第三章 構(gòu)件的截面承載能力

1、第三章第三章第三章第三章 構(gòu)件的截面承載能力構(gòu)件的截面承載能力3.1 3.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇2.3 2.3 梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力3.2 3.2 梁的類型和強(qiáng)度梁的類型和強(qiáng)度3.5 3.5 梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)梁的內(nèi)力重分布和塑性設(shè)計(jì)3.43.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面按強(qiáng)度條件選擇梁截面3.6 3.6 拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算第三章第三章 本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)基本要求：掌握軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算并會根據(jù)要求設(shè)計(jì)截面，梁構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算方法；理解設(shè)計(jì)梁截面的方法，拉彎、壓彎構(gòu)

2、件的工作性能；了解軸心受力構(gòu)件及梁的應(yīng)用范圍，拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用。 重點(diǎn)：軸心受力構(gòu)件、梁及拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。 難點(diǎn)：梁的扭轉(zhuǎn)，按強(qiáng)度條件選擇梁截面。 第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇1、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用+b)a)+ 軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件（軸心拉桿）和軸心受壓構(gòu)件（軸心壓桿）。 在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架、塔架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇柱 腳yyxxx11柱 腳( 實(shí) 軸 )xxy1y( 虛 軸 )( 虛 軸 )y1 x( 實(shí)

3、 軸 )y柱 頭柱 身柱 身ll綴 板l = l綴條柱 頭a）實(shí)腹式柱 b）格構(gòu)式綴板柱 c）格構(gòu)式綴條柱實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。軸心受力構(gòu)件截面的要求：（1）能提供承載力需要的截面積（2）制作比較簡單（3）便于和相鄰的構(gòu)件連接（4）截面開展而壁厚較薄第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇2、軸心受力構(gòu)件的截面形式熱軋型鋼截面冷彎薄壁型鋼截面實(shí)腹式組合截面格構(gòu)式組合截面實(shí)腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸較大時鋼材用量較多；而格構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)現(xiàn)兩

4、主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較好，用料較省。第三章第三章軸心受拉構(gòu)件強(qiáng)度 （承載能力極限狀態(tài)）剛度 （正常使用極限狀態(tài)）軸心受壓構(gòu)件剛度 （正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì): 軸心壓桿截面無削弱，一般不會發(fā)生強(qiáng)度破壞。只有截面削弱較大或非常短粗的構(gòu)件，則可能發(fā)生強(qiáng)度破壞。 二、軸心受拉、受壓構(gòu)件的強(qiáng)度3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇 以軸心受力構(gòu)件截面上的平均應(yīng)力不超過鋼材的屈服強(qiáng)度為計(jì)算準(zhǔn)則。NfA式中： N 軸心力設(shè)計(jì)值； A 構(gòu)件的毛截面面積； f 鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，=y/R。 1. 截面無

5、削弱 構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。 設(shè)計(jì)時，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇2. 有孔洞等削弱 彈性階段應(yīng)力分布不均勻； 極限狀態(tài)凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力 以構(gòu)件凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足：nNfA n/N Af截面削弱處的應(yīng)力分布NNNN0 max=30 fy (a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇NN11NN11第三章第三章3.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及截面選擇三、索的受力性能和強(qiáng)度計(jì)算索是理想柔性的，不能受壓，也不能抗彎；索的材料符合胡克定律。索

6、的強(qiáng)度計(jì)算按容許應(yīng)力法計(jì)算：kmaxkNfAK安全系數(shù)，宜取2.53.0鋼索材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼索的有效截面積各組合工況下的拉力標(biāo)準(zhǔn)值第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度一、梁的類型鋼梁主要用以承受橫向荷載。如樓蓋梁、工作平臺梁、墻架梁、吊車梁、檁條及梁式橋、大跨斜拉橋、懸索橋中的橋面梁等。 鋼梁按制作方法的分為：型鋼梁 組合梁 熱軋型鋼梁 冷彎薄壁型鋼梁 按彎曲變形狀況分為：單向彎曲構(gòu)件雙向彎曲構(gòu)件第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度梁的截面形式組合梁熱軋型鋼梁冷彎薄壁型鋼梁第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度楔形梁雙向受彎梁蜂窩梁( a )( b )第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力梁第三章第三章3

