水工鋼結構鋼梁

水工鋼結構鋼梁第1頁/共170頁工字鋼Z字型鋼H型鋼第2頁/共170頁【組合梁】由鋼板、型鋼連接而成,以工字形組合梁應用最廣。當梁的高度很大而梁高受到限制，或抗扭要求較高時，可采用箱形截面。用鋼材和混凝土連接而成的組合梁可充分發(fā)揮鋼材和混凝土的性能，取得較好的經濟效果。第3頁/共170頁箱形組合梁第4頁/共170頁應用樓層梁、屋面梁、吊車梁，平臺梁；墻梁第5頁/共170頁簡支梁、連續(xù)梁、伸臂梁；實腹梁、空腹梁；第6頁/共170頁異種鋼梁第7頁/共170頁蜂窩梁

鋼與混凝土組合梁第8頁/共170頁第二節(jié)鋼梁的彎曲強度及其計算承載能力極限狀態(tài)鋼梁正常使用極限狀態(tài)

剛度強度整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定鋼梁設計應滿足強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定要求。

第9頁/共170頁一、鋼梁的彎曲強度：第10頁/共170頁

一、抗彎強度

梁的強度計算包括4個方面：彎曲正應力（抗彎強度）剪應力（抗剪強度）局部壓應力（局部承壓強度）折算應力

1、工作階段

鋼梁在彎矩作用下，截面上彎曲應力的發(fā)展可分為三階段：

（1）

彈性

（2）彈塑性

（3）塑性一、抗彎強度

第11頁/共170頁1.彈性工作狀態(tài)

粱彎曲截面應力線性分布，呈三角形分析，邊緣最大應力應滿足下式:彈性最大彎矩為：Me=Wnfy式中：Wn凈截面（彈性）抵抗矩。

第12頁/共170頁2．彈塑性狀態(tài)

當彎矩繼續(xù)增加，截面邊緣部分截面屈服。最后彈性核心部分逐漸減少直至全截面進入塑性，形成兩個矩形應力塊。塑性極限彎矩Mp＝Wepfy，Wep為截面塑性抵抗矩，此時截面形成塑性鉸。梁的截面部分處于彈性，部分進入塑性。截面抵抗彎矩的發(fā)展第13頁/共170頁3．塑性工作狀態(tài)

S1n，S2n──中和軸以上和中和軸以下凈截面對中和軸的面積矩。Wpn──凈截面塑性抵抗矩。

塑性鉸彎矩：直到全截面達到塑性狀態(tài)，形成塑性鉸

第14頁/共170頁塑性鉸就是認為一個結構構件在受力時出現(xiàn)某一點相對面的纖維屈服但未破壞，則認為此點為一塑性鉸，這樣一個構件就變成了兩個構件加一個塑性鉸，塑性鉸兩邊的構件都能做微轉動。就減少了一個約束。第15頁/共170頁★鋼梁能否采用塑性設計應考慮的因素(難點)1、變形的影響2、剪應力的影響3、局部穩(wěn)定的影響4、脆斷和疲勞破壞的影響5、鋼材本身有較好的塑性

第16頁/共170頁不能采用塑性設計的情況：（1）直接承受動載的梁（2）采用容許應力法計算（3）受壓翼緣的自由外伸寬度

b

與其厚度t1的比值：第17頁/共170頁二、鋼梁的強度計算：強度折算應力局部承壓強度抗剪強度抗彎強度第18頁/共170頁單向彎曲時：式中:Mx──繞X軸的彎矩Wnx──對x軸的凈截面抵抗矩；

γx──截面塑性發(fā)展系數(shù)：

f──鋼材的抗彎強度設計值。（１）在主平面內受彎的實腹式構件第19頁/共170頁

雙向彎曲時：第20頁/共170頁單向彎曲時：

雙向彎曲時：第21頁/共170頁式中:V──計算截面沿腹板平面作用的剪力；I──毛截面慣性矩；S──計算剪應力處以上毛截面對中和軸的面積矩；tw──腹板厚度；fv──鋼材的抗剪強度設計值?？辜魪姸龋旱?2頁/共170頁剪應力計算

