钢结构的基本构件计算-受弯构件钢梁（钢结构工程施工）

单元三钢结构的基本构件计算项目一：钢梁项目二：轴心受力构件项目三：拉弯和压弯构件项目一受弯构件——钢梁

学习目标：1、掌握钢梁的强度（抗弯、抗剪、局部压应力、折算压力）和刚度计算。2、掌握梁整体稳定的临界弯矩及整体稳定计算。3、掌握单向、双向受弯型钢梁和组合梁的设计计算步骤，了解梁局部稳定及梁的拼接和连接构造。

能力标准和要求：

能进行单向受弯型钢梁和组合梁的设计与施工验算。学习内容：一、梁的设计要点二、型钢梁设计三、组合梁设计四、梁的拼接与连接钢梁的形式：按功能分：楼盖梁、平台梁、吊车梁、墙梁等；按截面形式分：型钢梁、组合梁；按支承分：简支梁、连续梁、悬臂梁等；按荷载作用情况分：单向弯曲梁、双向弯曲梁（如檩条）；楼盖梁屋盖梁屋盖梁平台梁平台梁墙梁吊车梁檩条吊车梁钢梁的截面形式（图3-1）钢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1、钢梁的强度和刚度（1）梁的强度①抗弯强度三个受力阶段：弹性、弹塑性、塑性塑性弯矩

双向弯曲单向弯曲②抗剪强度③腹板局部压应力④折算应力。组合梁或型钢梁中翼缘与腹板交接的部位（2）梁的刚度：刚度的计算是保证受弯构件在使用过程中不会因挠度太大而不能满足正常使用的要求。2、梁的整体稳定

梁从平面弯曲状态转变为弯扭状态的现象称为梁的整体失稳。（1）梁整体稳定性的计算①在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算②在两个主平面受弯的H型截面或工字形截面梁的整体稳定的计算公式为：（2）梁的整体稳定系数①等截面焊接工字形和轧制H型钢：——截面不对称影响系数

若时，表明钢梁进入弹塑性工作阶段，《规范》规定应采用下式计算的代替值②轧制普通工字钢简支梁(表3-4)③轧制槽钢简支梁影响梁整体稳定的主要因素1．侧向抗弯刚度、抗扭刚度；2．受压翼缘的自由长度(受压翼缘侧向支承点间距);3．荷载作用种类；4．荷载作用位置；5．梁的支座情况。提高梁整体稳定性的主要措施1.增加受压翼缘的宽度；2.在受压翼缘设置侧向支撑。(3)可不作整体稳定性验算的条件①有铺板（各种钢筋混凝土板或钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁的受压翼缘的侧向位移时；②工字形截面简支梁受压翼缘自由长度l1与其宽度b1之比不超过规范规定的数值时，例如下图所示，梁受压翼缘的跨中侧向连有支撑，可以作为其侧向不动支承点，l1则为梁的半跨长度表3-53、梁的局部稳定避免梁的局部失稳有两个途径：a）限制板件的宽厚比或高厚比；

b）设置加劲肋。a限制板件的宽厚比或高厚比(1)组合梁翼缘的局部稳定《规范》采用限制梁受压翼缘宽厚比的措施来保证翼缘的局部稳定性。①工字形截面梁受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度t之比，应满足下式要求：

②箱形截面

梁受压翼缘板在两腹板之间的无支承宽度b0与其厚度t之比，应满足下式要求(2)组合梁腹板的局部稳定规范限定了值来保证腹板的局部稳定①在局部压应力作用下②在剪应力作用下③在弯曲应力作用下b.设置加劲肋①腹板加劲肋的设置梁的腹板以承受剪力为主，组合梁的腹板主要是靠设置加劲肋来保证其局部稳定。加劲肋可以用钢板或型钢制成，焊接梁一般常用钢板。在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应在其相交处将纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续。纵向加劲肋断开横向加劲肋保持连续为了减少焊接应力，避免焊缝过分集中，横向加劲肋的端部应切去约bs/3（≤40mm），高约bs/2（≤60mm）的斜角加劲肋设置②加劲肋的构造要求

加劲肋的配置:

加劲肋宜在腹板两侧成对配置，也可单侧配置

间距:最小间距应为0.5h0，最大间距应为2h0截面尺寸外伸宽度厚度横向加劲肋截面惯性矩:纵向加劲肋的截面惯性矩短加劲肋

表3-6组合梁腹板加劲肋布置规定③支承加劲肋设计（二）型钢梁设计型钢梁设计应满足强度、刚度及整体稳定的要求。局部稳定可不必验算。1、单向受弯型钢梁工字钢和H型钢计算步骤：（1）确定设计条件（2）计算梁的内力：Mmax和Vmax

（3）初选截面

（4）截面强度验算抗弯强度：抗剪强度：局压强度：折算应力：

热轧型钢的腹板较厚，若截面无削弱和无较大固定集中荷载时，可不验算抗剪强度、局部承压强度和折算应力。

（5）刚度验算

ν≤[ν]或（6）整体稳定性验算2、双向受弯型钢梁钢结构中的檩条、墙梁大多属于双向受弯构件。（1）截面确定：先单独按Mx或My计算Wnx或Wny，然后适当加大Wnx或Wny选定型钢截面。（2）强度验算：（3）稳定验算：

（4）刚度验算（三）组合梁设计钢板组合梁的设计内容有：确定梁的截面形式及各部分尺寸；根据初选的截面进行强度、刚度、整体稳定和局部稳定验算及加劲肋设置；确定翼缘与腹板的焊缝；钢梁支座加劲肋设计等内容。1、截面设计确定h、tw、b、t（1）截面高度h:满足以下要求①建筑高度：h≤hmax

②刚度要求

∴③经济要求（2）腹板厚度tw

腹板以承担剪力为主，应满足抗剪经验公式

或

∴

一般tw≥8mm。

（3）翼缘宽度b及厚度t

翼缘面积

b值一般要求b≥180mm

考虑局部稳定要求翼缘厚度t一般不应小于8mm，同时应符合钢板规格。（4）截面验算验算抗弯强度、抗剪强度、局部压应力、折算应力、整体稳定、刚度及翼缘局部稳定。

（2）翼缘焊缝的计算翼缘与腹板交接处

翼缘焊缝的强度条件

翼缘上有固定集中荷载或移动集中荷载F作用

垂直剪力2、翼缘焊缝的计算在T1和V1的共同作用下，翼缘焊缝强度

（四）梁的拼接与连接 1、梁的拼接（1）工厂拼接（2）工地拼接工地拼接≥10tw~500~5001234