一.梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、（一）梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：荷載垂直作用于桿件軸線的構(gòu)件稱(chēng)為受彎構(gòu)件。如樓（屋）蓋梁、吊車(chē)梁等。鋼梁按截面形式可分為型鋼梁和組合梁兩大類(lèi)，型鋼梁指工字鋼或槽鋼、H型鋼獨(dú)立組成的鋼梁；組合梁指由幾塊鋼板經(jīng)焊接組成的工字梁、箱形梁等（如圖3-1）。（a） （b） （c） （d） （e）圖3.1 鋼梁的截面形式梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有截面選擇、強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、構(gòu)造設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面，下面分別予以介紹。1鋼梁的強(qiáng)度和剛度（1）梁的強(qiáng)度荷載在梁內(nèi)引起彎矩和剪力，因此需驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。當(dāng)梁的上翼緣有荷載作用而又未設(shè)橫向加勁肋時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算腹板邊緣的局部壓應(yīng)力強(qiáng)度。對(duì)梁中彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力共同作用的

2、部位，應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力。 抗彎強(qiáng)度鋼梁在彎矩作用下，梁截面的正應(yīng)力將經(jīng)歷彈性、彈塑性、塑性三個(gè)應(yīng)力階段（圖3.2）。a彈性工作階段：這時(shí)彎矩較小，截面上的正應(yīng)力是直線分布，其最大正應(yīng)力（圖3-2 b、c）。b彈塑性工作階段：隨著荷載的增加，彎矩引起的正應(yīng)力進(jìn)一步加大，截面外邊緣部分逐漸進(jìn)入塑性狀態(tài)，中間部分仍保持彈性（圖3-2 d）。c塑性工作階段：荷載繼續(xù)增加，梁截面中間部分的正應(yīng)力全部達(dá)到屈服強(qiáng)度，彈性區(qū)消失，截面全部進(jìn)入塑性工作階段形成塑性鉸（圖3-2 e）。這時(shí)梁的截面彎矩稱(chēng)為塑性彎矩： （3-1）式中：梁的凈截面塑性模量。 塑性 彈性 全部塑性 塑性 （a） （b）彈性 （c）彈性極限

3、 （d）彈塑性 （e）塑性 （f）圖3.2 梁截面的應(yīng)力分布規(guī)范考慮到梁在塑性階段變形過(guò)大，受壓翼緣可能過(guò)早喪失局部穩(wěn)定，而取梁內(nèi)塑性發(fā)展到一定深度（彈塑性階段）作為梁抗彎設(shè)計(jì)的依據(jù)。取，稱(chēng)為截面塑性發(fā)展系數(shù)。因此，在主平面內(nèi)受彎的實(shí)腹梁，其抗彎強(qiáng)度應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算： （3-2）式中：同一截面處繞軸和軸的彎矩（對(duì)工字形截面：軸為強(qiáng)軸，軸為弱軸）；對(duì)軸和軸的凈截面模量；截面塑性發(fā)展系數(shù)；對(duì)工字形截面， ，；對(duì)箱形截面，；對(duì)其他截面，可按表3-1采用；鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,見(jiàn)附表1-1。表3-1 截面塑性發(fā)展系數(shù)、項(xiàng)次截面形式11.051.221.0531.241.0551.21.261.151.

4、1571.01.0581.0注：當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于而不超過(guò)時(shí)，應(yīng)取。為鋼材屈服強(qiáng)度。對(duì)需要計(jì)算疲勞的梁，宜取。 抗剪強(qiáng)度在豎向荷載作用下，梁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生剪力而引起剪應(yīng)力（圖3-2 f）。規(guī)范規(guī)定：在主平面內(nèi)受彎的實(shí)腹構(gòu)件，其抗剪強(qiáng)度按下式計(jì)算： （3-3）式中：計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力；計(jì)算剪應(yīng)力處以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩；毛截面慣性矩；腹板厚度；鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見(jiàn)附表1-1。腹板局部壓應(yīng)力當(dāng)工字形梁上翼緣受有沿腹板平面作用的集中荷載、且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)（圖3-3），腹板計(jì)算高度上邊緣將產(chǎn)生較大的局部壓應(yīng)力，此時(shí)腹板計(jì)算高度的局部承壓強(qiáng)度應(yīng)按下式驗(yàn)算

