第5章受彎構(gòu)件

1、1第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件25.1 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(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)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(yàn)算梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)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(jì)算腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計(jì)算 5.4.3 加勁肋的構(gòu)造、驗(yàn)算和設(shè)置規(guī)定加勁肋的構(gòu)造、驗(yàn)算和設(shè)置規(guī)定本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：35.5 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

2、設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì) 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(jì)與計(jì)算型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì) 5.7.1截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì) 5.7.2 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)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 本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：4主要用以主要用以承受橫向荷載承受橫向荷載，故又稱，故又稱受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件。受彎構(gòu)件包括。受彎構(gòu)件包括實(shí)腹實(shí)腹式受彎構(gòu)件式受彎構(gòu)件（梁）和（梁）和格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件（桁架）兩個(gè)系列。（桁架）兩個(gè)系列。5.1

3、 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(shí)腹式梁的設(shè)計(jì)方法。格構(gòu)式受彎構(gòu)件（桁架）本課程僅介紹實(shí)腹式梁的設(shè)計(jì)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)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件（桁架）（桁架）實(shí)腹式受彎構(gòu)件實(shí)腹式受彎構(gòu)件（梁）（梁）5u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(tái)梁。筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺(tái)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

4、力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(shí)腹式梁的類型和截面形式實(shí)腹式梁的類型和截面形式動(dòng)畫：平臺(tái)結(jié)構(gòu)動(dòng)畫：平臺(tái)結(jié)構(gòu) 主次梁主次梁678梁柱節(jié)點(diǎn)梁柱節(jié)點(diǎn)910u受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度四個(gè)方面的要求。四個(gè)方面的要求。u 前三項(xiàng)屬于前三項(xiàng)屬于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，采用荷載的，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)的計(jì)算正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，計(jì)算撓度時(shí)按荷載的，計(jì)算撓度時(shí)按荷載的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值值進(jìn)行。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

5、強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(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11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(shí)腹式鋼梁實(shí)腹式鋼梁按材料和制作方法可分為按材料和制作方法可分為型鋼梁型鋼梁和和組合梁組合梁兩大類。兩大類。(g)(h)(a)(b)(j)(i)(k)(l)(d)(c)(e)(f)12梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）工字型工字型13空腹梁空腹梁梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）14異形截面異形截面梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例

6、）15桁架梁桁架梁梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）16梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）桁架梁桁架梁17變截面梁變截面梁梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）185.1.2 梁格布局梁格布局梁格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(tái)是由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺(tái)梁等。梁等。梁格上的梁格上的荷載傳遞荷載傳遞：鋪板：鋪板次梁次梁 主梁主梁 柱或墻柱或墻基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基。地基。根據(jù)梁的根據(jù)梁的排列方式排列方式，梁格可分為下列三種典型的形式：，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

7、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195.2.1 梁的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度普通鋼梁：在普通鋼梁：在危險(xiǎn)截面處危險(xiǎn)截面處（一般是彎矩最大處），梁凈截面（一般是彎矩最大處），梁凈截面的的抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度及及抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度不超過其鋼材的抗彎及抗剪強(qiáng)度極限。不超過其鋼材的抗彎及抗剪強(qiáng)度極限。對(duì)于工字形、箱形截面的梁：在集中荷載處，需滿足對(duì)于工字形、箱形截面的梁：在集中荷載處，需滿足局部受局部受壓壓的強(qiáng)度條件；同時(shí)，該點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)的強(qiáng)度條件；同時(shí)，該點(diǎn)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(duì)該點(diǎn)的力的共同作用，故還應(yīng)對(duì)該點(diǎn)的折算應(yīng)力折算應(yīng)

8、力進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)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、彈塑性彈性、彈塑性及塑性及塑性三個(gè)工作階段。下面以工字形截面梁彎曲為例來說明。三個(gè)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20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）彈性工作階段：其外緣纖維最大應(yīng)力最大應(yīng)力為為=M/Wn。這個(gè)階段可持續(xù)到這個(gè)階段可持續(xù)到達(dá)到屈服點(diǎn)達(dá)到屈服點(diǎn)fy。這時(shí)梁截面的彎矩達(dá)到。這時(shí)梁截面的彎矩達(dá)到彈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

9、 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）抵抗矩。(e)(a)(b)(c)(d)(f) maxxx fyMMeM=Me= fyMeMMp= fyM=Mp= fy212）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)，加，截面外緣部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，中央部分仍保持彈性中央部分仍保持彈性。這。這時(shí)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(shí)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

10、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)(a)(b)(c)(d)(f) maxxx fyMMeM=Me= fyMeMMp= fyM=Mp= fy223）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)，截面形成塑性鉸塑性鉸（plastic hinge） 。這時(shí)梁截面應(yīng)力呈上下兩個(gè)矩形分布。彎。這時(shí)梁截面應(yīng)力呈上下兩個(gè)矩形分布。彎矩達(dá)到最大極限，稱為矩達(dá)到最大極限，稱為塑性彎矩塑性彎矩

11、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稱為梁的稱為梁的凈截面塑性抵抗矩凈截面塑性抵抗矩。塑性抵抗矩為截面中和軸以。塑性抵抗矩為截面中和軸以上或以下的凈截面對(duì)中和軸的面積矩上或以下的凈截面對(duì)中和軸的面積矩S1n和和S2n 之和。之和。 (e)(a)(b)(c)(d)(f) maxxx fyMMeM=Me= fyMeM Mx ，上式是否合理？，上式是否合理？53 應(yīng)用中，應(yīng)用中，Mx，Wx，f，y等參數(shù)或已知，或查表，或根據(jù)所等參數(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。而給荷載條件和梁截面幾何尺寸算出。而b的計(jì)算與梁的

