鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理-第5章_受彎構(gòu)件new

1、設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件1.了解梁的構(gòu)造特點(diǎn)了解梁的構(gòu)造特點(diǎn)和構(gòu)造要求。和構(gòu)造要求。2.掌握型鋼梁和焊接掌握型鋼梁和焊接梁的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)梁的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和驗(yàn)算內(nèi)容。過程和驗(yàn)算內(nèi)容。3.理解梁的整體失穩(wěn)理解梁的整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)問題，了和局部失穩(wěn)問題，了解避免局部失穩(wěn)的構(gòu)解避免局部失穩(wěn)的構(gòu)造措施。造措施。5.1 5.1 受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用5.2 5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度5.3 5.3 梁的整體穩(wěn)定和支撐梁的整體穩(wěn)定和支撐5.4 5.4 梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)

2、梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)5.5 5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)5.6 5.6 型鋼梁的設(shè)計(jì)型鋼梁的設(shè)計(jì)5.7 5.7 組合梁的設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)5.8 5.8 梁的拼接、連接和支座梁的拼接、連接和支座本章目錄本章目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.15.1節(jié)節(jié) 梁的形式和應(yīng)用梁的形式和應(yīng)用1. 1. 實(shí)腹式受彎構(gòu)件實(shí)腹式受彎構(gòu)件梁梁2. 2. 格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架桁架了解梁的分類方法與應(yīng)用了解梁的分類方法與應(yīng)用 本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件

3、5.1.1 5.1.1 實(shí)腹式受彎構(gòu)件實(shí)腹式受彎構(gòu)件- -梁梁圖圖5.1.1 梁的截面類型梁的截面類型(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 圖圖5.1.2 工作平臺(tái)梁格示意圖工作平臺(tái)梁格示意圖設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖圖5.1.3 梁格形式梁格形式主梁主梁L1aL2b次梁次梁主梁主梁aL2c主梁主梁橫次梁橫次梁縱次梁縱次梁aL2b設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.1.2 5.1.2 格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件- -桁架桁架圖圖5.1.4 梁式桁

4、架形式梁式桁架形式(a)(d)(b)(e)(c)(f)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.25.2節(jié)節(jié) 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度1.1.梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)2.2.梁的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局部承壓強(qiáng)度、復(fù)雜應(yīng)力作用下強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局部承壓強(qiáng)度、復(fù)雜應(yīng)力作用下強(qiáng)度 3.3.梁的剛度梁的剛度1.1.掌握梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)的具體內(nèi)容；掌握梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)的具體內(nèi)容；2.2.掌握梁的正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力強(qiáng)掌握梁的正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力強(qiáng)度和梁的剛度計(jì)算方法。

5、度和梁的剛度計(jì)算方法。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.2.1 5.2.1 梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)表表5.1 5.1 梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)梁設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的兩種極限狀態(tài)剛度剛度梁的變形極限狀態(tài)梁的變形極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定穩(wěn)定承載力穩(wěn)定承載力復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度承載力強(qiáng)度承載力承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)需要滿足需要滿足需要滿足需要滿足內(nèi)容內(nèi)容極限狀態(tài)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原理

6、設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 梁的抗彎強(qiáng)度梁的抗彎強(qiáng)度圖圖5.2.1 鋼梁加載過程中彎矩鋼梁加載過程中彎矩M M與撓度與撓度之間的關(guān)系之間的關(guān)系5.2.2 5.2.2 梁的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 按理想化的應(yīng)力按理想化的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系, ,梁在荷載作用下可大致分為四個(gè)梁在荷載作用下可大致分為四個(gè)工作階段工作階段, ,現(xiàn)以雙軸對(duì)稱工字型截面為例說明如下現(xiàn)以雙軸對(duì)稱工字型截面為例說明如下: :圖圖5.2.2 梁的正應(yīng)力分布四階段梁的正應(yīng)力分布四階段設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章

7、 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件1.1.彈性工作階段彈性工作階段: : yneynnfWMfWMIMy此時(shí)可承受的極限彎矩態(tài)為彈性工作階段極限狀時(shí)當(dāng)截面邊沿纖維最大應(yīng)力max2.2.彈塑性工作階段彈塑性工作階段: : 隨著荷載的增大隨著荷載的增大, ,最外層纖維相繼屈服最外層纖維相繼屈服, ,此時(shí)梁截面部此時(shí)梁截面部分處于彈性分處于彈性, ,部分進(jìn)入塑性圖部分進(jìn)入塑性圖(5.2.2b)。在規(guī)范中。在規(guī)范中, ,對(duì)承受靜對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的受彎構(gòu)件的計(jì)算力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的受彎構(gòu)件的計(jì)算, ,就是以就是以部分部分截面進(jìn)入塑性作為強(qiáng)度承載力極限狀態(tài)截面進(jìn)入塑性作為強(qiáng)度承載力極限狀態(tài), ,并將

8、塑性區(qū)高度限并將塑性區(qū)高度限制在制在(1/8-1/4)h范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件3.3.塑性工作階段塑性工作階段: : 荷載再增大荷載再增大, ,梁截面全部進(jìn)入塑性將呈現(xiàn)塑性鉸梁截面全部進(jìn)入塑性將呈現(xiàn)塑性鉸( (圖圖5.2.2c),),此時(shí)對(duì)應(yīng)的彎矩稱為塑性極限彎矩?？捎孟率接?jì)算：此時(shí)對(duì)應(yīng)的彎矩稱為塑性極限彎矩?？捎孟率接?jì)算：4.4.應(yīng)變硬化階段應(yīng)變硬化階段: : 鋼材進(jìn)入應(yīng)變硬化階段后，變形模量為鋼材進(jìn)入應(yīng)變硬化階段后，變形模量為Est，使梁在變，使梁在變形增加時(shí)，應(yīng)力將繼續(xù)有所增加，其應(yīng)力分布如圖形增加時(shí)，應(yīng)力將繼續(xù)有所增加，其應(yīng)力分布如圖

9、(5.2.2d)。 梁的塑性極限矩梁的塑性極限矩Mp 與彈性極限彎矩與彈性極限彎矩Me的比值僅與截面的比值僅與截面的幾何性質(zhì)有關(guān)，其比值的幾何性質(zhì)有關(guān)，其比值Wpn / Wn稱為截面的形狀系數(shù)稱為截面的形狀系數(shù)F F。對(duì)于矩形截面，對(duì)于矩形截面，F(xiàn)=1.5；圓形截面，；圓形截面，F(xiàn)=1.7；圓管截面；圓管截面F=1.27；工字形截面；工字形截面( (對(duì)對(duì)X X軸軸) )，F(xiàn)在在1.10和和1.17之間。之間。ypnpfWMnnpnSSW21設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件式中：式中：MxMy 梁繞梁繞x軸和軸和y軸的彎矩；軸的彎矩； Wnx、Wny對(duì)對(duì)x軸和軸和y軸的