最大剪應力：

雙向受剪時：

彈性設計時應滿足的極限狀態(tài)，即驗算方法：注意Ix和Sx的含義及計算方法第23頁/共170頁局部壓應力的產生局部壓應力

固定集中荷載(包括支座反力)處無支承加勁肋有移動的集中荷載（如吊車輪壓）第24頁/共170頁計算折算應力的原因在梁腹板計算高度h0邊緣處，可能同時受有較大的正應力、剪應力或局部壓應力（集中荷載、輪壓、支座位置）盡管正應力、剪應力都不是最大，但它們同時作用下該處可能更危險

折算應力要求折算應力小于等于鋼材單向拉伸的屈服點/分項系數(shù)第25頁/共170頁計算折算應力的計算

注意：各應力應該是計算高度邊緣處同一點的應力

其中彎曲正應力：圖4.2.5、、c的共同作用yyxτσcσIn為梁凈截面慣性矩，y1為計算點至中和軸的距離。β1為強度增大系數(shù)?？紤]到折算應力達屈服時，僅限于局部，所以設計強度予以提高。當σ和σc異號時取1.2；同號時或σc＝0時取1.1。第26頁/共170頁梁的剛度用標準荷載作用下的撓度大小來度量。屬于正常使用極限狀態(tài)的驗算。保證設備的正常運行、裝飾物與非結構構件不受損壞以及人的舒適感等。梁的剛度可按下式驗算：[v]梁的容許撓度值，一般情況下可參照附表采用。受彎構件的剛度

第27頁/共170頁第三節(jié)鋼梁的整體穩(wěn)定性一、整體穩(wěn)定性的概念窄而高的梁在截面承載力尚未充分發(fā)揮之前突然發(fā)生側向彎曲和扭轉，使梁喪失繼續(xù)承載的能力——整體失穩(wěn)。第28頁/共170頁第29頁/共170頁第30頁/共170頁梁在彎矩作用平面內彎曲的同時，將突然發(fā)生側向的彎曲和扭轉變形，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)或彎扭屈曲。梁維持其穩(wěn)定平衡狀態(tài)所承擔的最大荷載或最大彎矩，稱為臨界荷載或臨界彎矩。第31頁/共170頁失穩(wěn)過程特點：(1)梁在彎矩作用下產生彎曲變形v，并使上翼緣受壓，下翼緣受拉。(2)繞動使梁產生側向彎曲變形u。第32頁/共170頁(3)上翼緣壓力與變形相互作用，變形增加(4)下翼緣拉力與變形相互作用，變形減小(5)上翼緣變形增大，下翼緣變形減小，截面扭轉J(6)彎矩較小時，變形可以恢復，穩(wěn)定狀態(tài)(7)彎矩較大時，變形不能恢復，失穩(wěn)狀態(tài)(8)彎扭變形平衡，臨界狀態(tài)第33頁/共170頁影響鋼梁整體失穩(wěn)的因素(1)梁的跨度和受壓翼緣側向支撐的間距(2)梁的截面尺寸(3)受壓翼緣的寬度(4)所受荷載的類型(5)沿梁截面高度方向的荷載作用面的位置(6)鋼梁端部截面的約束情況第34頁/共170頁提高梁整體穩(wěn)定性的主要措施1.增加受壓翼緣的寬度；2.在受壓翼緣設置側向支撐?？v向加勁肋橫向加勁肋第35頁/共170頁L1L1b1在受壓翼緣設置側向支撐第36頁/共170頁二、鋼梁整體穩(wěn)定的計算方法臨界彎矩臨界荷載1、側向抗彎剛度提高，整體穩(wěn)定性愈好——加寬受壓翼緣2、荷載作用類型有關：純彎曲臨界彎矩最小3、荷載作用位置有關：作用在下翼緣，可提高臨界彎距4、受壓翼緣的自由長度l1有關：減小梁的側向支承長度提高臨界彎矩。第37頁/共170頁一般概念定義：梁在彎矩作用平面內彎曲，但當彎矩逐漸增加，達到某一數(shù)值時，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)生側向的彎曲和扭轉，使梁喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象即為梁的整體失穩(wěn)。