12、臨界彎的計(jì)算與梁的臨界彎矩有關(guān)，矩有關(guān)，計(jì)算較復(fù)雜計(jì)算較復(fù)雜。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)常用截面和約束對(duì)常用截面和約束情況下梁的整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算作了適當(dāng)?shù)暮喕拖嚓P(guān)規(guī)定。情況下梁的整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算作了適當(dāng)?shù)暮喕拖嚓P(guān)規(guī)定。2y 1b2yxy432023514.4tAhWhf 1）兩端均勻受彎的）兩端均勻受彎的工字形截面工字形截面簡支梁簡支梁b 式中式中A為梁為梁毛截面面積毛截面面積；t1為為受壓翼緣厚度受壓翼緣厚度思考：上式是如何導(dǎo)出來的？思考：上式是如何導(dǎo)出來的？5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算542）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

13、體穩(wěn)定的計(jì)算公式為：非純彎曲工字形截面簡支梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算公式為：2y 1bbb2yxy432023514.4tAhWhf 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(duì)稱影響系數(shù)。截面不對(duì)稱影響系數(shù)。5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算553）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(shí)往往處于彈塑性階段。梁整體失穩(wěn)時(shí)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時(shí)，梁已進(jìn)入時(shí)，梁已進(jìn)入非彈性非

14、彈性工作工作階段，階段，整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低，必須對(duì)中進(jìn)行修正。，必須對(duì)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(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算56GBJ17-88鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中中的修正。的修正。當(dāng)當(dāng)時(shí)，按下式修正（或查附表時(shí)，按下式修正（或查附表1.2）：）：5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算但不大于但不大于1.0。321269. 04646. 01 . 1bbb 第一部第一部鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ TJ17-74）中，）中，的修正。的修正。當(dāng)當(dāng)時(shí)，按時(shí)，按規(guī)范規(guī)范附表附表1

15、3查表，查表， 用用 代替代替 w 資料：資料：574）軋制普通工字鋼簡支梁和軋制槽鋼簡支梁）軋制普通工字鋼簡支梁和軋制槽鋼簡支梁 b 對(duì)對(duì)軋制普通工字鋼簡支梁軋制普通工字鋼簡支梁，可按，可按附表附表查穩(wěn)定系數(shù)查穩(wěn)定系數(shù)b。對(duì)對(duì)軋制槽鋼簡支梁軋制槽鋼簡支梁，不論荷載形式和荷載作用點(diǎn)在截面高度，不論荷載形式和荷載作用點(diǎn)在截面高度上的位置如何，均按下面給出的上的位置如何，均按下面給出的近似公式近似公式計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)計(jì)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

16、計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算5859606162636465【例例5.1】試設(shè)計(jì)圖所示工作平臺(tái)梁格中的試設(shè)計(jì)圖所示工作平臺(tái)梁格中的次梁次梁。梁上鋪。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4500450066【解解】查查荷載規(guī)范荷載規(guī)范，鋼筋混凝土鋼筋混凝土自重按自重按

17、25kN/m3，素混凝素混凝土土按按24kN/m3，則平臺(tái)板和面層的重力標(biāo)準(zhǔn)值為：，則平臺(tái)板和面層的重力標(biāo)準(zhǔn)值為： 0.0825+0.0324=2.72kN/m2次梁承受的次梁承受的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：為： qk=2.723+63=8.16+18=26.16kN/m荷載組合：荷載組合：取由可變荷取由可變荷載效應(yīng)控制的組合進(jìn)行載效應(yīng)控制的組合進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。 1.3Q1.2G平臺(tái)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于平臺(tái)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2，因此取：，因此?。?3000=15000次梁次梁主梁主梁45004500計(jì)算單元計(jì)算單元67故次梁承受的故次梁承受的線荷載設(shè)計(jì)值線荷載設(shè)計(jì)值為：為： q=1.28

18、.16+1.318=33.19kN/m最大彎矩設(shè)計(jì)值最大彎矩設(shè)計(jì)值：22max1133.19 4.584.01 88MqlkN 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(jì)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(jì)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 215nxreqxMWmmcmf68查附表，選查附表，選HN2981495.58，Wx=433cm3，Ix=6460cm4，自重自重32.6kg

19、/m=0.32kN/m。考慮自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值考慮自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值q=33.19+1.20.32=33.57kN/m2max133.574.584.97 8MkN m 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度驗(yàn)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)69 剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算分別計(jì)算分別計(jì)算全部荷載全部荷載和和活荷載活荷載標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度。作用下的撓度。查表查表5.3，工作平臺(tái)次梁的撓度容許值，工作平臺(tái)次梁的撓度容許值 300250lvlvQT全部荷載標(biāo)

20、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 106460 1011424250kTTxTq lvlEIvl (滿足滿足)1181142426.48624300QQvvll (滿足滿足)70 其他強(qiáng)度驗(yàn)算其他強(qiáng)度驗(yàn)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(yàn)算支座處力驗(yàn)算支座處局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度。支座反力支座反力11/2 33.574.575.52RqlkN設(shè)設(shè)支承長度支承長度a=80mm，且支承板與梁端部齊平（，且支承板與梁端部齊平（a

21、1=0）。查附）。查附表表4.1得得H型鋼底面至腹板與翼緣相交圓角起點(diǎn)的距離為：型鋼底面至腹板與翼緣相交圓角起點(diǎn)的距離為：aa1twhylzlzFaR計(jì)算高度：計(jì)算高度：hy=r+t=16+8=24mm腹板厚腹板厚 tw=5.5mm計(jì)算長度：計(jì)算長度：lz=a+2.5hy+a1 =80+2.524+0=140mm713221 75.5 1098.1 /215/5.5 140cw zRN mmfN mmt l(滿足滿足)計(jì)算出的計(jì)算出的c數(shù)值較小。數(shù)值較小。因此，若截面無太大削弱時(shí)，型鋼梁的因此，若截面無太大削弱時(shí)，型鋼梁的c一般可不作計(jì)算。同一般可不作計(jì)算。同樣，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力也可不作計(jì)算。

