鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3

1、第六章第六章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 第一節(jié)第一節(jié) 受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用 第二節(jié)第二節(jié) 梁的強(qiáng)度與剛度梁的強(qiáng)度與剛度 第三節(jié)第三節(jié) 梁的整體穩(wěn)定梁的整體穩(wěn)定 第四節(jié)第四節(jié) 梁的局部穩(wěn)定與腹板加勁肋設(shè)計(jì)梁的局部穩(wěn)定與腹板加勁肋設(shè)計(jì) 第五節(jié)第五節(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) 第六節(jié)第六節(jié) 型鋼梁的設(shè)計(jì)型鋼梁的設(shè)計(jì) 第七節(jié)第七節(jié) 組合梁的設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì) 第八節(jié)第八節(jié) 梁的拼接、連接和支座梁的拼接、連接和支座 第九節(jié)第九節(jié) 其他類型的梁其他類型的梁1、概述：、概述：受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件主要是用作承受橫向荷載的實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式主要是用作承受橫向荷載的實(shí)腹式構(gòu)件和格

2、構(gòu)式構(gòu)件（桁架）；構(gòu)件（桁架）；荷載通常有：均布荷載、集中荷載；荷載通常有：均布荷載、集中荷載；主要內(nèi)力為：彎矩與剪力，主要內(nèi)力為：彎矩與剪力，按工程力學(xué)的彈性方法計(jì)算荷按工程力學(xué)的彈性方法計(jì)算荷載效應(yīng)載效應(yīng)( (彎矩、剪力、變形等）彎矩、剪力、變形等） ；梁的正常使用極限狀態(tài)為控制梁的撓曲變形；梁的正常使用極限狀態(tài)為控制梁的撓曲變形；梁的承載能力極限狀態(tài)包括：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)梁的承載能力極限狀態(tài)包括：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性；定性； 第一節(jié)第一節(jié) 受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用受彎構(gòu)件的形式和應(yīng)用max Fmax 2、實(shí)腹式受彎構(gòu)件、實(shí)腹式受彎構(gòu)件1）應(yīng)用：房屋建筑中的樓蓋梁、墻架梁、檁條

3、、吊車梁和工）應(yīng)用：房屋建筑中的樓蓋梁、墻架梁、檁條、吊車梁和工作平臺(tái)梁；水工鋼閘門中的梁和海上采油平臺(tái)梁、橋梁等。作平臺(tái)梁；水工鋼閘門中的梁和海上采油平臺(tái)梁、橋梁等。2）鋼梁的分類）鋼梁的分類a、按加工條件分：、按加工條件分：熱軋型鋼；熱軋型鋼；冷彎薄壁型鋼；冷彎薄壁型鋼；焊接組合截面；焊接組合截面；特點(diǎn)：特點(diǎn)：截面開展，力學(xué)截面開展，力學(xué)性能好，須注意性能好，須注意板件局部失穩(wěn)。板件局部失穩(wěn)。b b、按受力和彎曲變形的情況：、按受力和彎曲變形的情況： 1.1.單向彎曲梁；單向彎曲梁；2.2.雙向彎曲梁（吊車梁、檁條梁）雙向彎曲梁（吊車梁、檁條梁）c c、按支承條件：、按支承條件： 1.1.

4、簡(jiǎn)支梁；簡(jiǎn)支梁；2.2.連續(xù)梁；連續(xù)梁；3.3.懸臂梁懸臂梁 不論何種支承的梁，當(dāng)截面內(nèi)力已知時(shí)，進(jìn)行截不論何種支承的梁，當(dāng)截面內(nèi)力已知時(shí)，進(jìn)行截面設(shè)計(jì)的原則和方法時(shí)相同的。面設(shè)計(jì)的原則和方法時(shí)相同的。主 梁(a)主 梁次 梁(c)主 梁橫 次 梁縱 次 梁(b) 梁 格 的 形 式3）梁格的布置）梁格的布置 單向梁格：只有主梁，適用于主梁跨度較小或面板長(zhǎng)度較大的單向梁格：只有主梁，適用于主梁跨度較小或面板長(zhǎng)度較大的情況。情況。雙向梁格：在主梁間另設(shè)次梁，次梁上再支承面板。適用于大雙向梁格：在主梁間另設(shè)次梁，次梁上再支承面板。適用于大多數(shù)梁格尺寸和情況多數(shù)梁格尺寸和情況。復(fù)式梁格：在主梁間設(shè)縱

5、向次梁，縱向次梁間再設(shè)橫向次梁，復(fù)式梁格：在主梁間設(shè)縱向次梁，縱向次梁間再設(shè)橫向次梁，橫向次梁間再支承面板。荷載傳遞層次多，構(gòu)造復(fù)雜，只用于橫向次梁間再支承面板。荷載傳遞層次多，構(gòu)造復(fù)雜，只用于主梁跨度很大和荷載大的情況。主梁跨度很大和荷載大的情況。面板次 梁主 梁柱支 撐3 3、力學(xué)探討、力學(xué)探討純彎梁段：正應(yīng)力純彎梁段：正應(yīng)力 正截面強(qiáng)度破壞；正截面強(qiáng)度破壞；彎剪梁段（剪跨段）：正應(yīng)力、剪應(yīng)力彎剪梁段（剪跨段）：正應(yīng)力、剪應(yīng)力 主拉應(yīng)力、主壓主拉應(yīng)力、主壓應(yīng)力應(yīng)力 斜截面強(qiáng)度破壞。斜截面強(qiáng)度破壞。4 4、鋼梁的主要破壞類型、鋼梁的主要破壞類型（一）截面強(qiáng)度破壞：（一）截面強(qiáng)度破壞： 1.1

6、.截面最大正應(yīng)力達(dá)到材料屈服應(yīng)力截面最大正應(yīng)力達(dá)到材料屈服應(yīng)力fy； 2.2.截面最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服應(yīng)力截面最大剪應(yīng)力達(dá)到材料屈服應(yīng)力fv； 3.3.截面復(fù)合應(yīng)力處（既有正應(yīng)力且數(shù)值較大、又有剪應(yīng)力且截面復(fù)合應(yīng)力處（既有正應(yīng)力且數(shù)值較大、又有剪應(yīng)力且數(shù)值較大），按第四強(qiáng)度理論計(jì)算的折算應(yīng)力達(dá)到材料屈服應(yīng)數(shù)值較大），按第四強(qiáng)度理論計(jì)算的折算應(yīng)力達(dá)到材料屈服應(yīng)力力f fy y（破壞面是斜向的）。（破壞面是斜向的）。（二）構(gòu)件整體失穩(wěn)（平衡狀態(tài)變化）：（二）構(gòu)件整體失穩(wěn)（平衡狀態(tài)變化）：M 梁 整 體 失 穩(wěn) 現(xiàn) 象（三）組成構(gòu)件的板件發(fā)生局部失穩(wěn)：（三）組成構(gòu)件的板件發(fā)生局部失穩(wěn)：（四）梁剛度

7、不足，撓度過大，影響正常使用；（四）梁剛度不足，撓度過大，影響正常使用；（五）鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕嚴(yán)重，耐久性差。（五）鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕嚴(yán)重，耐久性差。b5 5、梁的設(shè)計(jì)思路、梁的設(shè)計(jì)思路1）按兩種極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，保證梁的安全性、適用性）按兩種極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，保證梁的安全性、適用性和耐久性等功能要求。和耐久性等功能要求。 一般先按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在確定一般先按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在確定幾何尺寸、材料性能等基礎(chǔ)上，再按正常使用極限狀幾何尺寸、材料性能等基礎(chǔ)上，再按正常使用極限狀態(tài)方法進(jìn)行驗(yàn)算。態(tài)方法進(jìn)行驗(yàn)算。2）以工程力學(xué)方法為基礎(chǔ)，考慮材料的特性。）以工程力學(xué)方法為基礎(chǔ)，考慮材料的

