支承加劲肋在梁腹板两侧设置

第5章梁的设计

§5-1梁的类型和梁格布置

§5-2梁的设计

§5-3

腹板加劲肋的布置和设计

§5-4实腹梁的构造设计

§5-5吊车梁的设计特点第5章梁的设计

5.1.1梁的类型钢梁主要用做楼盖梁、平台梁、吊车梁、墙架梁、檩条;按梁的支承情况可将梁分为简支梁、连续梁、悬臂梁;按梁在结构中的作用不同可梁分为主梁与次梁;按截面是否沿构件轴线方向分为等截面梁与变截面梁;钢梁按制作方法不同分为型钢梁和焊接组合梁;型钢梁又分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁;蜂窝梁，组合梁。

§5-1梁的类型和梁格布置

§5-1梁的类型和梁格布置5.1.2梁格布置1.简单式梁格2.普通式梁格3.复式梁格

§5-1梁的类型和梁格布置5.1.3主次梁连接

主次梁间的连接1.叠接2.平接3.降低连接

主梁次梁次梁主梁主梁次梁次梁主梁主梁次梁次梁主梁主梁次梁主梁次梁次梁主梁主梁次梁次梁

§5-1梁的类型和梁格布置

5.2.1梁的截面选择一.型钢梁截面的选择

选择型钢二.组合梁截面的选择梁高、腹板厚度和翼缘尺寸。1.梁高的估算1）确定梁的高度应考虑建筑要求2）梁的刚度3）梁的经济条件

§5-2梁的设计

§5-2梁的设计建筑高度决定梁的最大高度刚度决定梁最小高度梁最大挠度应符合要求：梁的刚度和高度有直接关系，充分发挥强度，取经济高度经验公式：

§5-2梁的设计2.腹板尺寸梁高确定腹板高也确定，腹板高为梁高减两个翼缘的厚度，腹板高考虑钢板规格，使腹板高度为50mm模数腹板厚度应满足：值一般较小，为满足局部稳定和构造要求，按下列经验公式算：

§5-2梁的设计3.翼缘尺寸

求得需要的净截面模量，则整个截面需要的惯性矩为：腹板惯性矩为：

翼缘惯性矩为：

§5-2梁的设计

b取(1/3～1/5)h，同时保证局部稳定，选择b和t时要符合钢板规格尺寸，一般b取10mm的倍数，t取2mm的倍数，且不小于8mm。5.2.2梁的验算强度验算1.正应力梁截面最大弯矩及可能产生最大正应力处的弯矩单向受弯时验算双向受弯时验算

§5-2梁的设计剪应力局部压应力4.折算应力

在组合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，应验算折算应力。二.梁的刚度验算下列简化计算公式：对等截面简支梁：

对变截面简支梁：

§5-2梁的设计式中：—均布线荷荷载标准准值；—荷载标准准值下梁梁的最大大弯矩；；—跨中毛截截面惯性性矩；—支座附近近毛截面面惯性矩矩；三.整体稳定定验算梁的截面面类型选选择计算算整体稳稳定系数数。焊接工字字钢和轧轧制H型钢简支支梁。轧制普通通工字钢钢简支梁梁。轧制槽钢钢简支梁梁。大于0.6时，都应应采用相相应的代代替替§5-2梁的设计计四.局部稳定定验算型钢梁的的局部稳稳定不验验算焊接组合合梁，翼翼缘限制制板件宽宽厚比腹板通过过设置加加劲肋的的方法设置加劲劲肋的原原则及局局部稳定定验算；；另一方法法是允许许腹板发发生局部部失稳，，利用屈屈曲后承承载力规范建议议对于承承受静力力荷载和和间接承承受动力力荷载的的梁宜考考虑利用用屈曲后后强度。。§5-2梁的设计计§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计5.3.1腹板加劲劲肋的布布置要求求1.直接动载载吊车梁梁及其它它的组合合梁，可可根据腹腹板高厚厚比的大大小，布布置横向向、纵向向及短向向加劲肋肋。对于承受受静力荷荷载的梁梁宜考虑虑腹板屈屈曲后强强度，仅仅配支承承加劲肋肋不能满满足要求求时应设设置中间间横向加加劲肋。。2.用型钢及及钢板制制作，宜宜成对布布置，也也可单侧侧布置，，支承加劲劲肋、考考虑腹板板屈曲后后强度的的梁的中中间横向向加劲肋肋及重级级工作制制吊车梁梁的加劲劲肋不应应单侧配配置。§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计3.不考虑屈屈曲后强强度的组组合梁的的横向加加劲肋最最小间距距为，，最最大间距距为。。对无局部部压应力力的梁，，当时时可可采用2.5h0。短向加加劲肋的的最小间间距为，，为为纵向加加劲肋至至腹板计计算高度度上边缘缘的距离离。§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计5.3.2加劲肋的的构造要要求1.在腹板两两侧成对对配置钢钢板横向向加劲肋肋，尺寸寸符合下下列公式式要求：：外伸宽度度：xbs