22、樣，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力也可不作計(jì)算。 （2） 按整體穩(wěn)定性選擇截面（預(yù)制板與次梁按整體穩(wěn)定性選擇截面（預(yù)制板與次梁不連牢不連牢情況）情況）先借用工字鋼的穩(wěn)定系數(shù)，即由表先借用工字鋼的穩(wěn)定系數(shù)，即由表5.7中項(xiàng)次中項(xiàng)次3跨中無側(cè)向支承點(diǎn)跨中無側(cè)向支承點(diǎn)的梁、均布荷載作用于上翼緣、工字鋼型號(hào)的梁、均布荷載作用于上翼緣、工字鋼型號(hào)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-=0.730.8372需要的截面模量需要的截面模量633max84.01 10 535000535 0.73 215xreqbMWmmcmf選選

23、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(jì)值考慮自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值q=33.19+1.20.41=33.68kN/mmkN.M2585524683381max計(jì)算計(jì)算H型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼整體穩(wěn)定系數(shù) bxxyyc2y 1bb2yxy432023514.4tAhWhf 73計(jì)算計(jì)算H型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼整體穩(wěn)定系數(shù) b bxxyyc2y 1bb2yxy432023514.4btAhWhf 1l t4500 9=0.670.6ybbbyxytAhWhf修正得修正得0.2820.28

24、21.07-1.07-0.7360.845bb故故622max385.25 10178.5/1 ， s由下式計(jì)算：由下式計(jì)算：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)(自學(xué)自學(xué))1182）腹板受彎屈曲后梁的極限彎矩）腹板受彎屈曲后梁的極限彎矩(a)(b)xx(c)thhc(d)0.5hc受彎矩作用時(shí)腹板的有效寬度受彎矩作用時(shí)腹板的有效寬度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)(自學(xué)自學(xué))119xwcexexeuIthfWM211 325. 1 2 . 01125. 185. 0 85. 082. 0185. 0 0 . 1bbbbbb其中：其中：GB5

25、0017規(guī)范給出的梁腹板板屈曲后的抗彎承載力設(shè)計(jì)值規(guī)范給出的梁腹板板屈曲后的抗彎承載力設(shè)計(jì)值Meu的簡化的近似計(jì)算公式：的簡化的近似計(jì)算公式：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)(自學(xué)自學(xué))120u梁腹板常在大范圍內(nèi)梁腹板常在大范圍內(nèi)同時(shí)承受彎矩同時(shí)承受彎矩M和剪力和剪力V。這時(shí)腹板屈曲后。這時(shí)腹板屈曲后對(duì)梁承載力的影響比較復(fù)雜，一般用對(duì)梁承載力的影響比較復(fù)雜，一般用M和和V的無量綱化相關(guān)曲線來的無量綱化相關(guān)曲線來表示腹板的強(qiáng)度關(guān)系（如圖）。表示腹板的強(qiáng)度關(guān)系（如圖）。u圖中假定當(dāng)彎矩不超過翼緣所提供的最大彎矩圖中假定當(dāng)彎矩不超過翼緣所提供的最大彎矩Mf=Afh1f（A

26、f 一個(gè)一個(gè)翼緣截面面積，翼緣截面面積，h1為上下翼緣軸線間的距離），腹板不參與承擔(dān)彎為上下翼緣軸線間的距離），腹板不參與承擔(dān)彎矩作用，即假定在矩作用，即假定在MMf 的范圍內(nèi)為一水平線，的范圍內(nèi)為一水平線，V/Vu=1.0。u當(dāng)截面全部有效而腹板邊緣屈服時(shí)，腹板可以承受剪應(yīng)力的平均當(dāng)截面全部有效而腹板邊緣屈服時(shí)，腹板可以承受剪應(yīng)力的平均值約為值約為0.65fy左右。對(duì)于薄腹板梁，腹板也同樣可以負(fù)擔(dān)剪力，可左右。對(duì)于薄腹板梁，腹板也同樣可以負(fù)擔(dān)剪力，可偏安全地取為僅承受剪力時(shí)最大值人的偏安全地取為僅承受剪力時(shí)最大值人的 0.5倍，即當(dāng)倍，即當(dāng) V/Vu0 5時(shí)，時(shí)，取取 M/Mu=1.0。3）

27、同時(shí)受彎和受剪的腹板強(qiáng)度）同時(shí)受彎和受剪的腹板強(qiáng)度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)(自學(xué)自學(xué))121彎矩于剪力的相關(guān)曲線彎矩于剪力的相關(guān)曲線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)(自學(xué)自學(xué))1.00.50ABV/VuMf/MeuM/Meu122115 . 02feufuMMMMVV5.5.2 考慮腹板屈曲后的的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后的的梁設(shè)計(jì)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)(自學(xué)自學(xué))123115 . 02feufuMMMMVV如果僅設(shè)置支承加勁肋不能滿足上式時(shí)，應(yīng)在如果僅設(shè)置支承加勁肋不能滿足上式時(shí)

28、，應(yīng)在腹板兩側(cè)腹板兩側(cè)成成對(duì)對(duì)設(shè)置橫向加勁肋設(shè)置橫向加勁肋以減小區(qū)格的長度。以減小區(qū)格的長度。中間橫向加勁肋作為軸心受壓構(gòu)件，按以下軸心力計(jì)算其中間橫向加勁肋作為軸心受壓構(gòu)件，按以下軸心力計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性：在腹板平面外的穩(wěn)定性：Ns =Vu cr hw tw 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)(自學(xué)自學(xué))124規(guī)范規(guī)定：當(dāng)規(guī)范規(guī)定：當(dāng) s 0.8時(shí)，支座加勁肋除承受梁的支座反力外時(shí)，支座加勁肋除承受梁的支座反力外尚應(yīng)承受如下的水平力尚應(yīng)承受如下的水平力H，按壓彎構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外，按壓彎構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定：的穩(wěn)定：202011hathVhaNH

