鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 第三章第三章 構(gòu)件的截面承載力構(gòu)件的截面承載力強(qiáng)度強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure1、軸心受力構(gòu)件的截面形式強(qiáng)度和剛度、軸心受力構(gòu)件的截面形式強(qiáng)度和剛度2、梁的類型和強(qiáng)度、梁的類型和強(qiáng)度3、梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力、梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力4、按強(qiáng)度條件選擇梁截面、按強(qiáng)度條件選擇梁截面5、拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算、拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design

2、Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure3.1.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式3.1 軸心受力構(gòu)件的截面形式及強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的截面形式及強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件是指承受通過(guò)截面形軸心受力構(gòu)件是指承受通過(guò)截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件（軸心拉桿）和（軸心拉桿）和軸心軸心受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件（軸心壓桿）。（軸心壓桿）。a)+b)在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)在鋼

3、結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺(tái)和其它結(jié)構(gòu)的構(gòu)的支撐，操作平臺(tái)和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。支柱等。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure柱腳yyxxx11柱腳(實(shí)軸)xxy1y(虛軸)(虛軸)y1x(實(shí)軸)y柱頭柱身柱身ll綴板l = l綴條柱頭支承屋蓋、樓蓋或工作平臺(tái)的豎向支承屋蓋、樓蓋或工作平臺(tái)的豎

4、向受壓構(gòu)件通常稱為柱。柱由柱頭、受壓構(gòu)件通常稱為柱。柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成。柱身和柱腳三部分組成。傳力方式：傳力方式：上部結(jié)構(gòu)柱頭上部結(jié)構(gòu)柱頭柱身柱身柱腳基礎(chǔ)柱腳基礎(chǔ)實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。實(shí)腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。分肢格構(gòu)式構(gòu)件。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structurea）型鋼截面；）型鋼截面； b)實(shí)腹式組合截面；實(shí)腹式組合截面；c)格構(gòu)式組合截面格構(gòu)式組合截面圖圖3.3 軸心受力構(gòu)件的截面形式軸心受力構(gòu)件的截面形式實(shí)實(shí)腹腹式式截截面面格格構(gòu)構(gòu)式式截截面面實(shí)腹式構(gòu)件比格實(shí)腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡(jiǎn)構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，單，制造方便，整體受力和抗剪整體受力和抗剪性能好，但截面性能好，但截面尺寸較大時(shí)鋼材尺寸較大時(shí)鋼材用量較多；用量較多；而格而格構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)現(xiàn)兩主軸方向的現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較大，抗扭性能

6、較好，用料較省。較好，用料較省。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure柱腳yyxxx11柱腳(實(shí)軸)xxy1y(虛軸)(虛軸)y1x(實(shí)軸)y柱頭柱身柱身ll綴板l = l綴條柱頭格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)軸和虛軸實(shí)軸和虛軸格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過(guò)分肢腹板的格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過(guò)分肢腹板的主軸叫實(shí)軸，通過(guò)分肢綴件的主軸叫主軸叫實(shí)軸，通過(guò)分肢綴件的主軸叫虛軸。虛軸。綴條和綴

7、板綴條和綴板一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用是將各分肢連成整體，使其共同受力，用是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。并承受繞虛軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴板常它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 格構(gòu)式構(gòu)件的常用

8、截面形式格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式綴板柱綴板柱第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure軸心受力構(gòu)件以截面上的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度作為強(qiáng)軸心受力構(gòu)件以截面上的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度作為強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則。度計(jì)算準(zhǔn)則。NfA N 軸心力設(shè)計(jì)值；軸心力設(shè)計(jì)值； A 構(gòu)件的毛截面面積；構(gòu)件的毛截面面積； f 鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)

9、值。鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 3.1.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算1. 1. 截面無(wú)削弱截面無(wú)削弱構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。 設(shè)計(jì)時(shí)，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力設(shè)計(jì)時(shí)，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure2. 有孔洞等削弱有孔洞等

10、削弱彈性階段應(yīng)力分布不均勻；彈性階段應(yīng)力分布不均勻； 極限狀態(tài)凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。極限狀態(tài)凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。 n/NAf圖圖3.5 截面削弱處的應(yīng)力分布截面削弱處的應(yīng)力分布NNNN0 max=30 fy ( (a) )彈性狀態(tài)應(yīng)力彈性狀態(tài)應(yīng)力( (b) )極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力nNfA（3-1） An 構(gòu)件的凈截面面積構(gòu)件的凈截面面積第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of