5、： （3-4） 式中： 集中荷載，對(duì)動(dòng)力荷載應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)；集中荷載增大系數(shù)；對(duì)重級(jí)工作制吊車(chē)梁，對(duì)其他梁，；集中荷載在腹板計(jì)算高度上邊緣的假定分布長(zhǎng)度，按下式計(jì)算： （3-5）集中荷載沿梁跨度方向的支承長(zhǎng)度，對(duì)鋼軌上的輪壓可取50mm；自梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離；軌道的高度，對(duì)梁頂無(wú)軌道的梁；鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見(jiàn)附表1-1。 hR a1 a a a hy hy tw h0 a1+a+2.5hy+hR a+5hy+2hR tw Iz=a+5hy+2hR 2.5hy+hR hy a （a） （b）圖3-3 梁腹板局部壓應(yīng)力在梁的支座處，當(dāng)不設(shè)置支承加勁肋時(shí)，也應(yīng)按公式（3-4）計(jì)算腹

6、板計(jì)算高度下邊緣的局部壓應(yīng)力，取=1.0；支座集中反力的假定分布長(zhǎng)度根據(jù)支座具體尺寸按式（3-5）確定。腹板計(jì)算高度的取值：軋制型鋼梁，取腹板與上、下翼緣相接處兩內(nèi)弧起點(diǎn)間的距離；焊接組合梁，取腹板高度；鉚接（或高強(qiáng)度螺栓連接）組合梁，取上、下翼緣與腹板連接的鉚釘（或高強(qiáng)度螺栓）間最近距離。 折算應(yīng)力對(duì)組合梁或型鋼梁中翼緣與腹板交接的部位，若同時(shí)承受有較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，或同時(shí)承受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力（如連續(xù)梁中部支座處或梁的翼緣截面改變處等）時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其折算應(yīng)力： （3-6）式中：腹板計(jì)算高度邊緣同一點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，和應(yīng)按式（3-3）和（3-4）計(jì)算

7、。其中正應(yīng)力按下式計(jì)算： （3-7） 以拉應(yīng)力為正值，壓應(yīng)力為負(fù)值。 梁凈截面慣性矩；計(jì)算點(diǎn)至梁中和軸的距離；計(jì)算折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；當(dāng)與異號(hào)時(shí)，??；當(dāng)與同號(hào)或時(shí)，取。2）梁的剛度梁的剛度以正常使用極限狀態(tài)下，荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的撓度來(lái)衡量。撓度過(guò)大會(huì)影響正常使用，必須限制梁的撓度不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的容許撓度。即： （3-8） （3-9）式中：梁的最大撓度，按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算； 受彎構(gòu)件撓度容許值，按表3-2取值； 梁的跨度。表3.2受彎構(gòu)件撓度容許值項(xiàng)次構(gòu) 件 類(lèi) 別撓度允許值1吊車(chē)梁和吊車(chē)桁架（按自重和起重量最大的一臺(tái)吊車(chē)計(jì)算撓度）（1）手動(dòng)吊車(chē)和單梁吊車(chē)（含懸掛吊車(chē)）（2）輕級(jí)工作制橋式

8、吊車(chē)（3）中級(jí)工作制橋式吊車(chē)（4）重級(jí)工作制橋式吊車(chē)l / 500l / 800l / 1000l / 12002手動(dòng)或電動(dòng)葫蘆的軌道梁l / 4003有重軌（重量等于或大于38kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁有輕軌（重量等于或小于24kg/m）軌道的工作平臺(tái)梁l / 600l / 4004梁（屋）蓋梁或桁架，工作平臺(tái)梁（第3項(xiàng)除外）和平臺(tái)板（1）主梁或桁架（包括沒(méi)有懸掛起重設(shè)備的梁和桁架）（2）抹灰頂棚的次梁（3）除（1）（2）款外的其他梁（包括樓梯梁）（4）屋蓋檁條支承無(wú)積灰的瓦楞鐵和石棉瓦屋面支承壓型金屬板、有積灰的瓦楞鐵和石棉瓦等屋面支承其他屋面材料（5）平臺(tái)板l / 400l / 250l