第38頁/共170頁臨界彎矩第39頁/共170頁梁的扭轉1、自由扭轉式中：——截面的自由扭轉扭矩

——材料的剪切模量

——截面的扭轉角

——截面的抗扭慣性矩（扭轉常數(shù)）計算臨界彎矩的基本原理第40頁/共170頁2、約束扭轉式中：——因扭轉而產生的自由扭轉剪應力

——因翼緣彎曲變形而產生的彎曲扭轉剪

應力第41頁/共170頁開口薄壁桿件約束扭轉微分方程

式中：——外扭矩

——彈性模量

——截面的翹曲扭轉常數(shù)

第42頁/共170頁三、梁的臨界彎矩Mcr的計算（1）彎矩作用在最大剛度平面，屈曲時鋼梁處于彈性階段；（2）梁端為夾支座（只能繞x軸，y軸轉動，不能繞z軸轉動，只能自由撓曲，不能扭轉）（3）梁變形后，力偶矩與原來的方向平行(即小變形)。1．基本假定第43頁/共170頁第44頁/共170頁MMzy2.純彎曲梁的臨界彎矩x’zMxzz’M圖2xxyyx’y’y’圖3y’yzz’圖1z第45頁/共170頁

在y’z’平面內(梁在最大剛度平面)彎曲，其彎矩的平衡方程為：yzz’圖1y’yxMM第46頁/共170頁在x’z’

平面內為梁的側向彎曲，其彎矩的平衡方程為：x’xzz’M圖

2M第47頁/共170頁由于梁端部夾支，中部任意截面扭轉時，縱向纖維發(fā)生了彎曲，屬于約束扭轉，其扭轉的微分方程為(參見構件的約束扭轉章節(jié)）：xxyyx’y’y’圖3第48頁/共170頁上述方程的邊界條件為：后兩個方程是聯(lián)立的微分方程組，特解為：

第49頁/共170頁將(c)再微分一次，并利用(b)消去得到只有未知數(shù)的彎扭屈曲微分方程:設梁側扭轉角為正弦曲線分布，即：代入（d）式中得：第50頁/共170頁使上式在任何z值都成立，則方括號中的數(shù)值必為零，即：上式中的M即為該梁的臨界彎矩McrK—梁的側向屈曲系數(shù)，對于雙軸對稱工字形截面

Iw=Iy(h/2)2（彎曲扭轉常數(shù)）第51頁/共170頁3.對于不同荷載和荷載作用位置不同，其β值不同荷載情況β值MMM荷載作用于形心荷載作用于上、下翼緣“－”用于荷載作用在上翼緣；“＋”用于荷載作用在下翼緣.說明第52頁/共170頁4.單軸對稱截面工字

形截面梁的臨界彎矩可由能量法求出。S--為剪切中心（參見鐵木辛柯“彈性穩(wěn)定理論”一書）其中（截面不對稱特征系數(shù)）aSyoh1h2Oxy單軸對稱截面圖4荷載作用點第53頁/共170頁剪切中心坐標aSyoh1h2OxyI

1I

2系數(shù)值荷載類型跨中點集中荷載滿跨均布荷載純彎曲1.351.131.00.550.460.00.400.531.0第54頁/共170頁四、整體穩(wěn)定性的驗算方法Wx,Wy──按受壓纖維確定的對x軸和對y軸毛截面抵抗矩；

b──繞強軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定系數(shù)。

在最大剛度主平面內受彎的構件：在兩個主平面受彎的工字鋼截面構件：1、梁整體穩(wěn)定的計算公式第55頁/共170頁2、整體穩(wěn)定計算

當截面僅作用Mx時：（1）不滿足以上條件時，按下式計算梁的整體穩(wěn)定性（2）穩(wěn)定系數(shù)的計算第56頁/共170頁任意橫向荷載作用下：

A、軋制H型鋼或焊接等截面工字形簡支梁第57頁/共170頁B、軋制普通工字形簡支梁C、其他截面的穩(wěn)定系數(shù)計算祥見規(guī)范。

上述穩(wěn)定系數(shù)時按彈性理論得到的，當

時梁已經進入彈塑性工作狀態(tài)，整體穩(wěn)定臨界力

顯著降低，因此應對穩(wěn)定系數(shù)加以修正，即：第58頁/共170頁當截面同時作用Mx

、My時：

規(guī)范給出了一經驗公式：第59頁/共170頁

1.有鋪板(各種鋼筋混凝土板和鋼板)密鋪在受壓翼緣上，亦與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣的側向位移。