11、Steel Structure3.1.3 軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）P185 軸心受力構(gòu)件的剛度通常用軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比長(zhǎng)細(xì)比 來(lái)衡量，來(lái)衡量， 越大，表示構(gòu)件越大，表示構(gòu)件剛度越?。婚L(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，構(gòu)件在使用過(guò)程中容易由于自重產(chǎn)生撓曲，剛度越??；長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，構(gòu)件在使用過(guò)程中容易由于自重產(chǎn)生撓曲，在動(dòng)力荷載作用下容易產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中容易產(chǎn)生彎在動(dòng)力荷載作用下容易產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中容易產(chǎn)生彎曲。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比不超過(guò)規(guī)定的容許長(zhǎng)細(xì)比。曲。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比不超過(guò)規(guī)定的容許長(zhǎng)細(xì)比。 max構(gòu)件最不

12、利方向的最大長(zhǎng)細(xì)比；構(gòu)件最不利方向的最大長(zhǎng)細(xì)比；l0計(jì)算長(zhǎng)度，計(jì)算長(zhǎng)度，取決于其兩端支承情況；取決于其兩端支承情況； i回轉(zhuǎn)半徑；回轉(zhuǎn)半徑； 容許長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比 ，查，查P185表表6.1，表，表6.2。 AIi maxyx),()(max0maxil第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel StructureNfA軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算1. 1. 截面無(wú)削弱截面

13、無(wú)削弱2. 有孔洞等削弱有孔洞等削弱nNfA軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時(shí)最危險(xiǎn)凈截面的計(jì)算軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時(shí)最危險(xiǎn)凈截面的計(jì)算軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）)(max0maxil第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 截面特性計(jì)算截面特性計(jì)算截面積截面積：上、下翼緣及腹板截面積之和：上、下翼緣及腹板截面積之和296136210220cmAcmy04.169639210201361220142323232406

14、423.1054367.654.564388806.904833.13104.164021021012104.162013636112104mIx中和軸（形心）位置中和軸（形心）位置：按全截面對(duì)某軸的面積：按全截面對(duì)某軸的面積矩等于各塊板分別對(duì)該軸的面積矩之和求得矩等于各塊板分別對(duì)該軸的面積矩之和求得。慣性矩慣性矩：各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘：各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘以板塊中心至中和軸距離的平方。以板塊中心至中和軸距離的平方。y40080 xxy1yb200201002010圖圖3.3.6 6 截面特性計(jì)算截面特性計(jì)算第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截

15、面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 4333150367.166333.1333102121136121202121cmIy3331299304. 8240643 .150101503150004.1624064cmWcmWcmyIWbxayxax；36683204.161604.15220cmSbx各點(diǎn)抵抗矩各點(diǎn)抵抗矩：慣性矩除以該點(diǎn)至中和軸的距離。：慣性矩除以該點(diǎn)至中和軸的距離。各點(diǎn)面積矩各點(diǎn)面積矩：該點(diǎn)以上（或以下）的截面積對(duì)中和軸的面積矩。：該點(diǎn)以上（或以下）的截面積對(duì)中和軸的面積矩。如

16、按b點(diǎn)以下面積矩計(jì)算，中和軸以上部分取負(fù)值，以下部分取正值366802. 4104. 898.10196.2196.22210cmSbxy40080 xxy1yb200201002010a圖圖3.3.6 6 截面特性計(jì)算截面特性計(jì)算第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 例例3.13.1 圖3.1所示一有中級(jí)工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為210010，角鋼上有交錯(cuò)排列的普通螺栓孔，孔徑d=20mm。試計(jì)算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的最大計(jì)算長(zhǎng)度。鋼材

17、為Q235鋼。(c)例例 3.13.1圖圖第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 查得查得2100210010,10,2/215mmNfiiyx4.52cm.3.05cm ,A=219.26cm2 2An = 2 (1926 - 20= 2 (1926 - 2010)=3452 10)=3452 mm2AnI I = 2= 2 (2(245+ 4045+ 402 2+100+1002 2 - 2- 220) 20) 10=3150 10=3150 mm2 2N=AnI

18、 I f =3150=3150215=677250N=677 kN215=677250N=677 kNlox = = ix x = 350 = 35030.5 = 1067530.5 = 10675mm 350loyoy = = iy y = 350 = 35045.2 = 1582045.2 = 15820mm 解解 ：例例 3.13.1圖圖(b)(b)第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of S

19、teel Structure 只承受只承受彎矩彎矩或或彎矩與剪力彎矩與剪力共同作用的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件共同作用的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件。3.2 梁的類型和強(qiáng)度梁的類型和強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件主要以梁的形式出現(xiàn)，以彎曲變形為結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件主要以梁的形式出現(xiàn)，以彎曲變形為主或發(fā)生彎扭變形的構(gòu)件稱為梁。主或發(fā)生彎扭變形的構(gòu)件稱為梁。 梁在鋼結(jié)構(gòu)中是應(yīng)用較廣泛的一種基本構(gòu)件。例如房屋梁在鋼結(jié)構(gòu)中是應(yīng)用較廣泛的一種基本構(gòu)件。例如房屋建筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺(tái)梁。建筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺(tái)梁。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度 1. 梁的強(qiáng)度計(jì)算主要包括梁的強(qiáng)度計(jì)算主要包