10、凈截面抵抗矩；軸的凈截面抵抗矩； f 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，或簡(jiǎn)稱鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度；鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，或簡(jiǎn)稱鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度； x、y 截面的塑性發(fā)展系數(shù)。截面的塑性發(fā)展系數(shù)。 注意：注意：直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的梁，取塑直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞的梁，取塑性發(fā)展系數(shù)為性發(fā)展系數(shù)為1.0。 如采用塑性極限彎矩設(shè)計(jì)，可節(jié)省鋼材用量，但實(shí)際設(shè)如采用塑性極限彎矩設(shè)計(jì)，可節(jié)省鋼材用量，但實(shí)際設(shè)計(jì)中為了避免過大的非彈性變形，把梁的極限彎矩取在兩式計(jì)中為了避免過大的非彈性變形，把梁的極限彎矩取在兩式之間，并使塑性區(qū)高度限制在之間，并使塑性區(qū)高度限制在( (1/8-1/4) )梁高內(nèi)，具體規(guī)定如梁高內(nèi)，

11、具體規(guī)定如下：下： 單向彎曲時(shí)：?jiǎn)蜗驈澢鷷r(shí)： fWMnxxx雙向彎曲時(shí)雙向彎曲時(shí): : fWMWMnyyynxxx設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 在橫向荷載作用下，一般梁截面在產(chǎn)生彎曲正應(yīng)力的同在橫向荷載作用下，一般梁截面在產(chǎn)生彎曲正應(yīng)力的同時(shí)，還將伴隨有剪應(yīng)力的產(chǎn)生。對(duì)于實(shí)腹梁以截面上的最大時(shí)，還將伴隨有剪應(yīng)力的產(chǎn)生。對(duì)于實(shí)腹梁以截面上的最大剪應(yīng)力達(dá)鋼材的抗剪屈服點(diǎn)為極限狀態(tài)，如圖剪應(yīng)力達(dá)鋼材的抗剪屈服點(diǎn)為極限狀態(tài)，如圖5.2.3所示。所示。圖圖5.2.3 截面剪應(yīng)力產(chǎn)生過程截面剪應(yīng)力產(chǎn)生過程設(shè)計(jì)應(yīng)按下式計(jì)算設(shè)計(jì)應(yīng)按下式計(jì)算: : 對(duì)于型鋼梁來對(duì)于型鋼梁來說說,

12、,由于腹板較厚，由于腹板較厚，該式均能滿足，故該式均能滿足，故不必計(jì)算。不必計(jì)算。 梁的抗剪強(qiáng)度梁的抗剪強(qiáng)度vwfItVS設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度圖圖5.2.4 梁局部壓應(yīng)力產(chǎn)生過程梁局部壓應(yīng)力產(chǎn)生過程設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 梁在固定集中荷載梁在固定集中荷載( (包括支座反力包括支座反力) )處無加勁肋圖處無加勁肋圖(5.2.4a)或有移動(dòng)的集中荷載時(shí)圖或有移動(dòng)的集中荷載時(shí)圖( (5.2.4b), ), 應(yīng)計(jì)算腹板計(jì)應(yīng)計(jì)算腹板計(jì)算高度邊緣處

13、的局部壓應(yīng)力。它的翼緣類似于支承于腹板算高度邊緣處的局部壓應(yīng)力。它的翼緣類似于支承于腹板上的彈性地基梁，腹板邊緣在上的彈性地基梁，腹板邊緣在F F作用點(diǎn)處所產(chǎn)生的壓應(yīng)力最作用點(diǎn)處所產(chǎn)生的壓應(yīng)力最大，向兩邊逐漸變小。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定大，向兩邊逐漸變小。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定F以以=45向兩邊向兩邊擴(kuò)散擴(kuò)散, ,并均勻分布在腹板邊緣并均勻分布在腹板邊緣, ,其分布長(zhǎng)度其分布長(zhǎng)度l lz z 為為: : 當(dāng)集中荷載作用在梁端部時(shí)，為當(dāng)集中荷載作用在梁端部時(shí)，為 式中式中a為集中荷載沿梁跨度方向的承壓長(zhǎng)度為集中荷載沿梁跨度方向的承壓長(zhǎng)度, ,在輪壓作在輪壓作用下用下, ,可取可取a=5cm。hy為自梁頂面為

14、自梁頂面( (或底面或底面) )或自吊車梁軌頂或自吊車梁軌頂至腹板計(jì)算高度邊緣的距離。腹板的計(jì)算高度至腹板計(jì)算高度邊緣的距離。腹板的計(jì)算高度h0對(duì)于型鋼對(duì)于型鋼梁為腹板與翼緣相接處兩內(nèi)圓弧起點(diǎn)間的距離梁為腹板與翼緣相接處兩內(nèi)圓弧起點(diǎn)間的距離, ,對(duì)于組合梁對(duì)于組合梁則為腹板高度。則為腹板高度。 5zylah2.5zylah設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件局部壓應(yīng)力驗(yàn)算公式為局部壓應(yīng)力驗(yàn)算公式為: :式中：式中：F集中荷載集中荷載; ; 系數(shù)系數(shù), ,對(duì)于重級(jí)工作制吊車梁取對(duì)于重級(jí)工作制吊車梁取=1.35,=1.35,其它梁其它梁 =1.0 =1.0。fltFzwc設(shè)計(jì)

15、原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 復(fù)雜應(yīng)力作用下強(qiáng)度復(fù)雜應(yīng)力作用下強(qiáng)度 在組合梁腹板的計(jì)算高度處，當(dāng)同時(shí)有較大的正在組合梁腹板的計(jì)算高度處，當(dāng)同時(shí)有較大的正應(yīng)力應(yīng)力、較大的剪應(yīng)力、較大的剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力和局部壓應(yīng)力c c作用，或同作用，或同時(shí)有較大的時(shí)有較大的和和作用時(shí)，都應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力：作用時(shí)，都應(yīng)按下式驗(yàn)算折算應(yīng)力： 式中：式中： c腹板計(jì)算高度腹板計(jì)算高度h h0 0 邊緣同一點(diǎn)上邊緣同一點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，和和c c以以拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。 1

