第五章受彎構(gòu)件ppt課件

1、第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算 5.3.1 梁整體失穩(wěn)的概念梁整體失穩(wěn)的概念 5.3.2 梁的臨界彎矩梁的臨界彎矩 5.3.3 梁的整體穩(wěn)定驗算梁的整體穩(wěn)定驗算5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定 5.4.1 受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定 5.4.2 腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計算腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計算 5.4.3 加勁肋的構(gòu)造、驗算和設(shè)置規(guī)定加勁肋的構(gòu)造、驗算和設(shè)置規(guī)定本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(

2、自學(xué)自學(xué))5.6 型鋼梁設(shè)計型鋼梁設(shè)計 5.6.1 單向受彎型鋼梁單向受彎型鋼梁 5.6.2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 5.6.3 型鋼檁條的設(shè)計與計算型鋼檁條的設(shè)計與計算5.7 焊接組合梁設(shè)計焊接組合梁設(shè)計 5.7.1截面設(shè)計截面設(shè)計 5.7.2 截面驗算截面驗算 5.7.3 梁截面沿長度的改變梁截面沿長度的改變5.8 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造 5.9 其他梁設(shè)計自學(xué)）其他梁設(shè)計自學(xué)）本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：主要用以承受橫向荷載，故又稱受彎構(gòu)件。受彎構(gòu)件包括實腹主要用以承受橫向荷載，故又稱受彎構(gòu)件。受彎構(gòu)件包括實腹式受彎構(gòu)件梁和格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架兩個系列。式受彎構(gòu)件梁和格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架

3、兩個系列。5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式本課程僅介紹實腹式梁的設(shè)計方法。格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架本課程僅介紹實腹式梁的設(shè)計方法。格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架用于屋架、托架、吊車桁架以及大跨結(jié)構(gòu)中。用于屋架、托架、吊車桁架以及大跨結(jié)構(gòu)中。格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架）格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架）實腹式受彎構(gòu)件梁）實腹式受彎構(gòu)件梁）u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、吊車梁和工作平臺梁。筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺梁。構(gòu)件內(nèi)力構(gòu)件內(nèi)力彎矩彎矩彎矩彎矩+剪力，附加很小的軸力剪力，附加很小的軸力彎矩彎矩+剪力剪力

4、5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式5.1.1 實腹式梁的類型和截面形式實腹式梁的類型和截面形式動畫：平臺結(jié)構(gòu)動畫：平臺結(jié)構(gòu) 主次梁主次梁u受彎構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)滿足：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度受彎構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)滿足：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度四個方面的要求。四個方面的要求。u 前三項屬于承載能力極限狀態(tài)計算，采用荷載的設(shè)計值；前三項屬于承載能力極限狀態(tài)計算，采用荷載的設(shè)計值； 第四項為正常使用極限狀態(tài)的計算，計算撓度時按荷載的標(biāo)準(zhǔn)第四項為正常使用極限狀態(tài)的計算，計算撓度時按荷載的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行。值進(jìn)行。正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 剛度剛度強(qiáng)度強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度

5、局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力折算應(yīng)力整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式型鋼梁型鋼梁(a-e)與組合梁與組合梁(f-l)的截面形式的截面形式 實腹式鋼梁按材料和制作方法可分為型鋼梁和組合梁兩大類。實腹式鋼梁按材料和制作方法可分為型鋼梁和組合梁兩大類。(g)(h)(a)(b)(j)(i)(k)(l)(d)(c)(e)(f)梁的截面型式實例）梁的截面型式實例）工字型工字型空腹梁空腹梁梁的截面型式實例）梁的截面型式實例）異形截面異形截面梁的截面型式實例）梁的截面型式實例）桁架梁桁架梁梁的截面型式實例）梁的截面型式實例）梁的截

6、面型式實例）梁的截面型式實例）桁架梁桁架梁變截面梁變截面梁梁的截面型式實例）梁的截面型式實例）5.1.2 梁格布局梁格布局梁格是由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺梁梁格是由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺梁等。等。梁格上的荷載傳遞：鋪板梁格上的荷載傳遞：鋪板次梁次梁 主梁主梁 柱或墻柱或墻根底根底地地基?；８鶕?jù)梁的排列方式，梁格可分為下列三種典型的形式：根據(jù)梁的排列方式，梁格可分為下列三種典型的形式：簡式梁格簡式梁格 普通梁格普通梁格 復(fù)式梁格復(fù)式梁格5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式縱縱次次梁梁主主梁梁次梁次梁 主梁主梁 主梁主梁橫次梁橫次梁5.2.1

7、 梁的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度普通鋼梁：在危險截面處一般是彎矩最大處），梁凈截面的普通鋼梁：在危險截面處一般是彎矩最大處），梁凈截面的抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度不超過其鋼材的抗彎及抗剪強(qiáng)度極限?？箯潖?qiáng)度及抗剪強(qiáng)度不超過其鋼材的抗彎及抗剪強(qiáng)度極限。對于工字形、箱形截面的梁：在集中荷載處，需滿足局部受壓對于工字形、箱形截面的梁：在集中荷載處，需滿足局部受壓的強(qiáng)度條件；同時，該點還受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力的強(qiáng)度條件；同時，該點還受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力的共同作用，故還應(yīng)對該點的折算應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度驗算。的共同作用，故還應(yīng)對該點的折算應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度驗算。(1)抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度梁截面的彎曲應(yīng)力隨彎矩增加而變化，可分為

8、彈性、彈塑性及梁截面的彎曲應(yīng)力隨彎矩增加而變化，可分為彈性、彈塑性及塑性三個工作階段。下面以工字形截面梁彎曲為例來說明。塑性三個工作階段。下面以工字形截面梁彎曲為例來說明。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度梁截面的應(yīng)力分布梁截面的應(yīng)力分布1彈性工作階段：其外緣纖維最大應(yīng)力為彈性工作階段：其外緣纖維最大應(yīng)力為=M/Wn。這個階段可持續(xù)到這個階段可持續(xù)到達(dá)到屈服點達(dá)到屈服點fy。這時梁截面的彎矩達(dá)到彈。這時梁截面的彎矩達(dá)到彈性極限彎矩性極限彎矩Me。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度ynefWM 式中：式中：Me 梁的彈性極限彎矩；梁的彈性極限彎矩； Wn 梁的凈截面彈性抵抗矩。梁的凈截面彈性