20、括抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力應(yīng)力等強(qiáng)度應(yīng)足夠。等強(qiáng)度應(yīng)足夠。 2. 剛度主要是控制剛度主要是控制最大撓度最大撓度不超過(guò)按受力和使用要求規(guī)不超過(guò)按受力和使用要求規(guī)定的容許值。定的容許值。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure3.2.1 梁的類型及梁格布置梁的類型及梁格布置按彎曲變形狀況分按彎曲變形狀況分： 單向彎曲構(gòu)件單向彎曲構(gòu)件構(gòu)件在一個(gè)主軸平面內(nèi)受彎構(gòu)件在一個(gè)主軸平面

21、內(nèi)受彎 雙向彎曲構(gòu)件雙向彎曲構(gòu)件構(gòu)件在二個(gè)主軸平面內(nèi)受彎構(gòu)件在二個(gè)主軸平面內(nèi)受彎1 梁的類型梁的類型按支承條件分按支承條件分： 簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁 、懸臂梁、懸臂梁 鋼梁一般都用簡(jiǎn)支梁，簡(jiǎn)支梁制造簡(jiǎn)單，安裝方便，且可避免支鋼梁一般都用簡(jiǎn)支梁，簡(jiǎn)支梁制造簡(jiǎn)單，安裝方便，且可避免支座不均勻沉陷所產(chǎn)生的不利影響。不論何種支承的梁，當(dāng)截面內(nèi)力座不均勻沉陷所產(chǎn)生的不利影響。不論何種支承的梁，當(dāng)截面內(nèi)力已知時(shí)，進(jìn)行截面設(shè)計(jì)的原則和方法是相同的。已知時(shí)，進(jìn)行截面設(shè)計(jì)的原則和方法是相同的。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of S

22、teel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure圖圖3.7 梁的截面形式梁的截面形式dh熱軋型鋼梁熱軋型鋼梁(a)焊接組合截面梁焊接組合截面梁(b)冷彎薄壁型鋼梁冷彎薄壁型鋼梁(c)空腹式截面梁空腹式截面梁(d)組合梁組合梁(e) 梁的截面形式梁的截面形式第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles

23、of Steel Structure1 彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度c)彈性彈性塑性塑性塑性塑性MyMMpaa=fyya)MMyfyd)全部塑性全部塑性M=Mp=fyxyb)M=My=fy圖圖3.8 各荷載階段梁截面上的的正應(yīng)力分布各荷載階段梁截面上的的正應(yīng)力分布3.2.2 受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度彈性階段構(gòu)件邊緣纖彈性階段構(gòu)件邊緣纖維最大應(yīng)力為：維最大應(yīng)力為：xxWMnWnx 截面繞截面繞 x軸的凈截面模量軸的凈截面模量第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼

24、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 當(dāng)最大應(yīng)力當(dāng)最大應(yīng)力 達(dá)到屈服點(diǎn)達(dá)到屈服點(diǎn)fy時(shí)，是梁彈性工作的極限狀態(tài)，時(shí)，是梁彈性工作的極限狀態(tài)，其彈性極限彎矩（屈服彎矩）其彈性極限彎矩（屈服彎矩）My yxyfWM 截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，應(yīng)力分布呈矩形。彎矩達(dá)到最大截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，應(yīng)力分布呈矩形。彎矩達(dá)到最大極限稱為塑性彎矩極限稱為塑性彎矩MpyppfWM Wp截面對(duì)截面對(duì)x軸的截面塑性模量軸的截面塑性模量yppMMx x xp p截面繞截面繞x x軸的塑性系數(shù)軸的塑性系數(shù)在鋼梁設(shè)計(jì)中，如果按照截面的全塑性進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然可以節(jié)省

25、鋼在鋼梁設(shè)計(jì)中，如果按照截面的全塑性進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然可以節(jié)省鋼材，但是變形比較大，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用。因此規(guī)范規(guī)定可以材，但是變形比較大，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用。因此規(guī)范規(guī)定可以通過(guò)限制塑性發(fā)展區(qū)有限制的利用塑性，一般的通過(guò)限制塑性發(fā)展區(qū)有限制的利用塑性，一般的a為為h/8-h/4之間。之間。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure （塑性發(fā)展系數(shù)）（塑性發(fā)展系數(shù)）與截

26、面形狀有關(guān)，而與材料的性質(zhì)無(wú)與截面形狀有關(guān)，而與材料的性質(zhì)無(wú)關(guān)，所以又稱截面形狀系數(shù)。不同截面形式的塑性發(fā)展系數(shù)關(guān)，所以又稱截面形狀系數(shù)。不同截面形式的塑性發(fā)展系數(shù)見(jiàn)見(jiàn)表表3-3 P79。 梁的抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足：梁的抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足：ffWMRyxxx（3-6）（1）繞繞x軸單向彎曲時(shí)軸單向彎曲時(shí)fWMWMnyyynxxx（3-7）（2）繞繞x、y軸雙向彎曲時(shí)軸雙向彎曲時(shí)Mx、My梁截面內(nèi)繞梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx、Wny截面對(duì)截面對(duì)x、y軸的凈截面模量；軸的凈截面模量； x、 y截面截面對(duì)對(duì)x、y軸的有限軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)，小于塑性發(fā)展系數(shù)，小于 ；f 鋼