9、 /250l / 150l / 200l / 200l / 150l / 500l / 350l /3005墻架構(gòu)件（1）支柱（2）抗風(fēng)桁架（作為連續(xù)支柱的支承時(shí)）（3）砌體墻的橫梁（水平方向）（4）支承壓型金屬板、瓦楞鐵和石棉瓦屋面的橫梁（水平方向）（5）帶有玻璃的橫梁（豎直和水平方向）l / 200l / 400l / 1000l / 300l / 200l / 200注：l受彎構(gòu)件的跨度（對(duì)懸臂梁和伸臂梁為懸伸長(zhǎng)度的兩倍）。全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度（如有起拱應(yīng)減去拱度）的容許值。可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度的容許值。2梁的整體穩(wěn)定工字形截面梁翼寬、腹板較薄，在豎向荷載作用下，若無(wú)側(cè)向支承，梁

10、將從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)到同時(shí)發(fā)生側(cè)向彎曲和扭曲的變形狀態(tài)，如圖3-4所示，從而喪失穩(wěn)定性而破壞。這種梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澟顟B(tài)的現(xiàn)象稱(chēng)為整體失穩(wěn)。因此，設(shè)計(jì)鋼梁除了要保證強(qiáng)度、剛度要求外，還需保證梁的整體穩(wěn)定。圖3.4 梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定的情況（1）梁整體穩(wěn)定性的計(jì)算 在最大剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性按下式計(jì)算： （3-10）式中：繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩；按受壓翼緣確定的梁毛截面模量；梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。 在兩個(gè)主平面受彎的H型截面或工字形截面梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算公式為： （3-11）式中：、按受壓翼緣確定的梁毛截面模量；繞強(qiáng)軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定系數(shù)；截面塑性發(fā)展系數(shù)。（2）梁的整體穩(wěn)定系

11、數(shù) 等截面焊接工字形和軋制H型鋼： （3-12）式中： 梁整體穩(wěn)定的等效臨界彎矩系數(shù)，按表3-3取值；A梁毛截面積；h梁截面高度；t梁受壓翼緣厚度；梁對(duì)弱軸（y軸）的長(zhǎng)細(xì)比，為梁毛截面對(duì)弱軸（y軸）的回轉(zhuǎn)半徑；截面不對(duì)稱(chēng)影響系數(shù)；雙軸對(duì)稱(chēng)工字形截面（圖3-5 a）：；單軸對(duì)稱(chēng)工字形截面，加強(qiáng)受壓翼緣（圖3-5b）：；加強(qiáng)受拉翼緣（圖3-5c）：； ，和分別為受壓翼緣和受拉翼緣對(duì)y軸的慣性矩。（a）雙軸對(duì)稱(chēng)截面 （b）加強(qiáng)受壓翼緣的 （c）加強(qiáng)受拉翼緣的單軸對(duì)稱(chēng)截面 單軸對(duì)稱(chēng)截面圖3-5 工字形截面表3-3 工字形截面簡(jiǎn)支梁的系數(shù)項(xiàng)次側(cè)向支撐荷載適用范圍1跨中無(wú)側(cè)向支撐均布荷載作用在上翼緣0.6

12、9+0.130.95圖3.5a，b的截面2下翼緣1.73-0.201.333集中荷載作用在上翼緣0.73+0.181.094下翼緣2.23-0.281.675跨度中點(diǎn)有一個(gè)側(cè)向支撐點(diǎn)均布荷載作用在上翼緣1.15圖3.5所有的截面6下翼緣1.407集中荷載作用在截面高度上任意位置1.758跨中有不少于兩個(gè)等距離側(cè)向支撐點(diǎn)任意荷載作用在上翼緣1.209下翼緣1.4010梁端有彎矩，但跨中無(wú)荷載作用注：1.系數(shù)，其中b和為梁的受壓翼緣寬度和其側(cè)向支點(diǎn)的距離。2.和為梁的端彎矩，使梁產(chǎn)生同向曲率時(shí)，、取同號(hào)，產(chǎn)生反向曲率時(shí)取異號(hào)，。3.表中項(xiàng)次3，4和7的集中荷載是指一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)集中荷載位于跨中央附

