第5章 受彎構(gòu)件

1、設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件1.了解梁的構(gòu)造特點了解梁的構(gòu)造特點和構(gòu)造要求。和構(gòu)造要求。2.掌握型鋼梁和焊接掌握型鋼梁和焊接梁的設計方法、設計梁的設計方法、設計過程和驗算內(nèi)容。過程和驗算內(nèi)容。3.理解梁的整體失穩(wěn)理解梁的整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)問題，了和局部失穩(wěn)問題，了解避免局部失穩(wěn)的構(gòu)解避免局部失穩(wěn)的構(gòu)造措施。造措施。5.1 5.1 受彎構(gòu)件的形式和應用受彎構(gòu)件的形式和應用5.2 5.2 梁的強度和剛度梁的強度和剛度5.3 5.3 梁的整體穩(wěn)定和支撐梁的整體穩(wěn)定和支撐5.4 5.4 梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設計

2、梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設計5.5 5.5 考慮腹板屈曲后強度的梁設計考慮腹板屈曲后強度的梁設計5.6 5.6 型鋼梁的設計型鋼梁的設計5.7 5.7 組合梁的設計組合梁的設計5.8 5.8 梁的拼接、連接和支座梁的拼接、連接和支座本章目錄本章目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.15.1節(jié)節(jié) 梁的形式和應用梁的形式和應用1. 1. 實腹式受彎構(gòu)件實腹式受彎構(gòu)件梁梁2. 2. 格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件桁架桁架了解梁的分類方法與應用了解梁的分類方法與應用 本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件

3、5.1.1 5.1.1 實腹式受彎構(gòu)件實腹式受彎構(gòu)件- -梁梁圖圖5.1.1 梁的截面類型梁的截面類型(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 圖圖5.1.2 工作平臺梁格示意圖工作平臺梁格示意圖設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖圖5.1.3 梁格形式梁格形式主梁主梁L1aL2b次梁次梁主梁主梁aL2c主梁主梁橫次梁橫次梁縱次梁縱次梁aL2b設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.1.2 5.1.2 格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件- -桁架桁架圖圖5.1.4 梁式桁

4、架形式梁式桁架形式(a)(d)(b)(e)(c)(f)設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.25.2節(jié)節(jié) 梁的強度和剛度梁的強度和剛度1.1.梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)2.2.梁的強度梁的強度 抗彎強度抗彎強度、抗剪強度抗剪強度、局部承壓強度局部承壓強度、復雜應力作用下強度復雜應力作用下強度 3.3.梁的剛度梁的剛度1.1.掌握梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)的具體內(nèi)容；掌握梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)的具體內(nèi)容；2.2.掌握梁的正應力、剪應力、局部壓應力、折算應力強掌握梁的正應力、剪應力、局部壓應力、折算應力強度和梁的剛度計算方法。度和梁

5、的剛度計算方法。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.1 1 梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)表表5.1 5.1 梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)梁設計中應滿足的兩種極限狀態(tài)剛度剛度梁的變形極限狀態(tài)梁的變形極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定穩(wěn)定承載力穩(wěn)定承載力復雜應力狀態(tài)下強度復雜應力狀態(tài)下強度局部承壓強度局部承壓強度抗剪強度抗剪強度抗彎強度抗彎強度強度承載力強度承載力承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)需要滿足需要滿足需要滿足需要滿足內(nèi)容內(nèi)容極限狀態(tài)極限狀態(tài)設計原理設計原

6、理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.2 2.1 .1 梁的抗彎強度梁的抗彎強度圖圖5.2.1 鋼梁加載過程中彎矩鋼梁加載過程中彎矩M M與撓度與撓度之間的關系之間的關系.2 2 梁的梁的強強度度設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 按理想化的應力按理想化的應力- -應變關系應變關系, ,梁在荷載作用下可大致分為四個梁在荷載作用下可大致分為四個工作階段工作階段, ,現(xiàn)以雙軸對稱工字型截面為例說明如下現(xiàn)以雙軸對稱工字型截面為例說明如下: :圖圖5.2.2 梁的正應力分布四階段梁的正應力分布四階段設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受

7、彎構(gòu)件受彎構(gòu)件1.1.彈性工作階段彈性工作階段: : yneynnfWMfWMIMy此時可承受的極限彎矩態(tài)為彈性工作階段極限狀時當截面邊沿纖維最大應力max2 2. .彈塑性工作階段彈塑性工作階段: : 隨著荷載的增大隨著荷載的增大, ,最外層纖維相繼屈服最外層纖維相繼屈服, ,此時梁截面部此時梁截面部分處于彈性分處于彈性, ,部分進入塑性圖部分進入塑性圖(5.2.2b)。在規(guī)范中。在規(guī)范中, ,對承受靜對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的受彎構(gòu)件的計算力荷載和間接承受動力荷載的受彎構(gòu)件的計算, ,就是以就是以部分部分截面進入塑性作為強度承載力極限狀態(tài)截面進入塑性作為強度承載力極限狀態(tài), ,并將

8、塑性區(qū)高度限并將塑性區(qū)高度限制在制在(1/8-1/4)h范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件3.3.塑性工作階段塑性工作階段: : 荷載再增大荷載再增大, ,梁截面全部進入塑性將呈現(xiàn)塑性鉸梁截面全部進入塑性將呈現(xiàn)塑性鉸( (圖圖5.2.2c),),此時對應的彎矩稱為塑性極限彎矩?？捎孟率接嬎悖捍藭r對應的彎矩稱為塑性極限彎矩?？捎孟率接嬎悖?.4.應變硬化階段應變硬化階段: : 鋼材進入應變硬化階段后，變形模量為鋼材進入應變硬化階段后，變形模量為Est，使梁在變，使梁在變形增加時，應力將繼續(xù)有所增加，其應力分布如圖形增加時，應力將繼續(xù)有所增加，其應力分布如圖