29、wwcrus梁端支座加勁肋構(gòu)造梁端支座加勁肋構(gòu)造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)(自學(xué)自學(xué))125型鋼梁型鋼梁中應(yīng)用最多的是熱軋普通工字鋼和中應(yīng)用最多的是熱軋普通工字鋼和H型鋼。型鋼。熱軋型鋼梁只需滿足強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定的要求，而不需熱軋型鋼梁只需滿足強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定的要求，而不需計(jì)算局部穩(wěn)定。計(jì)算局部穩(wěn)定。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法：首先根據(jù)建筑要求的跨度及預(yù)先假定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，：首先根據(jù)建筑要求的跨度及預(yù)先假定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，算出梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值，按此選擇型鋼截面，然后進(jìn)行各算出梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值，按此選擇型鋼截面，然后進(jìn)行各種驗(yàn)算。種驗(yàn)算。 5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)

30、計(jì)5.6.1 單向受彎型鋼梁單向受彎型鋼梁(1)選擇截面選擇截面 先計(jì)算梁的最大彎矩先計(jì)算梁的最大彎矩Mmax ；選出截面后按實(shí)際自重進(jìn)行驗(yàn)算。選出截面后按實(shí)際自重進(jìn)行驗(yàn)算。fWMnxxx由由從型鋼表中選與從型鋼表中選與Wnx值相近的型鋼；值相近的型鋼；126(2)截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算1）強(qiáng)度驗(yàn)算）強(qiáng)度驗(yàn)算fWMnxxxfltFzwcvwxftIVSa）驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：根據(jù)所選型鋼的實(shí)際截面參數(shù)）驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：根據(jù)所選型鋼的實(shí)際截面參數(shù)Wnx，按下，按下式驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：式驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：b）有集中力作用時(shí)，按下式進(jìn)行局部壓應(yīng)力驗(yàn)算；）有集中力作用時(shí)，按下式進(jìn)行局部壓應(yīng)力驗(yàn)算；c）驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，通常情況

31、下可略去；）驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，通常情況下可略去；5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)127d）驗(yàn)算彎矩及剪力較大的截面上的）驗(yàn)算彎矩及剪力較大的截面上的折算應(yīng)力折算應(yīng)力，通常情況下，通常情況下可略去?？陕匀?。f121c12c21eq3（3）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算 按材料力學(xué)公式根據(jù)按材料力學(xué)公式根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值算出最大撓度算出最大撓度v，應(yīng)小于，應(yīng)小于容許撓度值容許撓度值v。也可采用相對(duì)撓度計(jì)算，例如均布荷載下的。也可采用相對(duì)撓度計(jì)算，例如均布荷載下的簡支梁：簡支梁： xx548vM lvlEIl5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)128【例例 5.4】樓蓋鋼梁布置局部平面如圖所示。樓蓋為鋼筋混凝樓蓋鋼梁布置

32、局部平面如圖所示。樓蓋為鋼筋混凝土樓板。試設(shè)計(jì)土樓板。試設(shè)計(jì)工字形截面型鋼梁工字形截面型鋼梁B1；樓板、裝修、吊頂、隔；樓板、裝修、吊頂、隔墻及防火層等標(biāo)準(zhǔn)恒載共重墻及防火層等標(biāo)準(zhǔn)恒載共重5.8kN/m2，標(biāo)準(zhǔn)活荷載，標(biāo)準(zhǔn)活荷載4kN/m2 。鋼材為鋼材為Q235。 B1B2B35m5m3m3m5m5m3m3m主梁主梁次梁次梁邊梁邊梁129【解解】 1）荷載計(jì)算）荷載計(jì)算 B1B2B35m5m3m3m5m5m3m3mk3 5.83 429.4/qkN m 作用在次梁作用在次梁B1上的的荷載設(shè)計(jì)值由可變荷載（活荷載）效應(yīng)控上的的荷載設(shè)計(jì)值由可變荷載（活荷載）效應(yīng)控制的組合，荷載標(biāo)準(zhǔn)值：制的組合，

33、荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 計(jì)算單元計(jì)算單元qk5m130荷載設(shè)計(jì)值：荷載設(shè)計(jì)值： d3 5.8 1.2 3 4 1.437.68/qkN m 2）內(nèi)力計(jì)算）內(nèi)力計(jì)算跨中最大彎矩：跨中最大彎矩： mkN75.117568.37818122dmaxlqM支座最大剪力：支座最大剪力： kN2 .94568.3721maxV3）截面選擇）截面選擇Mmax5mqd131梁所需截面參數(shù)為：梁所需截面參數(shù)為： 222xxnxcm6 .5211021505. 110117750fMW按型鋼表選用按型鋼表選用I28b 3xcm534W自重自重 N/m470899.46981. 99 .47g4x7480cmI xx24.2

34、cmISmm5 .10wt4)截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算（a）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算梁自重產(chǎn)生的彎矩梁自重產(chǎn)生的彎矩 mN5 .176252 . 1470812M總彎矩總彎矩 mN5 .1195125 .1762117750 xM132代入彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算公式代入彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算公式2233xxN/mm215N/mm15.2131053405. 1105 .119512ffM（b）最大剪應(yīng)力驗(yàn)算）最大剪應(yīng)力驗(yàn)算2vwxN/mm12563.375 .10102 .245 . 22 . 147094200ftIVS（c）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算N/mm87.29N/m2987047029400q4493455 2