9、抵抗矩。(e)(a)(b)(c)(d)(f) maxxx fyMMeM=Me= fyMeMMp= fyM=Mp= fy2彈塑性工作階段：超過彈性極限彎矩后，如果彎矩繼續(xù)增彈塑性工作階段：超過彈性極限彎矩后，如果彎矩繼續(xù)增加，截面外緣部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，中央部分仍保持彈性。這加，截面外緣部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，中央部分仍保持彈性。這時截面彎曲應(yīng)力不再保持三角形直線分布，而是呈折線分布。時截面彎曲應(yīng)力不再保持三角形直線分布，而是呈折線分布。隨著彎矩增大，塑性區(qū)逐漸向截面中央擴(kuò)展，中央彈性區(qū)相隨著彎矩增大，塑性區(qū)逐漸向截面中央擴(kuò)展，中央彈性區(qū)相應(yīng)逐漸縮小。應(yīng)逐漸縮小。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度(e

10、)(a)(b)(c)(d)(f) maxxx fyMMeM=Me= fyMeMMp= fyM=Mp= fy3塑性工作階段：在彈塑性工作階段，如果彎矩不斷增加，塑性工作階段：在彈塑性工作階段，如果彎矩不斷增加，直到彈性區(qū)消失，截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，截面形成塑性鉸直到彈性區(qū)消失，截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，截面形成塑性鉸plastic hinge） 。這時梁截面應(yīng)力呈上下兩個矩形分布。彎。這時梁截面應(yīng)力呈上下兩個矩形分布。彎矩達(dá)到最大極限，稱為塑性彎矩矩達(dá)到最大極限，稱為塑性彎矩Mp，其值為：，其值為：y2n1nypnp)(fSSfWM5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度Wpn稱為梁的凈截面塑性抵抗矩。

11、塑性抵抗矩為截面中和軸稱為梁的凈截面塑性抵抗矩。塑性抵抗矩為截面中和軸以上或以下的凈截面對中和軸的面積矩以上或以下的凈截面對中和軸的面積矩S1n和和S2n 之和。之和。 (e)(a)(b)(c)(d)(f) maxxx fyMMeM=Me= fyMeMMp= fyM=Mp= fypnn/FWW凈截面塑性抵抗矩凈截面塑性抵抗矩Wpn與凈截面彈性抵抗矩與凈截面彈性抵抗矩Wn之比稱之比稱為截面形狀系數(shù)。為截面形狀系數(shù)。截面的形狀系數(shù)也是截面塑性極限彎矩與截面彈性極限彎矩截面的形狀系數(shù)也是截面塑性極限彎矩與截面彈性極限彎矩之比。對于彈性設(shè)計而言，截面的形狀系數(shù)越大，強(qiáng)度儲備越之比。對于彈性設(shè)計而言，截

12、面的形狀系數(shù)越大，強(qiáng)度儲備越大。大。 5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度截面形狀系數(shù)截面形狀系數(shù)22244nbh hbhS62bhW 2241.56nFSbhWbh以矩形截面為例：塑性抵抗矩為以矩形截面為例：塑性抵抗矩為矩形截面的彈性抵抗矩為矩形截面的彈性抵抗矩為矩形截面的塑性發(fā)展系數(shù)為矩形截面的塑性發(fā)展系數(shù)為5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度F 只取決于截面幾何形狀而與材料的性質(zhì)無關(guān)只取決于截面幾何形狀而與材料的性質(zhì)無關(guān)的形狀系數(shù)。的形狀系數(shù)。截面形狀系數(shù)截面形狀系數(shù)F注意：注意：截面形狀系數(shù)截面形狀系數(shù)F只與截面的幾何形狀有關(guān)，與材料的強(qiáng)度無只與截面的幾何形狀有關(guān)，與材料的強(qiáng)度無關(guān)！關(guān)

13、！5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度截面形式截面形式F1.51.51.71.272.0在計算梁的抗彎強(qiáng)度時，考慮截面塑性發(fā)展比不考慮要節(jié)省在計算梁的抗彎強(qiáng)度時，考慮截面塑性發(fā)展比不考慮要節(jié)省鋼材。但若按截面形成塑性鉸來設(shè)計可能使梁的撓度過大，鋼材。但若按截面形成塑性鉸來設(shè)計可能使梁的撓度過大，受壓翼練過早失去局部穩(wěn)定。受壓翼練過早失去局部穩(wěn)定。aafy5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度ha125. 0因而，編制鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時，只是有限制地利用塑性，取因而，編制鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時，只是有限制地利用塑性，取塑性發(fā)展深度塑性發(fā)展深度yy x x在彎矩在彎矩xM作用下作用下 fWMnxxx單向彎曲

14、梁單向彎曲梁 yMfWMWMnyyynxxx和和在彎矩在彎矩xM作用下作用下 雙向彎曲梁雙向彎曲梁x、y截面塑性發(fā)展系數(shù)：對工字形截面，截面塑性發(fā)展系數(shù)：對工字形截面， x=1.05、y=1.2。對其他截面，可按下表采用。對其他截面，可按下表采用。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度式中：式中：Mx、My繞繞x軸和軸和y軸的彎矩對工字形截面，軸的彎矩對工字形截面，x軸為強(qiáng)軸，軸為強(qiáng)軸，y軸為弱軸）軸為弱軸） Wnx、Wny對對x軸和軸和y軸的凈截面模量抵抗矩）軸的凈截面模量抵抗矩）u對于需要計算疲勞的梁，因為有塑性區(qū)深入的截面，塑性區(qū)鋼對于需要計算疲勞的梁，因為有塑性區(qū)深入的截面，塑性區(qū)鋼材易

15、發(fā)生硬化，促使疲勞斷裂提前發(fā)生，宜取材易發(fā)生硬化，促使疲勞斷裂提前發(fā)生，宜取 x= x= y =1.0y =1.0。截面塑性發(fā)展系數(shù)截面塑性發(fā)展系數(shù)考慮：截面形狀系數(shù)與截面塑性發(fā)展系數(shù)的區(qū)別與聯(lián)系！考慮：截面形狀系數(shù)與截面塑性發(fā)展系數(shù)的區(qū)別與聯(lián)系！5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度(2)抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB500172019以截面最大剪應(yīng)以截面最大剪應(yīng)力達(dá)到所用鋼材抗剪強(qiáng)度作為抗剪承載力極限狀態(tài)。因而，力達(dá)到所用鋼材抗剪強(qiáng)度作為抗剪承載力極限狀態(tài)。因而，對于繞強(qiáng)軸對于繞強(qiáng)軸x-x受彎的梁，抗剪強(qiáng)度計算公式如下：受彎的梁，抗剪強(qiáng)度計算公式如下： vwxftIVS