9、(5.2.2d)。 梁的塑性極限矩梁的塑性極限矩Mp 與彈性極限彎矩與彈性極限彎矩Me的比值僅與截面的比值僅與截面的幾何性質(zhì)有關，其比值的幾何性質(zhì)有關，其比值Wpn / Wn稱為截面的形狀系數(shù)稱為截面的形狀系數(shù)F F。對于矩形截面，對于矩形截面，F(xiàn)=1.5；圓形截面，；圓形截面，F(xiàn)=1.7；圓管截面；圓管截面F=1.27；工字形截面；工字形截面( (對對X X軸軸) )，F(xiàn)在在1.10和和1.17之間。之間。ypnpfWM nnpnSSW21設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件式中：式中：MxMy 梁繞梁繞x軸和軸和y軸的彎矩；軸的彎矩；Wnx、Wny對對x軸和軸和y軸的

10、凈截面抵抗矩；軸的凈截面抵抗矩； f 鋼材的強度設計值，或簡稱鋼材的設計強度；鋼材的強度設計值，或簡稱鋼材的設計強度； x、y 截面的塑性發(fā)展系數(shù)。截面的塑性發(fā)展系數(shù)。 注意：注意：直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的梁，取塑直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的梁，取塑性發(fā)展系數(shù)為性發(fā)展系數(shù)為1.0。 如采用塑性極限彎矩設計，可節(jié)省鋼材用量，但實際設如采用塑性極限彎矩設計，可節(jié)省鋼材用量，但實際設計中為了避免過大的非彈性變形，把梁的極限彎矩取在兩式計中為了避免過大的非彈性變形，把梁的極限彎矩取在兩式之間，并使塑性區(qū)高度限制在之間，并使塑性區(qū)高度限制在( (1/8-1/4) )梁高內(nèi)，具體規(guī)定如梁高內(nèi)，

11、具體規(guī)定如下：下： 單向彎曲時：單向彎曲時： fWMnxxx雙向彎曲時雙向彎曲時: : fWMWMnyyynxxx設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 在橫向荷載作用下，一般梁截面在產(chǎn)生彎曲正應力的同在橫向荷載作用下，一般梁截面在產(chǎn)生彎曲正應力的同時，還將伴隨有剪應力的產(chǎn)生。對于實腹梁以截面上的最大時，還將伴隨有剪應力的產(chǎn)生。對于實腹梁以截面上的最大剪應力達鋼材的抗剪屈服點為極限狀態(tài)，如圖剪應力達鋼材的抗剪屈服點為極限狀態(tài)，如圖5.2.3所示。所示。圖圖5.2.3 截面剪應力產(chǎn)生過程截面剪應力產(chǎn)生過程設計應按下式計算設計應按下式計算: : 對于型鋼梁來對于型鋼梁來說說,

12、,由于腹板較厚，由于腹板較厚，該式均能滿足，故該式均能滿足，故不必計算。不必計算。.2 2.2 .2 梁的抗剪強度梁的抗剪強度vwfItVS設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.2 2.3 .3 局部承壓強度局部承壓強度圖圖5.2.4 梁局部壓應力產(chǎn)生過程梁局部壓應力產(chǎn)生過程設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 梁在固定集中荷載梁在固定集中荷載( (包括支座反力包括支座反力) )處無加勁肋圖處無加勁肋圖(5.2.4a)或有移動的集中荷載時圖或有移動的集中荷載時圖( (5.2.4b), ), 應計算腹板計應計算腹板計算高度邊

13、緣處的局部壓應力。它的翼緣類似于支承于腹板算高度邊緣處的局部壓應力。它的翼緣類似于支承于腹板上的彈性地基梁，腹板邊緣在上的彈性地基梁，腹板邊緣在F F作用點處所產(chǎn)生的壓應力最作用點處所產(chǎn)生的壓應力最大，向兩邊逐漸變小。為簡化計算，假定大，向兩邊逐漸變小。為簡化計算，假定F以以=45向兩邊向兩邊擴散擴散, ,并均勻分布在腹板邊緣并均勻分布在腹板邊緣, ,其分布長度其分布長度l lz z 為為: : 當集中荷載作用在梁端部時，為當集中荷載作用在梁端部時，為 式中式中a為集中荷載沿梁跨度方向的承壓長度為集中荷載沿梁跨度方向的承壓長度, ,在輪壓作在輪壓作用下用下, ,可取可取a=5cm。hy為自梁頂

14、面為自梁頂面( (或底面或底面) )或自吊車梁軌頂或自吊車梁軌頂至腹板計算高度邊緣的距離。腹板的計算高度至腹板計算高度邊緣的距離。腹板的計算高度h0對于型鋼對于型鋼梁為腹板與翼緣相接處兩內(nèi)圓弧起點間的距離梁為腹板與翼緣相接處兩內(nèi)圓弧起點間的距離, ,對于組合梁對于組合梁則為腹板高度。則為腹板高度。 5zylah2.5zylah設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件局部壓應力驗算公式為局部壓應力驗算公式為: :式中：式中：F集中荷載集中荷載; ;系數(shù)系數(shù), ,對于重級工作制吊車梁取對于重級工作制吊車梁取=1.35,=1.35,其它梁其它梁 =1.0 =1.0。fltFzwc設

15、計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.2 2.4 .4 復雜應力作用下強度復雜應力作用下強度 在組合梁腹板的計算高度處，當同時有較大的正在組合梁腹板的計算高度處，當同時有較大的正應力應力、較大的剪應力、較大的剪應力和局部壓應力和局部壓應力c c作用，或同作用，或同時有較大的時有較大的和和作用時，都應按下式驗算折算應力：作用時，都應按下式驗算折算應力： 式中：式中： c腹板計算高度腹板計算高度h h0 0 邊緣同一點上邊緣同一點上同時產(chǎn)生的正應力同時產(chǎn)生的正應力剪應力和局部壓應力，剪應力和局部壓應力，和和c c以以拉應力為正，壓應力為負。拉應力為正，壓應力為負。

