鋼梁優(yōu)選ppt資料

第五章鋼梁第一頁(yè)，共57頁(yè)。梁的截面(jiémiàn)形式第二頁(yè)，共57頁(yè)。5、

梁格由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺(tái)等。根據(jù)梁的排列方式，梁格可分成下列三種(sānzhǒnɡ)典型的形式（圖）：①簡(jiǎn)式梁格——只有主梁，適用于梁跨度較小的情況；②普通式梁格——有次梁和主梁，次梁支承于主梁上；③復(fù)式梁格——除主梁和縱向次梁外，還有支承于縱向次梁上的橫向次梁。第三頁(yè)，共57頁(yè)。簡(jiǎn)式梁格普通(pǔtōng)梁格復(fù)式梁格布置梁格時(shí)，在滿足使用要求的前提下，應(yīng)考慮材料的供應(yīng)情況、制造(zhìzào)和安裝的條件等因素，對(duì)幾種可能的布置方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選定最合理經(jīng)濟(jì)的方案。第四頁(yè)，共57頁(yè)。

鋪板可采用鋼筋混凝土板、鋼板或由壓型(yāxínɡ)鋼板與混凝土組成的組合板。鋪板宜與梁牢固連接使兩者共同工作，可分擔(dān)梁的受力而節(jié)約鋼材，并增強(qiáng)梁的整體穩(wěn)定性。第五頁(yè)，共57頁(yè)?！?.2鋼梁的強(qiáng)度和剛度(ɡānɡdù)計(jì)算一、鋼梁的設(shè)計(jì)步驟：1、初步選擇截面尺寸。根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性等各個(gè)方面，初步選擇截面尺寸。2、對(duì)所選的截面進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的驗(yàn)算，其中，彎應(yīng)力強(qiáng)度是決定截面的最主要(zhǔyào)因素。3、如果驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求，就需要重新選擇截面或采取一些有效的措施予以解決。4、組合梁，還應(yīng)考慮是否變截面、翼緣與腹板的連接、拼接、支座以及與其他構(gòu)件連接等。第六頁(yè)，共57頁(yè)。二、鋼梁的彎曲強(qiáng)度：1、鋼梁彎曲的應(yīng)力階段(jiēduàn)梁受彎時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線與受拉時(shí)相似，屈服點(diǎn)也接近——理想的彈塑性體。梁截面的應(yīng)力(yìnglì)分布Me=fyWMp=fyWp

彈性(tánxìng)階段彈塑性階段塑性階段第七頁(yè)，共57頁(yè)。（1）彈性階段——此時(shí)正應(yīng)力為直線分布，梁最外邊緣正應(yīng)力不超過(guò)屈服點(diǎn)。其抗彎力矩(lìjǔ)Me=fyW（2）彈塑性階段——梁邊緣出現(xiàn)塑性，應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，而中和軸附近材料仍處于彈性（3）塑性階段——梁全截面進(jìn)入塑性，應(yīng)力均等于屈服點(diǎn)，形成塑性鉸，此時(shí)已達(dá)到梁的承載力極限。極限彎矩Mp=fyWp2、形狀系數(shù)：與梁的截面形狀有關(guān)F=Mp/Me矩形截面F=1.5工字形截面第八頁(yè)，共57頁(yè)。3、影響鋼梁塑性設(shè)計(jì)的因素（P80）4、彎曲強(qiáng)度(qiángdù)的計(jì)算（1）單向彎曲（2）雙向彎曲γx、γy為截面塑性發(fā)展系數(shù)，對(duì)工字形截面，γx=1.05,γy=1.20；對(duì)其他截面可按表5-4采用。（P146）即允許截面出現(xiàn)部分塑性變形，塑性區(qū)深度控制在h/8。承受動(dòng)載、梁翼緣b/t∈(13,15)√235/fy時(shí)，γ=1第九頁(yè)，共57頁(yè)。三、剪應(yīng)力計(jì)算V——計(jì)算截面的剪力；I——毛截面繞強(qiáng)軸（x）的慣性(guànxìng)性S——中和軸以上或以下截面對(duì)中和軸的面積矩，按毛截面計(jì)算；tw——腹板厚度第十頁(yè)，共57頁(yè)。四、腹板局部壓應(yīng)力驗(yàn)算(講該部分，用兩梁疊加的圖，分三部分講，1是兩梁相交面的壓應(yīng)力，2腹板邊緣的壓應(yīng)力同時(shí)是薄弱面，3,2的壓應(yīng)力計(jì)算)當(dāng)梁翼緣受到沿腹板平面作用的集中荷載（如吊車(chē)輪(chēlún)壓、次梁傳來(lái)的集中力等），且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時(shí)，需計(jì)算腹板的局部承壓強(qiáng)度（圖）