8、特性。 引入鋼的應(yīng)力引入鋼的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，沿用工程力學(xué)中的平截應(yīng)變關(guān)系，沿用工程力學(xué)中的平截面假定，解決變形協(xié)調(diào)關(guān)系，符合工程力學(xué)中的靜力面假定，解決變形協(xié)調(diào)關(guān)系，符合工程力學(xué)中的靜力平衡條件。平衡條件。3 3）根據(jù)基本概念，采取構(gòu)造措施防止失穩(wěn)破壞、提）根據(jù)基本概念，采取構(gòu)造措施防止失穩(wěn)破壞、提高耐久性。高耐久性。第二節(jié)第二節(jié) 梁的強(qiáng)度與剛度梁的強(qiáng)度與剛度一、梁的強(qiáng)度一、梁的強(qiáng)度梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處梁在荷載作用下將產(chǎn)生彎應(yīng)力、剪應(yīng)力，在集中荷載作用處還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強(qiáng)度計(jì)算包括：還有局部承壓應(yīng)力，故梁的強(qiáng)度計(jì)算包括：正應(yīng)力、剪應(yīng)力、正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部

9、壓應(yīng)力，局部壓應(yīng)力，在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共同作用處還在彎應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力共同作用處還應(yīng)驗(yàn)算應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力折算應(yīng)力。1、梁的抗彎強(qiáng)度、梁的抗彎強(qiáng)度彈性階段：全截面彈性工作，以邊緣屈服為最大承載力；彈性階段：全截面彈性工作，以邊緣屈服為最大承載力； 彈性最大彎矩彈性最大彎矩ynxxefWMl彈塑性階段：截面的上下部分截面屈服；彈塑性階段：截面的上下部分截面屈服；l塑性階段：整個(gè)截面屈服，塑性階段：整個(gè)截面屈服，M不增加，變形持續(xù)發(fā)展；不增加，變形持續(xù)發(fā)展；塑性鉸彎矩塑性鉸彎矩截面形狀系數(shù)截面形狀系數(shù)l應(yīng)變強(qiáng)化階段：確定梁的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)考慮此階段的作用。應(yīng)變強(qiáng)化階段：確定梁的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)

10、考慮此階段的作用。ypexfWM ypnxnxnxyxpfWSSfM)(21expxynxypnxnxpnxxMMfWfWWW 梁的梁的規(guī)范規(guī)范計(jì)算方法：計(jì)算方法：以部分截面發(fā)展塑性（以部分截面發(fā)展塑性（1/4截面）為極限承載力狀態(tài)截面）為極限承載力狀態(tài)單向彎曲單向彎曲雙向彎曲雙向彎曲式中：式中：為塑性發(fā)展系數(shù)，查表采用。為塑性發(fā)展系數(shù)，查表采用。對(duì)工字型截面對(duì)工字型截面 對(duì)箱形截面對(duì)箱形截面 受壓翼緣當(dāng)受壓翼緣當(dāng) 及及直接承受動(dòng)力荷載且需計(jì)算疲勞時(shí)直接承受動(dòng)力荷載且需計(jì)算疲勞時(shí)=1.0=1.0；當(dāng)抗彎強(qiáng)度不夠時(shí)，增大梁的高度最有效。當(dāng)抗彎強(qiáng)度不夠時(shí)，增大梁的高度最有效。fWMWMynyyxn

11、xxfWMynxnyxyx)()()(2 . 1,05. 1yxyx05. 1yyftbf23513/235151截面截面塑性發(fā)展系數(shù)塑性發(fā)展系數(shù)2、抗剪強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度 PVPS( a )( b )( c )vwfItVSvwwfthV)5 . 12 . 1 (max最大剪應(yīng)力可近似按下式計(jì)算最大剪應(yīng)力可近似按下式計(jì)算max Fmax 當(dāng)抗剪強(qiáng)度不滿足要求時(shí)當(dāng)抗剪強(qiáng)度不滿足要求時(shí)最好增加最好增加t tw w。3、腹板局部壓應(yīng)力、腹板局部壓應(yīng)力驗(yàn)算條件：驗(yàn)算條件：梁上有集中荷載（包括支座反力）且此處無加勁肋）；或有梁上有集中荷載（包括支座反力）且此處無加勁肋）；或有移動(dòng)的集中荷載。移動(dòng)的集中荷載

12、。驗(yàn)算的位置：驗(yàn)算的位置： 集中荷載作用截面：翼緣與腹板結(jié)合處（上、下），腹板集中荷載作用截面：翼緣與腹板結(jié)合處（上、下），腹板 的計(jì)算高度邊緣。的計(jì)算高度邊緣。驗(yàn)算方法：假定壓力以一定角度擴(kuò)散到計(jì)算高度處。驗(yàn)算方法：假定壓力以一定角度擴(kuò)散到計(jì)算高度處。l計(jì)算公式：計(jì)算公式：fltFzwc F F集中荷載，動(dòng)力荷載乘以動(dòng)力系數(shù)；集中荷載，動(dòng)力荷載乘以動(dòng)力系數(shù)； 集中荷載增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車輪壓，取集中荷載增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車輪壓，取1.351.35，其，其他取他取1.01.0；lzlz集中荷載在腹板計(jì)算高度邊緣的假定分布長(zhǎng)度，集中荷載在腹板計(jì)算高度邊緣的假定分布長(zhǎng)度，跨中跨中 lz

13、lz a a+ +5h5hy y+2 h+2 hR R支座支座 lzlz a a+ 2.+ 2.5h5hy y+a+a1 1 a a 集中荷載沿跨度方向的支承長(zhǎng)度，輪壓集中荷載沿跨度方向的支承長(zhǎng)度，輪壓a=50mma=50mm； h hy y自梁承載的邊緣到腹板計(jì)算高度邊緣的距離；自梁承載的邊緣到腹板計(jì)算高度邊緣的距離； h hR R軌道高度，無軌道時(shí)取軌道高度，無軌道時(shí)取0 0； a a1 1 梁端到支座板邊緣的距離，按實(shí)際情況取，但不大于梁端到支座板邊緣的距離，按實(shí)際情況取，但不大于2.5hy.2.5hy.若若 則加支承加勁肋；或修改截面（移動(dòng)集中荷載），則加支承加勁肋；或修改截面（移動(dòng)集

14、中荷載），增大增大twtw。fc四、折算應(yīng)力四、折算應(yīng)力產(chǎn)生的原因和位置：產(chǎn)生的原因和位置： 在彎矩、剪力都較大的截面，在在彎矩、剪力都較大的截面，在腹板的計(jì)算高度邊緣腹板的計(jì)算高度邊緣同一點(diǎn)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。應(yīng)按下式驗(yàn)算其上同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。應(yīng)按下式驗(yàn)算其折算應(yīng)力折算應(yīng)力： 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)，兩兩同號(hào)取同號(hào)取1.1, 1.1, 異號(hào)取異號(hào)取1.21.2 、C C分別為腹板計(jì)算分別為腹板計(jì)算高度邊緣處高度邊緣處同一點(diǎn)上同一點(diǎn)上同時(shí)產(chǎn)生的正同時(shí)產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。fcceq12223(