16、式中式中 V 計算截面的剪力；計算截面的剪力； Ix 毛截面繞強(qiáng)軸毛截面繞強(qiáng)軸x-x的慣性矩；的慣性矩； S 中和軸以上或以下截面對中和軸的面積矩，按中和軸以上或以下截面對中和軸的面積矩，按毛截面計算；毛截面計算； tw腹板厚度；腹板厚度； fv鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，見附表。鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，見附表。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度軋制工字鋼和槽鋼因受軋制條件限制，腹板厚度相對較大，軋制工字鋼和槽鋼因受軋制條件限制，腹板厚度相對較大，當(dāng)無較大的截面削弱時，可不驗算抗剪強(qiáng)度。當(dāng)無較大的截面削弱時，可不驗算抗剪強(qiáng)度。(3)腹板局部壓應(yīng)力腹板局部壓應(yīng)力5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度 當(dāng)工字

17、形、箱形等截面梁上有集中荷載作用時，集中荷載當(dāng)工字形、箱形等截面梁上有集中荷載作用時，集中荷載由翼緣傳至腹板。因而在集中荷載作用處的腹板邊緣，會有由翼緣傳至腹板。因而在集中荷載作用處的腹板邊緣，會有很高的局部橫向壓應(yīng)力。為保證這部分腹板不至受壓破壞，很高的局部橫向壓應(yīng)力。為保證這部分腹板不至受壓破壞，必須計算集中荷載引起的局部橫向壓應(yīng)力必須計算集中荷載引起的局部橫向壓應(yīng)力c。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度梁腹板局部壓應(yīng)力梁腹板局部壓應(yīng)力 局部橫向壓應(yīng)力局部橫向壓應(yīng)力c+ +- -+ +aa11 11 1twhRlFtwh ylzlzFaRzfltFzwc假定集中荷載從作用處以假定集中荷載

18、從作用處以1:2.5【在【在hy(軌道高度軌道高度)高度范圍】高度范圍】和和1:1【在【在hR(梁頂?shù)礁拱逵嬎愀叨忍幍木嚯x梁頂?shù)礁拱逵嬎愀叨忍幍木嚯x)高度范圍】擴(kuò)散，高度范圍】擴(kuò)散，均勻分布于腹板計算高度邊緣。按這種假定計算的均布壓應(yīng)均勻分布于腹板計算高度邊緣。按這種假定計算的均布壓應(yīng)力。與理論的局部壓應(yīng)力的最大值十分接近。力。與理論的局部壓應(yīng)力的最大值十分接近。 式中式中 F集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力系數(shù)；集中荷載，對動力荷載應(yīng)考慮動力系數(shù)； 集中荷載增大系數(shù)：對重級工作制吊車梁，集中荷載增大系數(shù)：對重級工作制吊車梁，1.35； 對其他梁，對其他梁，1.0； lz集中荷載在腹板計算高度上

19、邊緣的假定分布長度。集中荷載在腹板計算高度上邊緣的假定分布長度。 具體計算見具體計算見4.1.3條。條。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度前進(jìn)前進(jìn)+ +- -+ +aa11 11 1twhRlFtwh ylzlzFaRz返回返回hy高度范圍：高度范圍： 1:2.5hR高度范圍：高度范圍： 1:1hy軌道高度軌道高度hR梁頂?shù)礁拱逵嬎愀叨忍幍木嚯x梁頂?shù)礁拱逵嬎愀叨忍幍木嚯x(4)折算應(yīng)力折算應(yīng)力 在組合梁的腹板計算高度邊緣處，若同時受有較大的正應(yīng)在組合梁的腹板計算高度邊緣處，若同時受有較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，或同時受有較大的正應(yīng)力和剪應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，或同時受有較大的正應(yīng)力和剪

20、應(yīng)力如連續(xù)梁支座處或梁的翼緣截面改變處等應(yīng)驗算其折力如連續(xù)梁支座處或梁的翼緣截面改變處等應(yīng)驗算其折算應(yīng)力。算應(yīng)力。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度Pl/2l/2MVPA11cu如圖中受集中荷載作用的梁，跨中的彎矩和剪力均為最大如圖中受集中荷載作用的梁，跨中的彎矩和剪力均為最大值，同時還有集中荷載引起的局部橫向壓應(yīng)力，在腹板計值，同時還有集中荷載引起的局部橫向壓應(yīng)力，在腹板計算高度邊緣算高度邊緣A點處，同時有正應(yīng)力點處，同時有正應(yīng)力1、剪應(yīng)力、剪應(yīng)力1及橫向壓應(yīng)及橫向壓應(yīng)力力c 共同作用，應(yīng)按下式驗算其折算應(yīng)力：共同作用，應(yīng)按下式驗算其折算應(yīng)力：f121c12c21eq3式中：式中：1驗算折

21、算應(yīng)力的驗算折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)。強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)。當(dāng)當(dāng)與與c異號時，取異號時，取1=1.2； 當(dāng)當(dāng)與與c同號時號或同號時號或c=0時，取時，取 1=1.1。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度Pl/2l/2MVPA11c5.2.2 梁的剛度梁的剛度 梁的剛度按正常使用極限狀態(tài)下，荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的最大梁的剛度按正常使用極限狀態(tài)下，荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的最大撓度來計算。撓度來計算。 簡支梁最大撓度計算公式：簡支梁最大撓度計算公式： 均布荷載：均布荷載： 跨中一個集中荷載：跨中一個集中荷載： 跨間等距離布置兩個相等的集中荷載：跨間等距離布置兩個相等的集中荷載：跨間等距離布置三個相等的集中荷載：

22、跨間等距離布置三個相等的集中荷載：4k5384q lvEI3k48P lvEI3k6.81384P lvEI3k6.33384P lvEI5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度 vvvvll 懸臂梁最大撓度計算公式分別為：受均布荷載： 自由端受集中荷載作用：4k8q lvEI3k3P lvEI梁的剛度驗算：梁的剛度驗算：注意：撓度是用標(biāo)準(zhǔn)荷載值計算的。注意：撓度是用標(biāo)準(zhǔn)荷載值計算的。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度5.3.1 梁整體失穩(wěn)的概念梁整體失穩(wěn)的概念當(dāng)荷載不大時，梁只在平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形；當(dāng)荷載不大時，梁只在平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形；當(dāng)荷載增大到某一數(shù)值時，梁有可能突然產(chǎn)生在平面外的彎當(dāng)荷