不需驗算整體穩(wěn)定的情況鋪板的鏈接

第60頁/共170頁2.工字型截面簡支梁，如受壓翼繞的自由長度l1與其寬度b1的比值不超過表中的規(guī)定時。對于跨中無側向支承點梁，l1為其跨度；對于跨中有側向支承點的梁，l1為受壓翼繞側向支承點間的距離。L1L1b1第61頁/共170頁3.重型吊車梁和鍋爐構架大板梁有時采用箱型截面，截面抗扭剛度大，只要截面尺寸滿足h/b06,l1/b1

95(235/fy)就不會喪失整體穩(wěn)定。b0b1h第62頁/共170頁分析：根據(jù)已知條件，梁的中點和兩端均有側向支撐，故受壓翼緣的自由長度為=6m，而豎向平面跨度為12m。驗算整體穩(wěn)定性應取梁的最大彎矩，且按梁的受壓翼緣計算。強度驗算應驗算下翼緣受拉纖維，因為上翼緣加寬的單軸對稱截面的中和軸上移，所以下翼緣邊緣纖維的拉應力大于上翼緣邊緣纖維的壓應力。[例題1]如圖所示的簡支梁，其截面為不對稱工字形，材料為Q235－B，鋼梁的中點和兩端均有側向支撐，在集中荷載(設計值)160kN的作用下(未包括梁自重)，梁能否保證整體穩(wěn)定性？強度是否滿足?第63頁/共170頁解：(1)計算梁的自重：A=300×10+800×8+100×10=10400mm2q=104×10-4×76.98=0.8kN/m，76.98kN/m3為鋼的重力密度

跨中最大彎矩設計值：（2）計算中和軸的位置,對上翼緣形心軸取矩：

按受壓翼緣最外面纖維確定的毛截面抵抗矩：第64頁/共170頁（3）計算梁整體穩(wěn)定系數(shù)Φb:根據(jù)查表得（按跨度中點有一個側向支撐點、集中荷載作用在上翼緣）。第65頁/共170頁所以有：＞0.6該梁已進入彈塑性工作階段，故應對Φb進行修正。（4）梁整體穩(wěn)定性計算:＜第66頁/共170頁（5）抗彎強度驗算應按下式驗算下翼緣邊緣的彎曲拉力。中和軸到下翼緣邊緣的距離：按受拉翼緣最外面纖維確定的凈截面抵抗矩：

＞計算結果表明，本題整體穩(wěn)定性滿足要求，但抗彎強度不滿足要求。由此可見對稱工字形截面，應在驗算穩(wěn)定性的同時，還應重視驗算強度。第67頁/共170頁第四節(jié)軋成梁的設計一、設計原則

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。二、設計步驟

（一）單向彎曲型鋼梁以工字型鋼為例1、梁的內力求解：設計荷載下的最大Mx’及V’（不含自重）。2、Wnx求解：第68頁/共170頁選取適當?shù)男弯摻孛妫媒孛鎱?shù)。3、彎曲正應力驗算：求得設計荷載及其自重作用下的，截面最大設計內力Mx和V4、最大剪力驗算5、整體穩(wěn)定驗算6、腹板局壓驗算7、剛度驗算第69頁/共170頁（二）雙向彎曲型鋼梁

以工字型鋼為例1、梁的內力求解：

設計荷載下的最大Mx’、V’（不含自重）和My

。2、Wnx可由強度初估：

選取適當?shù)男弯摻孛妫媒孛鎱?shù)。3、抗彎強度驗算：

求得設計內力Mx、V（含自重）和My

第70頁/共170頁4、最大剪力驗算5、整體穩(wěn)定驗算6、局壓驗算7、剛度驗算第71頁/共170頁第五節(jié)焊接組合梁的截面選擇和截面改變一、應用(1)荷載和跨度較大的梁，無法選到合適的截面(2)受軋制設備限制,熱軋型鋼梁腹板和翼緣后,截面積大(3)焊接梁應用比熱軋型鋼梁廣泛(4)工形和箱形截面，優(yōu)化截面尺寸第72頁/共170頁二、組合梁的設計1、試選截面a、截面高度