35、9.87 5100.015815.8384384 206 107480 10500020250250qlvmmmEIlmm1335.6.2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 鋪放在屋架上的檁條屬于典型的雙向彎曲梁鋪放在屋架上的檁條屬于典型的雙向彎曲梁（1）檁條的截面形式）檁條的截面形式 有型鋼和桁架兩種形式有型鋼和桁架兩種形式型鋼檁條截面形式型鋼檁條截面形式 屋架5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)134(a) 平面桁架鋼箍T形桁架(b)1-1空間桁架(c)腹桿11桁架檁條截面形式桁架檁條截面形式5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)135(2)型鋼型鋼 檁條檁條 和和 拉條拉條 的布置的布置 天窗拉條(a)屋架屋

36、脊線檁條撐桿斜拉條天窗(b)(c)sllls檁條：檁條：放在屋架上，需要設(shè)計(jì)計(jì)算；放在屋架上，需要設(shè)計(jì)計(jì)算；拉條（斜拉條）：拉條（斜拉條）：增加屋架整體剛度，按構(gòu)造設(shè)計(jì)。增加屋架整體剛度，按構(gòu)造設(shè)計(jì)。5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)1365.6.3 型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)檁條的受力檁條的受力 斜放檁條受豎向荷載作用，荷載作用線不與檁條截面形心主斜放檁條受豎向荷載作用，荷載作用線不與檁條截面形心主軸平行且不通過軸平行且不通過剪力中心剪力中心S 時(shí)，檁條除產(chǎn)生時(shí)，檁條除產(chǎn)生雙向彎曲雙向彎曲外還產(chǎn)生外還產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)。5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)(a)(b)(c)qyxxqyyso

37、qx x0y0qxqyyyxxx0qy0 x1y1yyqxqyqy1xxx1 137(2)檁條的計(jì)算檁條的計(jì)算 型鋼檁條的設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)型鋼檁條的設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)先假定采用截面的先假定采用截面的型號(hào)，型號(hào)，然后進(jìn)行驗(yàn)算然后進(jìn)行驗(yàn)算。 對(duì)于型鋼檁條，一般對(duì)于型鋼檁條，一般只驗(yàn)算彎曲正應(yīng)力只驗(yàn)算彎曲正應(yīng)力，而不必驗(yàn)算剪應(yīng)力，而不必驗(yàn)算剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力。及局部壓應(yīng)力。fWMWMnyyynxxx2）穩(wěn)定驗(yàn)算）穩(wěn)定驗(yàn)算 當(dāng)屋面板對(duì)檁條不能起可靠的側(cè)向支承作用時(shí)，應(yīng)對(duì)檁條當(dāng)屋面板對(duì)檁條不能起可靠的側(cè)向支承作用時(shí)，應(yīng)對(duì)檁條進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，驗(yàn)算公式為進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，驗(yàn)算公式為fWMWMyyyx

38、bx1）彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算）彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)138 3）剛度計(jì)算）剛度計(jì)算 為使屋面平整，一般只驗(yàn)算垂直于屋面方向的簡支梁撓度，為使屋面平整，一般只驗(yàn)算垂直于屋面方向的簡支梁撓度，使其不超過容許撓度。使其不超過容許撓度。對(duì)槽形截面檁條對(duì)槽形截面檁條 14kyx5384q lvvEI對(duì)單角鋼和對(duì)單角鋼和Z型鋼型鋼 14kxcos5384qalvvEI5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)139【*例例 5.5】設(shè)計(jì)一簡支角鋼檁條。屋架坡度設(shè)計(jì)一簡支角鋼檁條。屋架坡度=21.8。屋架間。屋架間距距(檁跨檁跨)3m，檁距，檁距0.75m。屋面荷載；屋面活荷載。屋面荷載；屋面活荷載0.5k

39、N/m2，雪荷載雪荷載0.3kN/m2 ，25 ，不計(jì)積灰荷載，檢修集中荷載，不計(jì)積灰荷載，檢修集中荷載0.8kN。屋架檁條如圖所示。屋架檁條如圖所示。 (a)(b)a2a3a119.1a1x0 x0y0y0q123 sin0qqx 0cosyqq 140【解解】 1）按經(jīng)驗(yàn)試用）按經(jīng)驗(yàn)試用705按型鋼表查得：每米自重荷載按型鋼表查得：每米自重荷載 N/m5397.5281. 94 . 53cm88. 6A4xcm08.510I4ycm34.130Imm1 .190z自身主軸：自身主軸：x0-x0 y0-y0141按圖形計(jì)算：按圖形計(jì)算：cm95. 445sin701acm7 . 245sin

40、/91. 102acm25. 27 . 295. 43a3xxcm32.1095. 4/08.510,30,1WW3yycm93. 525. 2/34.130,30,1WW3ycm94. 47 . 2/34.130,2W1422）荷載計(jì)算與組合）荷載計(jì)算與組合豎向荷載豎向荷載q與主軸與主軸y0的夾角的夾角 oooo2 .238 .214545永久荷載：永久荷載：檁條自重加屋面重量檁條自重加屋面重量31530.4 0.75 10 /cos376.1N/m3.76N/cmq可變荷載：可變荷載：因檁條受荷面積很小，故因檁條受荷面積很小，故可變荷載取屋面活荷載可變荷載取屋面活荷載0.5kN/m2 ，不

41、考慮雪荷載，不考慮雪荷載kN/m375. 075. 05 . 02q143考慮由可變荷載效應(yīng)控制的組合。荷載組合分兩種情況：考慮由可變荷載效應(yīng)控制的組合。荷載組合分兩種情況：（a）永久荷載）永久荷載+屋面活載屋面活載荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值kN/m751. 0375. 0376. 0kq荷載設(shè)計(jì)值荷載設(shè)計(jì)值kN/m976. 0375. 04 . 1376. 02 . 1qmkN01. 183919. 0976. 08cos22xolqMmkN433. 083394. 0976. 08sin22yolqM（b）永久荷載）永久荷載+集中荷載集中荷載按荷載計(jì)算值按荷載計(jì)算值 kN/m451. 0376.