16、 計(jì)算折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)計(jì)算折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù): :當(dāng)當(dāng)與與c c異號(hào)時(shí)異號(hào)時(shí), ,取取1=1.2；當(dāng)；當(dāng)與與c c同號(hào)時(shí)或同號(hào)時(shí)或c c=0=0時(shí)時(shí), ,取取1=1.1。22213eqccf設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.2.3 5.2.3 梁的剛度梁的剛度 梁的剛度是保證梁能否正常使用的極限狀態(tài)。如梁的剛度是保證梁能否正常使用的極限狀態(tài)。如樓蓋梁的撓度過大，將會(huì)使天花板抹灰脫落而影響結(jié)樓蓋梁的撓度過大，將會(huì)使天花板抹灰脫落而影響結(jié)構(gòu)的使用功能。因此有必要限制梁在正常使用時(shí)的最構(gòu)的使用功能。因此有必要限制梁在正常使用時(shí)的最大撓度。受彎構(gòu)件的剛

17、度要求是：大撓度。受彎構(gòu)件的剛度要求是：式中：式中：w由荷載的標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的最大撓度；由荷載的標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的最大撓度； w規(guī)范規(guī)定的受彎構(gòu)件的容許撓度。規(guī)范規(guī)定的受彎構(gòu)件的容許撓度。ww設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.35.3節(jié)節(jié) 梁的整體穩(wěn)定和支撐梁的整體穩(wěn)定和支撐1 1梁整體穩(wěn)定的概念梁整體穩(wěn)定的概念2 2梁整體穩(wěn)定的保證梁整體穩(wěn)定的保證3 3梁整體穩(wěn)定的計(jì)算方法梁整體穩(wěn)定的計(jì)算方法1 1理解梁的整體失穩(wěn)的基本概念；理解梁的整體失穩(wěn)的基本概念；2 2掌握保證梁整體穩(wěn)定的措施；掌握保證梁整體穩(wěn)定的措施；3 3能進(jìn)行梁整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算。能進(jìn)行梁整體穩(wěn)定性的驗(yàn)算

18、。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.3.1 5.3.1 梁整體穩(wěn)定的概念梁整體穩(wěn)定的概念圖5.3.1 梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定過程設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，按梁失穩(wěn)時(shí)的臨界狀態(tài)列出平根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，按梁失穩(wěn)時(shí)的臨界狀態(tài)列出平衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷載作用下的臨衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷載作用下的臨界彎矩。界彎矩。 雙軸對(duì)稱工字型截面簡(jiǎn)支梁的臨界彎矩為：雙軸對(duì)稱工字型截面簡(jiǎn)支梁的臨界彎矩為： 由臨界彎矩由臨界彎矩Mcr的計(jì)算公式和的計(jì)算公式和值，有如下規(guī)律值，有如下規(guī)律：

19、 （1 1）梁的側(cè)向抗彎剛度）梁的側(cè)向抗彎剛度EIy、抗扭剛度、抗扭剛度GIt越大越大, ,臨界臨界彎矩彎矩Mcr越大；越大； （2 2）梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度）梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1越大越大, ,臨界彎矩越小；臨界彎矩越??； （3 3）荷載作用于下翼緣比作用于上翼緣的臨界彎矩大。）荷載作用于下翼緣比作用于上翼緣的臨界彎矩大。GJEIlKMycr1設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.3.2 5.3.2 梁整體穩(wěn)定的保證梁整體穩(wěn)定的保證 規(guī)范規(guī)定，滿足下列條件時(shí)，梁的整體穩(wěn)定可以保證，規(guī)范規(guī)定，滿足下列條件時(shí)，梁的整體穩(wěn)定可以保證，不必驗(yàn)算。不必驗(yàn)算。 （1 1） 有鋪

20、板有鋪板( (各種鋼筋混凝土板和鋼板各種鋼筋混凝土板和鋼板) )密鋪在梁的受密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)，如圖時(shí)，如圖5.3.2(a)5.3.2(a)中次梁即屬于此種情況；中次梁即屬于此種情況； （2 2）工字型截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度）工字型截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l l1 1( (圖圖5.3.2(b)5.3.2(b)中次梁等于其跨度中次梁等于其跨度l l，主梁等于次梁間距）與其寬，主梁等于次梁間距）與其寬度度b b1 1之比不超過之比不超過 表表5.25.2所規(guī)定的數(shù)值時(shí)（如圖所規(guī)定的數(shù)值時(shí)（

21、如圖.3所示）。所示）。 （3 3）箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸（如圖）箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸（如圖.4所示）所示）滿足滿足h/b06，且，且l1/b0 95(235/fy)時(shí)（箱形截面的此條件很容時(shí)（箱形截面的此條件很容易滿足）易滿足）設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖圖5.3.2 樓蓋或工作平臺(tái)梁格樓蓋或工作平臺(tái)梁格(a)(a)有剛性鋪板；有剛性鋪板；(b)(b)無剛性鋪板無剛性鋪板1 1一橫向平面支撐；一橫向平面支撐；2 2一縱向平面支撐；一縱向平面支撐；3 3一柱間垂直支撐；一柱間垂直支撐；4 4一主梁間垂直支撐；一主梁間垂直

22、支撐；5 5一次梁；一次梁；6 6一主梁一主梁11221122563652334（a）（b）（c）（d）1-12-2設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件表表5.2 工字形截面簡(jiǎn)支梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定的最大工字形截面簡(jiǎn)支梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定的最大l l1 1/b/b1 1值值16 235/fy20 235/fy13 235/fy下翼緣下翼緣上翼緣上翼緣跨中無側(cè)向支撐，不論荷載跨中無側(cè)向支撐，不論荷載作用于何處作用于何處跨中無側(cè)向支撐，荷載作用在跨中無側(cè)向支撐，荷載作用在圖圖5.3.3 焊接工字形截面焊接工字形截面t tw wb bb bf fb b2 2y yt t1 1h h

23、t t1 1圖圖5.3.4 箱形截面箱形截面t tw wb b0 0h ht t1 1t tw w設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.3.3 5.3.3 梁整體穩(wěn)定的計(jì)算方法梁整體穩(wěn)定的計(jì)算方法計(jì)算公式：計(jì)算公式：fffWMbRyycrRcrxx規(guī)范采用的形式：規(guī)范采用的形式：fWMxbx 在兩個(gè)主平面內(nèi)受彎曲作用的工字型截面構(gòu)件，在兩個(gè)主平面內(nèi)受彎曲作用的工字型截面構(gòu)件，應(yīng)按下式計(jì)算整體穩(wěn)定性：應(yīng)按下式計(jì)算整體穩(wěn)定性：fWMWMyyyxbx設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件梁的整體穩(wěn)定系數(shù)梁的整體穩(wěn)定系數(shù)b計(jì)算方法：計(jì)算方法：1 1. .雙軸