最大高度hmax滿足建筑設計或工藝設備的凈空要求；最小高度hmin剛度要求，根據(jù)容許撓度查表；經濟高度hs

滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。梁的內力較大時，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工字形截面。組合梁的設計包括：試選截面和截面驗算。包括截面高度、腹板尺寸和翼緣尺寸。第73頁/共170頁b、腹板厚度tw

抗剪強度要求:考慮局部穩(wěn)定和構造因素，一般用經驗公式估算：tw通常取8～22mm，2mm的倍數(shù)。截面有削弱時宜取1.5hwhotttwbf第74頁/共170頁翼緣寬度取10mm的倍數(shù)，厚度取2mm的倍數(shù)。c、翼緣板尺寸根據(jù)所需要的截面抵抗矩和選定的腹板尺寸翼緣寬度b或厚度t只要定出一個，就能確定另一個。取b=(1/3～1/5)h，且滿足：或第75頁/共170頁d截面驗算1.強度驗算：

包括正應力、剪應力、局部壓應力驗算，以及翼緣與腹板交界處的折算應力驗算。(1)正應力(2)剪應力(3)局部壓應力(4)折算應力第76頁/共170頁2.剛度驗算：均布荷載下等截面簡支梁集中荷載下等截面簡支梁

≤[]

——標準荷載下梁的最大撓度

[]——受彎構件的撓度限值，按附表2.1規(guī)定采用，包括全部荷載標準值產生的撓度[T]和僅有可變荷載標準值產生的撓度[Q]梁的最大撓度可用材料力學、結構力學方法計算。第77頁/共170頁3.整體穩(wěn)定驗算：(1)判斷梁是否需要進行整體穩(wěn)定驗算。(2)如需要則按照梁的截面類型選擇適當?shù)挠嬎愎接嬎阏w穩(wěn)定系數(shù)。(3)不論哪種情況算得的穩(wěn)定系數(shù)大于0.6，都應采用修正公式進行修正。(4)采用公式驗算整體穩(wěn)定承載力是否滿足要求。第78頁/共170頁(1)對于焊接組合梁，翼緣可以通過限制板件寬厚比保證其不發(fā)生局部失穩(wěn)。(2)腹板則較為復雜，一種方法是通過設置加勁肋的方法保證其不發(fā)生局部失穩(wěn)；另一種方法是允許腹板發(fā)生局部失穩(wěn)，利用其屈曲后承載力。4.局部穩(wěn)定驗算：第79頁/共170頁§5-6組合梁的設計三、截面選擇