23、載增大到某一數(shù)值時，梁有可能突然產(chǎn)生在平面外的彎曲變形側(cè)彎和繞軸向的扭轉(zhuǎn)變形；曲變形側(cè)彎和繞軸向的扭轉(zhuǎn)變形；如果荷載繼續(xù)增加，梁的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)將急劇增加，使梁如果荷載繼續(xù)增加，梁的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)將急劇增加，使梁完全喪失承載能力。完全喪失承載能力。梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澟顟B(tài)的現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)。梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澟顟B(tài)的現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)。梁的整體失穩(wěn)屬于彎扭失穩(wěn)，能保持整體穩(wěn)定的最大荷載或梁的整體失穩(wěn)屬于彎扭失穩(wěn)，能保持整體穩(wěn)定的最大荷載或彎矩稱臨界荷載或臨界彎矩。彎矩稱臨界荷載或臨界彎矩。5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算動畫：懸臂梁彎扭失穩(wěn)動畫：懸臂梁彎扭失穩(wěn)動畫：實

24、腹式簡支梁整體失穩(wěn)動畫：實腹式簡支梁整體失穩(wěn)MMZy純彎曲梁的臨界彎矩純彎曲梁的臨界彎矩yyzZdzdv圖圖 1zvxzMxzzdzdudzduMM圖圖 2uMxxyyxyyM圖圖3vux （1） 雙軸對稱工字形截面梁純彎曲時的臨界彎矩雙軸對稱工字形截面梁純彎曲時的臨界彎矩 兩端受相等彎矩兩端受相等彎矩Mx作用的雙軸對稱工字形截面簡支梁，作用的雙軸對稱工字形截面簡支梁，側(cè)向支承距離側(cè)向支承距離l。 5.3.2 梁的臨界彎矩梁的臨界彎矩 5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算 簡支條件是：梁的兩端可繞簡支條件是：梁的兩端可繞x-x軸和軸和y-y軸轉(zhuǎn)動，但不能繞軸轉(zhuǎn)動，但不能繞z軸轉(zhuǎn)動。軸轉(zhuǎn)動。

25、 假定梁無初彎曲，不考慮殘余應(yīng)力，處于彈性階段，可假定梁無初彎曲，不考慮殘余應(yīng)力，處于彈性階段，可按彈性理論建立梁在微小彎扭變形情況下的平衡微分方程。按彈性理論建立梁在微小彎扭變形情況下的平衡微分方程。 求解得臨界彎矩計算公式：求解得臨界彎矩計算公式：xxyycMMzy22,221ytx cryEIIGI lMlIEI 式中式中:EIy、GIt和和EIw分別為截面?zhèn)认蚩箯潉偠?、自由分別為截面?zhèn)认蚩箯潉偠?、自由扭轉(zhuǎn)剛度和翹曲剛度；扭轉(zhuǎn)剛度和翹曲剛度； 5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算xxyyc雙軸對稱雙軸對稱MMzy（2單軸對稱工字形截面梁受一般荷載的臨界彎矩單軸對稱工字形截面梁受一般荷

26、載的臨界彎矩 5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算單軸對稱單軸對稱單軸對稱工字形截面梁在受一般荷載荷載作用時，如兩端彎單軸對稱工字形截面梁在受一般荷載荷載作用時，如兩端彎矩不同，受集中荷載、分布荷載作用，以及荷載作用位置不矩不同，受集中荷載、分布荷載作用，以及荷載作用位置不同等。此時，由彈性穩(wěn)定理論可得臨界彎矩的一般表達(dá)式：同等。此時，由彈性穩(wěn)定理論可得臨界彎矩的一般表達(dá)式：s剪切中心，剪切中心，c截面形心截面形心MMzyyxxycsEIlGIIIBaBalEIMtyyyycr22232322211)(荷載類型荷載類型1 12 23 3跨度中點集中荷載跨度中點集中荷載1.350.550.4

27、0滿跨均布荷載滿跨均布荷載1.130.460.53純彎曲純彎曲101式中：式中：11、22、33與荷載類型有關(guān)的系數(shù)。與荷載類型有關(guān)的系數(shù)。 5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算5.3.3 梁的整體穩(wěn)定驗算梁的整體穩(wěn)定驗算（1梁不發(fā)生整體失穩(wěn)的措施梁不發(fā)生整體失穩(wěn)的措施根據(jù)影響梁臨界彎矩的因素，工程中可采取相應(yīng)的措施，控根據(jù)影響梁臨界彎矩的因素，工程中可采取相應(yīng)的措施，控制梁不發(fā)生整體失穩(wěn)。制梁不發(fā)生整體失穩(wěn)。GB50017-2019列出梁不會發(fā)生整體失穩(wěn)的列出梁不會發(fā)生整體失穩(wěn)的三種情況，符合三個條件之一時，可不驗算梁的整體穩(wěn)定性。三種情況，符合三個條件之一時，可不驗算梁的整體穩(wěn)定性。5

28、.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算 1板板(各種鋼筋混凝土板或鋼板各種鋼筋混凝土板或鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并密鋪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；與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時； 2工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度l1與其寬度與其寬度b之比之比不超過下表規(guī)定值時。不超過下表規(guī)定值時。yf23513yf23520yf23516跨中無側(cè)向支承，荷載作用在跨中無側(cè)向支承，荷載作用在跨中有側(cè)向支承，不論荷載作用于何處跨中有側(cè)向支承，不論荷載作用于何處上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算xxy

29、ycMMzy 3對于箱形截面簡支梁，如不設(shè)置能阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移的錨板時，其截面尺寸應(yīng)滿足, h/b06且l1/b0不應(yīng)超過下列數(shù)值：Q235鋼鋼 95Q345鋼鋼 65 Q390鋼鋼 57其他鋼號其他鋼號 95(235/fy)5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算bb0t1h0twtwt2b1b2h（2梁的整體穩(wěn)定驗算梁的整體穩(wěn)定驗算 除上述三種情況以外的梁，都需進(jìn)行整體穩(wěn)定驗算。穩(wěn)定除上述三種情況以外的梁，都需進(jìn)行整體穩(wěn)定驗算。穩(wěn)定計算屬于承載力極限狀態(tài)，因而，梁不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件計算屬于承載力極限狀態(tài)，因而，梁不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件可寫成：可寫成： yxcrcrbxRyRfMfWf