16、 1 計算折算應力的強度設計值增大系數(shù)計算折算應力的強度設計值增大系數(shù): :當當與與c c異號時異號時, ,取取1=1.2；當；當與與c c同號時或同號時或c c=0=0時時, ,取取1=1.1。22213eqccf設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.3 3 梁的剛度梁的剛度 梁的剛度是保證梁能否正常使用的極限狀態(tài)。如梁的剛度是保證梁能否正常使用的極限狀態(tài)。如樓蓋梁的撓度過大，將會使天花板抹灰脫落而影響結(jié)樓蓋梁的撓度過大，將會使天花板抹灰脫落而影響結(jié)構(gòu)的使用功能。因此有必要限制梁在正常使用時的最構(gòu)的使用功能。因此有必要限制梁在正常使用時的最大撓度。受彎構(gòu)件

17、的剛度要求是：大撓度。受彎構(gòu)件的剛度要求是：式中：式中：w由荷載的標準值所產(chǎn)生的最大撓度；由荷載的標準值所產(chǎn)生的最大撓度； w規(guī)范規(guī)定的受彎構(gòu)件的容許撓度。規(guī)范規(guī)定的受彎構(gòu)件的容許撓度。ww設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.35.3節(jié)節(jié) 梁的整體穩(wěn)定和支撐梁的整體穩(wěn)定和支撐1 1梁整體穩(wěn)定的概念梁整體穩(wěn)定的概念2 2梁整體穩(wěn)定的保證梁整體穩(wěn)定的保證3 3梁整體穩(wěn)定的計算方法梁整體穩(wěn)定的計算方法1 1理解梁的整體失穩(wěn)的基本概念；理解梁的整體失穩(wěn)的基本概念；2 2掌握保證梁整體穩(wěn)定的措施；掌握保證梁整體穩(wěn)定的措施；3 3能進行梁整體穩(wěn)定性的驗算。能進行梁整體穩(wěn)定性的

18、驗算。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.3.1 5.3.1 梁整體穩(wěn)定的概念梁整體穩(wěn)定的概念圖5.3.1 梁喪失整體穩(wěn)定過程設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，按梁失穩(wěn)時的臨界狀態(tài)列出平根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，按梁失穩(wěn)時的臨界狀態(tài)列出平衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷載作用下的臨衡微分方程，可以解出不同截面和不同荷載作用下的臨界彎矩。界彎矩。 雙軸對稱工字型截面簡支梁的臨界彎矩為：雙軸對稱工字型截面簡支梁的臨界彎矩為： 由臨界彎矩由臨界彎矩Mcr的計算公式和的計算公式和值，有如下規(guī)律值，有如下規(guī)

19、律： （1 1）梁的側(cè)向抗彎剛度）梁的側(cè)向抗彎剛度EIy、抗扭剛度、抗扭剛度GIt越大越大, ,臨界臨界彎矩彎矩Mcr越大；越大； （2 2）梁受壓翼緣的自由長度）梁受壓翼緣的自由長度l1越大越大, ,臨界彎矩越?。慌R界彎矩越?。?（3 3）荷載作用于下翼緣比作用于上翼緣的臨界彎矩大。）荷載作用于下翼緣比作用于上翼緣的臨界彎矩大。GJEIlKMycr1設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.3.2 5.3.2 梁整體穩(wěn)定的保證梁整體穩(wěn)定的保證 規(guī)范規(guī)定，滿足下列條件時，梁的整體穩(wěn)定可以保證，規(guī)范規(guī)定，滿足下列條件時，梁的整體穩(wěn)定可以保證，不必驗算。不必驗算。 （1 1）

20、有鋪板有鋪板( (各種鋼筋混凝土板和鋼板各種鋼筋混凝土板和鋼板) )密鋪在梁的受密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時，如時，如圖圖5.3.2(a)5.3.2(a)中次梁即屬于此種情況；中次梁即屬于此種情況； （2 2）工字型截面簡支梁受壓翼緣的自由長度）工字型截面簡支梁受壓翼緣的自由長度l l1 1( (圖圖5.3.2(b)5.3.2(b)中次梁等于其跨度中次梁等于其跨度l l，主梁等于次梁間距）與其寬，主梁等于次梁間距）與其寬度度b b1 1之比不超過之比不超過 表表5.25.2 所規(guī)定的數(shù)值時（如所規(guī)定的數(shù)值

21、時（如圖圖.3所示）。所示）。 （3 3）箱形截面簡支梁，其截面尺寸（如）箱形截面簡支梁，其截面尺寸（如圖圖.4所示）所示）滿足滿足h/b06，且，且l1/b0 95(235/fy)時（箱形截面的此條件很容時（箱形截面的此條件很容易滿足）易滿足）設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖圖5.3.2 樓蓋或工作平臺梁格樓蓋或工作平臺梁格(a)(a)有剛性鋪板；有剛性鋪板；(b)(b)無剛性鋪板無剛性鋪板1 1一橫向平面支撐；一橫向平面支撐；2 2一縱向平面支撐；一縱向平面支撐；3 3一柱間垂直支撐；一柱間垂直支撐；4 4一主梁間垂直支撐；一主梁

22、間垂直支撐；5 5一次梁；一次梁；6 6一主梁一主梁11221122563652334（a）（b）（c）（d）1-12-2設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件表表5.2 工字形截面簡支梁不需計算整體穩(wěn)定的最大工字形截面簡支梁不需計算整體穩(wěn)定的最大l l1 1/b/b1 1值值16 235/fy20 235/fy13 235/fy下翼緣下翼緣上翼緣上翼緣跨中無側(cè)向支撐，不論荷載跨中無側(cè)向支撐，不論荷載作用于何處作用于何處跨中無側(cè)向支撐，荷載作用在跨中無側(cè)向支撐，荷載作用在圖圖5.3.3 焊接工字形截面焊接工字形截面t tw wb bb bf fb b2 2y yt t1 1