F：集中荷載，動(dòng)力荷載需考慮動(dòng)力系數(shù)；

ψ：集中荷載增大系數(shù)，重級(jí)工作制吊車(chē)梁ψ＝1.35；第十一頁(yè)，共57頁(yè)。Lz：集中荷載在腹板計(jì)算高度(gāodù)上邊緣的假定腹板長(zhǎng)度，按下式計(jì)算：Lz=a+5hy+2hR

a：集中荷載沿梁跨度方向的支承長(zhǎng)度，吊車(chē)梁可取a為50mm；

hy:梁頂面至腹板計(jì)算高度(gāodù)上邊緣的距離(按向腹板內(nèi)擴(kuò)散)。hR:軌道高度(gāodù)（按1:1向腹板內(nèi)擴(kuò)散），梁頂無(wú)軌為0第十二頁(yè)，共57頁(yè)。第十三頁(yè)，共57頁(yè)。五、折算(shésuàn)應(yīng)力計(jì)算β1第十四頁(yè)，共57頁(yè)。(1)由建筑高度確定hmax

梁底空間在滿足使用要求所需要的凈空尺寸條件下，梁的最大容許高度hmax(c)局部壓應(yīng)力單獨(dú)作用(zuòyòng)四、梁截面(jiémiàn)沿長(zhǎng)度的改變

1、原則：材料圖包住彎距圖

半跨改變一次

2、改變梁高或翼緣

3、截面(jiémiàn)改變處需驗(yàn)算折算應(yīng)力V——計(jì)算截面的剪力；1、雙側(cè)配置(pèizhì)的橫肋同時(shí)設(shè)有橫向和縱向(zònɡxiànɡ)加勁肋時(shí)，斷縱不斷橫。tw——腹板厚度I——毛截面繞強(qiáng)軸（x）的慣性(guànxìng)性φb的范圍，有可能＞1，實(shí)際取值≤1短加勁肋：防止局部壓應(yīng)力引起的失穩(wěn)，布置在受壓區(qū)。沿梁?jiǎn)挝?dānwèi)長(zhǎng)度的水平剪力：的表達(dá)式（P1064-62）第四十二頁(yè)，共57頁(yè)。承受動(dòng)載、梁翼緣b/t∈(13,15)√235/fy時(shí)，γ=1tw——腹板厚度使梁的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、剛度降低(jiàngdī)，導(dǎo)致破壞。六、鋼梁的剛度受彎構(gòu)件的剛度計(jì)算即是要保證其在使用過(guò)程中不會(huì)因撓度太大以致不能滿足正常使用的要求。

P86，公式（4-19）

梁的剛度屬于正常使用極限狀態(tài)，計(jì)算時(shí)荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮截面(jiémiàn)削弱。第十五頁(yè)，共57頁(yè)。第十六頁(yè)，共57頁(yè)。第十七頁(yè)，共57頁(yè)。第十八頁(yè)，共57頁(yè)。第十九頁(yè)，共57頁(yè)。

