鋼結(jié)構(gòu)課件第五章受彎構(gòu)件d

1、5-5 5-5 梁的局部穩(wěn)定梁的局部穩(wěn)定一、梁的局部失穩(wěn)概念一、梁的局部失穩(wěn)概念 為了提高梁的承載能力，節(jié)省材料，要盡可能選用為了提高梁的承載能力，節(jié)省材料，要盡可能選用較薄的較薄的板件，以使截面開展。板件，以使截面開展。受彎構(gòu)件在荷載作用下，當荷載達到某受彎構(gòu)件在荷載作用下，當荷載達到某一值時，梁的腹板和受壓翼緣將不能保持平衡狀態(tài)，一值時，梁的腹板和受壓翼緣將不能保持平衡狀態(tài)，發(fā)生出平發(fā)生出平面波形鼓曲，稱為梁的局部失穩(wěn)。面波形鼓曲，稱為梁的局部失穩(wěn)。梁的局部穩(wěn)定問題，其實質(zhì)是組成梁的矩形薄板在各種應力的梁的局部穩(wěn)定問題，其實質(zhì)是組成梁的矩形薄板在各種應力的作用下的屈曲問題。作用下的屈曲問題

2、。b受壓翼緣屈曲受壓翼緣屈曲腹板屈曲腹板屈曲二、受壓翼緣的局部穩(wěn)定二、受壓翼緣的局部穩(wěn)定 梁的受壓翼緣可近似視為：一單向均勻受壓薄板，梁的受壓翼緣可近似視為：一單向均勻受壓薄板，其臨界應力為：其臨界應力為：其其余余符符號號同同前前。彈彈性性模模量量折折減減系系數(shù)數(shù)；板板邊邊緣緣的的彈彈性性約約束束系系數(shù)數(shù)屈屈曲曲系系數(shù)數(shù)；式式中中：;)1(12222 btEcr將將 E =206E =206X10103 3 N/mmN/mm2 2，=0.3=0.3代入上式，得：代入上式，得：2100618 bt.cr 22100953.310025.00 .1425.0618 btbt.crycrf yftb

3、23513 0 .1 并視受壓翼緣懸伸部分，為三邊簡支，且板長趨于無并視受壓翼緣懸伸部分，為三邊簡支，且板長趨于無窮大，故窮大，故 =0.425=0.425；不考慮腹板對翼緣的約束作用，；不考慮腹板對翼緣的約束作用， ，令，令 =0.25=0.25，則：，則：因此，規(guī)范規(guī)定不發(fā)生局部失穩(wěn)的板件寬厚比：yftb23513 yftb23515 yftb235400 t tb bb b0 0t th h0 0t tw wb bt tb bb b0 0t th h0 0t tw w三、腹板的局部穩(wěn)定三、腹板的局部穩(wěn)定 x x x xmaxmaxV VmaxM Mmax（一）加勁肋的設置（一）加勁肋的設

4、置縱向加勁肋縱向加勁肋橫向加勁肋橫向加勁肋1.1.純彎屈曲純彎屈曲20100618 ht.wcr即：即：提高臨界應力的有提高臨界應力的有效辦法：設縱向加效辦法：設縱向加勁肋。勁肋。由非均勻受壓薄板的屈由非均勻受壓薄板的屈曲理論，得：曲理論，得：對于腹板不設縱向加勁肋時，若保證其彎曲應力下的局對于腹板不設縱向加勁肋時，若保證其彎曲應力下的局部穩(wěn)定應使：部穩(wěn)定應使：ycrf 2022)1(12 htEwcr yfht 20wcr)100(6 .18 即：即：腹板不會發(fā)生彎曲屈曲，否則在受壓區(qū)設設縱向加勁肋。腹板不會發(fā)生彎曲屈曲，否則在受壓區(qū)設設縱向加勁肋。ywywfthfth23515323517

5、700 和和，得得：受受約約束束和和未未受受約約束束分分別別相相當當于于梁梁受受壓壓翼翼緣緣和和，)(23.166.19 .23 規(guī)范取規(guī)范?。簽椴辉O縱向加勁肋限值。為不設縱向加勁肋限值。ywywfthfth23515023517000 和和2.2.純剪屈曲純剪屈曲222)1(12 dtEwcr 彈性階段臨界應力：彈性階段臨界應力：hoa ahd,min0 式中：式中：2100618 dt.wcr 即即：腹板就不會由于剪切屈曲而破壞否則應設橫向加勁肋。腹板就不會由于剪切屈曲而破壞否則應設橫向加勁肋。 規(guī)范?。阂?guī)范?。簓wfth235800 為不設橫向加勁肋限值。為不設橫向加勁肋限值。若不發(fā)生剪