24、對(duì)稱工字型截面簡(jiǎn)支梁受純彎曲荷載作用雙軸對(duì)稱工字型截面簡(jiǎn)支梁受純彎曲荷載作用2 2. .單軸對(duì)稱工字型截面單軸對(duì)稱工字型截面3.3.b0.6的情況的情況設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件式中式中: : 梁在側(cè)向支承點(diǎn)間對(duì)截面弱軸梁在側(cè)向支承點(diǎn)間對(duì)截面弱軸(y(y軸軸) )的長(zhǎng)的長(zhǎng) 細(xì)比；細(xì)比； 受壓翼緣的自由長(zhǎng)度；受壓翼緣的自由長(zhǎng)度； 梁的毛截面對(duì)梁的毛截面對(duì)y y軸的截面回轉(zhuǎn)半徑；軸的截面回轉(zhuǎn)半徑； 梁的毛截面面積；梁的毛截面面積； 梁的截面高度和受壓翼緣厚度。梁的截面高度和受壓翼緣厚度。yyxybfhtWAh235)4 . 4(14320212設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)

25、鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 單軸對(duì)稱工字型截面，應(yīng)考慮截面不對(duì)稱影響系數(shù)單軸對(duì)稱工字型截面，應(yīng)考慮截面不對(duì)稱影響系數(shù) 對(duì)于其它種類的荷載和荷載的不同作用位置，還應(yīng)乘以修正對(duì)于其它種類的荷載和荷載的不同作用位置，還應(yīng)乘以修正系數(shù)系數(shù) ，從而可得通式為：，從而可得通式為：式中式中: : 等效彎矩系數(shù)，查表等效彎矩系數(shù)，查表 截面不對(duì)稱影響系數(shù)截面不對(duì)稱影響系數(shù), ,雙軸對(duì)稱工字型截面，雙軸對(duì)稱工字型截面， =0=0；加強(qiáng)受壓翼緣的工字型截面，；加強(qiáng)受壓翼緣的工字型截面， ，加強(qiáng)，加強(qiáng)受拉翼緣的工字型截面，受拉翼緣的工字型截面， ； 和和 分別為受壓翼緣和受拉翼緣對(duì)分別為受壓翼緣和受拉翼緣

26、對(duì)y y軸的慣性矩。軸的慣性矩。 ybyxybbfhtWAh235)4 . 4(14320212設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件2.01.75-1.05(M1/M2)+0.3 (M1/M2)2 但但2.3 側(cè)向支承點(diǎn)間無橫向荷載側(cè)向支承點(diǎn)間無橫向荷載101.201.40上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載或側(cè)向均布荷載或側(cè)向支承點(diǎn)間的集中支承點(diǎn)間的集中荷載作用在荷載作用在跨中有不少跨中有不少于兩個(gè)等距于兩個(gè)等距側(cè)向支點(diǎn)側(cè)向支點(diǎn)891.75集中荷載作用在截面上任意集中荷載作用在截面上任意處處 對(duì)稱對(duì)稱截面、上截面、上翼緣加強(qiáng)翼緣加強(qiáng)及下翼緣及下翼緣加強(qiáng)的界加強(qiáng)的界面面1.1

27、51.40上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載作用在均布荷載作用在跨度中點(diǎn)有跨度中點(diǎn)有一個(gè)側(cè)向支一個(gè)側(cè)向支點(diǎn)點(diǎn)5671.091.670.73+0.18 2.23-0.28 上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣集中荷載作用在集中荷載作用在 對(duì)稱對(duì)稱截面及上截面及上翼緣加強(qiáng)翼緣加強(qiáng)的界面的界面0.951.550.69+0.13 1.73-0.20 上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載作用在均布荷載作用在跨中無側(cè)向跨中無側(cè)向支承支承1234適用適用范圍范圍2.0=l11/b1h荷載荷載側(cè)向支承側(cè)向支承項(xiàng)次項(xiàng)次表表5.3 5.3 工字形截面簡(jiǎn)支梁的等效彎矩系數(shù)工字形截面簡(jiǎn)支梁的等效彎矩系數(shù)b b注：注：1、l1、t1和和

28、b1分別是受壓翼緣的自由長(zhǎng)度、厚度和寬度；分別是受壓翼緣的自由長(zhǎng)度、厚度和寬度； 2、 M1和和M2一梁的端彎矩，使梁發(fā)生單曲率時(shí)二者取同號(hào)，產(chǎn)生雙曲率時(shí)取異號(hào)，一梁的端彎矩，使梁發(fā)生單曲率時(shí)二者取同號(hào)，產(chǎn)生雙曲率時(shí)取異號(hào)，| M1 | M2 |； 3、項(xiàng)次、項(xiàng)次3、4、7指少數(shù)幾個(gè)集中荷載位于跨中附近，梁的彎矩圖接近等腰三角形的情況；其他情況的集指少數(shù)幾個(gè)集中荷載位于跨中附近，梁的彎矩圖接近等腰三角形的情況；其他情況的集中荷載應(yīng)按項(xiàng)次中荷載應(yīng)按項(xiàng)次1、2、5、6的數(shù)值采用；的數(shù)值采用； 4、下列情況的、下列情況的b值應(yīng)乘以下系數(shù)：值應(yīng)乘以下系數(shù)：項(xiàng)次項(xiàng)次1，當(dāng)，當(dāng)ab 0.8和和1.0時(shí)，時(shí)

29、，0.95項(xiàng)次項(xiàng)次3，當(dāng)，當(dāng)ab 0.8和和0.5時(shí)，時(shí)，0.90； ab 0.8和和0.5 1.0時(shí)，時(shí)，0.95設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，已超出了彈性范圍，應(yīng)按下式修正時(shí)，已超出了彈性范圍，應(yīng)按下式修正或查下表，用或查下表，用 代替代替 。1.070.282/1.0bb 4.004.001.0001.0003.503.500.9870.9873.003.000.9700.9702.502.500.9460.94210.9212.002.000.9130.9131.801.800.8940.8941.601.600.8720

30、.8721.501.500.8500.850b bb b1.451.450.8520.8521.401.400.850.851.351.350.8280.8281.301.300.8280.82190.8090.80990.79880.7881.051.050.7750.775b bb b1.001.000.7620.7620.950.950.7840.7840.900.900.7320.7320.850.850.7150.7150.800.800.6970.6970.750.750.6760.6

31、760.700.700.6530.6530.650.650.6270.6270.600.600.6000.600b bb b表表5.4 整體穩(wěn)定系數(shù)整體穩(wěn)定系數(shù)b b值值注：表中的注：表中的b b值是按下式得的：值是按下式得的： b b=1.1-0.4646/=1.1-0.4646/b b+0.1269/+0.1269/（b b3/23/2）設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.45.4節(jié)節(jié) 梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)1 1梁的局部失穩(wěn)概念梁的局部失穩(wěn)概念2 2受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定3 3腹板的局部穩(wěn)定腹板的局部穩(wěn)定4 4