一、梁整體穩(wěn)定性的概念1、什么是梁的整體失穩(wěn)和臨界荷載(hèzài)？（1）梁在外力作用下，其彎應(yīng)力尚未達(dá)到屈服點(diǎn)之前所發(fā)生的側(cè)向彎扭屈曲。（圖）（2）梁?jiǎn)适Х€(wěn)定之前所承受的最大M、P、σ稱為臨界彎矩Mcr或Pcr、σcrσcr=K√EIyGJ/(l1Wx)（彈性穩(wěn)定理論，P83，4-10）K：系數(shù)，依照梁的荷載(hèzài)形式與作用位置、跨度、支承情況和幾何特性等因素確定。Q:σcr與外部荷載(hèzài)大小相關(guān)嗎？§5.3鋼梁的整體(zhěngtǐ)穩(wěn)定性第二十頁(yè)，共57頁(yè)。第二十一頁(yè)，共57頁(yè)。2、影響(yǐngxiǎng)梁整體穩(wěn)定性的因素（1）梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1，l1↗σcr↘l1：等于梁的跨度(kuàdù)或側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離（2）梁截面的側(cè)向抗彎剛度EIy及抗扭剛度GJEIy、GJ↗，σcr↗（3）荷載類型和沿梁跨的分布（4）荷載作用點(diǎn)在荷載面上的位置（5）端部支承條件（6）初始變形、加載偏心和殘余應(yīng)力等初始缺陷。第二十二頁(yè)，共57頁(yè)。3、梁整體(zhěngtǐ)穩(wěn)定性計(jì)算表達(dá)式要求在發(fā)生強(qiáng)度(qiángdù)破壞前不能發(fā)生整體失穩(wěn)若求得σcr，則要求σ=Mx/Wx≤σcr梁的整體穩(wěn)定性滿足要求?？紤]抗力分項(xiàng)系數(shù)，則:σ=Mx/Wx≤σcr/γR=σcr/fy×fy/γR=φbf即：Mx/Wx≤φbfφb梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，φb＝σcr/fy第二十三頁(yè)，共57頁(yè)。4、φb的計(jì)算(1)焊接工字形等截面簡(jiǎn)支梁《規(guī)范》給出了實(shí)用計(jì)算公式。P253

(2)軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁的φb由于軋制工字鋼規(guī)格尺寸固定，《規(guī)范》給出了可直接查軋制工字鋼φb的表格(biǎogé)，見(jiàn)P255。φb的范圍，有可能＞1，實(shí)際取值≤1yb21yx2ybb235])4.4(1[4320fhtWAh++=hllbφ第二十四頁(yè)，共57頁(yè)。二、整體(zhěngtǐ)穩(wěn)定性驗(yàn)算的方法1、可不驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性的兩種情況(qíngkuàng)(P84)2、當(dāng)不符合時(shí)，按下式驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定性（1）僅有Mx：（2）Mx，My同時(shí)作用：

3、整體穩(wěn)定不能滿足如何解決？第二十五頁(yè)，共57頁(yè)?！?.4組合(zǔhé)梁的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)步驟基本同軋成梁，但截面(jiémiàn)選擇更具靈活性（滿足W值的截面(jiémiàn)很多），如何定，以及由此產(chǎn)生的截面(jiémiàn)改變、翼緣焊縫計(jì)算、局部穩(wěn)定、各部分間的拼接等問(wèn)題。第二十六頁(yè)，共57頁(yè)。二、截面(jiémiàn)選擇估算h，tw，翼緣尺寸(b1，t1)，1、截面(jiémiàn)高度hh根據(jù)建筑高度、剛度要求和用鋼經(jīng)濟(jì)確定(1)由建筑高度確定hmax

梁底空間在滿足使用要求所需要的凈空尺寸條件下，梁的最大容許高度hmaxhoht1t1twh1第二十七頁(yè)，共57頁(yè)。(2)根據(jù)剛度條件確定hmin

a,為什么？（充分利用材料，滿足剛度要求）

b,如何(rúhé)確定？均布荷載對(duì)稱等截面簡(jiǎn)支梁

hmin2/E[v]

f↑,hmin↑

(3)由用鋼量最小確定經(jīng)濟(jì)梁高h(yuǎn)ec

hec=2Wx（mm）或hecx2/5 （cm）

h在靠近hec范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，對(duì)g的影響很小。選擇較小的梁高，不僅對(duì)穩(wěn)定有利，而且還能減小結(jié)構(gòu)的建筑高度，并節(jié)省聯(lián)結(jié)系的鋼材。

所以：h(h0)∈[hmin，(0.8，0.9)hec]≤hmax

鋼板寬度的級(jí)差通常為50mm第二十八頁(yè)，共57頁(yè)。2、腹板厚度twtw=√h0（mm）tw=√h0/11（cm）2mm的倍數(shù)3、翼緣尺寸主要決定于彎應(yīng)力強(qiáng)度，還應(yīng)滿足整體穩(wěn)定、局部(júbù)穩(wěn)定以及其他構(gòu)造要求。A1=Wx/h0-twh0/6b1∈[h/5,h/3],b1≥l1/16l1：受壓翼緣的自由長(zhǎng)度t1=A1/b1,且t1≥b1/30·√fy/235寬度10mm的倍數(shù)，厚度2mm的倍數(shù)第二十九頁(yè)，共57頁(yè)。三、截面(jiémiàn)驗(yàn)算σ應(yīng)盡量接近[σ]或f，且不超過(guò)容許(róngxǔ)值的5%小結(jié)步驟Mmax→W=Mmax/γxf→hec=2W →hmin2/E[v]h(h0)∈[hmin，(0.8，0.9)hec]h→tw,A1→b1,t1→驗(yàn)算第三十頁(yè)，共57頁(yè)。四、梁截面(jiémiàn)沿長(zhǎng)度的改變

