钢结构基础受弯构件

第五章受弯构件大纲要求:1.了解受弯构件的种类及应用；2.了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算原理（难点），掌握梁的计算方法；3.掌握组合梁设计的方法及其主要的构造要求；4.掌握梁的拼接和连接主要方法和要求。§5-1受弯构件的形式和应用梁——承受横向荷载的受弯实腹式构件桁架——格构式梁一、受弯构件按制作方法分：型钢梁、组合（截面）梁

楼盖梁平台梁按功能分吊车梁檩条墙架梁等1.型钢梁2.组合梁3.单向弯曲梁与双向弯曲梁4.梁的计算内容正常使用极限状态刚度承载能力极限状态强度抗弯强度抗剪强度局部压应力折算应力整体稳定局部稳定§5-2

梁的强度和刚度VmaxMmax(一)抗弯强度1.工作性能（1）弹性阶段

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x一、梁的强度σfy弹性阶段的最大弯矩:(2)弹塑性阶段(3)塑性工作阶段弹性区消失，形成塑性铰。

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xσfyaafyfy分为和两个区域。式中：S1nx、S2nx分别为中和轴以上、以下截面对中和轴X轴的面积矩；Wpnx截面对中和轴的塑性抵抗矩。

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xσfyaafyfy塑性铰弯矩与弹性最大弯矩之比:只取决于截面几何形状而与材料的性质无关的形状系数。对X轴对Y轴XXYYA1Aw2.抗弯强度计算

梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，如工字形截面塑性发展深度取a≤h/8。(1)单向弯曲梁(2)双向弯曲梁

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xaafy式中：截面塑性发展系数，对于工字形截面梁:

其他截面见表5.1。当翼缘外伸宽度b与其厚度t之比满足:时，需要计算疲劳强度的梁:XXYYbt（二）抗剪强度VmaxMmaxtmax

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x（三）局部压应力

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，应验算腹板高度边缘的局部承压强度。F——集中力,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1.35，其他为1.0；lz--集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：a--集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可取为50mm；hy--自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；hr--轨道的高度，计算处无轨道时取0；a1--梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得大于2.5hy。梁端支座反力：跨中集中荷载：腹板的计算高度ho的规定：1．轧制型钢，两内孤起点间距;2．焊接组合截面，为腹板高度;3．铆接时为铆钉间最近距离。hobt1hobt1ho（四）折算应力应带各自符号，拉为正。计算折算应力的设计值增大系数。异号时，同号时或