27、材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度 ； 第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 根據(jù)局部穩(wěn)定要求，當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與根據(jù)局部穩(wěn)定要求，當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于其厚度之比大于 但不超過(guò)但不超過(guò) 時(shí)，塑性時(shí)，塑性發(fā)展對(duì)翼緣局部穩(wěn)定會(huì)有不利影響，應(yīng)取發(fā)展對(duì)翼緣局部穩(wěn)定會(huì)有不利影響，應(yīng)取 x 1.0。 對(duì)于需要計(jì)算疲勞的梁，因?yàn)橛兴苄詤^(qū)深入的截面，對(duì)

28、于需要計(jì)算疲勞的梁，因?yàn)橛兴苄詤^(qū)深入的截面，塑性區(qū)鋼材易發(fā)生硬化，促使疲勞斷裂提前發(fā)生，塑性區(qū)鋼材易發(fā)生硬化，促使疲勞斷裂提前發(fā)生，宜取宜取 x= y=1.0。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 在構(gòu)件截面上有一特殊點(diǎn)在構(gòu)件截面上有一特殊點(diǎn)S，當(dāng)外力產(chǎn)生的剪力作用在該點(diǎn)時(shí)，當(dāng)外力產(chǎn)生的剪力作用在該點(diǎn)時(shí)構(gòu)件只產(chǎn)生線位移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)構(gòu)件只產(chǎn)生線位移，不產(chǎn)生扭

29、轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)S稱為構(gòu)件的稱為構(gòu)件的剪力中心剪力中心，也稱也稱彎曲中心彎曲中心。1.1.剪力中心剪力中心2 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 若不通過(guò)剪力中心，梁在彎曲的同時(shí)還要扭轉(zhuǎn)，由于扭轉(zhuǎn)是若不通過(guò)剪力中心，梁在彎曲的同時(shí)還要扭轉(zhuǎn)，由于扭轉(zhuǎn)是繞剪力中心取矩進(jìn)行的，故繞剪力中心取矩進(jìn)行的，故S點(diǎn)又稱為點(diǎn)又稱為扭轉(zhuǎn)中心扭轉(zhuǎn)中心。剪力中心的位置。剪力中心的位置僅與截面的形狀和尺寸有關(guān)，而與外荷載無(wú)關(guān)。僅與截面的形狀和尺寸有關(guān)，而與外荷載無(wú)關(guān)。剪力中心剪力中心S位置的一些簡(jiǎn)單規(guī)律位置的一些簡(jiǎn)單規(guī)律 （1）雙對(duì)稱軸截面和點(diǎn)對(duì)稱截面（如）雙對(duì)稱軸截面和點(diǎn)對(duì)稱截面（如Z形截面），形截面），S與截面形心重合；與截面形心重合；

30、 （2）單對(duì)稱軸截面，）單對(duì)稱軸截面，S在對(duì)稱軸上；在對(duì)稱軸上； （3）由矩形薄板中線相交于一點(diǎn)組成的截面，每個(gè)薄板中的剪力通過(guò)）由矩形薄板中線相交于一點(diǎn)組成的截面，每個(gè)薄板中的剪力通過(guò) 該點(diǎn)，該點(diǎn)，S在多板件的交匯點(diǎn)處。在多板件的交匯點(diǎn)處。 第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure常用開(kāi)口薄壁截面的剪力中心常用開(kāi)口薄壁截面的剪力中心S S位置位置第三章第三章 構(gòu)件截

31、面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure圖圖3.9 工字形和槽形截面梁中的剪應(yīng)力工字形和槽形截面梁中的剪應(yīng)力 Vy 計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；Sx 計(jì)算剪應(yīng)力處以上或以下毛截面對(duì)中和軸的面積矩；計(jì)算剪應(yīng)力處以上或以下毛截面對(duì)中和軸的面積矩；Ix毛截面慣性矩；毛截面慣性矩；fv鋼材抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度；鋼材抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度；t計(jì)算點(diǎn)處板件的厚度。計(jì)算點(diǎn)處板件的厚度。v

32、xxyftISV（3-10）根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，實(shí)腹梁截面上的剪應(yīng)實(shí)腹梁截面上的剪應(yīng)力計(jì)算式為：力計(jì)算式為：2.2. 彎曲剪應(yīng)力計(jì)算彎曲剪應(yīng)力計(jì)算第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 當(dāng)梁上有集中荷載（如吊車輪壓、次梁傳來(lái)的集中力、支座反當(dāng)梁上有集中荷載（如吊車輪壓、次梁傳來(lái)的集中力、支座反力等）作用時(shí)，且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)，力等）作用時(shí)