原則：強度、穩(wěn)定、剛度、經濟性等要求 1、截面高度

（1）容許最大高度hmax—凈空要求；

（2）容許最小高度hmin

由剛度條件確定，以簡支梁為例：第80頁/共170頁（3）梁的經濟高度he

經驗公式：第81頁/共170頁2、腹板高度hw

因翼緣厚度較小，可取hw比h稍小，滿足50的模數(shù)。3、腹板厚度tw

由抗剪強度確定： 一般按上式求出的tw較小，可按經驗公式計算：構造要求：4、翼緣尺寸確定： 由Wx及腹板截面面積確定：綜上所述，梁的高度應滿足：第82頁/共170頁四、截面驗算 截面確定后，求得截面幾何參數(shù)IxWxIyWy等。 1、強度驗算：抗彎強度、抗剪強度、局壓強度、折算應力； 2、整體穩(wěn)定驗算； 3、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板一般通過加勁肋來保證 4、剛度驗算； 5、動荷載作用，必要時尚應進行疲勞驗算。第83頁/共170頁組合梁的截面改變一般來講，截面M沿l改變，為節(jié)約鋼材，將M較小區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：1、改變翼緣板截面（1）單層翼緣板，一般改變bf，而t不變，做法如圖：bfbf’12.5（a）（b）l~l/6~l/6M1M1M第84頁/共170頁翼緣變截面第85頁/共170頁(1/6~1/5)lh≥h/2角鋼抵緊焊接另一種改變翼緣寬度的做法。有時為了降低梁的建筑高度，節(jié)省鋼材，常將簡支梁的下翼緣做成折線狀，翼緣截面保持不變，梁端腹板高度應按抗剪強度計算確定，且不應小于跨中腹板高度的一半。第86頁/共170頁組合梁的截面改變的應用第87頁/共170頁第六節(jié)焊接組合梁的翼緣焊縫和梁的拼接翼緣焊縫的水平剪力由于彎矩沿梁長的變化，翼緣與腹板之間產生水平剪應力作用。第88頁/共170頁翼緣焊縫的水平剪力S1---翼緣對中和軸的慣性矩根據(jù)剪應力互等原理，沿梁單位長度的水平剪力：由于彎矩沿梁長的變化，翼緣與腹板之間產生水平剪應力作用。第89頁/共170頁二、組合梁的拼接1、型鋼梁的拼接：第90頁/共170頁梁的拼接有工廠拼接和工地拼接兩種，由于鋼材尺寸的限制，必須將鋼材接長或拼大，這種拼接常在工廠中進行，稱為工廠拼接。由于運輸或安裝條件的限制，梁必須分段運輸，然后在工地拼裝連接，稱為工地拼裝。

型鋼梁的拼接可采用對接焊縫連接，但由于翼緣和腹板處不易焊透，故有時采用拼板拼接。上述拼接位置均宜放在彎矩較小的地方。

型鋼梁的拼接第91頁/共170頁2、組合梁的拼接：≥10tw1245345拼接處對接焊縫不能與基本

金屬等強時,受拉翼緣焊縫

應計算確定；翼緣拼接板的內力應按下式

計算:N1=AfnfAfn--被拼接翼緣板凈截面面積。第92頁/共170頁圖5.38組合梁的工廠拼接圖5.40采用高強度螺栓的工地拼接第93頁/共170頁2414553500500組合梁的工地拼接高強螺栓連接第94頁/共170頁第七節(jié)薄板的穩(wěn)定性一、梁與柱的局部穩(wěn)定性概念橫向荷載作用下，梁的受壓翼緣和腹板都可能因彎曲壓應力和剪應力的作用而發(fā)生翹曲失穩(wěn)，稱鋼梁喪失局部穩(wěn)定。產生壓應力的原因：(1)截面受彎——上翼緣受壓，腹板有受壓區(qū)(2)腹板受剪——主壓應力方向(3)集中荷載——局部壓應力梁的局部失穩(wěn)現(xiàn)象第95頁/共170頁梁的局部屈曲第96頁/共170頁組合梁局部失穩(wěn)的現(xiàn)象第97頁/共170頁二薄板失穩(wěn)時的臨界應力和相應的b/t限值1、支承端附近腹板區(qū)段（受剪區(qū)）兩邊彈性固定于翼緣，另兩邊簡支.第98頁/共170頁第99頁/共170頁第100頁/共170頁2、跨中部位的腹板區(qū)段（受彎區(qū)）兩邊彈性固定于翼緣，另兩邊簡支第101頁/共170頁第102頁/共170頁3、受壓翼緣（受彎區(qū)）

兩塊三邊簡支，一邊自由的長條板，均勻受壓第103頁/共170頁第104頁/共170頁1、支承端附近腹板區(qū)段（受剪區(qū)）2、跨中部位的腹板區(qū)段（受彎區(qū)）鋼梁腹板相應的b/t限值滿足相應限值的情況下可以保證局部穩(wěn)定要求，反之不能，則必須設置加勁肋第105頁/共170頁第八節(jié)組合梁的局部穩(wěn)定性與加筋肋設計梁在強度破壞或喪失整體穩(wěn)定之前，梁的組成板件會偏離原來的平面位置而發(fā)生波形鼓曲，這種現(xiàn)象稱為梁的局部失穩(wěn)。梁的局部穩(wěn)定問題，其實質是組成梁的矩形薄板在各種應力的作用下的屈曲問題。局部失穩(wěn)現(xiàn)象——板件鼓曲受壓翼緣屈曲腹板屈曲第106頁/共170頁一、受壓翼緣的局部穩(wěn)定根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，單向均勻受壓鋼板的臨界應力為：σcr≥fy