23、h ht t1 1圖圖5.3.4 箱形截面箱形截面t tw wb b0 0h ht t1 1t tw w設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.3.3 5.3.3 梁整體穩(wěn)定的計算方法梁整體穩(wěn)定的計算方法計算公式：計算公式：fffWMbRyycrRcrxx規(guī)范采用的形式：規(guī)范采用的形式：fWMxbx 在兩個主平面內(nèi)受彎曲作用的工字型截面構(gòu)件，在兩個主平面內(nèi)受彎曲作用的工字型截面構(gòu)件，應按下式計算整體穩(wěn)定性：應按下式計算整體穩(wěn)定性：fWMWMyyyxbx設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件梁的整體穩(wěn)定系數(shù)梁的整體穩(wěn)定系數(shù)b計算方法：計算方法：1 1.

24、.雙軸對稱工字型截面簡支梁受純彎曲荷載作用雙軸對稱工字型截面簡支梁受純彎曲荷載作用2 2. .單軸對稱工字型截面單軸對稱工字型截面3.3.b0.6的情況的情況設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件式中式中: : 梁在側(cè)向支承點間對截面弱軸梁在側(cè)向支承點間對截面弱軸(y(y軸軸) )的長的長 細比；細比； 受壓翼緣的自由長度；受壓翼緣的自由長度； 梁的毛截面對梁的毛截面對y y軸的截面回轉(zhuǎn)半徑；軸的截面回轉(zhuǎn)半徑； 梁的毛截面面積；梁的毛截面面積； 梁的截面高度和受壓翼緣厚度。梁的截面高度和受壓翼緣厚度。yyxybfhtWAh235)4 . 4(14320212設計原理設計原理

25、鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 單軸對稱工字型截面，應考慮截面不對稱影響系數(shù)單軸對稱工字型截面，應考慮截面不對稱影響系數(shù) 對對于其它種類的荷載和荷載的不同作用位置，還應乘以修正系于其它種類的荷載和荷載的不同作用位置，還應乘以修正系數(shù)數(shù) ，從而可得通式為：，從而可得通式為：式中式中: : 等效彎矩系數(shù)，等效彎矩系數(shù)，查表查表 截面不對稱影響系數(shù)截面不對稱影響系數(shù), ,雙軸對稱工字型截面，雙軸對稱工字型截面， =0=0；加強受壓翼緣的工字型截面，；加強受壓翼緣的工字型截面， ，加強，加強受拉翼緣的工字型截面，受拉翼緣的工字型截面， ； 和和 分別為受壓翼緣和受拉翼緣對分別為受壓翼緣和受

26、拉翼緣對y y軸的慣性矩。軸的慣性矩。 ybyxybbfhtWAh235)4 . 4(14320212設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件2.01.75-1.05(M1/M2)+0.3 (M1/M2)2 但但2.3 側(cè)向支承點間無橫向荷載側(cè)向支承點間無橫向荷載101.201.40上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載或側(cè)向均布荷載或側(cè)向支承點間的集中支承點間的集中荷載作用在荷載作用在跨中有不少跨中有不少于兩個等距于兩個等距側(cè)向支點側(cè)向支點891.75集中荷載作用在截面上任意集中荷載作用在截面上任意處處 對稱對稱截面、上截面、上翼緣加強翼緣加強及下翼緣及下翼緣加強的界加強的界面面

27、1.151.40上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載作用在均布荷載作用在跨度中點有跨度中點有一個側(cè)向支一個側(cè)向支點點5671.091.670.73+0.18 2.23-0.28 上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣集中荷載作用在集中荷載作用在 對稱對稱截面及上截面及上翼緣加強翼緣加強的界面的界面0.951.550.69+0.13 1.73-0.20 上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載作用在均布荷載作用在跨中無側(cè)向跨中無側(cè)向支承支承1234適用適用范圍范圍2.0=l11/b1h荷載荷載側(cè)向支承側(cè)向支承項次項次表表5.3 5.3 工字形截面簡支梁的等效彎矩系數(shù)工字形截面簡支梁的等效彎矩系數(shù)b b注：注：1、l1、t

28、1和和b1分別是受壓翼緣的自由長度、厚度和寬度；分別是受壓翼緣的自由長度、厚度和寬度； 2、 M1和和M2一梁的端彎矩，使梁發(fā)生單曲率時二者取同號，產(chǎn)生雙曲率時取異號，一梁的端彎矩，使梁發(fā)生單曲率時二者取同號，產(chǎn)生雙曲率時取異號，| M1 | M2 |； 3、項次、項次3、4、7指少數(shù)幾個集中荷載位于跨中附近，梁的彎矩圖接近等腰三角形的情況；其他情況的集指少數(shù)幾個集中荷載位于跨中附近，梁的彎矩圖接近等腰三角形的情況；其他情況的集中荷載應按項次中荷載應按項次1、2、5、6的數(shù)值采用；的數(shù)值采用； 4、下列情況的、下列情況的b值應乘以下系數(shù)：值應乘以下系數(shù)：項次項次1，當，當ab 0.8和和1.0

29、時，時，0.95項次項次3，當，當ab 0.8和和0.5時，時，0.90； ab 0.8和和0.5 1.0時，時，0.95設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 當當 時，已超出了彈性范圍，應按下式修正或查時，已超出了彈性范圍，應按下式修正或查下表，用下表，用 代替代替 。1.070.282/1.0bb 4.004.001.0001.0003.503.500.9870.9873.003.000.9700.9702.502.500.9460.94210.9212.002.000.9130.9131.801.800.8940.8941.601.600.8