15、a )( b )1五、梁的剛度五、梁的剛度 控制梁的撓跨比小于規(guī)定的限制（為變形量的限制）控制梁的撓跨比小于規(guī)定的限制（為變形量的限制） 梁跨中的最大撓度，根據(jù)材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)求梁跨中的最大撓度，根據(jù)材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)求得，計(jì)算時(shí)荷載取得，計(jì)算時(shí)荷載取標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值； 梁的容許撓度，查表。梁的容許撓度，查表。 均布荷載作用下跨中撓度，均布荷載作用下跨中撓度，E=2.06X10E=2.06X105 5N/mmN/mm2 2 lvlv vv vvEIlqvk38454max一、鋼梁的整體穩(wěn)定概念一、鋼梁的整體穩(wěn)定概念1 1、定義、定義梁在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，但當(dāng)彎矩逐漸增加，達(dá)到某一數(shù)值梁

16、在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，但當(dāng)彎矩逐漸增加，達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，窄而高的梁將在截面承載力尚未充分發(fā)揮之前突然發(fā)生時(shí)，窄而高的梁將在截面承載力尚未充分發(fā)揮之前突然發(fā)生側(cè)向的彎曲和扭轉(zhuǎn)，使梁?jiǎn)适Ю^續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象即側(cè)向的彎曲和扭轉(zhuǎn)，使梁?jiǎn)适Ю^續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象即為梁的整體失穩(wěn)。為梁的整體失穩(wěn)。失穩(wěn)機(jī)理：梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側(cè)向剛度不夠，失穩(wěn)機(jī)理：梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側(cè)向剛度不夠，就會(huì)發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形，梁截面從上至下彎曲量不就會(huì)發(fā)生梁的側(cè)向彎曲失穩(wěn)變形，梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭轉(zhuǎn)變形，同時(shí)還有彎矩作用平面內(nèi)的彎等，就形成截面的扭轉(zhuǎn)變形，同時(shí)還有彎矩作

17、用平面內(nèi)的彎曲變形，故曲變形，故梁的失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式梁的失穩(wěn)為彎扭失穩(wěn)形式，完整的說應(yīng)為：，完整的說應(yīng)為：側(cè)向側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。問題的關(guān)鍵：?jiǎn)栴}的關(guān)鍵： 提高梁受壓翼緣的側(cè)向提高梁受壓翼緣的側(cè)向 穩(wěn)定性是提高梁整體穩(wěn)穩(wěn)定性是提高梁整體穩(wěn) 定的有效方法定的有效方法。第三節(jié)第三節(jié) 梁的整體穩(wěn)定和支撐梁的整體穩(wěn)定和支撐2 2、梁整體穩(wěn)定的基本理論、梁整體穩(wěn)定的基本理論( (三個(gè)平衡方程三個(gè)平衡方程) )變形特征：繞變形特征：繞x x、y y軸彎曲，繞軸彎曲，繞z z軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) 邊界條件：邊界條件：Mdudzdzdudzdv( a )( c )( b )( d )MMdzvdEIx22

18、MMdzudEIy22dzduMMdzdEIdzdGIwt)(330, 0:0, 0:02222dzdlzdzdz梁整體穩(wěn)定的基本理論梁整體穩(wěn)定的基本理論( (三個(gè)平衡方程三個(gè)平衡方程) ) 聯(lián)立求解得最小臨界彎矩聯(lián)立求解得最小臨界彎矩 純彎：純彎： 一般截面及受力狀態(tài)：一般截面及受力狀態(tài)： c c1 1、c c2 2、c c3 3與荷載有關(guān)的系數(shù)；與荷載有關(guān)的系數(shù)；a a橫向荷載作用點(diǎn)至橫向荷載作用點(diǎn)至截面剪力中心截面剪力中心S S的距離。的距離。 跨中集中荷載：跨中集中荷載：c c1 1=1.35=1.35，c c2 2=0.55=0.55，c c3 3=0.40=0.40 純彎曲：純彎曲

19、： c c1 1=1.0=1.0，c c2 2=0.0=0.0，c c3 3=1.0=1.0)1 (2222wtywycrEIlGIIIlEIMOhSxyyh21y0b21b)1 ()(2223232221wtywycrEIlGIIIbcacbcaclEIcM3 3、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素 1 1）與荷載類型有關(guān)；）與荷載類型有關(guān)； 純彎：沿梁長(zhǎng)方向彎矩圖為矩形，受壓翼緣的壓應(yīng)力沿梁長(zhǎng)純彎：沿梁長(zhǎng)方向彎矩圖為矩形，受壓翼緣的壓應(yīng)力沿梁長(zhǎng)保持不變，梁易失穩(wěn)；保持不變，梁易失穩(wěn)； 跨中集中荷載：彎矩圖呈三角形，靠近支座處跨中集中荷載：彎矩圖呈三角形，靠近支座處M減少，受

20、壓減少，受壓翼緣的壓應(yīng)力隨之降低，提高了梁的整體穩(wěn)定性。翼緣的壓應(yīng)力隨之降低，提高了梁的整體穩(wěn)定性。 2 2）與荷載的作用位置有關(guān)；與荷載的作用位置有關(guān)； 橫向荷載作用在上翼緣，荷載的附加效應(yīng)加大了截面的扭轉(zhuǎn)，橫向荷載作用在上翼緣，荷載的附加效應(yīng)加大了截面的扭轉(zhuǎn)，降低了梁的臨界彎矩。反之，可提高梁的穩(wěn)定性。降低了梁的臨界彎矩。反之，可提高梁的穩(wěn)定性。 3 3）與梁的側(cè)向剛度）與梁的側(cè)向剛度ElEly y有關(guān)有關(guān) 提高梁的側(cè)向剛度提高梁的側(cè)向剛度EIEIy y可以顯著提高梁的臨界彎矩，而可以顯著提高梁的臨界彎矩，而增大梁的抗扭剛度增大梁的抗扭剛度GIGIt t和抗翹曲剛度和抗翹曲剛度EIEIw

21、w雖然也可以提高雖然也可以提高M(jìn) Mcrcr，但效果不大。但效果不大。 4 4）與受壓翼緣的自由長(zhǎng)度與受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l l1 1（側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離）（側(cè)向支承點(diǎn)之間的距離） 有關(guān)有關(guān) 減少減少l l1 1可顯著提高梁的臨界彎矩可顯著提高梁的臨界彎矩M Mcrcr，這可以通過增設(shè)梁，這可以通過增設(shè)梁的側(cè)向支承來解決。無論跨中有無側(cè)向支承，在支座處均的側(cè)向支承來解決。無論跨中有無側(cè)向支承，在支座處均應(yīng)采取構(gòu)造措施以防止梁端截面的扭轉(zhuǎn)。應(yīng)采取構(gòu)造措施以防止梁端截面的扭轉(zhuǎn)。4 4、梁整體穩(wěn)定的保證、梁整體穩(wěn)定的保證 提高梁的整體穩(wěn)定承載力的關(guān)鍵是，增強(qiáng)梁受壓翼緣的抗提高梁的整體穩(wěn)定承載力的關(guān)鍵

22、是，增強(qiáng)梁受壓翼緣的抗側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)度破壞之前不會(huì)發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗(yàn)算梁的整度破壞之前不會(huì)發(fā)生梁的整體失穩(wěn)，可以不必驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定。體穩(wěn)定。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定規(guī)定符合下列情況之一時(shí)，可不計(jì)算梁符合下列情況之一時(shí)，可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性。的整體穩(wěn)定性。（1 1）有鋪板（各種鋼筋混凝土和鋼板）密鋪在梁受壓翼緣）有鋪板（各種鋼筋混凝土和鋼板）密鋪在梁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)。上并與其牢固相連、能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)。（2 2）H H型鋼或工字形截面簡(jiǎn)支梁