6、切屈曲，則應使：若不發(fā)生剪切屈曲，則應使：3yvycrff ywfth235850 ，得得：，取取25.134.50 ha彈塑性階段臨界應力，取經(jīng)驗公式：彈塑性階段臨界應力，取經(jīng)驗公式：crpcr vypf8 . 0 ，取取剪剪切切比比例例極極限限不不考考慮慮殘殘余余應應力力的的影影響響3.3.局部壓應力下的屈曲局部壓應力下的屈曲20100618 ht.wc,cr若在局部壓應力下不發(fā)生局部失穩(wěn)，應滿足：若在局部壓應力下不發(fā)生局部失穩(wěn)，應滿足：yc,crf 腹板在局部壓應力下不會發(fā)生屈曲。腹板在局部壓應力下不會發(fā)生屈曲。crc , hoa規(guī)范?。阂?guī)范取：ywfth235800 ywfth2358

7、40 ，得：，得：，時，時，當當683. 1275. 520 ha綜上所述，梁腹板加勁肋設置如下：綜上所述，梁腹板加勁肋設置如下：直接承受動力荷載的實腹梁：直接承受動力荷載的實腹梁：時時，可可不不配配置置加加勁勁肋肋；當當；時時，按按構(gòu)構(gòu)造造配配置置加加勁勁肋肋當當，0023580)1(0 ccywfth 肋肋，其其中中：，按按計計算算配配置置橫橫向向加加勁勁ywfth23580)2(0 ,2351700時時）受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)受受約約束束（當當 ywfth或或計計算算需需要要束束）（受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)未未受受約約當當ywfth2351500 應在彎曲受壓較大區(qū)格，加配縱向加勁肋。

8、應在彎曲受壓較大區(qū)格，加配縱向加勁肋。；任任何何情情況況下下，ywfth235250)3(0 以上公式中以上公式中h h0 0為腹板的計算高度，為腹板的計算高度，t tw w為腹板厚度；為腹板厚度；對于單軸對稱截面梁，對于單軸對稱截面梁，在確定是否配置縱向加勁肋時，在確定是否配置縱向加勁肋時，h h0 0取腹板受壓區(qū)高度取腹板受壓區(qū)高度h hc c的的2 2倍。倍。(4) (4) 梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜 設置支承加勁肋。設置支承加勁肋。梁腹板加勁肋設置原則梁腹板加勁肋設置原則（二）配置加勁肋的腹板穩(wěn)定計算二）配置加勁肋的腹板穩(wěn)定

9、計算1.1.僅用橫向加勁肋加強的腹板僅用橫向加勁肋加強的腹板)145(12,2 crcrcccr h h0 0a ahoa式中式中: 計算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計算高度邊緣的彎曲壓計算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計算高度邊緣的彎曲壓應力；應力； -計算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應力；計算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應力； 腹板計算高度邊緣的局部壓應力，計算時取腹板計算高度邊緣的局部壓應力，計算時取=1.0=1.0。wwthV 的的實實用用表表達達式式如如下下：。單單獨獨作作用用下下的的臨臨界界應應力力crccrcrccrccrcr, crybf 2bycrf 在彈性范圍可取在彈性范

10、圍可取:21 .1bcrf 的的計計算算）（cr 12351772,104 . 71206ywcbwcrbfthht 則則：受受到到約約束束時時：）當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的計計算算公公式式：未未受受到到約約束束時時：）當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)2如如圖圖：的的曲曲線線，則則性性上上起起點點為為彈彈塑塑影影響響，取??；考考慮慮缺缺陷陷的的時時，對對于于無無缺缺陷陷板板，當當crbycrbAf 85. 0 1 0.85 1.0 1.25 bcrf fy yf fA AB B2byf 0。，雙雙軸軸對對稱稱截截面面梁梁腹腹板板彎彎曲曲受受壓壓區(qū)區(qū)高高度度式式中中：02hhh

11、cc 2351532105 . 5206ywcbwcrfthht ，則則： 21 . 1 :25. 185. 075. 01 :25. 185. 0 :85. 0bcrbbcrbcrbfff 時時當當時時當當時時當當取取值值如如下下：點點采采用用直直線線過過渡渡，所所以以、，取取界界點點點點為為彈彈性性和和彈彈塑塑性性的的分分crbBAAB 25. 1 0.85 1.0 1.25 bcrf fy yf fA AB B2byf 0crvysf 的的計計算算）（cr 2 23534. 5441,34. 541023301200202030ywbwcrsfhathhtahha 則則：時時：）當當?shù)牡?/p>

12、計計算算公公式式： 235434. 541,434. 51023312200202030ywbwcrfhathhtahha 則則：時時：）當當?shù)牡娜∪≈抵担褐敝本€線，則則塑塑性性的的交交點點，過過渡渡段段取取為為彈彈性性與與彈彈的的上上起起點點，為為取取crsvycrsf 2 . 18 . 0 vcrsf 時時，當當8 . 0 vscrsf)8 . 0(59. 01,2 . 18 . 0 時時當當221 .1,2 .1svsvycrsff 時時當當 計算如下：計算如下：所以，所以，取取時時當當時，取時，取當當coohahahaha 03059 .18, 25 . 183. 14 .139 .1