33、，且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)，集中荷載由翼集中荷載由翼緣傳至腹板，緣傳至腹板，腹板邊緣存在沿高度方向的局部壓應(yīng)力。為保證這部腹板邊緣存在沿高度方向的局部壓應(yīng)力。為保證這部分腹板不致受壓破壞，應(yīng)計(jì)算腹板上邊緣處的局部承壓強(qiáng)度。分腹板不致受壓破壞，應(yīng)計(jì)算腹板上邊緣處的局部承壓強(qiáng)度。1. 局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度圖圖3.10 腹板邊緣局部壓應(yīng)力分布腹板邊緣局部壓應(yīng)力分布第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度3.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)

34、設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure腹板邊緣處的局部承強(qiáng)度的計(jì)算公式為：腹板邊緣處的局部承強(qiáng)度的計(jì)算公式為：cw zFft l（3-30） 要保證局部承壓處的局要保證局部承壓處的局部承壓應(yīng)力不超過(guò)材料部承壓應(yīng)力不超過(guò)材料的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。F集中荷載，動(dòng)力荷載作用時(shí)需考慮動(dòng)力系數(shù)集中荷載，動(dòng)力荷載作用時(shí)需考慮動(dòng)力系數(shù) ，重級(jí)工作，重級(jí)工作 制吊車梁為制吊車梁為1.1，其它梁為，其它梁為1.05； 集中荷載放大系數(shù)（考慮吊車輪壓分配不均勻），重級(jí)集中荷載放大系數(shù)（考慮吊車輪壓分配不均勻），重級(jí) 工作制吊梁工作制吊梁 =1

35、.35，其它梁及所有梁支座處，其它梁及所有梁支座處 =1.0； tw腹板厚度腹板厚度lz集中荷載在腹板計(jì)算高度上邊緣的假定分布長(zhǎng)度集中荷載在腹板計(jì)算高度上邊緣的假定分布長(zhǎng)度，可按下式，可按下式計(jì)算：計(jì)算：第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structurehy自梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離。自梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離。hR軌道的高度，對(duì)梁頂無(wú)軌道的梁軌道的高度，對(duì)梁頂

36、無(wú)軌道的梁hR=0。b梁端到支座板外邊緣的距離，按實(shí)際取值，但不得大于梁端到支座板外邊緣的距離，按實(shí)際取值，但不得大于2.5hya集中荷載沿梁長(zhǎng)方向的實(shí)際支承長(zhǎng)度。對(duì)于鋼軌上輪壓集中荷載沿梁長(zhǎng)方向的實(shí)際支承長(zhǎng)度。對(duì)于鋼軌上輪壓 取取a=50mm；跨中集中荷載跨中集中荷載： lz = a+5hy +2hR梁端支座反力梁端支座反力： lz = a+2.5hy +b第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of

37、 Steel Structure1 1）軋制型鋼，兩內(nèi)孤起點(diǎn)間距軋制型鋼，兩內(nèi)孤起點(diǎn)間距; ;2 2）焊接組合截面，為腹板高度焊接組合截面，為腹板高度; ;3 3）鉚接（或高強(qiáng)螺栓連接）時(shí)為鉚鉚接（或高強(qiáng)螺栓連接）時(shí)為鉚釘（或高強(qiáng)螺栓）間最近距離。釘（或高強(qiáng)螺栓）間最近距離。hobt1hobt1ho腹板的計(jì)算高度腹板的計(jì)算高度h0 第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structu

38、re 規(guī)范規(guī)范規(guī)定，在組合梁的腹板計(jì)算高度邊緣處，若同時(shí)受有規(guī)定，在組合梁的腹板計(jì)算高度邊緣處，若同時(shí)受有較大的較大的正應(yīng)力正應(yīng)力 、剪應(yīng)力剪應(yīng)力 和局部壓應(yīng)力和局部壓應(yīng)力 c，應(yīng)對(duì)折算應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。，應(yīng)對(duì)折算應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。其強(qiáng)度驗(yàn)算式為：其強(qiáng)度驗(yàn)算式為：2 折算應(yīng)力折算應(yīng)力fcc12223（3-32）圖圖3.11 、 、 c的共同作用的共同作用yyxcnIMy1彎曲正應(yīng)力彎曲正應(yīng)力wnxtIVS1剪應(yīng)力剪應(yīng)力 c局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力、 c 拉應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。壓應(yīng)力為負(fù)。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles o