30、720.8721.501.500.8500.850b bb b1.451.450.8520.8521.401.400.850.851.351.350.8280.8281.301.300.8280.82190.8090.80990.79880.7881.051.050.7750.775b bb b1.001.000.7620.7620.950.950.7840.7840.900.900.7320.7320.850.850.7150.7150.800.800.6970.6970.750.750.676

31、0.6760.700.700.6530.6530.650.650.6270.6270.600.600.6000.600b bb b表表5.4 整體穩(wěn)定系數(shù)整體穩(wěn)定系數(shù)b b值值注：表中的注：表中的b b值是按下式得的：值是按下式得的： b b=1.1-0.4646/=1.1-0.4646/b b+0.1269/+0.1269/（b b3/23/2）設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.45.4節(jié)節(jié) 梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設計梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設計1 1梁的局部失穩(wěn)概念梁的局部失穩(wěn)概念2 2受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定3 3腹板的局部穩(wěn)定腹板的局部穩(wěn)定

32、4 4加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸5 5支承加勁肋的計算支承加勁肋的計算1 1理解梁的局部失穩(wěn)的基本概念；理解梁的局部失穩(wěn)的基本概念；2 2掌握保證梁受壓翼緣穩(wěn)定性的方法；掌握保證梁受壓翼緣穩(wěn)定性的方法；3 3掌握保證腹板穩(wěn)定的方法；掌握保證腹板穩(wěn)定的方法；4 4了解加勁肋構(gòu)造和截面尺寸。了解加勁肋構(gòu)造和截面尺寸。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.1 5.4.1 梁局部失穩(wěn)的概念梁局部失穩(wěn)的概念 組合梁一般由翼緣組合梁一般由翼緣和腹板組成，這些板件和腹板組成，這些板件一般為了提高焊接組合一般為了提高焊接組合梁的強度

33、和剛度以及整梁的強度和剛度以及整體穩(wěn)定性常常設計成薄體穩(wěn)定性常常設計成薄而寬和高而窄的形式，而寬和高而窄的形式，當板件中壓應力或剪應當板件中壓應力或剪應力達到某一數(shù)值后，翼力達到某一數(shù)值后，翼緣和腹板有可能偏離其緣和腹板有可能偏離其平衡位置，出現(xiàn)波形鼓平衡位置，出現(xiàn)波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為梁的曲，這種現(xiàn)象稱為梁的局部失穩(wěn)。其過程如圖局部失穩(wěn)。其過程如圖5.4.1所示。所示。圖圖5.4.1 梁喪失局部穩(wěn)定過程梁喪失局部穩(wěn)定過程設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.2 5.4.2 受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定 梁的翼緣板遠離截面的形心，強度一般能得到充分利梁的翼緣

34、板遠離截面的形心，強度一般能得到充分利用。同時，翼緣板發(fā)生局部屈曲，會很快導致喪失承載力，用。同時，翼緣板發(fā)生局部屈曲，會很快導致喪失承載力，故常采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩(wěn)。梁的故常采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩(wěn)。梁的受壓翼緣與軸心受壓桿的翼緣類似，可視為三邊簡支、一受壓翼緣與軸心受壓桿的翼緣類似，可視為三邊簡支、一邊自由的薄板，受均勻壓力作用。其臨界應力為邊自由的薄板，受均勻壓力作用。其臨界應力為( (詳見第四詳見第四章）：章）：式中取式中取則由上式得則由上式得222)()1 (12btvEkcr設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 因此規(guī)范規(guī)定

35、，梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其因此規(guī)范規(guī)定，梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比，即寬厚比應滿足（如圖厚度之比，即寬厚比應滿足（如圖.3所示）所示） 當超靜定梁按塑性設計時應滿足：當超靜定梁按塑性設計時應滿足： 當梁截面允許出現(xiàn)部分塑性時應滿足：當梁截面允許出現(xiàn)部分塑性時應滿足：yftb2351511yftb23591yftb235131設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.3 5.4.3 腹板的局部穩(wěn)定腹板的局部穩(wěn)定 承受靜力荷載和間接動力荷載的組合梁，一般考慮腹承受靜力荷載和間接動力荷載的組合梁，一般考慮腹板屈曲強度，按板屈曲強度，按5.5節(jié)的規(guī)

36、定布置加勁肋并計算其抗彎和抗節(jié)的規(guī)定布置加勁肋并計算其抗彎和抗剪承載力，而直接承受動力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件，則剪承載力，而直接承受動力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件，則按下列要求規(guī)定配置加勁肋，并計算各板段的穩(wěn)定性。按下列要求規(guī)定配置加勁肋，并計算各板段的穩(wěn)定性。 （1 1）當）當h0/tw80 時，對有局部壓應力時，對有局部壓應力（c0）的梁，的梁，應按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，加勁肋的間距應滿足應按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，加勁肋的間距應滿足0.5h00a 2h0。對。對c =0的梁，可不配置加勁肋。的梁，可不配置加勁肋。 （2 2）當）當h0 /tw 80 時，應配置橫向加勁肋。其中，對時，應配置

37、橫向加勁肋。其中，對于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束的情況，當于受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束的情況，當h0 /tw170 應在彎曲應應在彎曲應力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。當受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。當受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時，到約束時，h0 /tw150 ，應在彎曲應力較大區(qū)格的受壓區(qū)，應在彎曲應力較大區(qū)格的受壓區(qū)配置縱向加勁肋。局部壓應力很大的梁，必要時尚宜在受壓配置縱向加勁肋。局部壓應力很大的梁，必要時尚宜在受壓區(qū)配置短加勁肋。區(qū)配置短加勁肋。 設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 (3)(3)梁支座和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜梁支座和上翼緣受有較大