23、受壓翼緣的自由長(zhǎng)度型鋼或工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l l1 1與其與其寬度寬度b b1 1之比不超過下表所規(guī)定的數(shù)值時(shí)。之比不超過下表所規(guī)定的數(shù)值時(shí)。 跨中無側(cè)向支承，荷載作用在跨中有側(cè)向支承，不論荷載作用在何處 上翼緣 下翼緣yf/23513yf/23520yf/23516（3 3）箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足）箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足 且且 時(shí)。時(shí)。6/0bh)/235(95/01yfblhb2b1b0wtwtt12t 當(dāng)采取了必要的措施阻止梁受壓翼緣發(fā)生側(cè)向變形，或當(dāng)采取了必要的措施阻止梁受壓翼緣發(fā)生側(cè)向變形，或者使梁的整體穩(wěn)定臨界彎矩高于梁的屈服彎矩，此時(shí)驗(yàn)算者使梁的整

24、體穩(wěn)定臨界彎矩高于梁的屈服彎矩，此時(shí)驗(yàn)算了梁的抗彎強(qiáng)度后也就不需再驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定。了梁的抗彎強(qiáng)度后也就不需再驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定。5、梁的側(cè)向支撐、梁的側(cè)向支撐要提高梁的整體穩(wěn)定性，較經(jīng)濟(jì)合理的方法是設(shè)置側(cè)向支撐，要提高梁的整體穩(wěn)定性，較經(jīng)濟(jì)合理的方法是設(shè)置側(cè)向支撐，減少梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度，減少梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實(shí)際為彎曲剪力）。地承受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實(shí)際為彎曲剪力）。由于側(cè)彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第五章，由于側(cè)彎主要是受壓翼緣彎曲引起，同第五章，支撐受力支撐受力可以可以寫為寫為： A Af f梁受壓

25、翼緣截面面積梁受壓翼緣截面面積l支桿應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，同時(shí)應(yīng)注意有效支撐。支桿應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，同時(shí)應(yīng)注意有效支撐。l夾支座：支座處可以自由翹曲，能繞夾支座：支座處可以自由翹曲，能繞x、y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能側(cè)向移動(dòng)，符合簡(jiǎn)支。軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也不能側(cè)向移動(dòng)，符合簡(jiǎn)支。梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。yfffAF23585二、鋼梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算二、鋼梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算 當(dāng)梁不滿足規(guī)范當(dāng)梁不滿足規(guī)范無需驗(yàn)算梁整體穩(wěn)定的條件無需驗(yàn)算梁整體穩(wěn)定的條件時(shí)，要計(jì)算其時(shí)，要計(jì)算其整體穩(wěn)定性并采用下

26、列原則：梁的最大壓應(yīng)力不應(yīng)大于對(duì)整體穩(wěn)定性并采用下列原則：梁的最大壓應(yīng)力不應(yīng)大于對(duì)應(yīng)臨界彎矩應(yīng)臨界彎矩M Mcrcr的臨界壓應(yīng)力的臨界壓應(yīng)力crcr 為繞強(qiáng)軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定系數(shù)為繞強(qiáng)軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定系數(shù) 在在兩個(gè)主平面受彎兩個(gè)主平面受彎的的H H型鋼或工字形截面構(gòu)件型鋼或工字形截面構(gòu)件 fffWMbRyycrRcrxxfWMxbxfWMWMyyyxbxxcrcrWMxycrycrbWfMf 焊接工字形等截面（軋制焊接工字形等截面（軋制H H型鋼）簡(jiǎn)支梁整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼）簡(jiǎn)支梁整體穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算按下式計(jì)算b b梁整體穩(wěn)定的等效彎矩系數(shù)，它主要考慮各種荷載梁整體穩(wěn)定的等效彎矩系

27、數(shù)，它主要考慮各種荷載種類和位置所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)與純彎條件下穩(wěn)定系數(shù)的種類和位置所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)與純彎條件下穩(wěn)定系數(shù)的差異；差異；b b截面不對(duì)稱影響系數(shù)；截面不對(duì)稱影響系數(shù)； A A毛面積；毛面積； t t1 1受壓翼緣厚度；受壓翼緣厚度； h h截面的全高度（截面的全高度（M M方向的）；方向的）；ybyxybbfhtWAh2354 . 414320212yyil1穩(wěn)定系數(shù)的修正穩(wěn)定系數(shù)的修正 當(dāng)當(dāng) 值大于值大于0.60.6時(shí)，應(yīng)以時(shí)，應(yīng)以 代替進(jìn)行修正，代替進(jìn)行修正， 原因：原因： 1.1.梁失穩(wěn)時(shí)材料已進(jìn)入彈塑性工作階段，其臨界應(yīng)梁失穩(wěn)時(shí)材料已進(jìn)入彈塑性工作階段，其臨界應(yīng)力要比按彈性工

28、作的計(jì)算值降低；力要比按彈性工作的計(jì)算值降低； 2.2.梁的初彎曲、加荷偏心及殘余應(yīng)力等缺陷的影響。梁的初彎曲、加荷偏心及殘余應(yīng)力等缺陷的影響。 軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁，其軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁，其 值直接查表得到，同值直接查表得到，同樣當(dāng)樣當(dāng) 值大于值大于0.60.6時(shí)，也需要進(jìn)行修正。時(shí)，也需要進(jìn)行修正。bb0 . 1282. 007. 1bbbb例題例題 某簡(jiǎn)支梁，焊接工字形截面，跨度中點(diǎn)及兩端都設(shè)有側(cè)向某簡(jiǎn)支梁，焊接工字形截面，跨度中點(diǎn)及兩端都設(shè)有側(cè)向支承，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值及梁截面尺寸如圖所示，荷載作用支承，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值及梁截面尺寸如圖所示，荷載作用于梁的上翼緣，設(shè)梁的自重為于梁的上翼緣，

29、設(shè)梁的自重為1.57kN/m1.57kN/m，材料為，材料為Q235-A.FQ235-A.F，試計(jì)算此梁的整體穩(wěn)定性。試計(jì)算此梁的整體穩(wěn)定性。yyxx270 x10270 x101400 x690KN130KN90KN3m3m3m3m 解解 ：梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度：梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度l l1 16m6m，l l1 1/ /b b1 160060027 27 22221616，因此應(yīng)計(jì)算梁的整體穩(wěn)定。因此應(yīng)計(jì)算梁的整體穩(wěn)定。 梁截面幾何特征：梁截面幾何特征： I Ix x=4050=405010106 6 mmmm4 4，I Iy y32.832.810106 6 mmmm4 4 A A=1380

30、0 mm=13800 mm2 2，W Wx x57057010104 4 mmmm3 3 梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值 查表得：查表得： =1.15=1.15； 代入代入 計(jì)算公式得：計(jì)算公式得： =1.1520.6Nm9586130214 . 13904 . 112)57. 12 . 1(812maxkM b0bbb825. 0282. 007. 1bb N/mmN/mm2 2 215N/mm 215N/mm2 2 故梁的整體穩(wěn)定可以保證。故梁的整體穩(wěn)定可以保證。7 .20310570825. 01095846xbxWMybyxybbfhtWAh2354 . 414320212第四節(jié)

31、第四節(jié) 梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋的設(shè)計(jì)梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋的設(shè)計(jì) 為了提高梁的承載能力，節(jié)省材料，要盡可能選用較薄的板為了提高梁的承載能力，節(jié)省材料，要盡可能選用較薄的板件，以使截面開展。但如果梁的翼緣和腹板厚度不適當(dāng)?shù)販p件，以使截面開展。但如果梁的翼緣和腹板厚度不適當(dāng)?shù)販p薄，則在荷載作用下有可能使板件偏離平面位置，產(chǎn)生出平薄，則在荷載作用下有可能使板件偏離平面位置，產(chǎn)生出平面的翹曲，導(dǎo)致梁的局部失穩(wěn)。面的翹曲，導(dǎo)致梁的局部失穩(wěn)。 局部失穩(wěn)的后果：局部失穩(wěn)的后果： 惡化工作條件，降低惡化工作條件，降低 構(gòu)件的承載能力，動(dòng)力構(gòu)件的承載能力，動(dòng)力 荷載作用下易引起疲勞荷載作用下易引起疲勞 破壞