39、f Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel StructureM、V驗(yàn)算截面的彎矩及剪力；驗(yàn)算截面的彎矩及剪力；In驗(yàn)算截面的凈截面慣性矩；驗(yàn)算截面的凈截面慣性矩； y1驗(yàn)算點(diǎn)至中和軸的距離；驗(yàn)算點(diǎn)至中和軸的距離；S1驗(yàn)算點(diǎn)以上或以下截面面積對(duì)中和軸的面積矩；驗(yàn)算點(diǎn)以上或以下截面面積對(duì)中和軸的面積矩； 如工字形截面即為翼緣面積對(duì)中和軸的面積矩。如工字形截面即為翼緣面積對(duì)中和軸的面積矩。 1折算應(yīng)力的折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。 和和 c同號(hào)時(shí)，同號(hào)時(shí)， 1 =1.1； 和

40、和 c異號(hào)時(shí)，異號(hào)時(shí)， 1 =1.2。 在式在式（3-32）中將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù)中將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù) 1，是考慮到某一是考慮到某一截面處腹板邊緣的折算應(yīng)力達(dá)到屈服時(shí)，僅限于局部，所以設(shè)計(jì)強(qiáng)截面處腹板邊緣的折算應(yīng)力達(dá)到屈服時(shí)，僅限于局部，所以設(shè)計(jì)強(qiáng)度予以提高。度予以提高。 同時(shí)也考慮到異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)將增加鋼材的塑性性能，因而同時(shí)也考慮到異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)將增加鋼材的塑性性能，因而 1 1可取可取得大一些；故得大一些；故當(dāng)當(dāng) 和和 c異號(hào)時(shí)，取異號(hào)時(shí)，取 1 =1.2。 當(dāng)當(dāng) 和和 c同號(hào)時(shí)，鋼材脆同號(hào)時(shí)，鋼材脆性傾向增加，故取性傾向增加，故取 1 =1.1 。 第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面

41、強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure3 受彎構(gòu)件的剛度受彎構(gòu)件的剛度 計(jì)算梁的剛度是為了保證正常使用，屬于正常使用極限狀態(tài)。計(jì)算梁的剛度是為了保證正常使用，屬于正常使用極限狀態(tài)?？刂屏旱膭偠韧ㄟ^(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)荷載下的最大撓度加以限制實(shí)現(xiàn)。根據(jù)公控制梁的剛度通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)荷載下的最大撓度加以限制實(shí)現(xiàn)。根據(jù)公式：式： 標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度，標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度，按按186186頁(yè)表頁(yè)表6.36.3規(guī)定采用規(guī)定

42、采用 受彎構(gòu)件的撓度限值，受彎構(gòu)件的撓度限值， 186頁(yè)表頁(yè)表6-3梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。均布荷載下等均布荷載下等截面簡(jiǎn)支梁截面簡(jiǎn)支梁xxxxxEIlMEIlMEIql104853845224集中荷載下等集中荷載下等截面簡(jiǎn)支梁截面簡(jiǎn)支梁xxxEIlMEIPl124823式中，式中，Ix跨中毛截面慣性矩跨中毛截面慣性矩Mx跨中截面彎矩跨中截面彎矩第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)

43、設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure3.4 按強(qiáng)度條件選擇梁截面按強(qiáng)度條件選擇梁截面 一般說(shuō)來(lái)，梁的設(shè)計(jì)步驟通常是一般說(shuō)來(lái)，梁的設(shè)計(jì)步驟通常是先根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求先根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求，同，同時(shí)考慮時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性等經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性等各個(gè)方面，初步選擇截面尺寸，然后對(duì)所各個(gè)方面，初步選擇截面尺寸，然后對(duì)所選的截面進(jìn)行驗(yàn)算。選的截面進(jìn)行驗(yàn)算。如果驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求，就需要重新選擇截面或采取一如果驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求，就需要重新選擇截面或采取一些有效的措施予以解決。對(duì)組合梁，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)考慮是否需要采些有效的措施予以解決。對(duì)組合梁，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)考慮是否需要采

44、用變截面梁，使其截面沿長(zhǎng)度的變化與彎矩的變化相適應(yīng)。用變截面梁，使其截面沿長(zhǎng)度的變化與彎矩的變化相適應(yīng)。此外，還必須妥善解決翼緣與腹板的連接問(wèn)題，受鋼材規(guī)格、此外，還必須妥善解決翼緣與腹板的連接問(wèn)題，受鋼材規(guī)格、運(yùn)輸和安裝條件的限制而必須設(shè)置拼接的問(wèn)題，梁的支座以及與運(yùn)輸和安裝條件的限制而必須設(shè)置拼接的問(wèn)題，梁的支座以及與其他構(gòu)件連接的問(wèn)題等等。其他構(gòu)件連接的問(wèn)題等等。 第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Princip