30、 xbxMfW 或?qū)懗梢?guī)范采用的形式或?qū)懗梢?guī)范采用的形式y(tǒng)crbf式中：式中：Mx繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩；繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩； Wx按受壓纖維確定的梁毛截面模量；按受壓纖維確定的梁毛截面模量；梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算當(dāng)截面同時作用當(dāng)截面同時作用Mx 、 My時：時：yxbxyyMMfWW經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式式中式中: Mx，My繞繞x，y軸的彎矩；軸的彎矩； Wx、Wy按受壓纖維確定的對按受壓纖維確定的對x軸和軸和y軸毛截面抵抗矩；軸毛截面抵抗矩； b 梁的整體穩(wěn)定系數(shù)；梁的整體穩(wěn)定系數(shù)； y 截面塑性發(fā)展系數(shù)。截面塑性發(fā)展系數(shù)。5.3 梁的整體

31、穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算yxbxyyMMfWW當(dāng)截面同時作用當(dāng)截面同時作用Mx 、 My時：時：5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算 應(yīng)用中，應(yīng)用中，MxMx，WxWx，f f，yy等參數(shù)或已知，或查表，或根據(jù)等參數(shù)或已知，或查表，或根據(jù)所給荷載條件和梁截面幾何尺寸算出。而所給荷載條件和梁截面幾何尺寸算出。而bb的計算與梁的臨的計算與梁的臨界彎矩有關(guān)，計算較復(fù)雜。界彎矩有關(guān)，計算較復(fù)雜。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對常用截面和對常用截面和約束情況下梁的整體穩(wěn)定系數(shù)計算作了適當(dāng)?shù)暮喕拖嚓P(guān)規(guī)定。約束情況下梁的整體穩(wěn)定系數(shù)計算作了適當(dāng)?shù)暮喕拖嚓P(guān)規(guī)定。2y 1b2yxy432023514.4t

32、AhWhf 1兩端均勻受彎的工字形截面簡支梁兩端均勻受彎的工字形截面簡支梁b 式中式中A為梁毛截面面積；為梁毛截面面積；t1為受壓翼緣厚度為受壓翼緣厚度 ?？紤]：上式是如何導(dǎo)出來的？考慮：上式是如何導(dǎo)出來的？5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算2一般荷載作用的工字形梁一般荷載作用的工字形梁b 非純彎曲工字形截面簡支梁的整體穩(wěn)定的計算公式為：非純彎曲工字形截面簡支梁的整體穩(wěn)定的計算公式為：yb21yx2ybb2354 .414320fhtWAh式中：式中：y=l1/iy，l1為懸臂梁的懸伸長度。為懸臂梁的懸伸長度。b等效臨界彎矩系數(shù)；等效臨界彎矩系數(shù)；b截面不對稱影響系數(shù)。截面不對稱影響系數(shù)

33、。5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算3彈塑性階段工字形梁彈塑性階段工字形梁b 上述公式都是假定梁處于彈性階段，而大量中等跨度的梁上述公式都是假定梁處于彈性階段，而大量中等跨度的梁整體失穩(wěn)時往往處于彈塑性階段。整體失穩(wěn)時往往處于彈塑性階段。當(dāng)按公式或表格確定的當(dāng)按公式或表格確定的 b0.6 時，梁已進(jìn)入非彈性工作時，梁已進(jìn)入非彈性工作階段，整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低，必須對中進(jìn)行修正。階段，整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低，必須對中進(jìn)行修正。按下式修正：按下式修正：0.2821.07bb 但不大于但不大于1.0。5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算4軋制普通工字鋼簡支梁和軋制槽鋼簡支梁軋

34、制普通工字鋼簡支梁和軋制槽鋼簡支梁b 對軋制普通工字鋼簡支梁，可按附表查穩(wěn)定系數(shù)對軋制普通工字鋼簡支梁，可按附表查穩(wěn)定系數(shù)b。對軋制槽鋼簡支梁，不論荷載形式和荷載作用點在截面高度上對軋制槽鋼簡支梁，不論荷載形式和荷載作用點在截面高度上的位置如何，均按下面給出的近似公式計算穩(wěn)定系數(shù)的位置如何，均按下面給出的近似公式計算穩(wěn)定系數(shù)b。y1b235570fhlbt式中式中: h、b、t 槽鋼截面的高度、翼緣寬度和平均厚度；槽鋼截面的高度、翼緣寬度和平均厚度； l1自由長度。自由長度。5.3 梁的整體穩(wěn)定計算梁的整體穩(wěn)定計算【例【例5.1】試設(shè)計圖所示工作平臺梁格中的次梁。梁上鋪】試設(shè)計圖所示工作平臺梁

35、格中的次梁。梁上鋪80mm厚厚預(yù)制鋼筋混凝土板和預(yù)制鋼筋混凝土板和30mm厚素混凝土面層?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值厚素混凝土面層?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值6kN/m2靜力荷載）。鋼材靜力荷載）。鋼材Q235-B鋼。鋼。 采用截面形式：采用截面形式：(1) H型鋼；型鋼；(2) 工字鋼。工字鋼。 并考慮預(yù)制板與次梁連牢和不連牢兩種情況。并考慮預(yù)制板與次梁連牢和不連牢兩種情況。53000=15000次梁次梁主梁主梁45004500【解】查【解】查荷載規(guī)范荷載規(guī)范，鋼筋混凝土自重按，鋼筋混凝土自重按25kN/m3，素混凝土，素混凝土按按24kN/m3，則平臺板和面層的重力標(biāo)準(zhǔn)值為：，則平臺板和面層的重力標(biāo)準(zhǔn)值為： 0.08

36、25+0.0324=2.72kN/m2次梁承受的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：次梁承受的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： qk=2.723+63=8.16+18=26.16kN/m荷載組合：取由可變荷荷載組合：取由可變荷載效應(yīng)控制的組合進(jìn)行載效應(yīng)控制的組合進(jìn)行計算。計算。 1.3Q1.2G平臺活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于平臺活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2，因此?。?，因此?。?3000=15000次梁次梁主梁主梁45004500計算單元計算單元故次梁承受的線荷載設(shè)計值為：故次梁承受的線荷載設(shè)計值為： q=1.28.16+1.318=33.19kN/m最大彎矩設(shè)計值：最大彎矩設(shè)計值：22max1133.19 4.584.01 88MqlkN

37、 m一、一、H型鋼型鋼（1） 按強(qiáng)度條件選擇截面預(yù)制板與次梁連牢情況）按強(qiáng)度條件選擇截面預(yù)制板與次梁連牢情況）由抗彎強(qiáng)度計算公式確定需要的凈截面模量，因系靜力荷載，由抗彎強(qiáng)度計算公式確定需要的凈截面模量，因系靜力荷載，故可考慮截面塑性發(fā)展系數(shù)。故可考慮截面塑性發(fā)展系數(shù)。633max84.01 103720003721.05 215nxreqxMWmmcmf查附表，選查附表，選HN2981495.58，Wx=433cm3，Ix=6460cm4，自重自重32.6kg/m=0.32kN/m?？紤]自重后的最大彎矩設(shè)計值考慮自重后的最大彎矩設(shè)計值q=33.19+1.20.32=33.57kN/m2max