bs/2（≤60）bs/3（≤40）yh0ts§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计厚度度：：在腹板一一侧配置置的钢板板横向加加劲肋，，其外伸伸宽度应应大于1.2倍，厚度度不小于于其外伸伸宽度的的1/15。2.焊接梁的的横向加加劲肋与与翼缘板板相接处处应切角角，当切切成斜角角时，其其宽约为为(但不大于于40mm)，高约为(但不大于于60mm)。z’z’z’z’zztwbstwbsbstszz§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计3.在同时用用横向加加劲肋和和纵向加加劲肋加加强的腹腹板中，，横向加加劲肋肋的截面面尺寸除除应符合合上述规规定外，，其截面面惯性矩矩尚应符符合下式式要求：：4.纵向加劲劲肋的截截面惯性性矩，，应符符合下列列公式要要求：当时时，当时时，5.短加劲肋肋6.型钢加劲劲肋§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计5.3.3支承加劲劲肋的计计算按承受梁梁支座反反力或固固定集中中荷载的的轴心受受压构件件计算在在腹板平平面外的的稳定性性。此受受压构件件的截面面应包括括加劲肋肋和加劲劲肋每侧侧范范围内的的腹板面面积，计计算长度度取。。力较小时焊接，力较大时刨平顶紧。h0a§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计1.定义支承加劲劲肋的作作用是把把集中力力或支座座反力通通过加劲劲肋传给给梁腹板板。目的的是使集集中力间间接传给给腹板，，从而避避免使腹腹板局部部压屈。。支承加加劲肋在在梁腹板板两侧设设置。其其受力如如同轴心心受压柱柱。设计计时应保保证其在在腹板平平面外的的整体稳稳定。(2t)§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计2．普通式式梁支承承肋应与与上下翼翼缘刨平平顶紧。。粱端剪剪力通过过焊缝传传给翼缘缘，再传传给柱顶顶板。突缘支承承肋向下下伸出下下翼缘。。且不超超过其厚厚度的两两倍(2t)，粱的最大大剪力通通过焊缝缝传给突突缘支承承肋再通通过水平平焊缝传传到柱顶顶板上去去。(2t)§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计(1)局部承压压：σc＝R／Ace≤fceAce——端部承压压面积(接触处净净面积））；fce——钢材端面面承压强强度设计计值。2tRAce/23.传力计算算§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计(2)稳定计算算：支承加劲劲肋按轴轴心受压压验算腹腹板平面面外的整整体稳定定。计算算长度近近似取腹腹板高度度h0。(≥2t)R§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计范围内的的腹板面面积。公公式为：：截面积A包括加劲劲肋截面面积和加加劲肋两两侧φ——轴心受压压稳定系系数。(≥2t)R§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计(3)加劲肋与与底板之之间的水水平角焊焊缝：式中：lw——每条焊缝缝的长度度lwβ＝1.22焊缝强度度增大系系数(≥2t)R§5-3腹板加劲劲肋的布布置和设设计(4)加劲肋与与腹板之之间的竖竖向角焊焊缝：假设焊缝应应力均匀分分布式中：lw——每条焊缝长长度，突缘缘支座加劲劲肋为两条条；每条lw。普通梁加劲劲肋为四条条焊缝；每每条lw。(≥2t)R§5-3腹板加劲肋肋的布置和和设计§5-4实腹梁的构构造设计5.4.1翼缘与腹板板连接焊缝缝设计1.焊接工字形形，焊缝单单位长度的的纵向剪力力为：Vhτ1τmax§5-4实腹梁的构构造设计双面角焊缝缝需要的焊焊角尺寸为为：2.梁上集中荷荷载，未设设支承加紧紧肋，或有有移动的集集中荷载，，则焊缝不不仅受水平平剪力，，还受竖竖向荷载引引起的压力力产生的竖竖向剪力作作用。单位位长度焊缝缝所受竖向向压力为：：§5-4实腹梁的构构造设计5.4.2梁截面沿长长度的改变变变截面梁可可以改变梁梁高，可以以改变梁宽宽；多层翼缘板板的梁可改改变翼缘的的层数；变化梁的截截面应尽量量不使梁的的构造过于于复杂，过过多增加制制作费用。。M1l/6b1bl/6l/6§5-4实腹梁的构构造设计根据焊缝质质量可采用用对接直焊焊缝或斜焊焊缝。分析析表明，截截面改变一一次可节约约钢材10%～20%；改变两次次，最多只只能再节约约3%～4%，因此一般般只变一次次截面。跨跨度较小梁梁，常不改改变截面。。b1b§5-4实腹梁的构构造设计(1/6~1/5)lh≥h/2角钢抵紧焊接另一种改变变翼缘宽度度的做法。。有时为了降降低梁的建建筑高度，，节省钢材材，常将简简支梁的下下翼缘做成成折线状，，翼缘截面面保持不变变，梁端腹腹板高度应应按抗剪强强度计算确确定，且不不应小于跨跨中腹板高高度的一半半。§5-4实腹梁的构构造设计l1l1理论切断点当翼缘采用用两层钢板板时，外层层钢板与内内层钢板厚厚度比宜为为0.5~1.0。改变梁的的截面可通通过切断外外层翼缘板板实现。§5-4实腹梁的构构造设计5.4.3梁的拼接梁的拼接分分工厂拼接接和工地拼拼接两种对对接焊缝直直接相连，，加盖板的的连接方法法。采用斜斜焊缝。