42、 02 . 1 q；kN12. 18 . 04 . 1p14422xocoscos0.451 0.919 31.12 0.919 384841.24kN mqlplM22yosinsin0.451 0.394 31.12 0.394 384840.53kN mqlplM3）強(qiáng)度驗(yàn)算（按第二種組合）強(qiáng)度驗(yàn)算（按第二種組合）fWMWMnyyynxxx0000按公式按公式 分別驗(yàn)算角鋼截面上分別驗(yàn)算角鋼截面上1、2、3點(diǎn)的抗彎強(qiáng)度。點(diǎn)的抗彎強(qiáng)度。0 . 1yx不考慮塑性發(fā)展，取不考慮塑性發(fā)展，取145223636) 1 (N/mm215N/mm2101093. 51053. 01032.101024

43、. 1ff236)2(N/mm1081093. 41053. 0f23636)3(N/mm301093. 51053. 01072.101024. 1驗(yàn)算角鋼截面上驗(yàn)算角鋼截面上1、2、3點(diǎn)抗彎點(diǎn)抗彎強(qiáng)度。強(qiáng)度。1464 4）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算按標(biāo)準(zhǔn)值按標(biāo)準(zhǔn)值qk=0.751kN/m計(jì)算。計(jì)算。044kx54xcos55 0.7510.919 30006.9mm384384 2.06 1051.08 10qlvEI044ky54ysin55 0.751 0.394 300011.4mm384384 2.06 1013.34 10qlvEI2222xy6.911.413.3mm/2003000/

44、20015mmvvvl滿足要求。滿足要求。1475.7.1 截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)u焊接組合梁截面的焊接組合梁截面的設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容：截面高度：截面高度h（腹扳高度（腹扳高度h0）、腹扳厚度）、腹扳厚度tw、翼緣寬度、翼緣寬度b及厚度及厚度t；u焊接組合梁截面的焊接組合梁截面的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：合理的確定：合理的確定h0、tw、b、t，以滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定等要求；以滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定等要求；u節(jié)省鋼材，經(jīng)濟(jì)合理。節(jié)省鋼材，經(jīng)濟(jì)合理。u設(shè)計(jì)順序設(shè)計(jì)順序：首先定出：首先定出h0，然后選定，然后選定tw，最后定出，最后定出b和和t 。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁

45、設(shè)計(jì)148(1)截面高度（腹板高度）截面高度（腹板高度）梁的截面高度應(yīng)根據(jù)梁的截面高度應(yīng)根據(jù)建筑高度建筑高度、剛度要求剛度要求及及經(jīng)濟(jì)要求經(jīng)濟(jì)要求確定。確定。建筑高度建筑高度是指按使用要求所允許的梁的最大高度。設(shè)計(jì)梁截是指按使用要求所允許的梁的最大高度。設(shè)計(jì)梁截面時(shí)需滿足下式要求面時(shí)需滿足下式要求。 maxhh 剛度要求是指為保證正常使用條件下，梁的撓度不超過剛度要求是指為保證正常使用條件下，梁的撓度不超過容許容許撓度撓度（tolerate deflection）,即限制梁高即限制梁高h(yuǎn)不能小于不能小于最小梁高最小梁高h(yuǎn)min 。例如：受均布荷載作用的簡支梁，其最小高度為：例如：受均布荷載作用

46、的簡支梁，其最小高度為： 2min611.25 10flhv5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)149經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)濟(jì)高度考慮用鋼量為最小來決定?？紤]用鋼量為最小來決定。根據(jù)上述三個(gè)條件，實(shí)際所取梁高應(yīng)滿足：根據(jù)上述三個(gè)條件，實(shí)際所取梁高應(yīng)滿足：maxminhhhehh 且且一般：一般：h圓整為圓整為10的倍數(shù)。的倍數(shù)。式中：式中：xxMWf系數(shù)系數(shù)： 截面無削弱時(shí)截面無削弱時(shí)=x；否則；否則=0.850.9； 吊車梁有橫向荷載時(shí)：吊車梁有橫向荷載時(shí)： =0.70.9。3ex730hW經(jīng)驗(yàn)公式。單位：經(jīng)驗(yàn)公式。單位：cm或者或者0.4e7xhW5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)150Vw0wxm

47、ax2 . 1fthVtIVSV0w2 . 1fhVt考慮腹板考慮腹板局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定及及構(gòu)造構(gòu)造要求，腹板不宜太薄，可用下列要求，腹板不宜太薄，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式估算經(jīng)驗(yàn)公式估算 0w3.5ht(2)腹扳厚度腹扳厚度腹板主要承擔(dān)梁的剪力，其厚度要滿足抗剪強(qiáng)度要求。計(jì)腹板主要承擔(dān)梁的剪力，其厚度要滿足抗剪強(qiáng)度要求。計(jì)算時(shí)近似算時(shí)近似假定最大剪應(yīng)力為腹板平均剪應(yīng)力的假定最大剪應(yīng)力為腹板平均剪應(yīng)力的1.2倍倍，即，即5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：02356250wwyhtmmtf且151(3)翼緣寬度翼緣寬度b及厚度及厚度t算出算出Af之后，設(shè)定之后，設(shè)定b、t中任一數(shù)值，