38、133.574.584.97 8MkN m 抗彎強(qiáng)度驗算抗彎強(qiáng)度驗算設(shè)最大彎矩截面無孔洞削弱，設(shè)最大彎矩截面無孔洞削弱，Wnx=Wx。622max384.97 10=186.9 N/mm =215 N/mm1.05 433 10 xnxMfW(滿足滿足) 剛度驗算剛度驗算分別計算全部荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度。分別計算全部荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度。查表查表5.3，工作平臺次梁的撓度容許值，工作平臺次梁的撓度容許值 300250lvlvQT全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值：全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qkT=26.16+0.32=26.48 kN/m333455 26.48 4500384384 206 10646

39、0 1011424250kTTxTq lvlEIvl (滿足)1181142426.48624300QQvvll (滿足滿足) 其他強(qiáng)度驗算其他強(qiáng)度驗算若次梁放在主梁頂面上，且端部無支承加勁肋，則應(yīng)按支座反若次梁放在主梁頂面上，且端部無支承加勁肋，則應(yīng)按支座反力驗算支座處局部承壓強(qiáng)度。力驗算支座處局部承壓強(qiáng)度。支座反力支座反力11/2 33.574.575.52RqlkN設(shè)支承長度設(shè)支承長度a=80mm，且支承板與梁端部齊平，且支承板與梁端部齊平a1=0）。查）。查附表附表4.1得得H型鋼底面至腹板與翼緣相交圓角起點的距離為：型鋼底面至腹板與翼緣相交圓角起點的距離為：aa1twhylzlzFa

40、R計算高度：計算高度：hy=r+t=16+8=24mm腹板厚腹板厚 tw=5.5mm計算長度：計算長度：lz=a+2.5hy+a1 =80+2.524+0=140mm3221 75.5 1098.1 /215/5.5 140cw zRN mmfN mmt l(滿足滿足)計算出的計算出的c數(shù)值較小。數(shù)值較小。因而，若截面無太大削弱時，型鋼梁的因而，若截面無太大削弱時，型鋼梁的c一般可不作計算。同一般可不作計算。同樣，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力也可不作計算。樣，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力也可不作計算。 （2） 按整體穩(wěn)定性選擇截面預(yù)制板與次梁不連牢情況）按整體穩(wěn)定性選擇截面預(yù)制板與次梁不連牢情況）先借用工字鋼的穩(wěn)定系

41、數(shù)，即由表先借用工字鋼的穩(wěn)定系數(shù)，即由表5.7中項次中項次3跨中無側(cè)向支承點跨中無側(cè)向支承點的梁、均布荷載作用于上翼緣、工字鋼型號的梁、均布荷載作用于上翼緣、工字鋼型號2240、自由長度、自由長度4.5m，查得，查得b=0.830.6。修正得：修正得：bb0.2820.282=1.07-=1.07-=0.730.83需要的截面模量需要的截面模量633max84.01 10 535000535 0.73 215xreqbMWmmcmf選選HN34617469，Wx=649cm3，iy=3.86cm，A=53.19cm2，自重，自重41.8kg/m=0.41kg/m。 考慮自重后的最大彎矩設(shè)計值考

42、慮自重后的最大彎矩設(shè)計值q=33.19+1.20.41=33.68kN/mmkN.M2585524683381max計算計算H型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)bxxyycyb21yx2yb2354 . 414320fhtWAh計算計算H型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)bxxyyc2y 1bb2yxy432023514.4btAhWhf 1l t4500 9=0.67 2.0bh174 346GB50017-20190.6ybbbyxytAhWhf修正得修正得0.2820.2821.07-1.07-0.7360.845bb故故622max385.25 10178.5/215/0.736 649

43、10bxMN mmfN mmW(滿足滿足)其他驗算略。其他驗算略。二、工字鋼二、工字鋼（1按強(qiáng)度條件選擇截面預(yù)制板與次梁連牢情況）按強(qiáng)度條件選擇截面預(yù)制板與次梁連牢情況）按前面的計算按前面的計算Wnxreq=372cm3，查附表，查附表6，選，選25a，Wx=402cm3，Ix=5020cm4，自重，自重38.1kg/m=0.38kN/m?？紤]梁自重后的最大彎矩設(shè)計值考慮梁自重后的最大彎矩設(shè)計值q=33.19+1.20.38=33.65 kN/mmkN 85.24.5233.6581maxM 抗彎強(qiáng)度驗算抗彎強(qiáng)度驗算設(shè)最大彎矩處截面無孔洞削弱，設(shè)最大彎矩處截面無孔洞削弱，Wnx=Wx。622m

44、ax385.2 10201.8/215/1.05 402 10 xnxMN mmfN mmW(滿足滿足) 剛度驗算剛度驗算全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qkT=26.16+0.38=26.54 kN/m333455 26.48 450011384384 206 105020 10326250TkTTxvq lvlEIl(滿足滿足)1181132826.48484300QQvvll(滿足滿足)（2） 按整體穩(wěn)定性選擇截面預(yù)制板與次梁不連牢情況）按整體穩(wěn)定性選擇截面預(yù)制板與次梁不連牢情況）按前面的計算按前面的計算Wnxreq=535cm3，查附表，查附表6，選，選28b，Wx=534cm3，Ix=

45、748cm4，自重，自重47.9kg/m=0.47kN/m?？紤]梁自重后的最大彎矩設(shè)計值考慮梁自重后的最大彎矩設(shè)計值q=33.19+1.20.47=33.75 kN/mm kN.M4385524753381max整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算按按 bb0.282=1.07-0.73 (按前面計算結(jié)果)622max385.25 10 219.2/215/0.73 534 10bxMN mmfN mmW(滿足滿足)其他驗算從略。其他驗算從略。由以上計算可見，該次梁若按整體穩(wěn)定性設(shè)計將比按強(qiáng)度設(shè)計選用由以上計算可見，該次梁若按整體穩(wěn)定性設(shè)計將比按強(qiáng)度設(shè)計選用的截面大得多，故一般工作平臺梁或樓層梁，應(yīng)盡