13、05 . 15 . 0 crcycf, 的的計計算算）（crc ,3 23528101860203ywcwcrcfthht ，則則：由由， 23583. 14 .139 .1028:5 . 15 . 030yowocfhathha 時時當當 2,1 .1,2 .1)9 .0(79.01,2 .19 .0,9 .0ccrccccrcccrccfff 時時當當時時當當時時當當?shù)牡娜∪≈抵担褐敝本€線，則則塑塑性性的的交交點點，過過渡渡段段取取為為彈彈性性與與彈彈的的上上起起點點，為為取取crccycrccf,2 . 19 . 0 23559 .1828: 25 .10yowocfhathha 時時當

14、當2 2. .同時設置橫向和縱向加勁肋的腹板同時設置橫向和縱向加勁肋的腹板h1ah hh h（1 1）受壓區(qū)區(qū)格）受壓區(qū)區(qū)格 ：)155(12121,1 crcrcccr ：的的實實用用計計算算表表達達式式如如下下1,11,crccrcr 高高度度受受壓壓邊邊緣緣的的距距離離?？v縱向向加加勁勁肋肋至至腹腹板板計計算算未未受受到到約約束束時時：、當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)受受到到約約束束時時：、當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)代代替替：改改為為公公式式計計算算，但但應應將將按按） 111111123564235751hfthbfthaywbywbbbcrcr ;2101代代替替改改

15、為為公公式式計計算算，但但應應將將按按）hhcrcr 23540235563111111,ywcywccbcrcrcfthbftha 未未受受到到束束時時：、當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)受受到到約約束束時時：、當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)代代替替：改改為為公公式式計計算算，但但應應將將按按）)165(1222,2222 crcrcccr (2)(2)下區(qū)格下區(qū)格 ：ah hh hh2式中式中: 計算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板縱向加勁肋處的彎曲計算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板縱向加勁肋處的彎曲 壓應力；壓應力；腹板在縱向加勁肋處的局部壓應力，取腹板在縱向加勁肋處的局部壓應力，取 計

16、算同前。計算同前。cc 3 . 02 ：的的實實用用計計算算表表達達式式如如下下2,22,crccrcr 高度受拉邊緣的距離。高度受拉邊緣的距離?？v向加勁肋至腹板計算縱向加勁肋至腹板計算代替：代替：改為改為公式計算，但應將公式計算，但應將按按） 222222351941hfthywbbbcrcr ;2202代代替替改改為為公公式式計計算算，但但應應將將按按）hhcrcr 2,2:32220,2, hahahhcrCcrc取取時時當當代替代替改為改為公式計算，但應將公式計算，但應將按按） ( () )受壓翼緣和縱向加勁肋間設有短加勁肋的區(qū)格板受壓翼緣和縱向加勁肋間設有短加勁肋的區(qū)格板ah hh

17、ha a1 1h1)175(12121,1 crcrcccr 式中：式中： 、c c 、-計算同前；計算同前；：的的實實用用計計算算表表達達式式如如下下1,11,crccrcr ;11公公式式計計算算按按）crcr 111111111111,5 . 04 . 012 . 123573235872 . 13hahaftabftaahaywcywccbcrcrc 時時：上上式式右右側(cè)側(cè)乘乘以以當當未未受受到到束束時時：、當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)受受到到約約束束時時：、當當梁梁的的受受壓壓翼翼緣緣扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時：當當代代替替：改改為為公公式式計計算算，但但應應將將按按） ;21101代代替

18、替、改改為為、公公式式計計算算，但但應應將將按按）ahahcrcr 6.6.腹板局部穩(wěn)定驗算步驟腹板局部穩(wěn)定驗算步驟實腹梁腹板局部穩(wěn)定的驗算比較復雜。驗算步驟如下：實腹梁腹板局部穩(wěn)定的驗算比較復雜。驗算步驟如下： (1) 計算高厚比。若滿足規(guī)定限值，或不必設置加勁肋；或計算高厚比。若滿足規(guī)定限值，或不必設置加勁肋；或根據(jù)構(gòu)造要求設置橫向加勁肋，但不需驗算穩(wěn)定性。根據(jù)構(gòu)造要求設置橫向加勁肋，但不需驗算穩(wěn)定性。(2) 當高厚比超過規(guī)定限值時，應按規(guī)定設置橫向加勁肋或當高厚比超過規(guī)定限值時，應按規(guī)定設置橫向加勁肋或橫向、縱向加勁肋以及短加勁肋。橫向、縱向加勁肋以及短加勁肋。 1）先設定加勁肋間距）先