32、。破壞。 熱軋型鋼不需要驗(yàn)算，熱軋型鋼不需要驗(yàn)算， 主要討論組合梁中板件的主要討論組合梁中板件的 局部穩(wěn)定。局部穩(wěn)定。b一、矩形薄板的屈曲一、矩形薄板的屈曲 梁的局部穩(wěn)定問題，其實(shí)質(zhì)是組成梁的矩形薄板在各梁的局部穩(wěn)定問題，其實(shí)質(zhì)是組成梁的矩形薄板在各種應(yīng)力如種應(yīng)力如 的作用下的屈曲問題。的作用下的屈曲問題。 臨界應(yīng)力計(jì)算通式：臨界應(yīng)力計(jì)算通式： 1 1、兩端受縱向均勻壓力、兩端受縱向均勻壓力 四邊簡(jiǎn)支板：四邊簡(jiǎn)支板： 三邊簡(jiǎn)支、一邊自由板：三邊簡(jiǎn)支、一邊自由板：ababababsc 、222)1 (12)(btEkcrcr或4k2425. 0abk為屈曲系數(shù)k矩形薄板的屈曲矩形薄板的屈曲 2

33、2、受剪應(yīng)力作用的四邊簡(jiǎn)支板：、受剪應(yīng)力作用的四邊簡(jiǎn)支板： 3 3、受彎曲正應(yīng)力作用、受彎曲正應(yīng)力作用 四邊簡(jiǎn)支板四邊簡(jiǎn)支板 兩受荷邊簡(jiǎn)支、兩受荷邊簡(jiǎn)支、 另兩邊固定板另兩邊固定板 4 4、上邊緣受橫向局部壓應(yīng)力作用：、上邊緣受橫向局部壓應(yīng)力作用：ababababs1ba2)/(34. 50 . 4bak1ba2)/(0 . 434. 5bak9 .23k6 .39k5 . 15 . 0baababk4 . 75 . 40 . 25 . 1baababk9 . 011結(jié)論：結(jié)論： 1 1、臨界應(yīng)力與所受應(yīng)力、支承情況和板的長(zhǎng)寬比（、臨界應(yīng)力與所受應(yīng)力、支承情況和板的長(zhǎng)寬比（a/ba/b）有）有

34、關(guān)外，還與板的寬厚比（關(guān)外，還與板的寬厚比（b/tb/t）的平方成反比。）的平方成反比。 2 2、減小板寬可有效地提高臨界應(yīng)力，而減小板長(zhǎng)的效果不、減小板寬可有效地提高臨界應(yīng)力，而減小板長(zhǎng)的效果不大。另外，與鋼材強(qiáng)度無關(guān)，采用高強(qiáng)度鋼材并不能提高板大。另外，與鋼材強(qiáng)度無關(guān)，采用高強(qiáng)度鋼材并不能提高板的局部穩(wěn)定性能。的局部穩(wěn)定性能。二、板的工作條件：二、板的工作條件： 1 1、工字形截面梁的受壓翼緣板是三邊簡(jiǎn)支，一邊自由的矩、工字形截面梁的受壓翼緣板是三邊簡(jiǎn)支，一邊自由的矩形板，在兩相對(duì)簡(jiǎn)支邊均勻受壓下工作。形板，在兩相對(duì)簡(jiǎn)支邊均勻受壓下工作。 考慮翼緣板在彈塑性階段屈曲，彈性模量降為切線彈性模

35、考慮翼緣板在彈塑性階段屈曲，彈性模量降為切線彈性模量量E Et t= =EE，取彈性約束系數(shù)，取彈性約束系數(shù) =1.0=1.0， =0.3=0.3，K K=0.425=0.425ycrfbtEK222)1 (12yftb23513125. 0yftb235151按彈性設(shè)計(jì)可2 2、箱形截面在兩腹板間的受壓翼緣，按四邊簡(jiǎn)支的縱向均勻受壓板計(jì)算。、箱形截面在兩腹板間的受壓翼緣，按四邊簡(jiǎn)支的縱向均勻受壓板計(jì)算。3 3、梁腹板受力特點(diǎn)：（四邊簡(jiǎn)支、考慮有彈性嵌固的矩形板）、梁腹板受力特點(diǎn)：（四邊簡(jiǎn)支、考慮有彈性嵌固的矩形板） 受力復(fù)雜，厚度較小，主要承受剪力，采用加大板厚的方法受力復(fù)雜，厚度較小，主要

36、承受剪力，采用加大板厚的方法來保證腹板的局部穩(wěn)定不經(jīng)濟(jì)，也不合理。來保證腹板的局部穩(wěn)定不經(jīng)濟(jì)，也不合理。 無局部壓應(yīng)力且承受靜力荷載的焊接工字形載面梁，按利用無局部壓應(yīng)力且承受靜力荷載的焊接工字形載面梁，按利用屈曲后強(qiáng)度設(shè)計(jì)。屈曲后強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 直接承受動(dòng)力荷載的：采用布置加勁肋的方法來防止腹板屈直接承受動(dòng)力荷載的：采用布置加勁肋的方法來防止腹板屈曲。曲。btwtt0b1b1h0b1twht0ttw4kyftb2354004 4、梁腹板的局部穩(wěn)定、梁腹板的局部穩(wěn)定加勁肋的類型：加勁肋的類型： 橫向加勁肋：防止剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)；橫向加勁肋：防止剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)； 縱

37、向加勁肋：防止彎曲壓應(yīng)力下的局部失穩(wěn)；縱向加勁肋：防止彎曲壓應(yīng)力下的局部失穩(wěn)； 短向加勁肋：防止局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)；短向加勁肋：防止局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)； 支承加勁肋：支座處集中荷載處的加勁肋，防止局部壓應(yīng)支承加勁肋：支座處集中荷載處的加勁肋，防止局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)。力引起的腹板失穩(wěn)。加勁肋的作用：加勁肋的作用：保證腹板局部穩(wěn)定；保證腹板局部穩(wěn)定；承受集中荷載。承受集中荷載。h21h0hh12a0hah1wta123a1a1a10hh2h1ha(b(c 各種邊緣荷載作用下的薄板穩(wěn)定：各種邊緣荷載作用下的薄板穩(wěn)定： 1 1）剪應(yīng)力作用下矩形板：當(dāng)）剪應(yīng)力作用下矩形板：當(dāng) 時(shí)，不屈

38、曲。時(shí)，不屈曲。 防止腹板剪切失穩(wěn)的有效方法是布置橫向加勁肋，減少防止腹板剪切失穩(wěn)的有效方法是布置橫向加勁肋，減少a a/ /h h0 0的比值，即可增大剪切臨界應(yīng)力。的比值，即可增大剪切臨界應(yīng)力。2min222minmax)(112)/(434. 5ltEllwcr）（ah0ah0ywfth2358502 2）彎曲正應(yīng)力作用下矩形板的屈曲：當(dāng)）彎曲正應(yīng)力作用下矩形板的屈曲：當(dāng)h h0 0/t/tw w174174時(shí)，不會(huì)時(shí)，不會(huì)發(fā)生彎曲局部失穩(wěn)破壞。發(fā)生彎曲局部失穩(wěn)破壞。 防止彎曲屈曲的有效方法是布置縱向加勁肋，以減少板件防止彎曲屈曲的有效方法是布置縱向加勁肋，以減少板件的的h h0 0值，