1、原則：材料圖包住彎距圖

半跨改變一次

2、改變梁高或翼緣

3、截面(jiémiàn)改變處需驗(yàn)算折算應(yīng)力圖梁翼緣寬度(kuāndù)的改變圖變高度(gāodù)梁第三十一頁(yè)，共57頁(yè)。S1---翼緣對(duì)中和軸的面積矩全梁采用相同厚度的連續(xù)(liánxù)焊縫沿梁?jiǎn)挝?dānwèi)長(zhǎng)度的水平剪力：五焊接(hànjiē)組合梁翼緣焊縫的計(jì)算作用：阻止翼緣和腹板的相對(duì)移動(dòng)而承受接縫處的縱向剪力T第三十二頁(yè)，共57頁(yè)。第三十三頁(yè)，共57頁(yè)。第三十四頁(yè)，共57頁(yè)?！?.5梁的局部穩(wěn)定(wěndìng)和腹板加勁肋設(shè)計(jì)一、梁局部(júbù)穩(wěn)定性的概念1、梁局部(júbù)失穩(wěn)的概念梁在設(shè)計(jì)時(shí)，從強(qiáng)度方面考慮，腹板宜高一些，薄一些；翼緣宜寬一些，薄一些；翼緣的寬厚比應(yīng)盡量大。但如設(shè)計(jì)不當(dāng)，則在荷載作用下在受壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用的腹板區(qū)，及受壓翼緣偏離其正常位置而形成波形屈曲—即梁的局部(júbù)失穩(wěn)。（圖）