19、設定加勁肋間距a (0.5h0 a 2h0)。 2）計算加勁肋之間板塊的平均彎曲正應力、平均力剪應）計算加勁肋之間板塊的平均彎曲正應力、平均力剪應力和局部壓應力。力和局部壓應力。 3）計算各種單一力學狀態(tài)下的臨界應力：臨界彎曲應力）計算各種單一力學狀態(tài)下的臨界應力：臨界彎曲應力( cr)、臨界剪應力、臨界剪應力( cr)、臨界局部壓應力、臨界局部壓應力( c,cr) 。 4）驗算腹板穩(wěn)定。過于富?；虿粷M足設計要求時，可調(diào)）驗算腹板穩(wěn)定。過于富?；虿粷M足設計要求時，可調(diào)整縱、橫向加勁肋的間距，再進行驗算。整縱、橫向加勁肋的間距，再進行驗算。( (四）加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸四）加勁肋的構(gòu)造和截面尺

20、寸1 1加勁肋布置加勁肋布置宜成對布置，對于靜力荷載下的梁可單側(cè)布置。宜成對布置，對于靜力荷載下的梁可單側(cè)布置。橫向加勁肋的間距橫向加勁肋的間距a a應滿足：應滿足：0025 . 0hah (1)(1)僅設置橫向加勁肋時僅設置橫向加勁肋時2.2.加勁肋的截面尺寸加勁肋的截面尺寸100, 00 wcth 當當 時時,005 . 25 . 0hah 縱向加勁肋至腹板計算高度邊緣的距離應在縱向加勁肋至腹板計算高度邊緣的距離應在: :范范圍圍內(nèi)內(nèi)。25.2cchh40mm300 hbs橫向加勁肋的寬度：橫向加勁肋的寬度：15ssbt 橫向加勁肋的厚度：橫向加勁肋的厚度：單側(cè)布置時，外伸寬度增加單側(cè)布置

21、時，外伸寬度增加2020。 (2) (2)同時設置橫向、縱向加勁肋時，除滿足以上要求外：同時設置橫向、縱向加勁肋時，除滿足以上要求外：303wssz3)2(121wthtbtI 橫向加勁肋應滿足橫向加勁肋應滿足: :縱向加勁肋應滿足縱向加勁肋應滿足: :3w02000)(0.452.5(,85. 0/thhahaIhay 3w00.51,85. 0/thIhay ( (五）支承加勁肋計算五）支承加勁肋計算)185 (cec ceefAF 1.1.端面承壓端面承壓A Acece-加勁肋端面實際承壓面積加勁肋端面實際承壓面積; ;f fcece-鋼材承壓強度設計值。鋼材承壓強度設計值。CCCCC5

22、0-100tho2/sb3/sb2t3.3.支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應按承受全部集中支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應按承受全部集中力或支座反力，計算時假定應力沿焊縫長度均勻分布。力或支座反力，計算時假定應力沿焊縫長度均勻分布。2.2.加勁肋應按軸心受壓構(gòu)件驗算其垂直于腹板方向的加勁肋應按軸心受壓構(gòu)件驗算其垂直于腹板方向的整體穩(wěn)定，截面為十字形截面，取加勁肋每側(cè)腹板長整體穩(wěn)定，截面為十字形截面，取加勁肋每側(cè)腹板長度為度為 及加勁肋及加勁肋, , 作為計算截面面積。作為計算截面面積。ywftC/23515 fAF 4.4.支承加勁肋與翼緣的連接焊縫，應按傳力情況進行連支承加勁肋與翼緣的連接焊縫，

23、應按傳力情況進行連接焊縫計算。接焊縫計算。5-5 5-5 型鋼梁的設計型鋼梁的設計一、設計原則一、設計原則 強度、整體穩(wěn)定、剛度要求、局壓承載力強度、整體穩(wěn)定、剛度要求、局壓承載力 局部穩(wěn)定一般均滿足要求。局部穩(wěn)定一般均滿足要求。二、設計步驟二、設計步驟 （一）單向彎曲型鋼梁（一）單向彎曲型鋼梁 以工字型鋼為例以工字型鋼為例 1 1、梁的內(nèi)力求解：、梁的內(nèi)力求解： 設計荷載下的最大設計荷載下的最大M Mx x 及及V V（不含自（不含自重）。重）。 2 2、W Wnxnx求解：求解：)05. 1( 可可取取fMWxxnx 5-55-5 前面幾節(jié)根據(jù)板件局部不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)的前面幾節(jié)根據(jù)板件局

24、部不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)的要求，確定了板件的寬厚比限值。實際上，梁的腹要求，確定了板件的寬厚比限值。實際上，梁的腹板高厚比在超出限值發(fā)生彈性屈曲后，尚有較大潛板高厚比在超出限值發(fā)生彈性屈曲后，尚有較大潛力，稱力，稱“屈曲后強度屈曲后強度”。利用腹板屈曲后強度的梁，。利用腹板屈曲后強度的梁，即使高厚比很大也可以僅僅設置橫向加勁肋，因而即使高厚比很大也可以僅僅設置橫向加勁肋，因而具有很好的經(jīng)濟效果。具有很好的經(jīng)濟效果。20032003規(guī)范規(guī)定，承受靜力荷規(guī)范規(guī)定，承受靜力荷載和間接承受動力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后載和間接承受動力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后強度強度。一一 腹板屈曲后的抗剪承載力腹板