32、加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸5 5支承加勁肋的計(jì)算支承加勁肋的計(jì)算1 1理解梁的局部失穩(wěn)的基本概念；理解梁的局部失穩(wěn)的基本概念；2 2掌握保證梁受壓翼緣穩(wěn)定性的方法；掌握保證梁受壓翼緣穩(wěn)定性的方法；3 3掌握保證腹板穩(wěn)定的方法；掌握保證腹板穩(wěn)定的方法；4 4了解加勁肋構(gòu)造和截面尺寸。了解加勁肋構(gòu)造和截面尺寸。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.1 5.4.1 梁局部失穩(wěn)的概念梁局部失穩(wěn)的概念 組合梁一般由翼緣組合梁一般由翼緣和腹板組成，這些板件和腹板組成，這些板件一般為了提高焊接組合一般為了提高焊接組合梁的強(qiáng)度和剛度

33、以及整梁的強(qiáng)度和剛度以及整體穩(wěn)定性常常設(shè)計(jì)成薄體穩(wěn)定性常常設(shè)計(jì)成薄而寬和高而窄的形式，而寬和高而窄的形式，當(dāng)板件中壓應(yīng)力或剪應(yīng)當(dāng)板件中壓應(yīng)力或剪應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值后，翼力達(dá)到某一數(shù)值后，翼緣和腹板有可能偏離其緣和腹板有可能偏離其平衡位置，出現(xiàn)波形鼓平衡位置，出現(xiàn)波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為梁的曲，這種現(xiàn)象稱為梁的局部失穩(wěn)。其過程如圖局部失穩(wěn)。其過程如圖5.4.1所示。所示。圖圖5.4.1 梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定過程梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定過程設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.2 5.4.2 受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定 梁的翼緣板遠(yuǎn)離截面的形心，強(qiáng)度一般能得到充分利梁的翼緣板遠(yuǎn)離

34、截面的形心，強(qiáng)度一般能得到充分利用。同時(shí)，翼緣板發(fā)生局部屈曲，會(huì)很快導(dǎo)致喪失承載力，用。同時(shí)，翼緣板發(fā)生局部屈曲，會(huì)很快導(dǎo)致喪失承載力，故常采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩(wěn)。梁的故常采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩(wěn)。梁的受壓翼緣與軸心受壓桿的翼緣類似，可視為三邊簡(jiǎn)支、一受壓翼緣與軸心受壓桿的翼緣類似，可視為三邊簡(jiǎn)支、一邊自由的薄板，受均勻壓力作用。其臨界應(yīng)力為邊自由的薄板，受均勻壓力作用。其臨界應(yīng)力為( (詳見第四詳見第四章）：章）：式中取式中取則由上式得則由上式得222)()1 (12btvEkcr設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 因此規(guī)范規(guī)定，梁受

35、壓翼緣的自由外伸寬度與其因此規(guī)范規(guī)定，梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比，即寬厚比應(yīng)滿足（如圖厚度之比，即寬厚比應(yīng)滿足（如圖.3所示）所示） 當(dāng)超靜定梁按塑性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足：當(dāng)超靜定梁按塑性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足： 當(dāng)梁截面允許出現(xiàn)部分塑性時(shí)應(yīng)滿足：當(dāng)梁截面允許出現(xiàn)部分塑性時(shí)應(yīng)滿足：yftb2351511yftb23591yftb235131設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.3 5.4.3 腹板的局部穩(wěn)定腹板的局部穩(wěn)定 承受靜力荷載和間接動(dòng)力荷載的組合梁，一般考慮腹承受靜力荷載和間接動(dòng)力荷載的組合梁，一般考慮腹板屈曲強(qiáng)度，按板屈曲強(qiáng)度，按5.5節(jié)的規(guī)定布置

36、加勁肋并計(jì)算其抗彎和抗節(jié)的規(guī)定布置加勁肋并計(jì)算其抗彎和抗剪承載力，而直接承受動(dòng)力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件，則剪承載力，而直接承受動(dòng)力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件，則按下列要求規(guī)定配置加勁肋，并計(jì)算各板段的穩(wěn)定性。按下列要求規(guī)定配置加勁肋，并計(jì)算各板段的穩(wěn)定性。 （1 1）當(dāng)）當(dāng)h0/tw80 時(shí)，對(duì)有局部壓應(yīng)力時(shí)，對(duì)有局部壓應(yīng)力（c0）的梁，的梁，應(yīng)按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，加勁肋的間距應(yīng)滿足應(yīng)按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，加勁肋的間距應(yīng)滿足0.5h00a 2h0。對(duì)。對(duì)c =0的梁，可不配置加勁肋。的梁，可不配置加勁肋。 （2 2）當(dāng)）當(dāng)h0 /tw 80 時(shí)，應(yīng)配置橫向加勁肋。其中，對(duì)時(shí)，應(yīng)配置橫向加

37、勁肋。其中，對(duì)于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束的情況，當(dāng)于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束的情況，當(dāng)h0 /tw170 應(yīng)在彎曲應(yīng)應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)，到約束時(shí)，h0 / tw150 ，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)尚宜在受壓配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)尚宜在受壓區(qū)配置短加勁肋。區(qū)配置短加勁肋。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 (3) (3)梁支座和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜梁支座和上翼緣受有較大固

38、定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋。設(shè)置支承加勁肋。 任何情況下，任何情況下，h0/tw均不應(yīng)超過均不應(yīng)超過250。 以上以上h0為腹板的計(jì)算高度。對(duì)單軸對(duì)稱梁，當(dāng)確為腹板的計(jì)算高度。對(duì)單軸對(duì)稱梁，當(dāng)確定是否要配置縱向加勁肋時(shí)，定是否要配置縱向加勁肋時(shí)，h0應(yīng)取腹板受壓區(qū)高度應(yīng)取腹板受壓區(qū)高度的的hc的的2倍。倍。tw為腹板的厚度。為腹板的厚度。 腹板加勁肋的布置如圖腹板加勁肋的布置如圖5.4.2所示。所示。設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖圖5.4.2 腹板加勁肋的布置腹板加勁肋的布置設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 在彎曲正應(yīng)力單獨(dú)作用下在彎

39、曲正應(yīng)力單獨(dú)作用下, ,腹板的失穩(wěn)形式如圖腹板的失穩(wěn)形式如圖5.4.3(a)5.4.3(a)所示，所示，在剪應(yīng)力單獨(dú)作用下，腹板失穩(wěn)形式如圖在剪應(yīng)力單獨(dú)作用下，腹板失穩(wěn)形式如圖5.4.3(b)5.4.3(b)所示，動(dòng)畫如圖所示，動(dòng)畫如圖.4所示所示, ,在局部壓應(yīng)力單獨(dú)作用下，腹板的失穩(wěn)形式如圖在局部壓應(yīng)力單獨(dú)作用下，腹板的失穩(wěn)形式如圖5.4.3(c)5.4.3(c)所示。所示。 圖圖5.4.3 腹板失穩(wěn)形式腹板失穩(wěn)形式a aa aa ah h0 0c c(a)(b)(c)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 計(jì)算時(shí)，先布置加勁肋，再計(jì)算各區(qū)格板的平均計(jì)算