13、近的情況，對(duì)其他情況的集中荷載，應(yīng)按表中項(xiàng)次1，2，5和6內(nèi)的數(shù)值采用。4.表中項(xiàng)次8，9的，當(dāng)集中荷載作用在側(cè)向支撐點(diǎn)處時(shí)，取。5.荷載作用在上翼緣系指荷載作用點(diǎn)在翼緣表面，方向指向截面形心；荷載作用在下翼緣系指荷載作用在翼緣表面，方向背向截面形心。6.對(duì)的加強(qiáng)受壓翼緣工字形截面，下列情況的值應(yīng)乘以相應(yīng)的系數(shù)。項(xiàng)次1 當(dāng)時(shí)，0.95項(xiàng)次3 當(dāng)時(shí)，0.90當(dāng)時(shí)，0.95式（3-12）中，若時(shí)，表明鋼梁進(jìn)入彈塑性工作階段，規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用下式計(jì)算的代替值（3-13） 軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)，按表3.4查用。當(dāng)值大于0.6時(shí)，按公式（3-13）算得的值代替值。表3.

14、4 軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁的值項(xiàng)次荷載情況工字鋼型號(hào)自由長(zhǎng)度l1/m23456789101跨中無(wú)側(cè)向支承點(diǎn)的梁集中荷載作用于上翼緣1020223236632.02.402.801.301.481.600.991.091.070.800.860.830.680.720.680.580.620.560.530.540.500.480.490.450.430.450.402下翼緣1020224045633.105.507.301.952.803.601.341.842.301.011.371.620.821.071.200.690.860.960.630.730.800.570.640.690.520

15、.560.603均布荷載作用于上翼緣1020204045631.702.102.601.121.301.450.840.930.970.680.730.730.570.600.590.500.510.500.450.450.440.410.400.380.370.360.354下翼緣1020224045632.504.005.601.552.202.801.081.451.800.831.101.250.680.850.950.560.700.780.520.600.650.470.520.550.420.460.495跨中有側(cè)向支承點(diǎn)的梁（不論荷載作用點(diǎn)在截面高度上的位置）102022404

16、5632.203.004.001.391.802.201.011.241.380.790.961.010.660.760.800.570.650.660.520.560.560.470.490.490.420.430.43和；2.表中的適用于Q235（3號(hào)）鋼，對(duì)其他鋼號(hào)，表中數(shù)值應(yīng)乘以235/fy。 軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁的穩(wěn)定系數(shù)與荷載形式和作用點(diǎn)位置無(wú)關(guān)，均可按下式計(jì)算： （3-14） 式中：h，b，t分別為槽鋼截面的高度、翼緣寬度和平均厚度。按公式（3-14）算得的大于0.6時(shí)，用式（3-13）算得的值代替值。(3）可不作整體穩(wěn)定性驗(yàn)算的條件 有鋪板（各種鋼筋混凝土板和鋼板）密鋪

17、在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)。 H型鋼或等截面工字形簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比不超過(guò)表3-5所規(guī)定的數(shù)值時(shí)。表3-5 H型鋼或等截面工字形簡(jiǎn)支梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的最大l1/ b1值鋼號(hào)跨中無(wú)側(cè)向支承點(diǎn)的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支承點(diǎn)的梁，不論荷載作用于何處荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0注：其他鋼號(hào)的梁不需計(jì)算整體穩(wěn)定性的最大l1/ b1值，應(yīng)取Q235鋼的數(shù)值乘以235/fy。對(duì)跨中無(wú)側(cè)向支承點(diǎn)的梁，l1為其跨度；對(duì)跨中