7、.2梁的類型和強(qiáng)度 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)定和剛度四個方面的要求。 前三項(xiàng)屬于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，采用荷載的設(shè)計(jì)值； 第四項(xiàng)為正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，計(jì)算撓度時按荷載的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行。對于直接承受重復(fù)荷載作用的梁，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n5104時還應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。正常使用極限狀態(tài) 剛度承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度二、梁的彎曲、剪切強(qiáng)度1.梁的正應(yīng)力MMABCDMeMpMwE=0EstEyst梁的M-w曲線應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡圖第三章第三章彈性區(qū)塑性區(qū)a=fy彈塑性階段3.2梁的類型和強(qiáng)度 fy彈性階段全部塑性=

8、fy塑性階段fy應(yīng)變硬化階段（1）梁的正應(yīng)力分布yyxx第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度（2）彎矩 當(dāng)最大應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)fy時，構(gòu)件截面處于彈性極限狀態(tài)，其上彎矩為屈服彎矩Me。 enyMW f=fy彈性極限階段Wn 截面繞 x軸的凈截面模量。第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度 截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，應(yīng)力分布呈矩形。截面形成塑性鉸，彎矩達(dá)到塑性彎矩Mp。pnpyMW fWnp截面對x軸的截面塑性模量。2n1npxSSWS1n 、S2n 中和軸以上、下凈截面對中和軸的面積矩。 隨著隨著Mx的進(jìn)一步增大的進(jìn)一步增大全部塑性=fy塑性階段第三章第三章找出達(dá)到極限彎矩時截面中和軸，即：與彎曲主軸平行面積

9、平分線，該中和軸兩邊面積相等。在雙軸對稱截面中，該軸就是主軸。分別求兩側(cè)面積對中和軸的面積矩，面積矩之和即為塑性截面模量。3.2梁的類型和強(qiáng)度Wpn計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度yyxxxxcyyy1y2yp-24010-20010形心軸中和軸-10200-10240雙軸對稱截面的形心軸和塑性中和軸重合單軸對稱截面當(dāng)形心軸不是截面的對稱軸時，形心軸與塑性中和軸不重合第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度截面的形狀系數(shù)F=1.5 矩形截面=1.7 圓形截面=1.27 圓管截面=1.11.17 工字形截面繞x軸 塑性系數(shù)F與截面形狀有關(guān)，而與材料的性質(zhì)無關(guān)，所以又稱截面的形狀系數(shù)。

10、pnpynpenynMWfWFMW fW截面繞x軸的塑性系數(shù)F：第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度梁的設(shè)計(jì)僅邊緣屈服，材料的強(qiáng)度性能未充分發(fā)揮。允許截面有一定的塑性發(fā)展，塑性發(fā)展區(qū)深度為a=(1/81/4)h，引入截面塑性發(fā)展系數(shù)x、y。出現(xiàn)塑性鉸，導(dǎo)致變形過大，一個靜定梁中只允許出現(xiàn)一個塑性鉸，故塑性設(shè)計(jì)僅限于等截面。（3）彎曲正應(yīng)力彈性設(shè)計(jì)：彈塑性設(shè)計(jì)：塑性設(shè)計(jì)：需要計(jì)算疲勞的梁、冷彎型鋼梁一般受彎構(gòu)件第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度xxnxMfWa）繞x軸單向彎曲時fWMWMnyyynxxxb）繞x、y軸雙向彎曲時式中：Mx、My梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wnx、Wny截面對x、