原因：1．只有局部某点达到塑性

2．异号力场有利于塑性发展——提高设计强度二、刚度分别为全部荷载下和可变荷载下受弯构件挠度限值，按规范取,见书附表。对于的算法可用材料力学算法解出，也可用简便算法。等截面简支梁：梁的最大挠度，按荷载标准值计算。一简瓣支梁女，跨嘉度7m，焊接亲组合截宵面15轻0*450*18*12，梁上刮作用的持均布恒典载（含统自重）17苦.9脊14异kn溜/m，均布住活载6.8脉kn/锄m,距梁比端2.5啄m处有集父中恒载60息kn，支撑饿长度0.丢2m，荷恰载作防用距帆钢梁匙顶面12泊cm。钢平材抗剖拉设慢计强伞度为21茫5n另/m婆m2秘,抗剪兆设计脊强度125粮n/m兵m2,在设计搬时，荷赛载系数峰对恒载准取1.淘2，对惕活载政取1.4。试丧计算叙钢梁晚截面洒的强现度。150*18414*12150*18ABC2500450017160kn200§5-眨3受弯计构件谊的整昨体稳虎定一、概区念侧向慈弯曲嗽，伴老随扭戒转——出平知面弯冲扭屈简曲亡。原因峡：受压翼什缘应力开达临应唱力，其箱弱轴为1钻-1轴，察但由般于有核腹板财作连笼续支扯承，巡寿（下锋翼缘洁和腹度板下蓝部均岭受拉奸，可鞋以提禾供稳坛定的穿支承姥），卡只有烤绕y轴屈曲河，侧向否屈曲后旱，弯矩闸平面不戒再和截乘面的剪最切中心圆重合，岩必然产挎生扭转任。XXYY11XXYY梁维持智其稳定印平衡状吗态所承乌担的最逼大荷载倾或最大善弯矩，册称为临销界荷载素或临界将弯矩。MMZY二、梁嫩的临界饺荷载X’ZMXZZ’M图2XXYYX’Y’Y’图3Y’YZZ’图1z在y’z’平面内气为梁在比最大刚朝度平面芽内弯曲横，其弯煌矩的平选衡方程章为：YZZ’图1Y’YXMM在x’z’平面内枯为梁的凶侧向弯扯曲，其苗弯矩的过平衡方供程为：X’XZZ’M图2M由于梁鞠端部简化支，中跃部任意截面乒扭转斥时，购纵向忆纤维杠发生了弯曲省，属于万约束扭须转，其扭转的栗微分方摧程为(参见兆构件的约冬束扭智转，闷教科顾书）驰：XXYYX’Y’Y’图3将(c)再微分一次，并利用(b)消去得到只有未知数的弯扭屈曲微分方程:梁侧扭转角为正弦曲线分布，即：代入（d）式中，得：使e式在任酿何z值都成榨立，则诊方括号著中的数窗值必为惧零，即够：上式铁中的M即为该没梁的临谜界弯矩Mcr2.单轴对婶称截面茂工字婚形截面茶梁的临爹界弯矩aSyoh1h2OXY单轴对称截面图4其中剪切中心坐标aSyoh1h2OXYI1I2系数值荷载类型跨中点集中荷载满跨均布荷载纯弯曲1.351.131.00.550.460.00.400.531.03、工字拘形截善面简想支梁假的稳榆定验搁算当截面悔仅作用Mx时：（1）按贿下式洪计算否梁的永整体春稳定现性：（2）稳定腹系数的蜜计算任意横角向荷载足作用下汗：A、轧夹制H型钢或择焊接等竖截面工未字形简注支梁B、其他供截面的裤稳定系愉数计算美（祥见总规范）并。上述喝稳定矩系数敏时按当弹性岩理论至得到岂的，裹研究症表明冰当时梁已历经进入事弹塑性悲工作状密态，整驳体稳定振临界离果显著降巩低，因命此应对全稳定系爪数加以吧修正，艰即：轧制湾槽钢布简支玻梁的育稳定烂系数赖，无按论荷挥载形级式和消荷载脖作用理点在否截面图上的罢高度引，均姨按下汁式计诱算稳孤定系说数，坝但当冶计算途的尼时豆，应来按（5-1初6）计驳算。三、影屈响梁整劫体稳定唇的主要轨因素1．侧向汪抗弯刚坛度、抗咽扭刚度绑；2．受损压翼巴缘的效自由幅长度(受压腰翼缘度侧向路支承美点间夕距);3．荷载抽作用种俘类；4．荷行载作常用位吼置；5．梁筹的支沈座情阴况。四、蛮提高京梁整逝体稳近定性收的主币要措炮施1.增加锈受压旅翼缘设的宽殃度；2.在受摇压翼信缘设脑置侧围向支租撑。<五、梁坑的整体妙稳定计敞算1.不需南要计昌算整裕体稳劫定的盯条件1)、有胸铺板(各种钢研筋混凝栽土板和虏钢板)密铺在岔梁的受课压翼缘饼上并与荣其牢固计相连、旷能阻止毙其发生泻侧向位者移时；2)H型钢或舍等截面短工字形扮简支梁融受压翼蜜缘的自亚由长度l1与其宽舌度b1之比培不超坝过下削表规乏定时披；12.015.09.5Q42012.515.510.0Q39013.016.510.5Q34516.020.013.0Q235荷载作用在下翼缘荷载作用在上翼缘跨中受压翼缘有侧向支承点的梁,不论荷载作用在何处跨中无侧向支承点的梁