45、les of Steel Structure3.4.1 梁的截面選擇梁的截面選擇1.型鋼梁截面的選擇型鋼梁截面的選擇只需根據(jù)計(jì)算所得到的梁中最大彎矩按下列公式求出需要的只需根據(jù)計(jì)算所得到的梁中最大彎矩按下列公式求出需要的凈截面模量，然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近的凈截面模量，然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近的Wnx的型鋼做為試選截面。的型鋼做為試選截面。 fMWxxnxMx梁截面內(nèi)繞梁截面內(nèi)繞x軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx截面對(duì)截面對(duì)x軸的凈截面模量；軸的凈截面模量； x截面截面對(duì)對(duì)x軸的有限軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)；塑性發(fā)展系數(shù)；f 鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度 ；

46、第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure2.組合梁截面的選擇組合梁截面的選擇 梁的內(nèi)力較大時(shí)，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊梁的內(nèi)力較大時(shí)，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工字形截面。成的工字形截面。組合梁的截面選擇設(shè)計(jì)包括：確定截面高度、腹板組合梁的截面選擇設(shè)計(jì)包括：確定截面高度、腹板尺寸和翼緣尺寸。尺寸和翼緣尺寸。1）截面高度截面高度最大高度最大

47、高度hmax建筑高度；建筑高度； 最小高度最小高度hmin剛度要求，根據(jù)容許撓度查表；剛度要求，根據(jù)容許撓度查表； 經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)濟(jì)高度he 滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。 4222maxmaxmax10555384484824kkkkxxxq lMMlllEIEIEW hEh以受均布荷載的簡(jiǎn)支梁為例：以受均布荷載的簡(jiǎn)支梁為例：第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Prin

48、ciples of Steel Structure1.3sksf 取，-荷載平均分項(xiàng)系數(shù)，可近似取。min531.2fllhE3730cmsxhW梁的經(jīng)濟(jì)高度梁的經(jīng)濟(jì)高度he e，經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式：綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足：綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足：ehhhhh 且且maxmin并符合鋼材尺寸規(guī)格并符合鋼材尺寸規(guī)格第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度(3-35)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure

49、 2）腹板尺寸腹板尺寸 wAwtAfhhhw1b1t腹板高度腹板高度hw梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個(gè)翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)要考慮鋼板的減兩個(gè)翼緣的厚度，在取腹板高時(shí)要考慮鋼板的尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。的模數(shù)。5 . 3/wwht VwwfhVtmax2 . 1 腹板厚度腹板厚度tw 抗剪強(qiáng)度要求抗剪強(qiáng)度要求: :局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素: :一般來(lái)說(shuō)，腹板厚度最好在一般來(lái)說(shuō)，腹板厚度最好在8-22mm8-22mm范圍內(nèi)，對(duì)個(gè)別小跨范圍內(nèi)，對(duì)個(gè)別小跨度梁，腹板最小厚度可采取度梁

50、，腹板最小厚度可采取6mm6mm。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structurew202xIIbth3 3）翼緣板尺寸）翼緣板尺寸 根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸：根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸：選擇選擇b和和t時(shí)要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般翼緣寬度取時(shí)要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般翼緣寬度取10mm的的倍數(shù)，厚度取倍數(shù)，厚度取2mm的倍數(shù)。的倍數(shù)。翼緣寬度翼緣寬

51、度b或厚度或厚度t只要定出一個(gè)，就能確定另一個(gè)。只要定出一個(gè)，就能確定另一個(gè)。b通常取通常?。?/3-1/5）h，同時(shí)為保證局部穩(wěn)定應(yīng)使，同時(shí)為保證局部穩(wěn)定應(yīng)使b/t30，如果截面考慮發(fā)展部分塑性則如果截面考慮發(fā)展部分塑性則b/t26。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure3.4.2 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算1.強(qiáng)度驗(yàn)算：強(qiáng)度驗(yàn)算：包括包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力正應(yīng)力、

52、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力驗(yàn)算，對(duì)組合梁還要驗(yàn)驗(yàn)算，對(duì)組合梁還要驗(yàn)算翼緣與腹板交界處的算翼緣與腹板交界處的折算應(yīng)力折算應(yīng)力。ffWMRyxxx（3-7）(1) 正應(yīng)力正應(yīng)力(2) 剪應(yīng)力剪應(yīng)力vxxyftISV（3-10）(3) 局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力cw zFft l（3-30）(4) 折算應(yīng)力折算應(yīng)力fcc12223（3-32）第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure2.剛

53、度驗(yàn)算：剛度驗(yàn)算：均布荷載下等均布荷載下等截面簡(jiǎn)支梁截面簡(jiǎn)支梁xxxxxEIlMEIlMEIql104853845224集中荷載下等集中荷載下等截面簡(jiǎn)支梁截面簡(jiǎn)支梁xxxEIlMEIPl124823 標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度 受彎構(gòu)件的撓度限值受彎構(gòu)件的撓度限值梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principle