39、增大值，增大crcr。ah02022)()1 (12htEKwcr3 3）橫向壓應(yīng)力作用下矩形板：當(dāng)）橫向壓應(yīng)力作用下矩形板：當(dāng)h0/tw84時(shí)，不會(huì)發(fā)時(shí)，不會(huì)發(fā)生彎曲局部失穩(wěn)破壞。生彎曲局部失穩(wěn)破壞。 當(dāng)當(dāng)a a/ /h h0 0=2=2時(shí)，時(shí)，c c1 1=166=166 防止橫向壓應(yīng)力作用下板件屈曲的有效措施是在板件防止橫向壓應(yīng)力作用下板件屈曲的有效措施是在板件上邊緣處設(shè)置短勁肋。上邊緣處設(shè)置短勁肋。)100(01,htcwcrc20,)100(166htwcrcah0c4）在多種應(yīng)力同時(shí)作用下矩形板的屈曲）在多種應(yīng)力同時(shí)作用下矩形板的屈曲（1 1）在彎曲正應(yīng)力）在彎曲正應(yīng)力，剪應(yīng)力，剪

40、應(yīng)力和橫向壓應(yīng)力和橫向壓應(yīng)力C C同時(shí)同時(shí)作用下，四邊簡(jiǎn)支矩形板屈曲臨界條件為：作用下，四邊簡(jiǎn)支矩形板屈曲臨界條件為：（2 2）在縱向均勻壓應(yīng)力）在縱向均勻壓應(yīng)力，剪應(yīng)力，剪應(yīng)力和橫向壓應(yīng)力和橫向壓應(yīng)力C C同時(shí)作用下，四邊簡(jiǎn)支矩形板屈曲的臨界條件為：同時(shí)作用下，四邊簡(jiǎn)支矩形板屈曲的臨界條件為：1)()(2,2crcrcccr1)()(22,crcrcccrccc腹板加勁肋的配置（腹板加勁肋的配置（ h0為腹板計(jì)算高度）為腹板計(jì)算高度）1 1、當(dāng)當(dāng)h0/tw80 80 時(shí)，對(duì)無局部壓應(yīng)力時(shí)，對(duì)無局部壓應(yīng)力的梁，可不配置加勁肋；的梁，可不配置加勁肋；對(duì)有局部壓力的梁，宜按構(gòu)造配置橫向加勁肋，橫向

41、加勁肋對(duì)有局部壓力的梁，宜按構(gòu)造配置橫向加勁肋，橫向加勁肋最小間距為最小間距為0.50.5h h0 0，最大間距為，最大間距為2 2h h0 0。2 2、當(dāng)、當(dāng)80 80 h0/tw170 170 時(shí)，配置橫向加勁肋，間距由計(jì)算時(shí)，配置橫向加勁肋，間距由計(jì)算確定。確定。3、當(dāng)、當(dāng)h0/tw170 時(shí)，橫向加勁肋受壓區(qū)縱向加勁肋，必時(shí)，橫向加勁肋受壓區(qū)縱向加勁肋，必要時(shí)短加勁肋。位置、間距由計(jì)算確定。要時(shí)短加勁肋。位置、間距由計(jì)算確定。4、梁的支座處和梁上翼緣有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承、梁的支座處和梁上翼緣有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。加勁肋，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。5、

42、任何情況下、任何情況下h0/tw250 250 6 6、焊接吊車梁宜盡量避免設(shè)置縱向加勁肋，尤其是短加勁肋、焊接吊車梁宜盡量避免設(shè)置縱向加勁肋，尤其是短加勁肋（當(dāng)?shù)踯噳簯?yīng)力很大時(shí)，要設(shè)置）。（當(dāng)?shù)踯噳簯?yīng)力很大時(shí)，要設(shè)置）。yf235yf235yf235yf235yf235設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法： 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，滿足穩(wěn)定條件。臨界應(yīng)力，滿足穩(wěn)定條件。amax=2h0a0h)4/1-5/1(=1h縱向加勁肋橫向加勁肋 梁腹板加勁肋布置(a)(b)(c)(a)(b) 吊 車 梁 中 設(shè) 置 的 短 加 勁 肋

43、加勁肋的截面尺寸及構(gòu)造要求加勁肋的截面尺寸及構(gòu)造要求 加勁肋按其作用可分為兩類：加勁肋按其作用可分為兩類： 間隔加勁肋按構(gòu)造條件確定截面；間隔加勁肋按構(gòu)造條件確定截面； 支承加勁肋截面尺寸尚需滿足受力要求。支承加勁肋截面尺寸尚需滿足受力要求。 外伸寬度外伸寬度 b bs sh h0 0/30+40mm /30+40mm 厚度厚度 t ts sb bs s/15/15 同時(shí)配置縱、橫加勁肋：同時(shí)配置縱、橫加勁肋： 有剛度要求。有剛度要求。 成對(duì)配置，切角等措施。成對(duì)配置，切角等措施。a(ybs/ 3( 40/b 2s( 60bstwysbyyb(c(zzd(ezz支承加勁肋的計(jì)算支承加勁肋的計(jì)算

44、 支承加勁肋的截面尺寸除應(yīng)構(gòu)造條件外，還應(yīng)滿足傳力要求：支承加勁肋的截面尺寸除應(yīng)構(gòu)造條件外，還應(yīng)滿足傳力要求： 1 1、按、按軸心壓桿驗(yàn)算加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性軸心壓桿驗(yàn)算加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性，l l0 0= =h h0 0， 壓桿的截面包括加勁肋以及每側(cè)各壓桿的截面包括加勁肋以及每側(cè)各 范圍內(nèi)的腹范圍內(nèi)的腹板面積板面積 ； 2 2、當(dāng)傳力較大時(shí)，支承加勁肋端部應(yīng)刨平并與梁上翼緣頂緊當(dāng)傳力較大時(shí)，支承加勁肋端部應(yīng)刨平并與梁上翼緣頂緊，并并驗(yàn)算其端面承壓應(yīng)力驗(yàn)算其端面承壓應(yīng)力： 3、焊縫計(jì)算焊縫計(jì)算:加勁肋與腹板間，承受全部集中力或反力，均加勁肋與腹板間，承受全部集中力或反力，均勻分布

45、。勻分布。a(刨平頂緊h0刨平頂緊(b刨平頂緊0ht 2 tyzztw15twwt1515twwt1515twztwzcececefAFywft23515第五節(jié)第五節(jié) 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的組合梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的組合梁設(shè)計(jì)（1 1）本節(jié)不適用于吊車梁本節(jié)不適用于吊車梁，因有關(guān)資料不充分，多次反復(fù)，因有關(guān)資料不充分，多次反復(fù)屈曲可能導(dǎo)致腹板邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋。屈曲可能導(dǎo)致腹板邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋。（2）梁腹板受剪屈曲后強(qiáng)度計(jì)算，利用了張力場(chǎng)概念梁腹板受剪屈曲后強(qiáng)度計(jì)算，利用了張力場(chǎng)概念, ,使使極限剪力大于屈曲剪力。精確確定張力場(chǎng)剪力值需要算極限剪力大于屈曲剪力。精確確定張力場(chǎng)剪力值需要算出張力

46、場(chǎng)寬度，比較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化計(jì)算，條文采用了相出張力場(chǎng)寬度，比較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化計(jì)算，條文采用了相當(dāng)于下限的近似公式。當(dāng)于下限的近似公式。（3）利用腹板屈曲后強(qiáng)度，即使利用腹板屈曲后強(qiáng)度，即使h0/tw很大，一般也不再考很大，一般也不再考慮設(shè)置縱向加勁肋慮設(shè)置縱向加勁肋, ,而且只要腹板的抗剪承載力不低于梁而且只要腹板的抗剪承載力不低于梁的實(shí)際最大剪力，可只設(shè)支承加勁肋，而不設(shè)置中間橫的實(shí)際最大剪力，可只設(shè)支承加勁肋，而不設(shè)置中間橫向加勁肋。向加勁肋。（4 4）利用腹板屈曲后強(qiáng)度后，梁的抗彎承載力有所降低，）利用腹板屈曲后強(qiáng)度后，梁的抗彎承載力有所降低，但降低不多，對(duì)但降低不多，對(duì)Q235Q235鋼的