梁受壓翼緣板局穩(wěn)計算采用強度準則，即保證受壓翼緣的局部失穩(wěn)臨界應力不低于鋼材的屈服強度：第107頁/共170頁由條件σcr≥fy，得：（x=1.0）（x=1.05）

工字形截面梁翼緣板：為三邊簡支、一邊自由板，K=0.425，＝1，

=0.41、翼緣板為自由外伸的一邊支承板第108頁/共170頁箱形截面梁翼緣板，在兩腹板之間的部分：為四邊簡支板，K=4.0，＝1，

=0.25由條件σcr≥fy，得：2、箱型截面梁受壓翼緣第109頁/共170頁二、梁腹板的局部穩(wěn)定腹板局部屈曲計算分兩類：1）利用腹板屈曲后強度：承受靜力荷載的受彎構件宜在腹板的局部穩(wěn)定計算中利用腹板屈曲后強度，以達到充分發(fā)揮材料抗力的性能。2）不利用腹板屈曲后強度：直接承受動力荷載的吊車梁與其它需要計算疲勞的構件在腹板的局部穩(wěn)定計算中不考慮腹板屈曲后強度。第110頁/共170頁（一）腹板的純剪屈曲σσσσ彈性階段臨界應力：ττττhoa式中：規(guī)范?。簽椴辉O橫向加勁肋限值。第111頁/共170頁引入通用高厚比為參數(shù)。第112頁/共170頁A0.81.001.0B1.2第113頁/共170頁（二）腹板的純彎屈曲提高臨界應力的有效辦法：設縱向加勁肋。由非均勻受壓薄板的屈曲理論，得：規(guī)范?。簽椴辉O縱向加勁肋限值。第114頁/共170頁引入通用高厚比在彈性范圍可取:為參數(shù)，即：第115頁/共170頁第116頁/共170頁（三）腹板在局部橫向壓應力下的屈曲腹板在局部壓應力下不會發(fā)生屈曲。hoa規(guī)范?。旱?17頁/共170頁3.局部壓應力下的屈曲若在局部壓應力下不發(fā)生局部失穩(wěn)，應滿足：腹板在局部壓應力下不會發(fā)生屈曲。hoa規(guī)范取：第118頁/共170頁準則２：局部穩(wěn)定臨界應力大于整體穩(wěn)定臨界應力準則３：局部穩(wěn)定臨界應力大于實際工作應力σcr>fyσcr>?b?fyσcr>σ在材料屈服之前不發(fā)生局部失穩(wěn)

準則１：局部穩(wěn)定臨界應力大于屈服點在整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部失穩(wěn)實際工作條件下不發(fā)生局部失穩(wěn)板件不發(fā)生局部失穩(wěn)的設計準則第119頁/共170頁小結：承受靜力荷載與間接承受動力荷載的實腹梁應在彎曲受壓較大區(qū)格，加配縱向加勁肋。第120頁/共170頁以上公式中h0為腹板的計算高度，tw為腹板厚度。(4)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。對于單軸對稱截面梁，在確定是否配置縱向加勁肋時，h0取腹板受壓區(qū)高度hc的2倍。第121頁/共170頁三、組合梁腹板加勁肋設計（一）加勁肋的配置一、加勁肋的選擇根據(jù)腹板高厚比范圍確定采用何種加勁肋，1、腹板本身能保證，設構造加勁肋；2、按規(guī)定間距設置橫向加勁肋；3、且且翼緣扭轉受約束或者但翼緣扭轉未受約束時，設置橫向+縱向加勁肋；4、任何情況下，均應保證第122頁/共170頁二、加勁肋位置要求1、橫向加勁肋：應盡量成對布置在腹板兩側尺寸：

間距：2、縱向加勁肋：布置在腹板受壓區(qū)尺寸：時，滿足位置：距受壓邊距離3、短加勁肋：尺寸：

間距：

第123頁/共170頁腹板加勁肋的設置縱向加勁肋：防止由彎曲壓應力引起的腹板失穩(wěn)，通常布置在受壓區(qū)；橫向加勁肋：防止由剪應力和局部壓應力引起的腹板失穩(wěn)；短加勁肋：防止局部壓應力引起的失穩(wěn)，布置在受壓區(qū)。