第三十五頁(yè)，共57頁(yè)。第三十六頁(yè)，共57頁(yè)。第三十七頁(yè)，共57頁(yè)。梁局部(júbù)失穩(wěn)翼緣腹板第三十八頁(yè)，共57頁(yè)。2、發(fā)生局部失穩(wěn)的根本原因是腹板或翼緣內(nèi)的壓應(yīng)力或剪應(yīng)力大于其局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力而失去穩(wěn)定。因此，要求σ<σcr或?<?cr,若以設(shè)計(jì)強(qiáng)度（f，fv）為σ，?的最大值，則要求σcr>f,?cr>fv。即：不先于強(qiáng)度破壞之前發(fā)生局部失穩(wěn)。3、局部失穩(wěn)的危害使梁的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、剛度降低(jiàngdī)，導(dǎo)致破壞。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)避免。第三十九頁(yè)，共57頁(yè)。二、梁受壓翼緣的局部(júbù)穩(wěn)定1、塑性設(shè)計(jì)(shèjì)b/t≤13√235/fy2、彈性設(shè)計(jì)(shèjì)b/t≤15√235/fy第四十頁(yè)，共57頁(yè)。1、梁腹板區(qū)格失穩(wěn)形式在彎曲正應(yīng)力(yìnglì)、剪應(yīng)力(yìnglì)和局部壓應(yīng)力(yìnglì)單獨(dú)作用下，梁腹板區(qū)格的失穩(wěn)形式如圖所示三、梁腹板的局部(júbù)穩(wěn)定(a)彎曲正應(yīng)力單獨(dú)作用(zuòyòng)；(b)剪應(yīng)力單獨(dú)作用(zuòyòng)；(c)局部壓應(yīng)力單獨(dú)作用(zuòyòng)節(jié)線第四十一頁(yè)，共57頁(yè)。橫向加勁肋：防止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)；縱向(zònɡxiànɡ)加勁肋：防止由彎曲壓應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)，通常布置在受壓區(qū)；短加勁肋：防止局部壓應(yīng)力引起的失穩(wěn)，布置在受壓區(qū)。同時(shí)設(shè)有橫向和縱向(zònɡxiànɡ)加勁肋時(shí)，斷縱不斷橫。2、提高(tígāo)梁腹板局部穩(wěn)定的措施①加大腹板厚度—不經(jīng)濟(jì)②設(shè)置(shèzhì)加勁肋—經(jīng)濟(jì)有效第四十二頁(yè)，共57頁(yè)。腹板設(shè)加勁(jiājìn)肋滿足局部穩(wěn)定要求圖5.20梁腹板加勁(jiājìn)肋第四十三頁(yè)，共57頁(yè)。第四十四頁(yè)，共57頁(yè)。3、不考慮屈曲后強(qiáng)度及直接(zhíjiē)承受動(dòng)力荷載梁腹板加勁肋的設(shè)置原則(1)可不(kěbù)設(shè),有局部壓應(yīng)力按構(gòu)造設(shè)置橫肋yftw當(dāng)ho23580/>(2)按計(jì)算(jìsuàn)設(shè)置橫肋yftw當(dāng)ho235170/>(3)設(shè)置橫肋,在彎矩較大區(qū)段設(shè)置縱肋,局部壓應(yīng)力很大的梁,在受壓區(qū)設(shè)置短加勁肋(5)支座及上翼緣有較大集中荷載處設(shè)支承加勁肋yftw當(dāng)ho23580/￡(4)h0/tw不應(yīng)超過(guò)250第四十五頁(yè)，共57頁(yè)。同時(shí)受正應(yīng)力(yìnglì)、剪應(yīng)力(yìnglì)和邊緣壓應(yīng)力(yìnglì)作用穩(wěn)定條件（經(jīng)驗(yàn)P108）σστ1￡+c,crσσ()cr2crτc+()2σ—腹板邊緣(biānyuán)的彎曲壓應(yīng)力,由區(qū)格內(nèi)的平均彎矩計(jì)算σc—腹板邊緣的局部壓應(yīng)力σc=F/(lztw)σcrτ—腹板平均(píngjūn)剪應(yīng)力τ=V/(hwtw)—各種應(yīng)力單獨(dú)作用下臨界應(yīng)力P104-107σc,crτcr4、僅用橫向加勁肋腹板局部穩(wěn)定計(jì)算圖5.21設(shè)置橫向加勁肋圖5.22應(yīng)力形式第四十六頁(yè)，共57頁(yè)。腹板受壓區(qū)高度(gāodù)—其他(qítā)情況時(shí)：全約束時(shí)：當(dāng)受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到完chywcbfth2351532=lywcbfth2351772=l()[]=時(shí)，當(dāng)=時(shí)，當(dāng)＝當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式（P1064-62）λb:腹板受彎時(shí)的通用(tōngyòng)高厚比①bcrbbcrbcrbcrff/1.125.185.075.0125.185.085.02>--￡<￡lsllslslsfP106,4-62第四十七頁(yè)，共57頁(yè)。()235434.5410.12000ywsfahthha+=>l時(shí)：當(dāng)()23534.54410.12000ywsfahthha+=￡l時(shí)：當(dāng)()[]/1.12.18.059.012.18.08.02svcrsvscrsvcrscrfff>--￡<￡ltlltltlt=時(shí)，當(dāng)=時(shí)，當(dāng)=時(shí)，當(dāng)

的表達(dá)式(P104,4-56)②第四十八頁(yè)，共57頁(yè)。235/59.182825.1000ywcfhathha-=￡<l時(shí)：當(dāng)()235/83.14.139.10285.15.03000ywcfhathha-+=￡￡l時(shí)：當(dāng)()[]/1.12.19.079.012.19.09.02,,,,ccrccccrcccrccrcfff>--￡<￡lsllslsls=時(shí)，當(dāng)=時(shí)，當(dāng)＝時(shí)，當(dāng)?shù)谋磉_(dá)式(107,4-65)③c第四十九頁(yè)，共57頁(yè)。σcrτcrσc,cr臨界應(yīng)力計(jì)算式特點(diǎn)通用高厚比λ2hc/tw的函數(shù)h0/tw的函數(shù)h0/tw的函數(shù)hc：受壓區(qū)高度h0：腹板計(jì)算高度λ值的劃分≤0.85≤0.80≤0.90=f或fv∈(0.85,1.25]∈(0.80,1.20]∈(0.90,1.20]=n×f(n≤1)>1.25>1.20>1.20=1.1f/λ2腹板局部穩(wěn)定(wěndìng)臨界應(yīng)力計(jì)算公式特點(diǎn)第五十頁(yè)，共57頁(yè)。四、加勁(jiājìn)肋截面尺寸和構(gòu)造1、雙側(cè)配置(pèizhì)的橫肋bsh