47、梁來說，當(dāng)鋼的梁來說，當(dāng)h h0/tw= =200200（受壓翼緣扭（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）或轉(zhuǎn)受到約束）或h h0/tw= =175175（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束），抗彎（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束），抗彎承載力只下降承載力只下降5%5%以內(nèi)。以內(nèi)。（5 5）規(guī)范提出的計(jì)算公式與歐洲規(guī)范規(guī)范提出的計(jì)算公式與歐洲規(guī)范EC3EC3相同，即相同，即基本計(jì)算式：基本計(jì)算式： ( (a) )當(dāng)當(dāng)M/Mf 1.01.0時(shí)時(shí), , V VU ( (b) )當(dāng)當(dāng)V/Vu 0.50.5時(shí)時(shí), , M Meu ( (c) )0 . 115 . 02feufuMMMMVV式中式中 M、V所計(jì)算區(qū)格內(nèi)所計(jì)算區(qū)格內(nèi)同一截面處

48、同一截面處梁的彎矩和剪梁的彎矩和剪 力設(shè)計(jì)值。由于這是強(qiáng)度計(jì)算，不能像計(jì)力設(shè)計(jì)值。由于這是強(qiáng)度計(jì)算，不能像計(jì) 算腹板穩(wěn)定那樣，取為區(qū)格內(nèi)的平均值；算腹板穩(wěn)定那樣，取為區(qū)格內(nèi)的平均值； Mf梁兩翼緣所承擔(dān)的彎矩設(shè)計(jì)值，對(duì)雙軸對(duì)梁兩翼緣所承擔(dān)的彎矩設(shè)計(jì)值，對(duì)雙軸對(duì) 稱截面梁稱截面梁Mf=Afh1f（Af為一個(gè)翼緣截面積；為一個(gè)翼緣截面積； h1為兩翼緣軸線間距離），規(guī)范的為兩翼緣軸線間距離），規(guī)范的Mf計(jì)算式計(jì)算式 是考慮兩翼緣截面不等的情況；是考慮兩翼緣截面不等的情況； Vu、Meu梁抗剪和抗彎承載力設(shè)計(jì)值。梁抗剪和抗彎承載力設(shè)計(jì)值。 腹板屈曲后的抗剪承載力腹板屈曲后的抗剪承載力Vu應(yīng)為屈曲剪力

49、與張力場(chǎng)剪應(yīng)為屈曲剪力與張力場(chǎng)剪力之和，根據(jù)理論和試驗(yàn)研究，抗剪承載力設(shè)計(jì)值力之和，根據(jù)理論和試驗(yàn)研究，抗剪承載力設(shè)計(jì)值Vu可用可用下列公式計(jì)算：下列公式計(jì)算：當(dāng)當(dāng)s s 0.80.8時(shí)時(shí) Vu=hotwfv (a)當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí) Vu=hotwfv/s s1.2 ( (c)式中式中 s s用于抗剪計(jì)算的腹板通用高厚比。用于抗剪計(jì)算的腹板通用高厚比。當(dāng)當(dāng)a a/ho 1.01.0時(shí)，時(shí)， =4+5.34(=4+5.34(ho/a)2；當(dāng)；當(dāng)a a/ho1.0時(shí)，時(shí)， 5.34+4(5.34+4(h ho o/a)/a)2 2。如果只設(shè)置支承加勁肋而使。如果只設(shè)置支承加勁肋而使a a

50、/h/ho o甚大時(shí)，則甚大時(shí)，則可取可取 5.345.34。23541/ywocrysfthf 腹板屈曲后的抗彎承載力腹板屈曲后的抗彎承載力Meu腹板屈曲后考慮張力場(chǎng)的作用，抗剪承載力有所提高，但由腹板屈曲后考慮張力場(chǎng)的作用，抗剪承載力有所提高，但由于彎矩作用下腹板受壓區(qū)屈曲后，使梁的抗彎承載力有所下降于彎矩作用下腹板受壓區(qū)屈曲后，使梁的抗彎承載力有所下降我國(guó)規(guī)范采用有效截面的概念來計(jì)算梁的抗彎承載力。我國(guó)規(guī)范采用有效截面的概念來計(jì)算梁的抗彎承載力。 假定腹板受壓區(qū)有效高度為假定腹板受壓區(qū)有效高度為 h hc c，等分在，等分在h hc c的兩端，中部則的兩端，中部則扣去（扣去（1-1- ）

51、h hc c的高度，梁的中和軸也有下降?，F(xiàn)假定腹板受的高度，梁的中和軸也有下降?，F(xiàn)假定腹板受拉區(qū)與受壓區(qū)同樣扣去此高度，這樣中和軸可不變動(dòng)，計(jì)算較拉區(qū)與受壓區(qū)同樣扣去此高度，這樣中和軸可不變動(dòng)，計(jì)算較為簡(jiǎn)便。為簡(jiǎn)便。h hc c為腹板受壓區(qū)的高度。為腹板受壓區(qū)的高度。梁截面慣性矩為（忽略孔洞繞本身軸慣性矩）：梁截面慣性矩為（忽略孔洞繞本身軸慣性矩）：梁截面模量折減系數(shù)為：梁截面模量折減系數(shù)為：上式是按雙軸對(duì)稱截面塑性發(fā)展系數(shù)上式是按雙軸對(duì)稱截面塑性發(fā)展系數(shù) x x= =1.01.0得出的偏安全的得出的偏安全的近似公式，也可用于近似公式，也可用于 x x=1.05=1.05和單軸對(duì)稱截面。和單軸

52、對(duì)稱截面。梁的抗彎承載力設(shè)計(jì)值為：梁的抗彎承載力設(shè)計(jì)值為：wcxcwcxxethIhthII32)1 (21)2()1 (2xwcxxexxeeIthIIWW2)1 (13fWMxexeu有效高度系數(shù)有效高度系數(shù) ，與計(jì)算局部穩(wěn)定中臨界應(yīng)力，與計(jì)算局部穩(wěn)定中臨界應(yīng)力 一樣以通一樣以通用高厚比用高厚比 作為參數(shù)，也分為三個(gè)階段，分界作為參數(shù)，也分為三個(gè)階段，分界點(diǎn)也與計(jì)算點(diǎn)也與計(jì)算 相同，即相同，即當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， (a)當(dāng)當(dāng) (b)當(dāng)當(dāng) (c)通用高厚比通用高厚比 b b仍按局部穩(wěn)定計(jì)算中公式計(jì)算，即仍按局部穩(wěn)定計(jì)算中公式計(jì)算，即 （受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）或或 （梁受壓翼

53、緣未受到約束）（梁受壓翼緣未受到約束） 任何情況，以上公式中的截面數(shù)據(jù)任何情況，以上公式中的截面數(shù)據(jù)Wx、Ix以及以及hc均按截均按截面全部有效計(jì)算。面全部有效計(jì)算。crcrybf/cr85. 0b0 . 1)85. 0(82. 01,25. 185. 0bb時(shí)bbb/ )/2 . 01 (,25. 1時(shí)235177/2ywcbfth235153/2ywcbfth考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的加勁肋考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的加勁肋（1 1）只設(shè)橫向加勁肋（支承加勁肋和剪力較大區(qū)的中間橫）只設(shè)橫向加勁肋（支承加勁肋和剪力較大區(qū)的中間橫向加勁肋），但不允許在腹板單側(cè)設(shè)置。向加勁肋），但不允許在腹板單側(cè)設(shè)置。張力場(chǎng)