11、y軸的凈截面模量； x、y截面對x、y軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)，小于F；f 鋼材抗彎設(shè)計(jì)強(qiáng)度 。 第三章第三章截面塑性發(fā)展系數(shù)的取值見P79表3-33.2梁的類型和強(qiáng)度第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度關(guān)于截面塑性發(fā)展系數(shù)的規(guī)定：a、僅承受靜載或間接動荷載時考慮塑性發(fā) 展，對承受直接動力荷載，取1yxb、當(dāng) 時，塑性發(fā)展對翼緣局部穩(wěn)定會有不利影響，取yftb235131xyrrxxyybtc、 對于需要計(jì)算疲勞的梁，因?yàn)橛兴苄詤^(qū)深入的截面，塑性區(qū)鋼材易發(fā)生硬化，促使疲勞斷裂提前發(fā)生，宜取 x= y =1.0。第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度工字形和槽形截面梁中的剪應(yīng)力 式中 ： Vy 計(jì)算截面沿腹板

12、平面作用的剪力；Sx 計(jì)算剪應(yīng)力處以上（或以左/右）毛截面對中和軸的面積矩；Ix毛截面慣性矩；t計(jì)算點(diǎn)處板件的厚度；fv鋼材抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度。yxvx wV SfI t 根據(jù)材料力學(xué)薄壁開口截面的剪應(yīng)力計(jì)算公式，梁的抗剪強(qiáng)度或剪應(yīng)力按下式計(jì)算：2.梁的剪應(yīng)力工字型截面剪應(yīng)力可近似按下式計(jì)算vwwfthV第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度 在構(gòu)件截面上有一特殊點(diǎn)S，當(dāng)外力產(chǎn)生的剪力作用在該點(diǎn)時構(gòu)件只產(chǎn)生線位移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)S稱為構(gòu)件的剪力中心。若外力不通過剪力中心，梁在彎曲的同時還會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，剪力中心的位置與截面的形狀和尺寸有關(guān)，而與外荷載無關(guān)。剪力中心sssooooso,so,so為截面形心，

13、s為截面剪心開口截面剪心位置示意圖 3.梁的扭轉(zhuǎn)第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度自由扭轉(zhuǎn)：截面不受任何約束，能夠自由產(chǎn)生翹曲變形的扭轉(zhuǎn)。 特點(diǎn)：軸向位移不受約束，截面可自由翹曲變形；各截面翹曲變形相同，縱向纖維保持直線且長度不變，構(gòu)件單位長度的扭轉(zhuǎn)角處處相等；截面上只有剪應(yīng)力，縱向正應(yīng)力為零。第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度tSGIM 開口薄壁構(gòu)件自由扭轉(zhuǎn)時，作用在構(gòu)件上的自由扭矩為：板件邊緣的最大剪應(yīng)力max與Ms的關(guān)系為：tsmaxItM 式中： Ms 截面上的扭矩； GIt截面扭轉(zhuǎn)剛度； G 材料剪切模量； It截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)，也稱抗扭慣性矩；截面的扭轉(zhuǎn)角； bi、ti 第 i個矩形條的長

14、度、厚度； k 型鋼修正系數(shù)。k的取值：的取值：槽鋼：槽鋼：k=1.12T形鋼：形鋼：k=1.15 I字鋼：字鋼：k=1.20角鋼：角鋼： k=1.0033iitbkIt第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度 閉口薄壁構(gòu)件自由扭轉(zhuǎn)時，在扭矩作用下其截面內(nèi)部將形成沿各板件中線方向閉合形剪力流。截面壁厚兩側(cè)剪應(yīng)力方向相同，剪應(yīng)力可視為沿厚度均勻分布，方向與截面中線垂直。沿構(gòu)件截面任意處 為常數(shù)。t2t1bh截面扭轉(zhuǎn)常數(shù)的一般公式為：tAItds42閉口截面的抗扭能力要比開口截面的抗扭能力大的多。閉口截面的抗扭能力要比開口截面的抗扭能力大的多。表示沿壁板中線一周的積分A閉合壁板中線所圍成的面積第三章第三章