l1/b1

条件钢号3）对粘于箱补形截绿面简跃支梁秘，其休截面刊尺寸小满足馆：可不其计算雨整体苹稳定北性。bb0t1h0twtwt2b1b2h当截面白同时作址用Mx、My时：规范给双出了一足经验公晒式：当不帐满足快不需领要计绝算整授体稳煎定的解条件缓，看截面烤作用Mx时：2、梁的纠整体稳相定计算§5-4梁的肺局部升稳定二、售受压况翼缘疼的局述部稳篇定一、梁拾的局部举失稳概使念当荷严载达烘到某昼一值宿时，慰梁的蝇腹板两和受仪压翼辱缘将纹不能奇保持猛平衡诱状态介，发宅生出粒平面哨波形非鼓曲医，称企为梁反的局臂部失童稳梁的受截压翼缘曲可近似袋视为：管一单向刊均匀受弃压薄板杰，其临巩界应力叫为：将E先=2判06X103N/m浪m2，ν=0.括3代入格上式逆，得垦：由条件，得：并视受压翼缘悬伸部分，为三边简支，且板长趋于无穷大，故β=0.425；不考虑腹板对翼缘的约束作用，，令η=0.25，则：因此堡，规岗范规吓定不临发生榴局部跟失稳画的板狱件宽赌厚比旱：强度洪计算截考虑晨截面界塑性妖发展点时：强度摆计算不考虑撑截面岛塑性择发展垮（γx=1臣.0）时：对于车箱形敲截面令受压拨翼缘航在两议腹板若（或懂腹板笛与纵谷向加球劲肋退）间秃的无勉支承转宽度b0与其厚陵度的比良值应满柱足：b0th0twbtbb0th0tw三、育腹板泥的局线部稳史定

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xVmaxMmax（一父）加配劲肋忍的设服置纵向加劲肋横向加劲肋1.纯弯裕屈曲提高排临界环应力露的有币效办勇法：帆设纵宣向加换劲肋罢。由非蹈均匀通受压逆薄板着的屈伪曲理益论，矩得：对于腹板不设纵向加劲肋时，若保证其弯曲应力下的局部稳定应使：即：腹板不它会发生跨弯曲屈帅曲，否跳则在受鸡压区设域设纵向残加劲肋我。规范取：为不设纵向加劲肋限值。2.纯剪精屈曲弹性阶段临界应力：ττττhoa式中：腹板蹄就不粒会由扎于剪毛切屈劫曲而田破坏法否则饲应设柄横向浓加劲若肋。规范取：为不设横向加劲肋限值。若不发生剪切屈曲，则应使：弹塑性阶段临界应力，取经验公式：3.局部愚压应今力下苦的屈惩曲若在局部压应力下不发生局部失稳，应满足：腹板快在局俘部压慈应力琴下不持会发舅生屈圾曲。hoa规范取：综上昆所述境，梁雕腹板抵加劲肯肋设防置如锐下：直接献承受触动力嫂荷载年的实斗腹梁朝：应在弯曲受压较大区格，加配纵向加劲肋。以上公堤式中h0为腹板氧的计算燥高度，tw为腹具板厚扇度；虹对于垒单轴弃对称哗截面天梁，在确定晒是否配萌置纵向阴加劲肋果时，h0取腹栋板受份压区狗高度hc的2倍。(4晃)梁的支忘座处和域上翼缘肚受有较夸大固定校集中荷瘦载处，竟宜设置疲支承迎加劲烂肋。（二）据配置加鄙劲肋的铲腹板稳损定计算1.仅用横键向加劲稳肋加强豪的腹板h0ahoa式中:

σ—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；

τ--计算区格，平均剪力作用下，腹板截面剪应力；

σc—腹板计算高度边缘的局部压应力，计算时取ψ=1.0。引入通暂用高厚苏比在弹性沙范围可狸取:为参病数，怎即：0.851.01.25λbσcrfyfAB00.851.01.25λbσcrfyfAB0引入麻通用快高厚伞比为参昆数。引入探通用格高厚辆比为参数磨。2.同时设棉置横向件和纵向供加劲肋蚁的腹板h1ah１Ⅰh２Ⅱ（1）上伞区格Ⅰ：ah１Ⅰh２Ⅱ(2支)下区格Ⅱ：ah１Ⅰh２Ⅱh2式中:

σ２—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；

σｃ２—腹板在纵向加劲肋处的局部压应力，取

τ—计算同前。(３)受压茎翼缘虫和纵犁向加灾劲肋仪间设悄有短营加劲贿肋的葡区格茎板ah１h２a1h1式中秘：σ、σc、τ--梯-计算同茎前；(四）加贩劲肋的氏构造和扣截面尺底寸1．加劲肋布置宜成对布置，对于静力荷载下的梁可单侧布置。横向加劲肋的间距a应满足：(1)仅设置横向加劲肋时2.加劲肋的截面尺寸当时,纵向加劲肋至腹板计算高度边缘的距离应在:h0zbstsz横向加劲肋的宽度：横向加劲肋的厚度：单侧布窜置时，命外伸宽宫度增加20％。(2)同时设沟置横向箩、纵向寸加劲肋教时，除壮满足以格上要求覆外：横向加劲肋应满足:纵向加劲肋应满足:(五）支误承加劲排肋计算1.端面慕承压Ace--加劲肋加端面实受际承压她面积;fce--钢材承艺压强度识设计值滴。CCCCC50-100tho≤2t3.支承押加劲跑肋与系腹板请的连竖接焊伴缝，西应按山承受哨全部包集中灶力或木支座峡反力丛，计溪算时背假定贸应力日沿焊警缝长驼度均必匀分续布。2.加劲肋应按轴心受压构件验算其垂直于腹板方向的整体稳定，截面为十字形截面，取加劲肋每侧腹板长度为及加劲肋,作为计算截面面积。4.支承加死劲肋与狠翼缘的且连接焊航缝，应或按传力仅情况进销行连接袍焊缝计抄算。一简支蛛梁受力却如图，创组合梁梨截面尺疲寸和加灶劲肋布患置如图毕，进行冤梁腹板廊稳定验矩算及加盐劲肋的股设计。牌钢材为Q23蜻5。1500*6ABCDP/颠2PPP/保2q=1窗.32参kN/奸mP=2妻92.仇8kNC140*14800*86*65NABCDAce侧边诉有支估承的湿薄板暴，在挨失去挨局部香稳定妈之后拾，仍取可继山续承闸担更或大的迎荷载煮，将风板局咸部屈估曲后连侧边拍纤维被达屈将服时父的荷蒸载作滚为板膜的极婶限承和载力酸，称安为薄质板的咏屈曲他后强残度§5抗-5考虑腹鹿板屈曲授后强度洞的梁设熔计承受静啄力荷载缎和间接络承受动忍力荷载缺的组合揉梁，其尾腹板宜椅考虑屈敬曲后强否度考虑屈熟曲后强腔度可仅妻在支座篮处和固荐定荷载资处设置堤支承加吴劲肋，巴或尚有芝中间横缠向加劲李肋，其竹高厚比猜小于250时均不框必设置涌纵向加驾劲肋腹板受熔剪通用水高厚比：1、腹霜板屈蛇曲后准的抗芽剪承蔽载力Vu抗剪承薪载力设榜计值Vu计算体公式壳：a/h惨0＞1.0时：a/h0≤1必.0时：由于忧弯距约作用速下腹殿板受更压区哄屈服屈，使使梁抗充弯承恨载力便有所名下降我国乌规范岸采用户近似勤计算让公式退计算浆梁抗垫弯承刷载力2、腹板逢屈曲辱后的糊抗弯吴承载唉力Mu腹板有恳效截面化为受拉智区和受侍压区中个部均扣氏去(1-删r)h让c：则，梁蕉截面惯薯性矩：梁截境面模门量折突减系刻数为瘦：有效高浪度系数科：以弯曲笛通用高辛厚比为参乖考：受压尽翼缘乞扭转职受到壁完全瞧约束逮时：受压绒翼缘学扭转矿未受恢到约录束：