25、屈曲后的抗剪承載力VuVu 根據(jù)理論和試驗研究，抗剪承載力設計值根據(jù)理論和試驗研究，抗剪承載力設計值Vu可采用下列公式計算：可采用下列公式計算：2 . 1000/2 . 1)8 . 0(5 . 01 2 . 18 . 08 . 0svwussvwusvwusfthVfthVfthV 時，時，當當時，時，當當時，時，當當二二 腹板屈曲后的抗彎承載力腹板屈曲后的抗彎承載力MuMu 我國規(guī)范采用了近似計算公式來計算梁的抗我國規(guī)范采用了近似計算公式來計算梁的抗彎承載力。彎承載力。 梁截面慣性矩為梁截面慣性矩為( (忽略孔洞繞本身軸慣性矩忽略孔洞繞本身軸慣性矩) )：wwxcwcxxethIhthII3

26、2)1(212)1(2 梁截面模量折減系數(shù)的計算梁截面模量折減系數(shù)的計算hcxx(1-)hc0.5hc0.5hc0.5hc0.5hc(a)(c)(d)(b)梁截面模量折減系數(shù)為：梁截面模量折減系數(shù)為： 是按雙軸對稱截面塑性發(fā)展系數(shù)是按雙軸對稱截面塑性發(fā)展系數(shù)x=1.0得得出的偏安全的近似公式，也可用于出的偏安全的近似公式，也可用于x=1.05和和單軸對抗彎承載力設計值為：單軸對抗彎承載力設計值為：xwwxxexxeeIthIIWW2113fWMxexeu三三 考慮腹板屈曲后強度的梁的計算公式考慮腹板屈曲后強度的梁的計算公式 在橫向加勁肋之間的腹板各區(qū)段，通常承受彎矩和在橫向加勁肋之間的腹板各區(qū)

27、段，通常承受彎矩和剪力的共同作用。我國規(guī)范采用的計算式為：剪力的共同作用。我國規(guī)范采用的計算式為：0 . 115 . 05 . 0/0 . 1/2 feufuufufMMMMVVMMVVVVMM其他情況，其他情況，時，時，當當時，時，當當5-6 5-6 型鋼梁的設計型鋼梁的設計一、設計原則一、設計原則 強度、整體穩(wěn)定、剛度要求、局壓承載力強度、整體穩(wěn)定、剛度要求、局壓承載力 局部穩(wěn)定一般均滿足要求。局部穩(wěn)定一般均滿足要求。二、設計步驟二、設計步驟 （一）單向彎曲型鋼梁（一）單向彎曲型鋼梁 以工字型鋼為例以工字型鋼為例 1 1、梁的內(nèi)力求解：、梁的內(nèi)力求解： 設計荷載下的最大設計荷載下的最大M

28、Mx x 及及V V（不含自（不含自重）。重）。 2 2、W Wnxnx求解：求解：)05. 1( 可可取取fMWxxnx 選取適當?shù)男弯摻孛?，得截面參?shù)。選取適當?shù)男弯摻孛?，得截面參?shù)。3 3、彎曲正應力驗算：、彎曲正應力驗算： 求得設計荷載及其自重作用下的，截面最大設計求得設計荷載及其自重作用下的，截面最大設計內(nèi)力內(nèi)力MMx x和和V V4 4、最大剪力驗算、最大剪力驗算5 5、整體穩(wěn)定驗算、整體穩(wěn)定驗算6 6、局壓驗算、局壓驗算7 7、剛度驗算、剛度驗算fWMnxxx vftISV wmax fltF zwc fWMxbx （二）雙向彎曲型鋼梁（二）雙向彎曲型鋼梁 以工字型鋼為例以工字型

29、鋼為例 1 1、梁的內(nèi)力求解：、梁的內(nèi)力求解： 設計荷載下的最大設計荷載下的最大MMx x 、V V （不含自重）（不含自重）和和MMy y 。 2 2、W Wnxnx可由強度初估：可由強度初估： 選取適當?shù)男弯摻孛?，得截面參?shù)。選取適當?shù)男弯摻孛?，得截面參?shù)。 3 3、抗彎強度驗算：、抗彎強度驗算： 求得設計內(nèi)力求得設計內(nèi)力MMx x、V V （含自重）和（含自重）和MMy y 經(jīng)經(jīng)驗驗系系數(shù)數(shù)。 fMMfMWWMWxyxxynynxyxxnx14 4、最大剪力驗算、最大剪力驗算5 5、整體穩(wěn)定驗算、整體穩(wěn)定驗算6 6、局壓驗算、局壓驗算7 7、剛度驗算、剛度驗算fWMWMnyyynxxx