54、對(duì)橫向加勁肋的作用有豎向和水平兩個(gè)分力，對(duì)中間張力場(chǎng)對(duì)橫向加勁肋的作用有豎向和水平兩個(gè)分力，對(duì)中間橫向加勁肋所受軸心壓力規(guī)定為：橫向加勁肋所受軸心壓力規(guī)定為：s=Vuhotw cr+F式中，式中，Vu即腹板屈曲后的抗剪承載力；即腹板屈曲后的抗剪承載力； crcr為臨界剪應(yīng)力；為臨界剪應(yīng)力；F為承受的集中荷載。上式比理論值偏大，以考慮張力場(chǎng)張力為承受的集中荷載。上式比理論值偏大，以考慮張力場(chǎng)張力的水平分力的不利影響。的水平分力的不利影響。（2）梁的支座加勁肋還承受張力場(chǎng)斜拉力水平分力）梁的支座加勁肋還承受張力場(chǎng)斜拉力水平分力Ht。這。這樣梁端構(gòu)造有兩個(gè)方案可供選擇：樣梁端構(gòu)造有兩個(gè)方案可供選擇：

55、方案一：為了增加抗彎能力，在梁外端加設(shè)封頭板（圖方案一：為了增加抗彎能力，在梁外端加設(shè)封頭板（圖a）。）?？刹捎孟铝蟹椒ㄖ贿M(jìn)行計(jì)算：可采用下列方法之一進(jìn)行計(jì)算：將封頭板與支座加勁肋之將封頭板與支座加勁肋之間視為豎向壓彎構(gòu)件，簡(jiǎn)支于梁上下翼緣，計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)間視為豎向壓彎構(gòu)件，簡(jiǎn)支于梁上下翼緣，計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定；定；將支座加勁肋按承受支座反力將支座加勁肋按承受支座反力R R的軸心壓桿計(jì)算，封頭的軸心壓桿計(jì)算，封頭板截面積則不小于板截面積則不小于Ac=3h0Ht/(16ef)，式中，式中e為支座加勁肋與封為支座加勁肋與封頭板的距離；頭板的距離；f為鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。為鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。方案二：縮小支

56、座加勁肋和第一道中間加勁肋的距離方案二：縮小支座加勁肋和第一道中間加勁肋的距離a1( (圖圖b) )，使，使a1范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的 ，此種情況的支座，此種情況的支座加勁肋就不會(huì)受到加勁肋就不會(huì)受到Ht的作用。這種對(duì)端節(jié)間不利用腹板屈曲的作用。這種對(duì)端節(jié)間不利用腹板屈曲后強(qiáng)度的辦法，為世界少數(shù)國(guó)家（如美國(guó)）所采用。后強(qiáng)度的辦法，為世界少數(shù)國(guó)家（如美國(guó)）所采用。實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)方案二比方案一優(yōu)點(diǎn)多，可惜規(guī)范條文中只有實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)方案二比方案一優(yōu)點(diǎn)多，可惜規(guī)范條文中只有方案一。方案二可參見陳紹藩方案一。方案二可參見陳紹藩鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第二版（第二版）（）（19981998年，科學(xué)出版社）一

57、書中的年，科學(xué)出版社）一書中的.5段。段。 )8 . 0(svcrf即一、鋼梁的設(shè)計(jì)要求一、鋼梁的設(shè)計(jì)要求鋼梁的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：鋼梁的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：強(qiáng)度強(qiáng)度、整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定和和剛度剛度四個(gè)四個(gè)方面的要求。方面的要求。前三項(xiàng)屬于前三項(xiàng)屬于承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，采用荷載的計(jì)算，采用荷載的設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值；第四項(xiàng)為第四項(xiàng)為正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，計(jì)算撓度時(shí)按荷載的的計(jì)算，計(jì)算撓度時(shí)按荷載的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值進(jìn)行。進(jìn)行。合理截面：合理截面： 在截面面積一定的前提下，盡可能提高截面的抗彎剛度在截面面積一定的前提下，盡可能提高截面的抗彎剛度（慣性矩（慣性

58、矩I I、彈性抵抗矩、彈性抵抗矩W W），充分發(fā)揮材料的受力性能，同），充分發(fā)揮材料的受力性能，同時(shí)兼顧制造、施工的可能性。時(shí)兼顧制造、施工的可能性。第六節(jié)第六節(jié) 型鋼梁的設(shè)計(jì)型鋼梁的設(shè)計(jì)二、型鋼梁的設(shè)計(jì)二、型鋼梁的設(shè)計(jì)1、首先由荷載計(jì)算出梁所承受的最大彎矩首先由荷載計(jì)算出梁所承受的最大彎矩設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值M Mmaxmax ；2 2、估算梁截面的抵抗矩：估算梁截面的抵抗矩：1 1）當(dāng)梁的整體穩(wěn)定從構(gòu)造上可保證時(shí)，）當(dāng)梁的整體穩(wěn)定從構(gòu)造上可保證時(shí)，根據(jù)根據(jù)抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度：2 2）當(dāng)梁的整體穩(wěn)定從構(gòu)造上不能保證時(shí)：）當(dāng)梁的整體穩(wěn)定從構(gòu)造上不能保證時(shí)： 其中其中 可根據(jù)荷載及跨度情況初步估計(jì)?？筛鶕?jù)

59、荷載及跨度情況初步估計(jì)。3 3、查型鋼表、查型鋼表選擇適當(dāng)選擇適當(dāng)型鋼截面；型鋼截面；4 4、截面驗(yàn)算、截面驗(yàn)算驗(yàn)算梁的驗(yàn)算梁的彎曲正應(yīng)力，局部壓應(yīng)力，整體穩(wěn)定和剛度彎曲正應(yīng)力，局部壓應(yīng)力，整體穩(wěn)定和剛度，撓撓度驗(yàn)算度驗(yàn)算一般型鋼梁可不驗(yàn)算折算應(yīng)力，也可不驗(yàn)算剪應(yīng)力。一般型鋼梁可不驗(yàn)算折算應(yīng)力，也可不驗(yàn)算剪應(yīng)力。5、根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整截面，再進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足。、根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整截面，再進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足。fMWxxnxfMWbxnxb例、例、某車間工作平臺(tái)次梁為簡(jiǎn)支梁，跨長(zhǎng)某車間工作平臺(tái)次梁為簡(jiǎn)支梁，跨長(zhǎng)5米，在梁的上翼緣米，在梁的上翼緣承受均布荷載作用，恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為承受均布荷載作用，恒荷載

60、標(biāo)準(zhǔn)值為3.75KN/m(不含梁自重不含梁自重)，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為22.5KN/m，梁的整體穩(wěn)定可以保證，采用，梁的整體穩(wěn)定可以保證，采用Q235鋼，梁的允許鋼，梁的允許撓撓度為度為T=1/250，Q=1/300，試選擇，試選擇最經(jīng)濟(jì)最經(jīng)濟(jì)HN型鋼截面并驗(yàn)算。型鋼截面并驗(yàn)算。 解：解：1、假設(shè)梁自重為假設(shè)梁自重為0.5kN/m0.5kN/m，梁受到的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：，梁受到的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：qkqk=3.75+0.5+22.5=26.75kN/m=3.75+0.5+22.5=26.75kN/m梁受到的荷載設(shè)計(jì)值為：梁受到的荷載設(shè)計(jì)值為：q=1.2q=1.2* *（3.75+0.53.7