40、時(shí)，先布置加勁肋，再計(jì)算各區(qū)格板的平均作用應(yīng)力和相應(yīng)的臨界應(yīng)力，使其滿足穩(wěn)定條件。若作用應(yīng)力和相應(yīng)的臨界應(yīng)力，使其滿足穩(wěn)定條件。若不滿足不滿足( (不足或太富裕不足或太富裕) )，再調(diào)整加勁肋間距，重新計(jì)，再調(diào)整加勁肋間距，重新計(jì)算。算。圖圖5.4.4 腹板剪切失穩(wěn)動(dòng)畫腹板剪切失穩(wěn)動(dòng)畫設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.4 5.4.4 加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸 焊接梁的加勁肋一般用鋼板做成，并在腹板兩側(cè)成對(duì)焊接梁的加勁肋一般用鋼板做成，并在腹板兩側(cè)成對(duì)布置布置( (圖圖5.4.5)5.4.5)。對(duì)非吊車梁的中間加勁肋，為了節(jié)約鋼材。對(duì)非吊車梁的

41、中間加勁肋，為了節(jié)約鋼材和制造工作量，也可單側(cè)布置。和制造工作量，也可單側(cè)布置。 橫向加勁肋的間距橫向加勁肋的間距a a不得小于不得小于0.5h0，也不得大于，也不得大于2h0 ( (對(duì)對(duì)c=0的梁，的梁，h0/tw100時(shí)，可采用時(shí)，可采用2.5h0) )。 加勁肋應(yīng)有足夠的剛度才能作為腹板的可靠支承，所加勁肋應(yīng)有足夠的剛度才能作為腹板的可靠支承，所以對(duì)加勁肋的截面尺寸和截面慣性矩應(yīng)有一定要求。以對(duì)加勁肋的截面尺寸和截面慣性矩應(yīng)有一定要求。 雙側(cè)布置的鋼板橫向加勁肋的外伸寬度應(yīng)滿足下面規(guī)雙側(cè)布置的鋼板橫向加勁肋的外伸寬度應(yīng)滿足下面規(guī)定要求，若單側(cè)布置時(shí)，外伸寬度應(yīng)增大定要求，若單側(cè)布置時(shí)，外

42、伸寬度應(yīng)增大20。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 加勁肋的厚度不應(yīng)小于加勁肋的厚度不應(yīng)小于實(shí)際取用外伸寬度的實(shí)際取用外伸寬度的1/151/15。 當(dāng)腹板同時(shí)用橫向加勁當(dāng)腹板同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)時(shí)，應(yīng)肋和縱向加勁肋加強(qiáng)時(shí)，應(yīng)在其相交處切斷縱向肋而使在其相交處切斷縱向肋而使橫向肋保持連續(xù)。此時(shí)，橫橫向肋保持連續(xù)。此時(shí)，橫向肋的斷面尺寸除直符合上向肋的斷面尺寸除直符合上述規(guī)定外，其截面慣性矩述規(guī)定外，其截面慣性矩( (對(duì)對(duì)z-z軸，圖軸，圖5.4.5)5.4.5)，尚應(yīng)，尚應(yīng)滿足下式要求：滿足下式要求：圖圖5.4.5 腹板加勁肋腹板加勁肋橫向加勁肋橫向加勁肋

43、yzzybs/3(40)tw縱向加勁肋縱向加勁肋bs/2(60)bs設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 縱向加勁肋的截面慣性矩縱向加勁肋的截面慣性矩( (對(duì)對(duì)y-y軸軸) )，應(yīng)滿足下列公式，應(yīng)滿足下列公式的要求：的要求： 當(dāng)當(dāng)a/h00.85時(shí)，時(shí)， 當(dāng)當(dāng)a/h00.85時(shí)，時(shí)， 對(duì)大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角鋼加勁肋，其對(duì)大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角鋼加勁肋，其截面慣性矩不得小于相應(yīng)鋼板加勁肋的慣性矩。截面慣性矩不得小于相應(yīng)鋼板加勁肋的慣性矩。 計(jì)算加勁肋截面慣性矩的計(jì)算加勁肋截面慣性矩的y軸和軸和z軸，雙側(cè)加勁肋為腹軸，雙側(cè)加勁肋為腹板軸線；單側(cè)加勁肋為與

44、加勁肋相連的腹板邊緣線。板軸線；單側(cè)加勁肋為與加勁肋相連的腹板邊緣線。305 . 1wythI 3020045. 05 . 2wythhahaI303wzthI 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 為了避免焊縫交叉，減小焊接應(yīng)力，在加勁肋端部應(yīng)切去寬約為了避免焊縫交叉，減小焊接應(yīng)力，在加勁肋端部應(yīng)切去寬約bs/3(40)、高約、高約bs/2(60)的斜角的斜角( (圖圖5.4.5)5.4.5)。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的梁的梁( (如吊車梁如吊車梁) )，中間橫向加勁肋下端不應(yīng)與受拉翼緣焊接，中間橫向加勁肋下端不應(yīng)與受拉翼緣焊接( (若焊若焊接，將降低受拉

45、翼緣的疲勞強(qiáng)度接，將降低受拉翼緣的疲勞強(qiáng)度) )，一般在距受拉翼緣，一般在距受拉翼緣50100mm處斷開處斷開 圖圖.6（b)b)。圖圖5.4.6 支承加勁肋支承加勁肋bs/3(40)bs/2(60)h0bx刨平抵緊刨平抵緊刨平抵緊刨平抵緊2t50100t刨平刨平ccccc(a)(b)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 支承加勁肋系指承受固定集中荷載或者支座反力的橫向支承加勁肋系指承受固定集中荷載或者支座反力的橫向加勁肋。此種加勁肋應(yīng)在腹板兩側(cè)成對(duì)設(shè)置，并應(yīng)進(jìn)行整加勁肋。此種加勁肋應(yīng)在腹板兩側(cè)成對(duì)設(shè)置，并應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定和端麗承壓計(jì)算體穩(wěn)定和端麗承壓計(jì)算,