54、s of Steel Structure 例例3-23-2 跨度為3米的簡(jiǎn)支梁，承受均布荷載，其中永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=15kN/m，各可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值共為q1k=18kN/m，整體穩(wěn)定滿足要求。試選擇普通工字鋼截面，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。（型鋼梁設(shè)計(jì)問(wèn)題）分析 解題步驟（按塑性設(shè)計(jì)） 荷載組合計(jì)算彎矩選擇截面 驗(yàn)算強(qiáng)度、剛度。 解 （1）荷載組合 標(biāo)準(zhǔn)荷載 q0= qk+q1k =15+18=33kN/m 設(shè)計(jì)荷載 q= 0( Gqk+ G1q1k) 0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。安全等級(jí)二級(jí)， 0 =1.0 G永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取 G =1.2 G1可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取 G1 =1.4 荷載組合系數(shù)

55、，取 =1.0第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure（1）荷載組合）荷載組合 荷載設(shè)計(jì)值：荷載設(shè)計(jì)值：q=1.0(1.215+1.01.418)=43.2kN/m 荷載標(biāo)準(zhǔn)值：荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q=1.0(15+18)=33kN/m （未包括梁的自重）（未包括梁的自重）（2）計(jì)算最大彎矩（跨中截面）計(jì)算最大彎矩（跨中截面） 在設(shè)計(jì)荷載下（暫不計(jì)自重）的最大彎矩在設(shè)計(jì)荷載下

56、（暫不計(jì)自重）的最大彎矩 M=ql2/8=43.232/8=48.6kN-m （3）選擇截面）選擇截面 需要的凈截面抵抗矩需要的凈截面抵抗矩 Wnx=M/ xf=48.6103/1.05/215=215cm3 由附錄，選用由附錄，選用I20a， Ix=2369cm4，Wx=237cm3，Ix/Sx=17.4cm ，tw=7mm，g= 0.27kN/m。第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Ste

57、el Structure加上梁的自重，重算最大彎矩：加上梁的自重，重算最大彎矩： M=ql2/8=（43.2+1.20.27)32/8=49.0kN-m(4) 強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算622349 10197N/mm215N/mm237 101.05nxMfW223N/mm125N/mm5 .53717410)35 .43(21vwxxftIVS 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度 局部壓應(yīng)力驗(yàn)算局部壓應(yīng)力驗(yàn)算 在支座處有局部壓應(yīng)力。支座構(gòu)造被設(shè)計(jì)如圖，不設(shè)支承加勁肋。在支座處有局部壓應(yīng)力。支座構(gòu)造被設(shè)計(jì)如圖，不設(shè)支承加勁肋。需驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。需驗(yàn)

58、算局部壓應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure3.6 拉彎、拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式3.6 .1 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用構(gòu)件同時(shí)承受軸心壓（拉）力和繞截面構(gòu)件同時(shí)承受軸心壓（拉）力和繞截面形心主軸的彎矩作用，稱為形心主軸的彎矩作用，稱為壓彎（拉彎）壓彎（拉彎）構(gòu)件構(gòu)件。根據(jù)繞截面形心主軸的彎矩，有。根據(jù)繞截面形心主軸的彎矩，有單向壓（拉）彎構(gòu)件；雙向

59、壓（拉）彎單向壓（拉）彎構(gòu)件；雙向壓（拉）彎構(gòu)件構(gòu)件。彎矩由偏心軸力引起時(shí)，也稱作。彎矩由偏心軸力引起時(shí)，也稱作偏壓（或拉）構(gòu)件偏壓（或拉）構(gòu)件。圖圖3.12 壓彎、拉彎構(gòu)件壓彎、拉彎構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)中壓彎和拉彎構(gòu)件的應(yīng)用廣泛，鋼結(jié)構(gòu)中壓彎和拉彎構(gòu)件的應(yīng)用廣泛，例如有節(jié)間荷載作用的桁架上下弦桿、例如有節(jié)間荷載作用的桁架上下弦桿、受風(fēng)荷載作用的墻架柱、工作平臺(tái)柱、受風(fēng)荷載作用的墻架柱、工作平臺(tái)柱、支架柱、單層廠房結(jié)構(gòu)及多高層框架結(jié)支架柱、單層廠房結(jié)構(gòu)及多高層框架結(jié)構(gòu)中的柱等等。構(gòu)中的柱等等。 第三章第三章 構(gòu)件截面強(qiáng)度構(gòu)件截面強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure 第三章第三章 強(qiáng)強(qiáng) 度度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure2 2、截面形式、截面形式 實(shí)腹式和格構(gòu)式實(shí)腹式和格構(gòu)式圖圖3.13 壓彎構(gòu)件的截面形式壓彎構(gòu)件的截面形式壓彎構(gòu)件的截面通常做壓彎構(gòu)件的截面通常做成在彎矩作用方向具有成在彎矩作用方向具有較大的截面尺寸。較大的截面尺寸。實(shí)腹式截面：熱軋型鋼實(shí)腹式截面：熱軋型