38、固定集中荷載處，宜設置支承加勁肋。設置支承加勁肋。 任何情況下，任何情況下，h0/tw均不應超過均不應超過250。 以上以上h0為腹板的計算高度。對單軸對稱梁，當確為腹板的計算高度。對單軸對稱梁，當確定是否要配置縱向加勁肋時，定是否要配置縱向加勁肋時，h0應取腹板受壓區(qū)高度應取腹板受壓區(qū)高度的的hc的的2倍。倍。tw為腹板的厚度。為腹板的厚度。 腹板加勁肋的布置如圖腹板加勁肋的布置如圖5.4.2所示。所示。設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖圖5.4.2 腹板加勁肋的布置腹板加勁肋的布置設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 在彎曲正應力單獨作用下在

39、彎曲正應力單獨作用下, ,腹板的失穩(wěn)形式如圖腹板的失穩(wěn)形式如圖5.4.3(a)5.4.3(a)所示，所示，在剪應力單獨作用下，腹板失穩(wěn)形式如圖在剪應力單獨作用下，腹板失穩(wěn)形式如圖5.4.3(b)5.4.3(b)所示，動畫如圖所示，動畫如圖.4所示所示, ,在局部壓應力單獨作用下，腹板的失穩(wěn)形式如圖在局部壓應力單獨作用下，腹板的失穩(wěn)形式如圖5.4.3(c)5.4.3(c)所示。所示。 圖圖5.4.3 腹板失穩(wěn)形式腹板失穩(wěn)形式a aa aa ah h0 0c c(a)(b)(c)設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 計算時，先布置加勁肋，再計算各區(qū)格板的平均計

40、算時，先布置加勁肋，再計算各區(qū)格板的平均作用應力和相應的臨界應力，使其滿足穩(wěn)定條件。若作用應力和相應的臨界應力，使其滿足穩(wěn)定條件。若不滿足不滿足( (不足或太富裕不足或太富裕) )，再調(diào)整加勁肋間距，重新計，再調(diào)整加勁肋間距，重新計算。算。圖圖5.4.4 腹板剪切失穩(wěn)動畫腹板剪切失穩(wěn)動畫設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.4.4 5.4.4 加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸加勁肋的構(gòu)造和截面尺寸 焊接梁的加勁肋一般用鋼板做成，并在腹板兩側(cè)成對焊接梁的加勁肋一般用鋼板做成，并在腹板兩側(cè)成對布置布置( (圖圖5.4.5)5.4.5)。對非吊車梁的中間加勁肋，為了節(jié)約鋼材。對非吊車梁

41、的中間加勁肋，為了節(jié)約鋼材和制造工作量，也可單側(cè)布置。和制造工作量，也可單側(cè)布置。 橫向加勁肋的間距橫向加勁肋的間距a a不得小于不得小于0.5h0，也不得大于，也不得大于2h0 ( (對對c=0的梁，的梁，h0/tw100時，可采用時，可采用2.5h0) )。 加勁肋應有足夠的剛度才能作為腹板的可靠支承，所加勁肋應有足夠的剛度才能作為腹板的可靠支承，所以對加勁肋的截面尺寸和截面慣性矩應有一定要求。以對加勁肋的截面尺寸和截面慣性矩應有一定要求。 雙側(cè)布置的鋼板橫向加勁肋的外伸寬度應滿足下面規(guī)雙側(cè)布置的鋼板橫向加勁肋的外伸寬度應滿足下面規(guī)定要求，若單側(cè)布置時，外伸寬度應增大定要求，若單側(cè)布置時，

42、外伸寬度應增大20。 設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 加勁肋的厚度不應小于加勁肋的厚度不應小于實際取用外伸寬度的實際取用外伸寬度的1/151/15。 當腹板同時用橫向加勁當腹板同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強時，應肋和縱向加勁肋加強時，應在其相交處切斷縱向肋而使在其相交處切斷縱向肋而使橫向肋保持連續(xù)。此時，橫橫向肋保持連續(xù)。此時，橫向肋的斷面尺寸除直符合上向肋的斷面尺寸除直符合上述規(guī)定外，其截面慣性矩述規(guī)定外，其截面慣性矩( (對對z-z軸，圖軸，圖5.4.5)5.4.5)，尚應，尚應滿足下式要求：滿足下式要求：圖圖5.4.5 腹板加勁肋腹板加勁肋橫向加勁肋橫向加勁

43、肋yzzybs/3(40)tw縱向加勁肋縱向加勁肋bs/2(60)bs設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 縱向加勁肋的截面慣性矩縱向加勁肋的截面慣性矩( (對對y-y軸軸) )，應滿足下列公式，應滿足下列公式的要求：的要求： 當當a/h00.85時，時， 當當a/h00.85時，時， 對大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角鋼加勁肋，其對大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角鋼加勁肋，其截面慣性矩不得小于相應鋼板加勁肋的慣性矩。截面慣性矩不得小于相應鋼板加勁肋的慣性矩。 計算加勁肋截面慣性矩的計算加勁肋截面慣性矩的y軸和軸和z軸，雙側(cè)加勁肋為腹軸，雙側(cè)加勁肋為腹板軸線；單側(cè)加勁肋為

44、與加勁肋相連的腹板邊緣線。板軸線；單側(cè)加勁肋為與加勁肋相連的腹板邊緣線。305 . 1wythI 3020045. 05 . 2wythhahaI303wzthI 設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 為了避免焊縫交叉，減小焊接應力，在加勁肋端部應切去寬約為了避免焊縫交叉，減小焊接應力，在加勁肋端部應切去寬約bs/3(40)、高約、高約bs/2(60)的斜角的斜角( (圖圖5.4.5)5.4.5)。對直接承受動力荷載。對直接承受動力荷載的梁的梁( (如吊車梁如吊車梁) )，中間橫向加勁肋下端不應與受拉翼緣焊接，中間橫向加勁肋下端不應與受拉翼緣焊接( (若焊若焊接，將降低受