48、即可確定另一個(gè)數(shù)值。中任一數(shù)值，即可確定另一個(gè)數(shù)值。選定選定b、t時(shí)應(yīng)注意構(gòu)造和局部穩(wěn)定的要求。時(shí)應(yīng)注意構(gòu)造和局部穩(wěn)定的要求。btA f腹板尺寸確定之后，可按強(qiáng)度條件（即所需截面抵抗矩）腹板尺寸確定之后，可按強(qiáng)度條件（即所需截面抵抗矩）確定翼緣面積確定翼緣面積Af 。6w00 xthhWAf對(duì)于工形截面：對(duì)于工形截面：5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)一般：一般：b圓整為圓整為10的倍數(shù)，的倍數(shù)，t圓整為圓整為2的倍數(shù)。的倍數(shù)。152 5.7.2 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算(1)截面尺寸確定后，按實(shí)際選定尺寸截面尺寸確定后，按實(shí)際選定尺寸:(2)計(jì)算各項(xiàng)截面幾何特性；計(jì)算各項(xiàng)截面幾何特性；(3)驗(yàn)算抗

49、彎、抗剪、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定、驗(yàn)算抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定、剛度及翼緣局部穩(wěn)定性剛度及翼緣局部穩(wěn)定性(4)腹扳局部穩(wěn)定由設(shè)置加勁肋來保證，或計(jì)算腹板屈曲腹扳局部穩(wěn)定由設(shè)置加勁肋來保證，或計(jì)算腹板屈曲后的強(qiáng)度。后的強(qiáng)度。(5)如果梁截面尺寸沿跨長有變化，應(yīng)將截面改變?cè)O(shè)計(jì)之如果梁截面尺寸沿跨長有變化，應(yīng)將截面改變?cè)O(shè)計(jì)之后進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、剛度、折算應(yīng)力驗(yàn)算。后進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、剛度、折算應(yīng)力驗(yàn)算。 5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)1535.7.3 梁截面沿長度的改變梁截面沿長度的改變對(duì)于跨度較大的工字形截面梁，為節(jié)省鋼材，可在對(duì)于跨度較大的工字形截面梁，為節(jié)省鋼材，可在半

50、跨內(nèi)半跨內(nèi)改變一次翼緣寬度改變一次翼緣寬度。梁梁改變一次截面約可節(jié)約鋼材改變一次截面約可節(jié)約鋼材10%20%。如再。如再多改變一次，約再多節(jié)約多改變一次，約再多節(jié)約3%4%，效果不顯著。，效果不顯著。為了便于制造，為了便于制造，一般只改變一次截面一般只改變一次截面。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)154bfbf12.5（a）（b）ll/6l/6M1M1M1、改變翼緣板面積、改變翼緣板面積5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)155對(duì)承受均布荷載的梁，截面改變位置在對(duì)承受均布荷載的梁，截面改變位置在 距支座距支座l/6處最有利處最有利 。較窄翼緣板寬度較窄翼緣板寬度bf，應(yīng)由截面開始改變處的彎

51、矩，應(yīng)由截面開始改變處的彎矩M1確定。為了確定。為了減少應(yīng)力集中，寬板應(yīng)從截面開始改變處向彎矩減小的一方以減少應(yīng)力集中，寬板應(yīng)從截面開始改變處向彎矩減小的一方以不大于不大于 1:4 的斜度切斜延長，然后與窄板對(duì)接。的斜度切斜延長，然后與窄板對(duì)接。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)bfbf12.5（a）（b）ll/6l/6M1M1M1562、多層翼緣板、多層翼緣板lM1M1l1l15.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)為了保證，斷點(diǎn)處能正常工作，實(shí)際斷點(diǎn)外伸長度為了保證，斷點(diǎn)處能正常工作，實(shí)際斷點(diǎn)外伸長度l1應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：157 1）端部有正面角焊縫時(shí)：）端部有正面角焊縫時(shí)： 當(dāng)當(dāng)hf 0.7

52、5t1時(shí)：時(shí)： l1 b1 當(dāng)當(dāng)hf 0.75t1時(shí)：時(shí)： l1 1.5b1 2）端部無正面角焊縫時(shí)：）端部無正面角焊縫時(shí)：l1 2b1 b1 、t1-外層翼緣板的寬度和厚度；外層翼緣板的寬度和厚度；hf -焊腳尺寸。焊腳尺寸。lM1M1l1l15.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)1585.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)3、改變梁高、改變梁高1595.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)5.7.4 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 VMMM 1T1T梁受彎時(shí)，由于相鄰截面中作用在翼緣上的彎曲應(yīng)力有差值，梁受彎時(shí)，由于相鄰截面中作用在翼緣上的彎曲應(yīng)力有差值，在翼緣與腹板之間將產(chǎn)生在

53、翼緣與腹板之間將產(chǎn)生水平剪力水平剪力。111 wVSTtI 翼緣焊縫承受的翼緣焊縫承受的水平剪力水平剪力為：為：16012 0.7wfffTfhl 翼緣焊縫應(yīng)滿足強(qiáng)度條件：翼緣焊縫應(yīng)滿足強(qiáng)度條件：111.41.4fwwffxTVShff I 翼緣焊縫的焊腳尺寸為：翼緣焊縫的焊腳尺寸為：5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì) VMMM 1T1T1615.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)在集中荷載在集中荷載F作用下，除了產(chǎn)生作用下，除了產(chǎn)生水平剪力水平剪力Th外，還要產(chǎn)生外，還要產(chǎn)生垂直垂直剪力剪力Tv。11vcwww zzFFTttt ll 在在Tv作用下，兩條焊縫相當(dāng)于正面角作用下，兩條焊縫相當(dāng)