15、3.2梁的類型和強(qiáng)度第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度約束扭轉(zhuǎn) 桿件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下由于支承條件或荷載條件的不同，截面不能完全自由的產(chǎn)生翹曲變形，即翹曲變形收到約束的扭轉(zhuǎn)。 特點(diǎn)：由于支座的阻礙或其它原因，受扭構(gòu)件的截面不能完全自由地翹曲（翹曲受到約束）。扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力分布自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 彎曲扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力第三章第三章3.2梁的類型和強(qiáng)度MT=Ms+MttsGIGIM自由扭轉(zhuǎn)的扭矩 EIhVMf約束（翹曲）扭轉(zhuǎn)的扭矩I翹曲常數(shù)（扇性慣性矩）第三章第三章 約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力ff2MhxxEI BW B 雙力矩對工形截面梁對冷彎槽鋼等非雙軸對稱梁3.2梁的類型和強(qiáng)度第三章第三章3.3梁的局部壓應(yīng)力

16、和組合應(yīng)力一、局部壓應(yīng)力1.受力分析：第三章第三章3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力cw zFft l2.計(jì)算公式：式中：F集中荷載，動力荷載作用時需考慮動力系數(shù) 集中荷載放大系數(shù)（考慮吊車輪壓分配不均勻），重級工作 制吊車梁=1.35，其它梁=1.0； lz集中荷載在腹板計(jì)算高度上邊緣的假定分布長度注意：1.吊車梁必須計(jì)算局部壓應(yīng)力； 2.均布荷載作用下不需驗(yàn)算； 3.集中荷載下設(shè)置支承加勁肋時 不需驗(yàn)算。第三章第三章3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力假定分布長度lz的確定：hy自梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離。hR軌道的高度，對梁頂無軌道的梁hR=0。zy2.5lah第三章第三章3.3梁的局部壓

17、應(yīng)力和組合應(yīng)力第三章第三章3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力二、多種應(yīng)力的組合效應(yīng)1.受力分析（確定危險(xiǎn)點(diǎn)位置）FFMV11 、 、 c的共同作用y1yxc第三章第三章3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力fcc1222z3 當(dāng)梁的橫向荷載不通過截面剪心時， 應(yīng)和約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力加在一起，而 應(yīng)和自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力及約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力相結(jié)合。正應(yīng)力的驗(yàn)算式為：WBWMenx2.計(jì)算公式：注意位置：同一截面的同一點(diǎn) 當(dāng)與c異號時，1=1.2；當(dāng)與c同號或c=0時，1=1.1.( a )( b ) 、c、，為腹板計(jì)算高度邊緣同一點(diǎn)上同時產(chǎn)生的正應(yīng)力、局部壓應(yīng)力和剪應(yīng)力。第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面 梁的設(shè)計(jì)必

18、須滿足強(qiáng)度和剛度要求，工程設(shè)計(jì)中的梁大多都有防止整體失穩(wěn)的構(gòu)件與之相連，故可按強(qiáng)度條件進(jìn)行截面的選擇。初選截面截面驗(yàn)算截面選擇第三章第三章梁跨度不大軋制型鋼fMWxxnx查型鋼表選適用的截面一、初選截面（1）型鋼梁3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面選用鋼量最省的第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面（2）組合梁的設(shè)計(jì)首先求出fMWxxnx然后確定截面高度、腹板尺寸、翼緣尺寸。梁的總用鋼量最小)cm(3073xeWhA）確定梁高容許最大高度hmax容許最小高度hmin經(jīng)濟(jì)高度he建筑設(shè)計(jì)或工藝設(shè)備需求的凈空剛度條件確定： vv 第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面梁的最小高h(yuǎn)min，以承受均布荷載作用

19、下的雙軸對稱簡支梁為例：跨中最大撓度：84853845224qlEIlEIqlvEIMl485224852hEWMlEhl48102為了充分利用材料的強(qiáng)度應(yīng)取sf，s近似取為1.3 vEhflv3 . 148102 vEflh13 . 148102min均布荷載作用下簡支梁的最小高度vl/1000l/750l/600l/500l/400l/300l/250l/200hminQ235l/6l/8l/10l/12l/15l/20l/24l/30Q345l/4.1l/5.5l/6.8l/8.2l/10.2 l/13.7 l/16.4 l/20.5Q390l/3.7l/4.9l/6.1l/7.4l/9