45、拉翼緣的疲勞強度接，將降低受拉翼緣的疲勞強度) )，一般在距受拉翼緣，一般在距受拉翼緣50100mm處斷開處斷開 圖圖.6（b)b)。圖圖5.4.6 支承加勁肋支承加勁肋bs/3(40)bs/2(60)h0bx刨平抵緊刨平抵緊刨平抵緊刨平抵緊2t50100t刨平刨平ccccc(a)(b)設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 支承加勁肋系指承受固定集中荷載或者支座反力的橫向支承加勁肋系指承受固定集中荷載或者支座反力的橫向加勁肋。此種加勁肋應在腹板兩側(cè)成對設置，并應進行整加勁肋。此種加勁肋應在腹板兩側(cè)成對設置，并應進行整體穩(wěn)定和端麗承壓計算體穩(wěn)定和端麗承壓計算

46、, ,其截面往往比中間橫向加勁肋大。其截面往往比中間橫向加勁肋大。 (1)(1)按軸心壓桿計算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。按軸心壓桿計算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。此壓桿的截面包括加勁肋以及每側(cè)各此壓桿的截面包括加勁肋以及每側(cè)各 范圍內(nèi)范圍內(nèi)的腹板面積的腹板面積( (圖圖5.4.6中陰影部分中陰影部分) )，其計算長度近似取為，其計算長度近似取為h0。 (2)(2)支承加勁肋一般刨平抵緊于梁的翼緣支承加勁肋一般刨平抵緊于梁的翼緣圖圖5.4.6(a)或或柱頂柱頂圖圖5.4.6(b)，其端面承壓強度按下式計算：，其端面承壓強度按下式計算： ywft/235155.4.5 5.4.5 支承加

47、勁肋的計算支承加勁肋的計算cececefAF設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 突緣支座突緣支座 圖圖5.4.6(b)5.4.6(b)的伸出長度不應大子加勁的伸出長度不應大子加勁肋厚度的肋厚度的2 2倍。倍。 (3)(3)支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應按承受全部支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應按承受全部集中力或支反力進行計算。計算時假定應力沿焊縫長集中力或支反力進行計算。計算時假定應力沿焊縫長度均勻分布。度均勻分布。設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.55.5節(jié)節(jié) 考慮腹板屈曲后強度的梁設計考慮腹板屈曲后強度的梁設計1 1腹板屈曲后的抗剪承載

48、力腹板屈曲后的抗剪承載力V Vu u2 2腹板屈曲后的抗彎承載力腹板屈曲后的抗彎承載力MuMu3 3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1 1了解腹板屈曲后的抗彎、剪承載力計算；了解腹板屈曲后的抗彎、剪承載力計算；2 2了解考慮腹板屈曲后強度的梁的計算公式。了解考慮腹板屈曲后強度的梁的計算公式。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.1 5.5.1 腹板屈曲后的抗剪承載力腹板屈曲后的抗剪承載力VuVu 前面幾節(jié)根據(jù)板件局部不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)的要求，確前面幾節(jié)根據(jù)板件局部不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)的要求，確定了板件的寬

49、厚比限值。實際上，梁的腹板高厚比在超出限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，尚有較大潛力，稱值發(fā)生彈性屈曲后，尚有較大潛力，稱“屈曲后強度屈曲后強度”。利。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，因而具有很好的經(jīng)濟效果。向加勁肋，因而具有很好的經(jīng)濟效果。20032003規(guī)范規(guī)定，承受規(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強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強度。度。 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

50、采用下列可采用下列公式計算：公式計算：2 . 1000/2 . 1)8 . 0( 5 . 01 2 . 18 . 08 . 0svwussvwusvwusfthVfthVfthV時，當時，當時，當設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.2 5.5.2 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彎承載力。我國規(guī)范采用了近似計算公式來計算梁的抗彎承載力。 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) )：wwxcwcxxethIhthII32)1 (212)1 (2圖圖5.5.1 梁截面

51、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)設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件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得出的偏得出的偏安全的近似公式，也可用于安全的近似公式，也可用于x=1.05和單軸對抗彎承載和單軸對抗彎承載力設計值為：力設計值為：xwwxxexxeeIthIIWW2113fWMxexeu設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.3 5.5.3 考慮腹板屈曲后強度的梁的計算公式

52、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，通常承受彎矩在橫向加勁肋之間的腹板各區(qū)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：和剪力的共同作用。我國規(guī)范采用的計算式為：0 . 115 . 05 . 0/0 . 1/2feufuufufMMMMVVMMVVVVMM其他情況，時，當時，當設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.65.6節(jié)節(jié) 型鋼梁的設計型鋼梁的設計1 1單向彎曲型鋼梁單向彎曲型鋼梁2 2雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁1 1掌握單向彎曲型鋼梁的設計步驟；掌握單向彎曲型鋼梁的設計步驟；2 2了解雙向彎曲型鋼梁的設計思路。了解雙向

53、彎曲型鋼梁的設計思路。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件.1單向彎曲型鋼梁單向彎曲型鋼梁 型鋼梁中應用最多的是普通工字鋼和型鋼梁中應用最多的是普通工字鋼和H型鋼，由于型鋼，由于型鋼梁翼緣和腹板的寬厚比都較小，其局部穩(wěn)定性?？尚弯摿阂砭壓透拱宓膶捄癖榷驾^小，其局部穩(wěn)定性?？傻玫奖ＷC，不需進行驗算。得到保證，不需進行驗算。 單向彎曲型鋼梁的設計步驟為：單向彎曲型鋼梁的設計步驟為：1. 1. 計算梁的內(nèi)力計算梁的內(nèi)力 根據(jù)已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩根據(jù)已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩Mx和剪和剪力力V。2.2.計算需要