46、 ,其截面往往比中間橫向加勁肋大。其截面往往比中間橫向加勁肋大。 (1)(1)按軸心壓桿計(jì)算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。按軸心壓桿計(jì)算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。此壓桿的截面包括加勁肋以及每側(cè)各此壓桿的截面包括加勁肋以及每側(cè)各 范圍內(nèi)范圍內(nèi)的腹板面積的腹板面積( (圖圖5.4.6中陰影部分中陰影部分) )，其計(jì)算長(zhǎng)度近似取為，其計(jì)算長(zhǎng)度近似取為h0。 (2)(2)支承加勁肋一般刨平抵緊于梁的翼緣支承加勁肋一般刨平抵緊于梁的翼緣圖圖5.4.6(a)或或柱頂柱頂圖圖5.4.6(b)，其端面承壓強(qiáng)度按下式計(jì)算：，其端面承壓強(qiáng)度按下式計(jì)算： ywft/235155.4.5 5.4.5 支承加勁

47、肋的計(jì)算支承加勁肋的計(jì)算cececefAF設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 突緣支座突緣支座 圖圖5.4.6(b)5.4.6(b)的伸出長(zhǎng)度不應(yīng)大子加勁的伸出長(zhǎng)度不應(yīng)大子加勁肋厚度的肋厚度的2 2倍。倍。 (3)(3)支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應(yīng)按承受全部支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應(yīng)按承受全部集中力或支反力進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)假定應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)集中力或支反力進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)假定應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度均勻分布。度均勻分布。設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.55.5節(jié)節(jié) 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)1 1腹板屈曲后的抗剪承載力

48、腹板屈曲后的抗剪承載力V Vu u2 2腹板屈曲后的抗彎承載力腹板屈曲后的抗彎承載力MuMu3 3考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算公式考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算公式1 1了解腹板屈曲后的抗彎、剪承載力計(jì)算；了解腹板屈曲后的抗彎、剪承載力計(jì)算；2 2了解考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算公式。了解考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算公式。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.1 5.5.1 腹板屈曲后的抗剪承載力腹板屈曲后的抗剪承載力VuVu 前面幾節(jié)根據(jù)板件局部不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)的要求，確前面幾節(jié)根據(jù)板件局部不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)的要求，確定了板件的寬厚

49、比限值。實(shí)際上，梁的腹板高厚比在超出限定了板件的寬厚比限值。實(shí)際上，梁的腹板高厚比在超出限值發(fā)生彈性屈曲后，尚有較大潛力，稱值發(fā)生彈性屈曲后，尚有較大潛力，稱“屈曲后強(qiáng)度屈曲后強(qiáng)度”。利。利用腹板屈曲后強(qiáng)度的梁，即使高厚比很大也可以僅僅設(shè)置橫用腹板屈曲后強(qiáng)度的梁，即使高厚比很大也可以僅僅設(shè)置橫向加勁肋，因而具有很好的經(jīng)濟(jì)效果。向加勁肋，因而具有很好的經(jīng)濟(jì)效果。20032003規(guī)范規(guī)定，承受規(guī)范規(guī)定，承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后強(qiáng)靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后強(qiáng)度。度。 根據(jù)理論和試驗(yàn)研究，抗剪承載力設(shè)計(jì)值根據(jù)理論和試驗(yàn)研究，抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vu可采

50、用下列可采用下列公式計(jì)算：公式計(jì)算：2 . 1000/2 . 1)8 . 0( 5 . 01 2 . 18 . 08 . 0svwussvwusvwusfthVfthVfthV時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.2 5.5.2 腹板屈曲后的抗彎承載力腹板屈曲后的抗彎承載力MuMu 我國(guó)規(guī)范采用了近似計(jì)算公式來計(jì)算梁的抗彎承載力。我國(guó)規(guī)范采用了近似計(jì)算公式來計(jì)算梁的抗彎承載力。 梁截面慣性矩為梁截面慣性矩為( (忽略孔洞繞本身軸慣性矩忽略孔洞繞本身軸慣性矩) )：wwxcwcxxethIhthII32)1 (212)1 (2圖圖5.5.1 梁截面模

51、量折減系數(shù)的計(jì)算梁截面模量折減系數(shù)的計(jì)算hcxx(1-)hc0.5hc0.5hc0.5hc0.5hc(a)(c)(d)(b)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件梁截面模量折減系數(shù)為：梁截面模量折減系數(shù)為： 是按雙軸對(duì)稱截面塑性發(fā)展系數(shù)是按雙軸對(duì)稱截面塑性發(fā)展系數(shù)x=1.0得出的偏得出的偏安全的近似公式，也可用于安全的近似公式，也可用于x=1.05和單軸對(duì)抗彎承載和單軸對(duì)抗彎承載力設(shè)計(jì)值為：力設(shè)計(jì)值為：xwwxxexxeeIthIIWW2113fWMxexeu設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.3 5.5.3 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算公式考

52、慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁的計(jì)算公式 在橫向加勁肋之間的腹板各區(qū)段，通常承受彎矩在橫向加勁肋之間的腹板各區(qū)段，通常承受彎矩和剪力的共同作用。我國(guó)規(guī)范采用的計(jì)算式為：和剪力的共同作用。我國(guó)規(guī)范采用的計(jì)算式為：0 . 115 . 05 . 0/0 . 1/2feufuufufMMMMVVMMVVVVMM其他情況，時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.65.6節(jié)節(jié) 型鋼梁的設(shè)計(jì)型鋼梁的設(shè)計(jì)1 1單向彎曲型鋼梁?jiǎn)蜗驈澢弯摿? 2雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁1 1掌握單向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)步驟；掌握單向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)步驟；2 2了解雙向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)思路。了解雙向彎

53、曲型鋼梁的設(shè)計(jì)思路。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.1單向彎曲型鋼梁?jiǎn)蜗驈澢弯摿?型鋼梁中應(yīng)用最多的是普通工字鋼和型鋼梁中應(yīng)用最多的是普通工字鋼和H型鋼，由于型鋼，由于型鋼梁翼緣和腹板的寬厚比都較小，其局部穩(wěn)定性?？尚弯摿阂砭壓透拱宓膶捄癖榷驾^小，其局部穩(wěn)定性常可得到保證，不需進(jìn)行驗(yàn)算。得到保證，不需進(jìn)行驗(yàn)算。 單向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)步驟為：?jiǎn)蜗驈澢弯摿旱脑O(shè)計(jì)步驟為：1. 1. 計(jì)算梁的內(nèi)力計(jì)算梁的內(nèi)力 根據(jù)已知梁的荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算梁的最大彎矩根據(jù)已知梁的荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算梁的最大彎矩Mx和剪和剪力力V。2.2.計(jì)算需要的