46、量采取構(gòu)造措施的截面大得多，故一般工作平臺梁或樓層梁，應(yīng)盡量采取構(gòu)造措施與平臺鋪板等連牢），以保證梁不喪失整體穩(wěn)定。與平臺鋪板等連牢），以保證梁不喪失整體穩(wěn)定。另外，另外，H型鋼因截面分布較工字鋼合理，故其用鋼量較少，經(jīng)濟(jì)效型鋼因截面分布較工字鋼合理，故其用鋼量較少，經(jīng)濟(jì)效果明顯。果明顯。【例【例5.2】焊接工字形等截面簡支梁，跨度】焊接工字形等截面簡支梁，跨度15mm，在距兩端，在距兩端支座支座5m處分別支承一根次梁，由次梁傳來的集中荷載設(shè)計處分別支承一根次梁，由次梁傳來的集中荷載設(shè)計值）值）=200kN，鋼材，鋼材Q235，梁自重設(shè)計值為，梁自重設(shè)計值為2.4kN/m，試驗算，試驗算其整體

47、穩(wěn)定性。其整體穩(wěn)定性。 FF500050005000tw=10 xxyy2402401200 1414分析：次梁可作為本例梁的側(cè)向支承，故梁受壓翼緣的自由長分析：次梁可作為本例梁的側(cè)向支承，故梁受壓翼緣的自由長度度l1=5m?！窘狻俊窘狻縧1與梁翼緣寬度與梁翼緣寬度b之比為：之比為：因此應(yīng)驗算梁的整體穩(wěn)定。因此應(yīng)驗算梁的整體穩(wěn)定。150020.81624lb1、梁跨中最大彎矩、梁跨中最大彎矩2x1200 52.4 151068.8MkN m tw=10 xxyy2402401200 141422 24 1.4 1.0 120187.2Acm32y1.4 242322612Icm324x1.0

48、1202 24 1.4 60.739160012Icm3x391600637861.4Wcmy32264.15187.2icm5 .12015. 4500y1yil2、梁的截面特性：、梁的截面特性：3、整體穩(wěn)定性系數(shù)、整體穩(wěn)定性系數(shù) 等效臨界彎矩系數(shù)等效臨界彎矩系數(shù)b：按項次：按項次8和注，得系數(shù)和注，得系數(shù)b =1.2；截面不對稱影響系數(shù)截面不對稱影響系數(shù)b：雙軸對稱工字形截面：雙軸對稱工字形截面b=1.0 6 . 0348. 108 .1224 . 44 . 15 .120163788 .1222 .1875 .12043202 . 12354 . 41432022yb21yx2ybbfh

49、tWAhb0.2821.071.348 故，修正為：故，修正為：4、驗算梁的整體穩(wěn)定性：、驗算梁的整體穩(wěn)定性：2236xx/215/194106378861. 0101068mmNmmNWMb滿足整體穩(wěn)定條件。滿足整體穩(wěn)定條件。焊接組合梁一般由翼緣和腹板組成，從強(qiáng)度、剛度、整體焊接組合梁一般由翼緣和腹板組成，從強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，腹板宜高而薄，翼緣宜寬。穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，腹板宜高而薄，翼緣宜寬。但是如果把腹板不適當(dāng)?shù)丶痈邷p薄，把翼緣不適當(dāng)?shù)胤艑?，但是如果把腹板不適當(dāng)?shù)丶痈邷p薄，把翼緣不適當(dāng)?shù)胤艑?，則可能在梁整體失穩(wěn)之前，梁的腹板或受壓翼緣首先失穩(wěn)，則可能在梁整體失穩(wěn)之

50、前，梁的腹板或受壓翼緣首先失穩(wěn)，發(fā)生波形屈曲。發(fā)生波形屈曲。5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定這種發(fā)生在部分板件上的屈曲，稱為梁的局部失穩(wěn)。部分這種發(fā)生在部分板件上的屈曲，稱為梁的局部失穩(wěn)。部分板件屈曲后即退出工作，因而會影響梁的承載能力，降低梁板件屈曲后即退出工作，因而會影響梁的承載能力，降低梁的剛度。的剛度。動畫：梁翼緣局部失穩(wěn)動畫：梁翼緣局部失穩(wěn)動畫：梁腹板局部失穩(wěn)動畫：梁腹板局部失穩(wěn)5.4.1 受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定 梁的受壓翼緣板梁的受壓翼緣板5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定(a)(b)bta

51、bobt梁的受壓翼緣板主要受均布壓應(yīng)力作用，可視為單向均勻梁的受壓翼緣板主要受均布壓應(yīng)力作用，可視為單向均勻受壓板，其局部穩(wěn)定也由寬厚比限值來控制，控制條件是：受壓板，其局部穩(wěn)定也由寬厚比限值來控制，控制條件是：翼緣板的臨界應(yīng)力翼緣板的臨界應(yīng)力cr 不大于材料的屈服應(yīng)力不大于材料的屈服應(yīng)力 fy 即：即：cryf單向均勻受壓板臨界應(yīng)力的計算公式為：單向均勻受壓板臨界應(yīng)力的計算公式為： 222cr)1 (12btk受壓翼緣板的懸伸部分，為三邊簡支板而板長受壓翼緣板的懸伸部分，為三邊簡支板而板長a趨于無窮大趨于無窮大的情況，其屈曲系數(shù)的情況，其屈曲系數(shù)k=0.425，支承翼緣板的腹板一般較薄，支承

52、翼緣板的腹板一般較薄，對翼緣板沒有什么約束作用，因此取彈性約束系數(shù)對翼緣板沒有什么約束作用，因此取彈性約束系數(shù)=1.0，系，系數(shù)數(shù)=0.25，得，得5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定保證翼緣局部穩(wěn)定的控制條件為：保證翼緣局部穩(wěn)定的控制條件為：y23513ftb 對箱形截面梁翼緣板在兩腹板之間的部分，相當(dāng)于四邊簡對箱形截面梁翼緣板在兩腹板之間的部分，相當(dāng)于四邊簡支單向受壓板，取支單向受壓板，取 k k4 4，可得其寬厚比限值為：，可得其寬厚比限值為：y023540ftb5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定5.4.2 腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計算腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計算

53、在一般情況下，腹板上有彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)在一般情況下，腹板上有彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力作用，各種應(yīng)力都可能使腹板屈曲。力作用，各種應(yīng)力都可能使腹板屈曲。為了提高梁腹板的局部穩(wěn)定性，可以采取兩種措施：為了提高梁腹板的局部穩(wěn)定性，可以采取兩種措施：1 1增加腹板的厚度；增加腹板的厚度；2 2設(shè)置合適的加勁肋。設(shè)置合適的加勁肋。5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定a aa aa ah0h0cc(a)(b)(c)加勁肋的布置形式：加勁肋的布置形式： 橫向加勁肋橫向加勁肋縱向加勁肋縱向加勁肋5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定 加勁肋的設(shè)置有圖示幾種形式。分析表明