54、的凈截面抵抗矩計算需要的凈截面抵抗矩Wnx 依據(jù)正應力強度條件依據(jù)正應力強度條件, ,需要的凈截面抵抗矩為：需要的凈截面抵抗矩為： 根據(jù)根據(jù)Wnx 查型鋼表選用合適的型鋼號。查型鋼表選用合適的型鋼號。 fMWxxnx設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件3.3.強度驗算強度驗算 包括正應力強度、剪應力強度、局部壓應力強度。包括正應力強度、剪應力強度、局部壓應力強度。由于腹板較厚，一般型鋼梁的剪應力強度，也可不必驗由于腹板較厚，一般型鋼梁的剪應力強度，也可不必驗算。算。 4.4.整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算 驗算方法詳見穩(wěn)定計算一節(jié)。驗算方法詳見穩(wěn)定計算一節(jié)。 5.5.剛度驗

55、算剛度驗算 按剛度公式進行驗算。按剛度公式進行驗算。 設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.6.2 5.6.2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 雙向彎曲型鋼梁的設計步驟基本上和單向彎曲型鋼梁相雙向彎曲型鋼梁的設計步驟基本上和單向彎曲型鋼梁相同，具體如下：同，具體如下： 1. 1. 計算梁的內(nèi)力計算梁的內(nèi)力 根據(jù)已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩根據(jù)已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩 Mx、My和和剪力剪力V。 2.2.計算所需的凈截面抵抗矩計算所需的凈截面抵抗矩Wnx 先按先按 ，但考慮到，但考慮到My的作用，可適當增大的作用，可適當增大Wnx 值來選用型鋼號，一般用值來

56、選用型鋼號，一般用(1.1-1.2)(1.1-1.2)Wnx。 3.3.強度驗算強度驗算 正應力強度、折算應力。正應力強度、折算應力。4.4.整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性驗算 按相應公式進行驗算。按相應公式進行驗算。 設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.5.剛度驗算剛度驗算 驗算公式為：驗算公式為： 式中：式中：wx wy 沿兩個主軸沿兩個主軸( (x軸和軸和y軸軸) )方向方向的分撓度，它們分別由荷載標準值的分撓度，它們分別由荷載標準值qbx和和qby 計算。計算。 22wwwwyx設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件第第5.75.7節(jié)節(jié) 組合梁的

57、設計組合梁的設計1 1截面尺寸初估截面尺寸初估2 2截面驗算截面驗算3 3組合梁截面沿長度的改變組合梁截面沿長度的改變4 4焊接組合梁翼緣焊縫的計算焊接組合梁翼緣焊縫的計算1 1掌握焊接組合梁的設計步驟；掌握焊接組合梁的設計步驟；2 2掌握焊接組合梁翼緣焊縫的計算；掌握焊接組合梁翼緣焊縫的計算；3 3了解截面沿長度的改變組合梁的設計。了解截面沿長度的改變組合梁的設計。本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件5.7.1 5.7.1 截面尺寸初估截面尺寸初估 當型鋼梁不能滿足受力和使用要求時，一般采用工字當型鋼梁不能滿足受力和使用要求時，一般采用工

58、字形焊接組合梁。焊接梁常用兩塊翼緣板和一塊腹板焊接成形焊接組合梁。焊接梁常用兩塊翼緣板和一塊腹板焊接成雙軸對稱工字形截面。選擇截面尺寸時要同時考慮安全和雙軸對稱工字形截面。選擇截面尺寸時要同時考慮安全和經(jīng)濟因素經(jīng)濟因素, ,先確定梁高先確定梁高, ,然后再確定腹板尺寸和翼緣尺寸。然后再確定腹板尺寸和翼緣尺寸。 1.1.截面高度的確定截面高度的確定 梁的截面高度是焊接梁截面的一個最重要的尺寸，選梁的截面高度是焊接梁截面的一個最重要的尺寸，選擇時可從以下三個方面考慮：擇時可從以下三個方面考慮： （1 1）容許最大高度：梁的截面高度必須滿足凈空要求，）容許最大高度：梁的截面高度必須滿足凈空要求，即梁

59、高不能超過建筑設計或工藝設備需要的凈空允許的限即梁高不能超過建筑設計或工藝設備需要的凈空允許的限值。依此條件所決定的截面高度稱為容許最大高度。值。依此條件所決定的截面高度稱為容許最大高度。 設計原理設計原理鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 （2 2）經(jīng)濟梁高：當梁的最大彎矩已知時，需要的凈截面）經(jīng)濟梁高：當梁的最大彎矩已知時，需要的凈截面抵抗矩可由公式算出。為了滿足需要的截面抵抗矩，可以用抵抗矩可由公式算出。為了滿足需要的截面抵抗矩，可以用高而窄的截面，也可以用矮而寬的截面。它們的截面抵抗矩高而窄的截面，也可以用矮而寬的截面。它們的截面抵抗矩雖然可以相同，但耗鋼量卻不同，合理的設計應

60、使翼緣和腹雖然可以相同，但耗鋼量卻不同，合理的設計應使翼緣和腹板的總用鋼量為最少。根據(jù)這一原則確定的梁高叫經(jīng)濟高度。板的總用鋼量為最少。根據(jù)這一原則確定的梁高叫經(jīng)濟高度。設計時可參照以下經(jīng)驗公式初選截面高度。設計時可參照以下經(jīng)驗公式初選截面高度。 （3 3）容許最小高度：一般依剛度條件所決定。梁的撓度）容許最小高度：一般依剛度條件所決定。梁的撓度大小常與截面高度有關，以均布荷載作用下的簡支梁為例，大小常與截面高度有關，以均布荷載作用下的簡支梁為例，其最大撓度為：其最大撓度為： )(3073cmWhnxeEhlhEWMlEIMlqlEIlEIqlw4810)2(48548584853845222