54、凈截面抵抗矩計(jì)算需要的凈截面抵抗矩Wnx 依據(jù)正應(yīng)力強(qiáng)度條件依據(jù)正應(yīng)力強(qiáng)度條件, ,需要的凈截面抵抗矩為：需要的凈截面抵抗矩為： 根據(jù)根據(jù)Wnx 查型鋼表選用合適的型鋼號(hào)。查型鋼表選用合適的型鋼號(hào)。 fMWxxnx設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件3.3.強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算 包括正應(yīng)力強(qiáng)度、剪應(yīng)力強(qiáng)度、局部壓應(yīng)力強(qiáng)度。包括正應(yīng)力強(qiáng)度、剪應(yīng)力強(qiáng)度、局部壓應(yīng)力強(qiáng)度。由于腹板較厚，一般型鋼梁的剪應(yīng)力強(qiáng)度，也可不必驗(yàn)由于腹板較厚，一般型鋼梁的剪應(yīng)力強(qiáng)度，也可不必驗(yàn)算。算。 4.4.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 驗(yàn)算方法詳見穩(wěn)定計(jì)算一節(jié)。驗(yàn)算方法詳見穩(wěn)定計(jì)算一節(jié)。 5.5.剛度驗(yàn)算

55、剛度驗(yàn)算 按剛度公式進(jìn)行驗(yàn)算。按剛度公式進(jìn)行驗(yàn)算。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.6.2 5.6.2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 雙向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)步驟基本上和單向彎曲型鋼梁相雙向彎曲型鋼梁的設(shè)計(jì)步驟基本上和單向彎曲型鋼梁相同，具體如下：同，具體如下： 1. 1. 計(jì)算梁的內(nèi)力計(jì)算梁的內(nèi)力 根據(jù)已知梁的荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算梁的最大彎矩根據(jù)已知梁的荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算梁的最大彎矩 Mx、My和和剪力剪力V。 2.2.計(jì)算所需的凈截面抵抗矩計(jì)算所需的凈截面抵抗矩Wnx 先按先按 ，但考慮到，但考慮到My的作用，可適當(dāng)增大的作用，可適當(dāng)增大Wnx 值來選用型鋼號(hào)，一般用值來選

56、用型鋼號(hào)，一般用(1.1-1.2)(1.1-1.2)Wnx。 3.3.強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算 正應(yīng)力強(qiáng)度、折算應(yīng)力。正應(yīng)力強(qiáng)度、折算應(yīng)力。4.4.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 按相應(yīng)公式進(jìn)行驗(yàn)算。按相應(yīng)公式進(jìn)行驗(yàn)算。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算 驗(yàn)算公式為：驗(yàn)算公式為： 式中：式中：wx wy 沿兩個(gè)主軸沿兩個(gè)主軸( (x軸和軸和y軸軸) )方向方向的分撓度，它們分別由荷載標(biāo)準(zhǔn)值的分撓度，它們分別由荷載標(biāo)準(zhǔn)值qbx和和qby 計(jì)算。計(jì)算。 22wwwwyx設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.75.7節(jié)節(jié) 組合梁的設(shè)

57、計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)1 1截面尺寸初估截面尺寸初估2 2截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算3 3組合梁截面沿長(zhǎng)度的改變組合梁截面沿長(zhǎng)度的改變4 4焊接組合梁翼緣焊縫的計(jì)算焊接組合梁翼緣焊縫的計(jì)算1 1掌握焊接組合梁的設(shè)計(jì)步驟；掌握焊接組合梁的設(shè)計(jì)步驟；2 2掌握焊接組合梁翼緣焊縫的計(jì)算；掌握焊接組合梁翼緣焊縫的計(jì)算；3 3了解截面沿長(zhǎng)度的改變組合梁的設(shè)計(jì)。了解截面沿長(zhǎng)度的改變組合梁的設(shè)計(jì)。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.7.1 5.7.1 截面尺寸初估截面尺寸初估 當(dāng)型鋼梁不能滿足受力和使用要求時(shí)，一般采用工字當(dāng)型鋼梁不能滿足受力和使用要求時(shí)，一般采用工字

58、形焊接組合梁。焊接梁常用兩塊翼緣板和一塊腹板焊接成形焊接組合梁。焊接梁常用兩塊翼緣板和一塊腹板焊接成雙軸對(duì)稱工字形截面。選擇截面尺寸時(shí)要同時(shí)考慮安全和雙軸對(duì)稱工字形截面。選擇截面尺寸時(shí)要同時(shí)考慮安全和經(jīng)濟(jì)因素經(jīng)濟(jì)因素, ,先確定梁高先確定梁高, ,然后再確定腹板尺寸和翼緣尺寸。然后再確定腹板尺寸和翼緣尺寸。 1.1.截面高度的確定截面高度的確定 梁的截面高度是焊接梁截面的一個(gè)最重要的尺寸，選梁的截面高度是焊接梁截面的一個(gè)最重要的尺寸，選擇時(shí)可從以下三個(gè)方面考慮：擇時(shí)可從以下三個(gè)方面考慮： （1 1）容許最大高度：梁的截面高度必須滿足凈空要求，）容許最大高度：梁的截面高度必須滿足凈空要求，即梁高

59、不能超過建筑設(shè)計(jì)或工藝設(shè)備需要的凈空允許的限即梁高不能超過建筑設(shè)計(jì)或工藝設(shè)備需要的凈空允許的限值。依此條件所決定的截面高度稱為容許最大高度。值。依此條件所決定的截面高度稱為容許最大高度。 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 （2 2）經(jīng)濟(jì)梁高：當(dāng)梁的最大彎矩已知時(shí)，需要的凈截面）經(jīng)濟(jì)梁高：當(dāng)梁的最大彎矩已知時(shí)，需要的凈截面抵抗矩可由公式算出。為了滿足需要的截面抵抗矩，可以用抵抗矩可由公式算出。為了滿足需要的截面抵抗矩，可以用高而窄的截面，也可以用矮而寬的截面。它們的截面抵抗矩高而窄的截面，也可以用矮而寬的截面。它們的截面抵抗矩雖然可以相同，但耗鋼量卻不同，合理的設(shè)計(jì)應(yīng)使

60、翼緣和腹雖然可以相同，但耗鋼量卻不同，合理的設(shè)計(jì)應(yīng)使翼緣和腹板的總用鋼量為最少。根據(jù)這一原則確定的梁高叫經(jīng)濟(jì)高度。板的總用鋼量為最少。根據(jù)這一原則確定的梁高叫經(jīng)濟(jì)高度。設(shè)計(jì)時(shí)可參照以下經(jīng)驗(yàn)公式初選截面高度。設(shè)計(jì)時(shí)可參照以下經(jīng)驗(yàn)公式初選截面高度。 （3 3）容許最小高度：一般依剛度條件所決定。梁的撓度）容許最小高度：一般依剛度條件所決定。梁的撓度大小常與截面高度有關(guān)，以均布荷載作用下的簡(jiǎn)支梁為例，大小常與截面高度有關(guān)，以均布荷載作用下的簡(jiǎn)支梁為例，其最大撓度為：其最大撓度為： )(3073cmWhnxeEhlhEWMlEIMlqlEIlEIqlw4810)2(485485848538452222