≥10tw对接焊缝连连接组合梁工厂厂拼接拼接盖板连连接§5-4实腹梁的构构造设计§5-4实腹梁的构构造设计无论采用图图（a）还是采用图图（b），改变后的梁梁高都必须须大于原来来梁高的一一半。图示为逐步步改变腹板板高度，此此时在下翼翼缘开始由由水平转为为倾斜的两两处均需设设置腹板加加劲肋。§5-4实腹梁的构构造设计图示为一双双层翼缘板板的焊接工工字形截面面简支梁。。在外层盖盖板(冀缘板)理论切断点点x处，板梁截截面由图(b)转变成图(c)。按图(c)所示单层翼翼缘板截面面的抗弯强强度可得此此截面能承承受的弯矩矩Ml，然后由M1即可求得理理论切断点点r。§5-4实腹梁的构构造设计2414553500500组合梁的工工地拼接高强螺栓连连接§5-4实腹梁的构构造设计组合梁应满满足强度、、刚度、整整体稳定和和局部稳定定要求。选选择截面时时一般首先先考虑抗弯弯强度要求求，并在计计算过程中中随时兼顾顾其它各项项要求。现现以双轴对对称焊接工工形梁为例例，截面共共有四个基基本尺寸h(或h0)、tw、b、t，计算顺序为先确确定h0，次tw，最后b和t。一.截面选择twh0hbtt组合梁的设计组合梁的设计twh0hbtt1．截面高度h(或腹板高度h0)梁腹板高度h0应根据下面三个个参考高度确定定：(1)建筑容许最大梁梁高hmax(2)刚度要求最小梁梁高hmin(3)经济梁高组合梁的设计(1)建筑容许最大梁梁高hmax当梁上平台面的的标高已定，梁梁高太大将减小小下层空间的净净空高度，影响响下层通行或设设备放置。根据据下层使用所要要求的最小净空空高度，可算出出建筑容许的最最大梁高hmax(梁上次梁、楼板板、面层做法和和梁下突出部分分、吊顶高度以以及预计挠度留留量和必要空隙隙等应作扣除)。hmax最小净空高度组合梁的设计(2)刚度要求最小梁梁高hmin刚度要求梁有一一定的高度hmin，否则梁的挠度会会超过规定的容容许挠度。Wx1=Wx2Ix1、Wx1Ix2、Wx2Ix1<Ix2xxxx组合梁的设计钢梁设计时一般般应使σmax达到或按近γf，以充分利用钢材材强度。由此，，不同高度h的梁截面只要有有足够的Wx，就能满足强度要要求。这些梁截截面的Wx基本相同，但h小的梁截面将有有较小的惯性矩矩I=Wxh/2，从而粱的挠度较较大(按h的反比加大)。当h＜hmin时就不能满足刚刚度的最低要求求。Wx1=Wx2Ix1、Wx1Ix2、Wx2Ix1<Ix2xxxx组合梁的设计下面推导hmin的公式。简支梁的最大挠挠度v一般可近似地取取为:单向弯曲的梁，，抗弯强度的验验算条件是:f是钢材的抗弯强强度设计值。γx是截面塑性发展展系数。组合梁的设计上式中，Mx是弯矩的设计值值，今若把Mx改作弯矩的标准准值，取Mx＝1.3Mxk，则上式应改为：：式中，数字1.3是取恒荷载分项项系数1.2和活荷载分项系系数1.4的平均值。当实实际梁中活荷载载为主时，1.3这数字就还要加加大，否则应减减小。组合梁的设计因为：所以，将式改写为：代入式并且使组合梁的设计在一定的荷载作作用下，梁的截截面高度取得大大时，梁截面的的腹板以及今后后将介绍的腹板板加劲肋所用钢钢材将增加，而而翼缘板的面积积将减小。反之之亦然。因此理理论上可推导出出一个梁的高度度使整个梁的用用钢量为最少，，这个高度就称称为经济高度he。目前设计实践中中经常采用的经经济高度公式是是：3．梁的经济高度度he式中，或者单位为cm3。组合梁的设计确定翼缘板的尺尺寸时，常先估估算每个翼缘所所需的截面积At。梁截面的惯性矩矩：