表值； 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数；非地震1.051.10;地震1.101.20 验算截面以上楼层层数；框架柱轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级，分别取0.65，0.75和0.85。 非地震地震一级抗震等级 二级抗震等级三级抗震等级（一混凝土轴心抗压强度设计值）抗震等级表序号结构类型6设防烈度7891框架结构房屋高度（m） 2535235=Nc/（a*fc）其中：a-轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0

9、.05）fc-砼轴心抗压强度设计值Nc-估算柱轴力设计值2、柱轴力设计值：Nc=1.25CP N其中：N-竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载）P -水平力作用对柱轴力的放大系数七度抗震：P =1.05、八度抗震：p =1.10C-中柱 C=1、边柱 C=1.1、角柱 C=1.23、竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq其中：n-柱承受楼层数A-柱子从属面积q-竖向荷载标准值（已包含活载）框架结构：1012 （轻质砖）、1214 （机制砖）框剪结构：1214 （轻质砖）、1416 （机制砖）筒体、剪力墙结构：1518单位：KN/（M*M）4、适用范围轴压比控制小偏心受压或轴心受压柱的破坏，因

10、此适用于高层建筑中的底部楼层柱截面 的估算梁高按构造取：剪支梁1/81/12连续梁一一1/121/15挑梁1/51/6梁宽与梁高比为1/31/2，柱宽要大于梁宽，所以由梁宽得出柱宽，同时，我们也要考虑 层高及柱子的主要受力方向来调整柱子的尺寸，以及通过PK验算柱的轴压比来调整柱子 的尺寸楼板厚度按构造取：单向板：短边的1/35双向板：短边的1/40悬臂板：悬臂长的1/12不过个人觉得板厚一般不要小于80，通常取的板厚有80，100，120，130，150楼板厚度估算：单向板：短边的1/35双向板：短边的1/40悬臂板：悬臂长的1/12梁高与跨度的关系主梁一般取为跨度的1/81/12次梁一般取为

11、跨度的1/121/15悬挑梁一般取为悬臂长的1/41/6梁宽主梁 200，250，300次梁200型钢梁设计较为简单，焊接组合截面梁稍复杂，难点在于初始截面的假定。我总结了个截面 假定步骤：1、截面高度h：1）容许最大高度hmax。由于建筑或工艺专业的限制，梁高不能突破的高度。2）刚度要求的最小高度 hmin。hmin30.778x10-6fl2/w3）经济梁高 he。he=7 - （Wx/）1/3-300mm最终梁高的确定：hminWhWhmax且hhe2、腹板厚度tw：1）抗剪要求的最小厚度 twmin。twmin =1.2Vmax/（h0 fv）2）经济厚度 twe。twe=h01/2/

12、3.53）构造要求。规范 GB50017 规定：h0/tw250 （235/fy）1/2最终腹板厚度的确定：twA twmin, twtwe并满足构造要求。3、翼缘板的宽度b、厚度t：根据WX/的值，先算出翼缘板面积Af,再确定b、t。1）翼缘板面积 Af。AfAWx/h0-tw h0/62）翼缘板的宽度b、厚度t。已知Af确定b、t时，需考虑以下条件：b=h/6h/2.5bA 180mm tA（Af/26）1/2此处顺便验算了翼缘板的局部稳定，即自由宽厚比。至此梁截面的所有参数都已初步确定。门式刚架规程适用范围：跨度：宜9-36米。高度：宜4.5-9米。挑檐长度：宜0.5-1.2米。吊车：可

13、设置起重量3吨的悬挂起重机，起重量20吨的轻、中级工作制的单梁或双梁 桥式车。一、如何既保证强度，稳定性等指标，又兼顾结构的刚度在设计中，人们常常比较重视强度，稳定性等指标，由于大部分程序不对结构的刚度进行比较，而忽略了结构的刚度。提高结构的刚度的方法：构件的翼缘，腹板不要太厚（6-12mm）翼缘的宽度不要太宽（150-220），尽量用高度调整强度，稳定性等指标二、如何确定梁的分段比：为了降低用钢量，对梁进行分段是个有效的措施之一。分段比的确定：1、分段点的确定2、一般比率：1： 2： 1或1： 23、参照弯距图调整三、如何定义梁、柱的平面外计算长度：梁、柱平面外计算长度应取侧向支撑点的距离；

14、当两翼缘侧向支撑点间的距离不等时，应取 最大受压翼缘侧向支撑点间的距离。一般取隅撑的间距。注意：边柱的平面外计算长度中柱的平面外计算长度四、支撑的布置：无吊车门刚的支撑布置：1、在每个温度区段或分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。2、在设置柱间支撑的开在同时设计屋盖横向水平支撑，以组成几何不变体系。3、有托架，托架处应局部加强时，有较大振动设备，且对结构产生一定影响时或对厂房有 较大空间刚度要求时，可设置纵向水平支撑。4、柱间支撑的间距一般取30米一40米，且不大于60米。5、当房屋较高时，柱间支撑应分层设置。6、当端部支撑设在第二开间时，在第一开间的相应位置应设刚性系杆7、在刚架转折处（柱顶和屋脊）应设刚性系杆。8、由支撑斜杆、竖杆组成的水平桁架和柱间竖向平面内的桁架，其直腹杆应按刚性系杆考虑，可由檩条兼作。9、门式刚架的支撑宜采用张的十字交叉圆钢支撑，常用e 18e 22或更大。10、圆钢支撑与刚架构件的连接，一般不设连接板，可直接在刚架构件上靠外侧设孔连接。当腹板厚度W5mm时，应对支撑孔周边进行加强。有吊车门刚的支撑布置：1、当柱较高或有较大吨位（5吨）的桥式吊车时宜采用型钢作为支撑。2、刚性系杆不宜用檩条代替，可用钢管、H型钢、十字型角钢等截面形式的构件。3、柱间支撑的间距一般40米，应尽量取下限。五、刚接柱脚的节点设计：1、当用于工业厂房