30、vftISV wmax fltF zwc fWMWMyyyxbx 5-7 5-7 組合梁的設計組合梁的設計一、截面選擇一、截面選擇 原則：強度、穩(wěn)定、剛度、經(jīng)濟性等要求原則：強度、穩(wěn)定、剛度、經(jīng)濟性等要求1 1、截面高度、截面高度（1 1）容許最大高度）容許最大高度h hmaxmax凈空要求；凈空要求；（2 2）容許最小高度）容許最小高度h hminmin 由剛度條件確定，以簡支梁為例：由剛度條件確定，以簡支梁為例：?？煽山扑迫∪『珊奢d載平平均均分分項項系系數(shù)數(shù)，取取3 . 1 sksf EhlhEWlMEIMlEIlqkxkxkxk4810481048538452224 TTlEfhEh

31、fl 2min23 .148103 .14810 （3 3）梁的經(jīng)濟高度）梁的經(jīng)濟高度h he e 經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式：。吊吊車車梁梁有有橫橫向向荷荷載載時時：；否否則則截截面面無無削削弱弱時時：系系數(shù)數(shù)式式中中：單單位位或或9 . 07 . 0)29 . 085. 0)1)(307234 . 0 xxxxexefMWcmWhWh2 2、腹板高度、腹板高度h hw w 因翼緣厚度較小，可取因翼緣厚度較小，可取h hw w比比h h稍小，滿足稍小，滿足5050的模數(shù)。的模數(shù)。3 3、腹板厚度、腹板厚度t tw w 由抗剪強度確定：由抗剪強度確定： 一般按上式求出的一般按上式求出的twtw較小，可

32、按經(jīng)驗公式計算：較小，可按經(jīng)驗公式計算： 構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：4 4、翼緣尺寸確定：、翼緣尺寸確定： 由由WWx x及腹板截面面積確定：及腹板截面面積確定：綜上所述，梁的高度應滿足：綜上所述，梁的高度應滿足：ehhhhh 且且maxminmax1.2wwvtVh f):(115 . 3cmhthtwwww單單位位或或 06250 235wwytmmhtf且一般一般b bf f以以10mm10mm為模數(shù)，為模數(shù)， t t以以2mm2mm為模數(shù)。為模數(shù)。確定確定b bf f 、t t尚應考慮板材的規(guī)格及局部穩(wěn)定要求。尚應考慮板材的規(guī)格及局部穩(wěn)定要求。21322121 htbhtIfwwxb bf

33、fh hw wh h1 1h htt tw wxxhhtbhhthIWfwwxx213612 6621wwwxfwfwwxwhthWtbthbhtWhhh 取?。?。，代代入入上上式式得得另另，一一般般有有：thbhf5 . 26 二、截面驗算二、截面驗算 截面確定后，求得截面幾何參數(shù)截面確定后，求得截面幾何參數(shù)I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y 等。等。1 1、強度驗算：抗彎強度、抗剪強度、局壓強度、折、強度驗算：抗彎強度、抗剪強度、局壓強度、折 算應力；算應力；2 2、整體穩(wěn)定驗算；、整體穩(wěn)定驗算；3 3、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板一般通過加勁肋來保證、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板

34、一般通過加勁肋來保證4 4、剛度驗算；、剛度驗算；5 5、動荷載作用，必要時尚應進行疲勞驗算。、動荷載作用，必要時尚應進行疲勞驗算。三、組合梁截面沿長度的改變?nèi)?、組合梁截面沿長度的改變 一般來講，截面一般來講，截面MM沿沿l l改變，為節(jié)約鋼材，將改變，為節(jié)約鋼材，將MM較較小區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：小區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：1 1、改變翼緣板截面、改變翼緣板截面（1 1）單層翼緣板，一般改變）單層翼緣板，一般改變b bf f，而，而t t不變，做法如圖：不變，做法如圖：b bf fb bf f12.5（a）（b）l lll/6/6ll/6/6M M1 1M M

35、1 1M M （2 2）多層翼緣板，可采用切斷外層翼緣板的方法，斷）多層翼緣板，可采用切斷外層翼緣板的方法，斷 點計算確定，做法如圖：點計算確定，做法如圖： 為了保證，斷點處能正常工作，實際斷點外為了保證，斷點處能正常工作，實際斷點外伸長度伸長度l l1 1應滿足：應滿足：l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 1 1 1）端部有正面角焊縫時：）端部有正面角焊縫時： 當當h hf f 0.750.75t t1 1時：時： l l1 1 b b1 1當當h hf f 0.75 0.75t t1 1時：時： l l1 1 1.51.5b b1 1 2 2）端部無正面角焊縫時：）端部無正