18、有側(cè)向支承點(diǎn)的梁，l1為受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離（梁的支座處視為有側(cè)向支承）。3局部穩(wěn)定梁的局部穩(wěn)定，對(duì)型鋼梁設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮。組合梁從強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性考慮，腹板宜高而薄，翼緣宜寬而薄，但若設(shè)計(jì)不好，在荷載作用下，受壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用的翼緣和腹板的相應(yīng)區(qū)域?qū)a(chǎn)生波形屈曲，即局部失穩(wěn)，從而影響梁的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性，對(duì)梁的受力產(chǎn)生不利影響，設(shè)計(jì)中應(yīng)加以避免。(1)組合梁翼緣的局部穩(wěn)定規(guī)范采用限制梁受壓翼緣寬厚比的措施來(lái)保證翼緣的局部穩(wěn)定性。 工字形截面梁受壓翼緣自由外伸寬度b1與其厚度t之比，應(yīng)滿足下式要求： （3-15）當(dāng)計(jì)算梁抗彎強(qiáng)度取1.0時(shí)，可放寬至15。b1的取值：對(duì)焊接構(gòu)件

19、，取腹板邊至翼緣板（肢）邊緣的距離；對(duì)軋制構(gòu)件，取內(nèi)圓弧起點(diǎn)至翼緣板（肢）邊緣的距離。 箱形截面梁受壓翼緣板在兩腹板之間的無(wú)支承寬度b0與其厚度t之比，應(yīng)滿足下式要求： （3-16） 當(dāng)箱形截面梁受壓翼緣板設(shè)有縱向加勁肋時(shí)，則公式（3-16）中的b0取為腹板與縱向加勁肋之間的翼緣板無(wú)支承寬度。(2)組合梁腹板的局部穩(wěn)定腹板的局部穩(wěn)定性與腹板的受力情況、腹板的高厚比及材料性能有關(guān)，按照臨界應(yīng)力不低于相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值原則，規(guī)范通過(guò)限定的值來(lái)保證腹板的局部穩(wěn)定。 在局部壓應(yīng)力作用下： （3-17） 在剪應(yīng)力作用下： （3-18） 在彎曲應(yīng)力作用下： （3-19）（3）組合梁腹板加勁肋的設(shè)計(jì) 腹板

20、加勁肋的設(shè)置（圖3-6）：規(guī)范規(guī)定，組合梁腹板配置加勁肋應(yīng)符合下列規(guī)定：a當(dāng)時(shí)，對(duì)有局部壓應(yīng)力（）的梁，按構(gòu)造配置橫向加勁肋；但對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力（0）的梁，可不配置加勁肋。b當(dāng)時(shí)，應(yīng)配置橫向加勁肋。其中（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，若連有剛性鋪板、制動(dòng)板或焊有鋼軌時(shí)）或（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)），或按計(jì)算需要時(shí)，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)增加配置縱向加勁肋。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。任何情況下，均不應(yīng)超過(guò)250。c梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋。1橫向加勁肋； 2縱向加勁肋； 3短加勁肋圖3-6 腹板上加勁肋的布置 加勁肋的構(gòu)造要求加勁肋宜在腹

21、板兩側(cè)成對(duì)配置，也可單側(cè)配置（圖3-7），但支承加勁肋、重級(jí)工作制吊車(chē)梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。圖3-7 加勁肋的配置橫向加勁肋的最小間距應(yīng)為0.5h0，最大間距應(yīng)為2h0（對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力的梁，當(dāng)時(shí)，可采用2.5 h0）?？v向加勁肋至腹板計(jì)算高度受壓邊緣的距離應(yīng)在范圍內(nèi)。在腹板兩側(cè)成對(duì)配置的鋼板橫向加勁肋，其截面尺寸應(yīng)符合下列要求：外伸寬度： （mm） （3-20）厚度： （mm） （3-21）在腹板一側(cè)配置的鋼板橫向加勁肋，其外伸寬度應(yīng)大于按公式（3-20）算得的1.2倍，厚度不應(yīng)小于其外伸寬度的1/15。在同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，橫向加勁肋的截面尺寸除應(yīng)符合上述規(guī)定外，其截面慣性矩應(yīng)滿足下列要求： （3-22）縱向加勁