20、.2l/12.3 l/14.7 l/18.2lnh6000min第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面B）腹板尺寸 腹板高度hw較梁高h(yuǎn)小得不多，可取為比h略小的數(shù)值，一般為50mm的倍數(shù)。 腹板主要受剪力作用，由抗剪強(qiáng)度要求和局部穩(wěn)定要求確定腹板厚度tw。mm611maxwvww（局部穩(wěn)定），（抗剪），hfhVtC）翼緣尺寸6612wwwx213wwxxw1hthWbthhbthhthIWhhh當(dāng)梁端翼緣無削弱時取1.2；當(dāng)梁端翼緣削弱時取1.5第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面當(dāng)利用部分塑性時，即x=1.0523515y1ftb23513y1ftb當(dāng)采用彈性設(shè)計(jì)時，即x=1.0通常按b

21、=25t選擇b和t，一般翼緣寬度b常在下述范圍：65 . 2hbhb1和t應(yīng)滿足第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面二、梁截面驗(yàn)算梁截面驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算局部穩(wěn)定驗(yàn)算屈曲后強(qiáng)度驗(yàn)算整體穩(wěn)定驗(yàn)算有整體失穩(wěn)可能的梁組合梁彎曲正應(yīng)力剪應(yīng)力局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力驗(yàn)算時要包含自重產(chǎn)生的效應(yīng)第三章第三章例題1 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(biāo)準(zhǔn)值為4.5kN/m2，恒載標(biāo)準(zhǔn)值為3kN/m2，鋼材為Q235B，假定平臺板為剛性，可以保證次梁的整體穩(wěn)定。試設(shè)計(jì)主梁（組合截面）和次梁（型鋼）。6000q43m=12m3m6m43m=12m6m6mA解解1.次梁設(shè)計(jì)1）荷載及內(nèi)力計(jì)算

22、將次梁A設(shè)計(jì)為簡支梁，其計(jì)算簡圖如下圖。均布荷載設(shè)計(jì)值：2kkN/m5 . 75 . 43q2dkN/m45. 95 . 43 . 132 . 1q均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：次梁承受的線荷載：kN/m35.28345. 9q第三章第三章3）截面強(qiáng)度驗(yàn)算支座處最大剪力：kN.m58.271635.28818122maxqlMkN.m37.13179. 258.127xM跨中最大彎矩：次梁所需要的凈截面抵抗矩為：kN05.85635.282121maxqlV336xxnxcm565mm56513821505. 11058.127fMW查P321附表1，選用I32a，梁自重g=52.79.8516N/m，Ix

23、=11080cm4Wx=692cm3，Sx=402.9cm2，tw=9.5mm。梁自重產(chǎn)生的彎矩：kN.m79. 262 . 1516818122gqlM總彎矩：2）初選截面第三章第三章支座處最大剪應(yīng)力：223N/mm125N/mm4 .325 . 91108005 .4001005.85vwxxftIVS 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才必須驗(yàn)算剪應(yīng)力。梁跨中最大彎曲應(yīng)力：2236nxxxN/mm215N/mm67.180105 .69205. 11037.131fWM第三章第三章43000=12000173.8173.8173.82.主梁設(shè)計(jì)43m

24、=12m3m6m43m=12m6m6m1）內(nèi)力計(jì)算B B將主梁B也設(shè)計(jì)為簡支梁兩側(cè)次梁對主梁產(chǎn)生的壓力為：kN81.17362 . 1516. 0205.85F主梁的支座反力（未計(jì)主梁自重）：跨中最大彎矩：kN6 .34728 .173RkN.m8 .104238 .17369 .866 .347maxM86.986.9第三章第三章2）初選截面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，工作平臺主梁的容許撓度為l/400，則梁容許的最小高度為：（參照均布荷載作用）mm80015120

25、0015minlh 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hw=100cm。cm6 .8630269.4619730733xeWh再按經(jīng)驗(yàn)公式，可得梁的經(jīng)濟(jì)高度：第三章第三章1371. 9141361tb腹板厚度按抗剪強(qiáng)度：mm5 . 212510002607001.22 . 1vwmaxfhVtw考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素:cm909. 011/10011/wwht可見依剪力要求所需的腹板厚度很小。取腹板t=8mm。根據(jù)近似公式計(jì)算所需翼緣板面積：2wwwxcm86.3261008 . 01004619.2966hthWbt翼緣板寬：b=(1/2.51/6)h=