36、面角焊縫時：l l1 1 22b b1 1 b b1 1 、t t1 1-外層翼緣板的寬度和厚度；外層翼緣板的寬度和厚度；h hf f - -焊腳尺寸。焊腳尺寸。l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 12 2、改變梁高、改變梁高 具體做法如圖：具體做法如圖：h hh h/2/2h hh h/2/2抵緊抵緊焊接焊接l l/6/6 l l/5/5四、焊接組合梁翼緣焊縫計算四、焊接組合梁翼緣焊縫計算單位長度上的剪力單位長度上的剪力V V1 1：積矩；積矩；翼緣截面對中和軸的面翼緣截面對中和軸的面式中：式中： 11111)195(SIVSttIVStVxwwxw 且且滿滿足足構(gòu)構(gòu)造造要要

37、求求。wfxfwfxffffIVShfIhVShV4 . 14 . 17 . 02111 當有集中力作用而又未設加勁肋時，應進行折算應力當有集中力作用而又未設加勁肋時，應進行折算應力計算：計算：)205(4 .12zz lhFlhFfef 得得：由由wfffff 22 2124 .11 xzfwffIVSlFfh wfxffzffIhVSlhF 2124 . 14 . 1 5-8 5-8 梁的拼接、連接和支座梁的拼接、連接和支座一、梁的拼接一、梁的拼接1 1、型鋼梁的拼接：、型鋼梁的拼接：2 2、組合梁的拼接：、組合梁的拼接：1010t tw w 500500 5005001234 45512

38、45345拼接處對接焊縫不能與基本拼接處對接焊縫不能與基本 金屬等強時金屬等強時, ,受拉翼緣焊縫受拉翼緣焊縫 應計算確定；應計算確定；翼緣拼接板的內(nèi)力應按下式翼緣拼接板的內(nèi)力應按下式 計算計算: : N N1 1= =A Afnfnf f A Afnfn- -被拼接翼緣板凈截面面積。被拼接翼緣板凈截面面積。 腹板拼接板及其連接承擔的內(nèi)力為：腹板拼接板及其連接承擔的內(nèi)力為： 1 1）拼接截面處的全部剪力）拼接截面處的全部剪力v v； 2 2）按剛度分配到腹板上的彎矩）按剛度分配到腹板上的彎矩MMw w： 梁截面慣性矩。梁截面慣性矩。腹板截面慣性矩；腹板截面慣性矩； IIIIMMwww次梁與主梁

39、的疊接次梁與主梁的疊接二、主、次梁的連接二、主、次梁的連接次梁與主梁的平接次梁與主梁的平接三、梁的支座三、梁的支座支于砌體或混凝土上的支座有三種形式：支于砌體或混凝土上的支座有三種形式：R平板支座平板支座鉸軸式支座鉸軸式支座支支座座墊墊板板的的長長和和寬寬；、支支承承材材料料的的承承壓壓強強度度；支支座座反反力力；：支支座座板板截截面面面面積積 bafRfRbaAAccb弧形支座弧形支座r 為了防止弧形支座的弧形墊塊和滾軸支座的滾軸被為了防止弧形支座的弧形墊塊和滾軸支座的滾軸被劈裂，其圓弧面與鋼板接觸面的承壓力，應滿足：劈裂，其圓弧面與鋼板接觸面的承壓力，應滿足：br。座座滾滾軸軸個個數(shù)數(shù)，對

40、對于于弧弧形形支支的的接接觸觸長長度度；弧弧形形表表面面或或滾滾軸軸與與平平板板滾滾軸軸支支座座的的滾滾軸軸直直徑徑；倍倍或或的的弧弧形形支支座座板板表表面面半半徑徑式式中中：112)3(401 nnabrrdEndaV樞樞軸軸縱縱向向接接觸觸長長度度。樞樞軸軸直直徑徑；式式中中： ldfdlR)215(2 構(gòu)造要求構(gòu)造要求例題例題 某車間工作平臺梁格布置如圖所示，平臺上無某車間工作平臺梁格布置如圖所示，平臺上無動力荷載，均布活荷載標準值為動力荷載，均布活荷載標準值為4.5kN/m2，恒載標準，恒載標準值為值為3kN/m2，鋼材為，鋼材為Q235B，假定平臺板為剛性，可，假定平臺板為剛性，可以

41、保證次梁的整體穩(wěn)定。試設計主梁（組合截面）和以保證次梁的整體穩(wěn)定。試設計主梁（組合截面）和次梁（型鋼）。次梁（型鋼）。43m=12m3m6m43m=12m6m6mA分析分析 解題步驟解題步驟荷載組合荷載組合計算彎矩計算彎矩選擇截面選擇截面 驗算強度、剛度等。驗算強度、剛度等。 解解 荷載組合荷載組合 標準荷載標準荷載 q0= qk+q1k 設計荷載設計荷載 q= 0( Gqk+ G1q1k) 0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。安全等級二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。安全等級二級， 0 =1.0 G永久荷載分項系數(shù)，一般取永久荷載分項系數(shù)，一般取 G =1.2 G1可變荷載分項系數(shù)，一般取可變荷載分項系數(shù)，一般取 G1