提高梁腹板局部穩(wěn)定可采取以下措施：①加大腹板厚度—不經濟②設置加勁肋—經濟有效短加勁肋縱向加勁肋橫向加勁肋第124頁/共170頁梁腹板的局部穩(wěn)定第125頁/共170頁梁腹板的局部穩(wěn)定計算采用強度準則，即保證腹板的局部失穩(wěn)臨界應力不低于鋼材的屈服強度。設置加勁肋后，腹板被劃分為不同的區(qū)格：梁端區(qū)格主要受剪力，跨中區(qū)格主要受彎曲正應力，其余區(qū)格一般是兩者聯(lián)合作用，有時有局壓應力存在。設計時應對各區(qū)格進行穩(wěn)定性計算。第126頁/共170頁腹板在彎曲正應力單獨作用下的失穩(wěn)形式由非均勻受壓薄板的屈曲理論，取四邊簡支板β＝23.9，b=h0得：σmax·twσmin·twbaσmax·twσmin·tw腹板受彎屈曲對于不設縱向加勁肋的腹板a）受壓翼緣扭轉受到約束時，?。?.66，引入通用高厚比：第127頁/共170頁b）受壓翼緣扭轉未受到約束時，取＝1.23，第128頁/共170頁腹板在各種應力聯(lián)合作用下的局部穩(wěn)定計算（1）僅用橫向加勁肋加強的腹板同時受正應力、剪應力和邊緣壓應力作用。穩(wěn)定條件：（5.27）σ

—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；τ

—計算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應力；σc

—腹板計算高度邊緣的局部壓應力，計算時取ψ=1.0。h0ahoacc第129頁/共170頁腹板區(qū)格間局部穩(wěn)定性的驗算1）下區(qū)格Ⅱ

：ah１Ⅰh２Ⅱh22c2=0.3cc22a式中:

σ２—計算區(qū)格內，平均彎矩作用下產生的縱向加勁肋邊緣的彎曲壓應力；

σc2—腹板在縱向加勁肋處的局部壓應力，取

τ—計算同前。第130頁/共170頁以作為參數(shù)：的表達式：

①第131頁/共170頁以作為參數(shù)：的表達式：②第132頁/共170頁以作為參數(shù)：的表達式：③第133頁/共170頁在受壓翼緣與縱向加勁肋之間設有短加勁肋的區(qū)格Ⅰ式中：

σ、σc、τ---計算同前；(5.27)ah１h２h1第134頁/共170頁以作為參數(shù)：的表達式：

①第135頁/共170頁以作為參數(shù)：的表達式：②第136頁/共170頁以作為參數(shù)：的表達式：③第137頁/共170頁支承加勁肋的計算（1）腹板平面外的穩(wěn)定性(繞z軸):按軸心壓桿計算l—計算長度：l=h0F—集中荷載或支座反力；φ—穩(wěn)定系數(shù)，由λ=l/iz

按b類查表；

iz—繞z軸的回轉半徑；CCCCC50-100t≤2tA—截面面積,包括加勁肋以及每側各范圍內的腹板面積；z第138頁/共170頁（2）端面承壓強度fce—鋼材端面承壓強度設計值（查附表1.1）Ace—端面實際承壓面積（加勁肋與翼緣或突緣與支座鋼板接觸面積）

tsFAcet≤2tFAce平板支座突緣支座應減去端部切角部分bs/3(≤40)bs/2(≤60)bs第139頁/共170頁（3）支承加勁肋與腹板的連接焊縫tsFt≤2th0思考：第140頁/共170頁是否滿足要求。承加勁肋。試驗算該梁在次梁連接處設置有支手工焊。鋼，焊條為，鋼材為設計值，標準值為梁傳來的集中荷載，承受由次面簡支梁，工作平臺的主梁為等截[例5.2]43系列,235256201EQkNkN[解]①計算截面特性第141頁/共170頁②內力計算③強度驗算

在次梁連接處設置有支承加勁肋，故局部壓應力和折算應力都不需驗算。第142頁/共170頁④

整體穩(wěn)定驗算（次梁為主梁受壓翼緣的側向支承）不需驗算整體穩(wěn)定。⑤剛度驗算（注意：式中q、P取標準值）剛度滿足要求。