26、167400mm，取b=280mm。翼緣板厚：t=3286/280=11.7mm，取t=14mm。翼緣外伸寬度：b1=(280-8)/2=136mm。 梁翼緣板的局部穩(wěn)定可以保證，且截面可以考慮部分塑性發(fā)展。梁截面如圖所示。148280141000第三章第三章1482801410003）截面驗(yàn)算截面的實(shí)際幾何性質(zhì)：3xcm52184 .51268193W42323cm26819324 . 11004 . 12821008 . 0121)(212121thbthtIwwwx2wwcm4 .1584 . 12828 . 01002btthA主梁自重估算：g149.2kg/m9.81.46kN/m單

27、位長度梁的質(zhì)量為：式中1.2為考慮腹板加勁肋等附加構(gòu)造用鋼使自重增大的系數(shù)，則梁的自重為：154.8100785010-61.2149.2kg/m第三章第三章由梁自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩：mkN54.31122 . 146. 1818122maxqlMkN51.10122 . 146. 12121qlV由梁自重產(chǎn)生的支座剪力：跨中最大彎矩：mkN34.107454.318 .1042maxM強(qiáng)度驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：2236nxxxN/mm215N/mm19610521805. 11074.1074fWM剪應(yīng)力驗(yàn)算略；次梁作用處設(shè)置支承加勁肋，不需驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面三

28、、梁截面沿長度的變化 思路：為了節(jié)約鋼材可將組合梁截面也隨彎矩變化而變化。均布荷載簡支梁改變梁高改變梁寬彎矩中間大，兩邊小剪力中間小，兩邊小支座到跨中腹板漸薄M1l/6V第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面b1bl/6l/61:4變截面時改變翼緣寬度改變梁高(1/61/5)lhh/2焊接 改變一次截面，節(jié)約1020鋼材，再改變一次，節(jié)約34。所以，改變一次截面。若改變截面效益不大，則不改變。梁端截面要滿足抗剪要求第三章第三章3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面l1l1理論切斷點(diǎn) 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： 1）端部有正面角焊縫時：當(dāng)hf 0.75t1時： l1 b1 當(dāng)hf

29、 Awfy）時 當(dāng)軸力較?。∟Awfy）時 wfAA式中 ，Af、Aw分別為翼緣和腹板的面積第三章第三章3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算3.拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則邊緣纖維屈服準(zhǔn)則 在構(gòu)件受力最大的截面上，截面邊緣處的最大應(yīng)力達(dá)到屈服時即認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了強(qiáng)度極限。此時構(gòu)件在彈性段工作。 計(jì)算拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度時，根據(jù)截面上應(yīng)力發(fā)展的不同程度，可取以下三種不同的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則 ynnfWMAN 令截面屈服軸力Np=An fy，屈服彎矩Me=Wn fy，則得N和M的線性相關(guān)公式： 1epMMNN第三章第三章3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算全截面屈服準(zhǔn)則 構(gòu)件的最大受力截面的全部受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力都達(dá)到屈服，此時，這一截面在軸力和彎矩的共同作用下形成塑性鉸。 1p2pMMNN第三章第三章3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計(jì)算 為了計(jì)算簡便并偏于安全，規(guī)范偏安全地將全截面屈服準(zhǔn)則表達(dá)式 采用直線表達(dá)式：1p2pMMNN1ppMMNN即：ypny1nNMA fWf作為強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。 為避免塑性區(qū)過大，導(dǎo)致變形過大，考慮截面部分發(fā)展塑性，取用截面塑性發(fā)展系數(shù)，同時引入抗力分項(xiàng)系數(shù)，得到：fWMANnnxxx部分發(fā)展塑性準(zhǔn)則 構(gòu)件的最大受力截面的部分受拉和受壓區(qū)的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)。此時，構(gòu)件在彈塑性段工作。 0.50.5M/Mp01.01.0N/Np第三章第三章3.6拉彎、壓彎構(gòu)