42、=1.4 荷載組合系數(shù)，取荷載組合系數(shù)，取 =0.943m=12m3m6m43m=12m6m6m例題例題 某車間某車間工作平臺梁格布置如圖所示，平臺上無動力荷載，均布活工作平臺梁格布置如圖所示，平臺上無動力荷載，均布活荷載標準值為荷載標準值為4.5kN/m2，恒載標準值為，恒載標準值為3kN/m2，鋼材為，鋼材為Q235B，假定平臺，假定平臺板為剛性，可以保證次梁的整體穩(wěn)定。試設計主梁（組合截面）和次梁板為剛性，可以保證次梁的整體穩(wěn)定。試設計主梁（組合截面）和次梁（型鋼）。（型鋼）。6000q43m=12m3m6m43m=12m6m6mA解解1.1.次梁設計次梁設計1 1）荷載及內(nèi)力計算）荷載

43、及內(nèi)力計算將次梁將次梁A A設計為簡支梁，其計算簡設計為簡支梁，其計算簡圖如下圖。圖如下圖。均布荷載設計值：均布荷載設計值：2kkN/m5 . 75 . 43q2dkN/m45. 95 . 43 . 132 . 1q均布荷載標準值：均布荷載標準值：次梁承受的線荷載：次梁承受的線荷載：kN/m35.28345. 9q3 3）截面強度驗算）截面強度驗算支座處最大剪力：支座處最大剪力：kN.m58.271635.28818122maxqlMkN.m37.13179. 258.127xM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：kN05.85635.28212

44、1maxqlV336xxnxcm565mm56513821505. 11058.127fMW查附表，選用查附表，選用I32a，梁自重，梁自重g=52.699.8516N/m，Ix=11080cm4Wx=692.5cm3，Sx=400.5cm3，tw=9.5mm。梁自重產(chǎn)生的彎矩：梁自重產(chǎn)生的彎矩：kN.m79. 262 . 1516818122gqlM總彎矩：總彎矩：2 2）初選截面）初選截面支座處最大剪應力：支座處最大剪應力：4 4）剛度驗算）剛度驗算( (采用標準荷載采用標準荷載) )223N/mm125N/mm4 .325 . 91108005 .4001005.85vwxxftIVS

45、可見型鋼由于腹板較厚，剪應力一般不起控制作用。因可見型鋼由于腹板較厚，剪應力一般不起控制作用。因此只有在截面有較大削弱時才必須驗算剪應力此只有在截面有較大削弱時才必須驗算剪應力。 mm24250mm6 .161011080206000384600035 . 75384544x4lEIql梁跨中最大彎曲應力：梁跨中最大彎曲應力：2236nxxxN/mm215N/mm67.180105 .69205. 11037.131fWM滿足滿足滿足滿足43000=12000173.8173.8173.82.2.主梁設計主梁設計43m=12m3m6m43m=12m6m6m1 1）內(nèi)力計算）內(nèi)力計算B B將主梁

46、將主梁B B也設計為簡支梁，其計算簡圖如下圖。也設計為簡支梁，其計算簡圖如下圖。兩側(cè)次梁對主梁產(chǎn)生的壓兩側(cè)次梁對主梁產(chǎn)生的壓力為：力為：39.45 3 6 516 1.2 6 10173.81kNF 主梁的支座反力（未計主梁自重）：主梁的支座反力（未計主梁自重）：跨中最大彎矩：跨中最大彎矩：1173.8173.8260.7kN2R kN.m8 .104238 .17367 .260maxM2 2）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 .1042fMW梁的高度在凈空上無限制，按剛度要求，工

47、作平臺主梁的梁的高度在凈空上無限制，按剛度要求，工作平臺主梁的容許撓度為容許撓度為l/400 0，則梁容許的最小高度為，則梁容許的最小高度為：（參照均布荷：（參照均布荷載作用）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)驗公式，可得梁的經(jīng)濟高度：再按經(jīng)驗公式，可得梁的經(jīng)濟高度：1371

48、. 9141361tb腹板厚度按抗剪腹板厚度按抗剪強度：強度：mm5 . 212510002607001.22 . 1vwmaxfhVtw考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素造因素:mm04. 95 . 3/10005 . 3/wwht可見依剪力要求所需的腹板厚度很小?？梢娨兰袅σ笏璧母拱搴穸群苄??？紤]利用屈曲后強度，取腹板厚考慮利用屈曲后強度，取腹板厚t=8mm。根據(jù)近似公式計算所需翼緣板面積：根據(jù)近似公式計算所需翼緣板面積：2wwwxmm3286610008100046192966hthWbt翼緣板寬：翼緣板寬：b=(1/51/3)hw=200330mm，取，取b=280mm。翼緣板厚：翼緣板厚：t=3286/2