54、于正面角焊腳，其應(yīng)力為：焊腳，其應(yīng)力為：211.4vfefzTFhh l Tv/2Tv/2162在水平剪力在水平剪力Th和垂直剪力和垂直剪力Tv作用下，兩條焊縫相應(yīng)滿足：作用下，兩條焊縫相應(yīng)滿足：22fwffff 5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)Tv/2Tv/2整理得：整理得： 22111.4fwffzxVSFhflI u在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與構(gòu)造要求先假設(shè)焊腳尺在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與構(gòu)造要求先假設(shè)焊腳尺寸寸hf，然后在進(jìn)行驗(yàn)算。，然后在進(jìn)行驗(yàn)算。163【例題例題5.6】 某車間工作平臺(tái)梁格布置如圖所示，平臺(tái)上無動(dòng)某車間工作平臺(tái)梁格布置如圖所示，平臺(tái)上無動(dòng)力荷載，均布活荷載

55、標(biāo)準(zhǔn)值為力荷載，均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為4.7kN/m2，恒載標(biāo)準(zhǔn)值為，恒載標(biāo)準(zhǔn)值為3kN/m2，鋼材為，鋼材為Q235B，假定平臺(tái)板為剛性，可以保證次梁，假定平臺(tái)板為剛性，可以保證次梁的整體穩(wěn)定。的整體穩(wěn)定。 試設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)次梁次梁（型鋼）和（型鋼）和主梁主梁（組合截面）。（組合截面）。43m=12m3m6m43m=12m6m6mA次梁次梁主梁主梁1646000q43m=12m3m6m43m=12m6m6mA【解解】1.次梁設(shè)計(jì)次梁設(shè)計(jì)1）荷載及內(nèi)力計(jì)算）荷載及內(nèi)力計(jì)算將次梁將次梁A設(shè)計(jì)為簡支梁，其計(jì)設(shè)計(jì)為簡支梁，其計(jì)算簡圖如下圖。算簡圖如下圖。均布荷載設(shè)計(jì)值：均布荷載設(shè)計(jì)值：2kkN/m5 . 7

56、5 . 43q2dkN/m45. 95 . 43 . 132 . 1q均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：次梁承受的線荷載：次梁承受的線荷載：9.45328.35kN/mq 165kN.m58.271635.28818122maxqlM跨中最大彎矩：跨中最大彎矩：次梁所需要的凈截面抵抗矩為：次梁所需要的凈截面抵抗矩為：支座處最大剪力：支座處最大剪力：kN05.85635.282121maxqlV336xxnxcm565mm56513821505. 11058.127fMW查附表，選用查附表，選用I32a，梁自重，梁自重g=72.699.8716N/m，Ix=11080cm4Wx=692.7cm3，

57、Sx=400.7cm3，tw=9.7mm。2）初選截面）初選截面1663）截面強(qiáng)度驗(yàn)算）截面強(qiáng)度驗(yàn)算梁自重產(chǎn)生的彎矩：梁自重產(chǎn)生的彎矩：kN.m79. 262 . 1516818122gqlMkN.m37.13179. 258.127xM總彎矩：總彎矩：梁跨中梁跨中最大彎曲應(yīng)力最大彎曲應(yīng)力：6x3xnx22131.37 101.05 692.5 10180.67N/mm215N/mmMWf 滿足滿足167支座處最大剪應(yīng)力：支座處最大剪應(yīng)力：4）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算(采用標(biāo)準(zhǔn)荷載采用標(biāo)準(zhǔn)荷載)223N/mm125N/mm4 .325 . 91108005 .4001005.85vwxxftIVS

58、可見型鋼由于腹板較厚，剪應(yīng)力一般不起控制作用。因可見型鋼由于腹板較厚，剪應(yīng)力一般不起控制作用。因此只有在截面有較大削弱時(shí)才必須驗(yàn)算剪應(yīng)力。此只有在截面有較大削弱時(shí)才必須驗(yàn)算剪應(yīng)力。 mm24250mm6 .161011080206000384600035 . 75384544x4lEIql滿足滿足16843000=12000173.8173.8173.82.主梁設(shè)計(jì)主梁設(shè)計(jì)43m=12m3m6m43m=12m6m6m1）內(nèi)力計(jì)算）內(nèi)力計(jì)算B B將將主梁主梁B也設(shè)計(jì)為簡支梁，也設(shè)計(jì)為簡支梁，其計(jì)算簡圖如右圖。其計(jì)算簡圖如右圖。兩側(cè)次梁對(duì)主梁產(chǎn)生的壓兩側(cè)次梁對(duì)主梁產(chǎn)生的壓力為：力為：9.453 6

59、516 1.2 6173.81kNF 16943000=12000173.8173.8173.8主梁的支座反力（未計(jì)主梁自重）：主梁的支座反力（未計(jì)主梁自重）：跨中最大彎矩：跨中最大彎矩：kN7 .2608 .173218 .173RkN.m8 .104238 .17367 .260maxM2）初選截面）初選截面梁所需要的凈截面抵抗矩為：梁所需要的凈截面抵抗矩為：336xxnxcm269.4619mm461926921505. 1108 .1042fMW170梁的高度在凈空上無限制，按剛度要求，工作平臺(tái)主梁的容許梁的高度在凈空上無限制，按剛度要求，工作平臺(tái)主梁的容許撓度為撓度為l/400，則梁

60、容許的，則梁容許的最小高度最小高度為為：（參照均布荷載作用）：（參照均布荷載作用） mm8034001006. 22 .31101221552 .31553minlEflhmm800151200015minlh參照以上數(shù)據(jù)，考慮到梁截面高度大一些，更有利于增加剛參照以上數(shù)據(jù)，考慮到梁截面高度大一些，更有利于增加剛度，初選梁的腹板高度度，初選梁的腹板高度hw=100cm。cm6 .8630269.4619730733xeWh再按經(jīng)驗(yàn)公式，可得梁的再按經(jīng)驗(yàn)公式，可得梁的經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)濟(jì)高度：171腹板厚度按抗剪強(qiáng)度：腹板厚度按抗剪強(qiáng)度：mm5 . 212510002607001.22 . 1vwmax