54、，設(shè)加勁肋比增加腹板的厚度能取得更好的經(jīng)濟(jì)效益，因而，在工程中都采用設(shè)置加勁肋的措施。1橫向加勁肋橫向加勁肋2縱向加勁肋縱向加勁肋 3短加勁肋短加勁肋注意：縱向加勁肋不得截斷 橫向加勁肋5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定(a)(b)(c)h0twa1h12h1h2twha123aa1h1h2ha2a3加勁肋的作用：加勁肋的作用：(1)(1)橫向加勁肋能提高腹板的剪切臨界應(yīng)力，并作為橫向加勁肋能提高腹板的剪切臨界應(yīng)力，并作為縱向加勁肋的支承；縱向加勁肋的支承；(2)(2)縱向加勁肋對提高腹板的彎曲臨界應(yīng)力特別有效，縱向加勁肋對提高腹板的彎曲臨界應(yīng)力特別有效，設(shè)置時應(yīng)靠近受壓翼緣；設(shè)

55、置時應(yīng)靠近受壓翼緣； (3)(3)短加勁肋常用于局部壓應(yīng)力較大的情況。短加勁肋常用于局部壓應(yīng)力較大的情況。5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定(a)(b)(c)h0twa1h12h1h2twha123aa1h1h2ha2a3 應(yīng)如何設(shè)置加勁肋才能保證腹板的局部穩(wěn)定呢？應(yīng)如何設(shè)置加勁肋才能保證腹板的局部穩(wěn)定呢？ 由于設(shè)置加勁肋后，梁上的腹板可視為四邊簡支板，因由于設(shè)置加勁肋后，梁上的腹板可視為四邊簡支板，因而，先了解四邊簡支板受各種應(yīng)力單獨作用時的穩(wěn)定計算。而，先了解四邊簡支板受各種應(yīng)力單獨作用時的穩(wěn)定計算。（1各種應(yīng)力單獨作用時四邊簡支板的穩(wěn)定計算各種應(yīng)力單獨作用時四邊簡支板的穩(wěn)定

56、計算1四邊簡支板非均勻受壓的臨界應(yīng)力公式四邊簡支板非均勻受壓的臨界應(yīng)力公式222cr)1 (12btk式中的屈曲系數(shù)式中的屈曲系數(shù)k k還與板的還與板的長寬比及應(yīng)力梯度長寬比及應(yīng)力梯度有關(guān)有關(guān) 121/ )(ab125.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定2)四邊簡支板均勻受剪的臨界應(yīng)力公式：四邊簡支板均勻受剪的臨界應(yīng)力公式：2222cr)1 (12ltkhocaab3四邊簡支板一邊受壓臨界應(yīng)力公式：四邊簡支板一邊受壓臨界應(yīng)力公式：222crc,)1 (12btkhocaab注意上述三個公式中注意上述三個公式中k k 值的計算。值的計算。5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定

57、(2)腹板的穩(wěn)定計算方法腹板的穩(wěn)定計算方法 梁的腹板通常受幾種應(yīng)力梁的腹板通常受幾種應(yīng)力、c同時作用，當(dāng)這些同時作用，當(dāng)這些應(yīng)力達(dá)到某一組合值時，腹板將由平板穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)槲⑶膽?yīng)力達(dá)到某一組合值時，腹板將由平板穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)槲⑶呐R界平衡狀態(tài)。此時的穩(wěn)定條件是：臨界平衡狀態(tài)。此時的穩(wěn)定條件是：22ccrc,crcr1 平均彎矩產(chǎn)生的在腹板計算高度邊緣處的彎曲壓應(yīng)力；平均彎矩產(chǎn)生的在腹板計算高度邊緣處的彎曲壓應(yīng)力；由平均剪力產(chǎn)生的腹板平均剪應(yīng)力；由平均剪力產(chǎn)生的腹板平均剪應(yīng)力；cc腹板邊緣局部壓應(yīng)力；腹板邊緣局部壓應(yīng)力；crcr、crcr、c,cr c,cr 在在 、cc單獨作用下板的臨界應(yīng)單獨作

58、用下板的臨界應(yīng)力。力。設(shè)置不同形式的加勁肋，式中各參數(shù)的計算要求不同，詳見設(shè)置不同形式的加勁肋，式中各參數(shù)的計算要求不同，詳見教材表教材表5.11。5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定5.4.3 加勁肋的構(gòu)造、驗算和設(shè)置規(guī)定加勁肋的構(gòu)造、驗算和設(shè)置規(guī)定（1加勁肋的構(gòu)造要求加勁肋的構(gòu)造要求 加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，也允許單側(cè)配置，但支承加加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，也允許單側(cè)配置，但支承加勁肋和重級工作值吊車梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。加勁肋可勁肋和重級工作值吊車梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。加勁肋可采用鋼板或型鋼。采用鋼板或型鋼。5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定(d)(a

59、)(f)(e)(g)(c)(b)ah0bsbs /2(60)bs /3(40)bstwyyzzzzzz zztw成對配置：成對配置：a、b、d、e單側(cè)配置：單側(cè)配置：c、f、g5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定橫向加勁肋的最小間距為橫向加勁肋的最小間距為0.5h0，最大間距為，最大間距為2h0 （對無局（對無局部壓應(yīng)力的梁，當(dāng)部壓應(yīng)力的梁，當(dāng)h0/tw100時，可采用時，可采用2.5h0）。）。加勁肋應(yīng)有足夠的剛度，使其成為腹板的不動支承。加勁肋應(yīng)有足夠的剛度，使其成為腹板的不動支承。在腹板兩側(cè)成對配置的橫向加勁肋，其截面尺寸應(yīng)滿足：在腹板兩側(cè)成對配置的橫向加勁肋，其截面尺寸應(yīng)滿

60、足： 厚度：厚度： 外伸寬度：外伸寬度：40300shb（mm）15ssbt 5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定在腹板一側(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)大于按上式算得的上式算得的1.2倍，厚度應(yīng)不小于其外伸寬度的倍，厚度應(yīng)不小于其外伸寬度的1/15。在同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，橫向加在同時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)滿足下式的要求：下式的要求：3w0z3 thI 縱向加勁肋的慣性矩應(yīng)滿足下式的要求