梁抗睬弯承工载力民设计砌值为微：3、承群受弯尽距和河剪力卷的共饼同作搬用组辫合梁保承载夫力计级算在两诵者的毛综合请作用赠下：M/Mf≤1锹.0时：V/Vu≤0.吵5时：式中Mf—梁两亮翼缘赢所承胞担的科弯距赢设计激值：当不少满足叮上式工时需曲成对谁布置佩中间达横向编加劲雕肋，执间距俊一般高为（1～2）h0横向加秘劲肋必诵须两侧初成对布萝置，截验面尺寸瞎满足：4、考虑馅腹板屈质曲后强掀度的梁议的加劲步肋设计1)中间横科向加劲稀肋按轴心栋受压构纺件设计,所受轴骗心力按看下式计订算2）支砍座加迎劲肋将封头搁板与支作座加劲析肋之间增视为简锄支于梁秒上下翼巧缘的竖求向压弯窜构件计辞算其强预度和稳节定将支拉座加油劲肋得按承枪受支怨座反距力R的轴心状压杆计掩算（同询支承加剩劲肋）彩，封头颗板截面托积不小阀于Ac：梁端仆构造榴另一辅方案澡：缩小重支座闸加劲姿肋和旬第一墓道中先间加协劲肋驻的距面离a1，使弊计算蚀区格遣范围腥内≤0.渗8，则殃不存哗在屈歼曲的洲可能灭性。§5周-6梁的血拼接穿、连袖接和纱支座一、梁滴的拼接1、型钢赔梁的拼畜接：2、组盛合梁晚的拼牌接：≥10tw~500~50012344551245345拼接处逗对接焊矮缝不能够与基本金属上等强尺时,受拉无翼缘琴焊缝应计休算确润定；翼缘待拼接莲板的愉内力桑应按记下式计算:N1=AfnfAfn--被拼袄接翼乎缘板探净截殿面面匠积。腹板劲拼接皱板及录其连旺接承暖担的虫内力绵为：1）拼接夫截面处恭的全部半剪力v；2）按刚定度分配酒到腹板击上的弯衫矩Mw：次梁和页主梁的湿连接型趁式有平鉴接和叠坦接叠接—次梁直概接放在伤主梁或奴其它次虚梁上，浸用焊缝允或螺栓体固定。障安装上鱼最简单恢最方便预的连接积方法，月但建筑顾高度大情，使用胃常受限虏制二、主谅、次梁严的连接平接—又称等疯高连接唇，次梁缩慧与主梁昼上翼缘清位于同拴一平面担，其上污铺板。匙构造复葡杂，但瘦降低结私构高度梁通弟过在尚砌体责、钢王筋混现凝土手柱或探钢柱延上的呼支座喉，将衬荷载蹲传给膨柱或膝墙体摊，再甩传给跟基础域或地朗基梁与钢窗柱的支啦座型式支座型半式梁与钢宋筋混凝唐土柱或额砌体上伞的支座步型式：平板支崇座弧形支取座铰轴支皇座滚轴吃支座§5-壶7型钢扬梁的崇设计一、设掉计原则强度、钻整体稳捐定、刚扎度要求籍、局压回承载力局部漠稳定嗽一般仙均满至足要里求。二、距设计翁步骤（一）迹单向弯经曲型钢朝梁以工恶字型夹钢为称例1、梁趣的内雅力求庄解：设计荷务载下的脚最大Mx’及V’（不给含自险重）泡。2、Wnx求解：选取携适当侮的型原钢截界面，倡得截宣面参轻数。3、弯疲曲正救应力仍验算钞：求得设咳计荷载斯及其自椅重作用泰下的，诵截面最准大设计梢内力Mx和V4、最大混剪力验草算5、整体协稳定验因算6、局压已验算7、刚由度验砖算（二）鞭双向弯偿曲型钢存梁以工显字型赠钢为誓例1、梁固的内消力求搭解：设计叔荷载享下的埋最大Mx’、V’（不含是自重）贩和My。2、Wnx可由粉强度盘初估议：选取适穷当的型桃钢截面走，得截责面参数住。3、抗侮弯强摔度验灵算：求得桥设计窑内力Mx、V（含福自重肤）和My4、最将大剪碑力验扑算5、整膛体稳吐定验巡寿算6、局果压验镇算7、刚度章验算§5-或8组合质梁的登设计一、截穴面选择原则谋：强促度、娘稳定予、刚踩度、神经济岩性等笋要求1、截逝面高所度（1）容许渴最大高虽度hma现x—净空滑要求爆；（2）容许老最小高兼度hmin由刚度岩条件确惹定，以时简支梁段为例：（3）梁琴的经你济高西度he经验列公式梯：2、腹板高冬度hw因翼缘亏厚度较眼小，可储取hw比h稍小畜，满幻玉足50的模樱数。3、腹板迁厚度tw由抗剪查强度确鹊定：一般按明上式求其出的tw较小材，可翠按经旱验公韵式计数算：构造要雪求：4、翼割缘尺讨寸确