鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件計(jì)算-受彎構(gòu)件鋼梁（鋼結(jié)構(gòu)工程施工）

單元三鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件計(jì)算項(xiàng)目一：鋼梁項(xiàng)目二：軸心受力構(gòu)件項(xiàng)目三：拉彎和壓彎構(gòu)件項(xiàng)目一受彎構(gòu)件——鋼梁

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握鋼梁的強(qiáng)度（抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力、折算壓力）和剛度計(jì)算。2、掌握梁整體穩(wěn)定的臨界彎矩及整體穩(wěn)定計(jì)算。3、掌握單向、雙向受彎型鋼梁和組合梁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟，了解梁局部穩(wěn)定及梁的拼接和連接構(gòu)造。

能力標(biāo)準(zhǔn)和要求：

能進(jìn)行單向受彎型鋼梁和組合梁的設(shè)計(jì)與施工驗(yàn)算。學(xué)習(xí)內(nèi)容：一、梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)二、型鋼梁設(shè)計(jì)三、組合梁設(shè)計(jì)四、梁的拼接與連接鋼梁的形式：按功能分：樓蓋梁、平臺(tái)梁、吊車梁、墻梁等；按截面形式分：型鋼梁、組合梁；按支承分：簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁等；按荷載作用情況分：單向彎曲梁、雙向彎曲梁（如檁條）；樓蓋梁屋蓋梁屋蓋梁平臺(tái)梁平臺(tái)梁墻梁吊車梁檁條吊車梁鋼梁的截面形式（圖3-1）鋼梁的計(jì)算內(nèi)容正常使用極限狀態(tài)

剛度承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定1、鋼梁的強(qiáng)度和剛度（1）梁的強(qiáng)度①抗彎強(qiáng)度三個(gè)受力階段：彈性、彈塑性、塑性塑性彎矩

雙向彎曲單向彎曲②抗剪強(qiáng)度③腹板局部壓應(yīng)力④折算應(yīng)力。組合梁或型鋼梁中翼緣與腹板交接的部位（2）梁的剛度：剛度的計(jì)算是保證受彎構(gòu)件在使用過程中不會(huì)因撓度太大而不能滿足正常使用的要求。2、梁的整體穩(wěn)定

梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澟顟B(tài)的現(xiàn)象稱為梁的整體失穩(wěn)。（1）梁整體穩(wěn)定性的計(jì)算①在最大剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性按下式計(jì)算②在兩個(gè)主平面受彎的H型截面或工字形截面梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算公式為：（2）梁的整體穩(wěn)定系數(shù)①等截面焊接工字形和軋制H型鋼：——截面不對(duì)稱影響系數(shù)

若時(shí)，表明鋼梁進(jìn)入彈塑性工作階段，《規(guī)范》規(guī)定應(yīng)采用下式計(jì)算的代替值②軋制普通工字鋼簡支梁(表3-4)③軋制槽鋼簡支梁影響梁整體穩(wěn)定的主要因素1．側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度；2．受壓翼緣的自由長度(受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間距);3．荷載作用種類；4．荷載作用位置；5．梁的支座情況。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(shè)置側(cè)向支撐。(3)可不作整體穩(wěn)定性驗(yàn)算的條件①有鋪板（各種鋼筋混凝土板或鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁的受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)；②工字形截面簡支梁受壓翼緣自由長度l1與其寬度b1之比不超過規(guī)范規(guī)定的數(shù)值時(shí)，例如下圖所示，梁受壓翼緣的跨中側(cè)向連有支撐，可以作為其側(cè)向不動(dòng)支承點(diǎn)，l1則為梁的半跨長度表3-53、梁的局部穩(wěn)定避免梁的局部失穩(wěn)有兩個(gè)途徑：a）限制板件的寬厚比或高厚比；

b）設(shè)置加勁肋。a限制板件的寬厚比或高厚比(1)組合梁翼緣的局部穩(wěn)定《規(guī)范》采用限制梁受壓翼緣寬厚比的措施來保證翼緣的局部穩(wěn)定性。①工字形截面梁受壓翼緣自由外伸寬度b1與其厚度t之比，應(yīng)滿足下式要求：

②箱形截面

梁受壓翼緣板在兩腹板之間的無支承寬度b0與其厚度t之比，應(yīng)滿足下式要求(2)組合梁腹板的局部穩(wěn)定規(guī)范限定了值來保證腹板的局部穩(wěn)定①在局部壓應(yīng)力作用下②在剪應(yīng)力作用下③在彎曲應(yīng)力作用下b.設(shè)置加勁肋①腹板加勁肋的設(shè)置梁的腹板以承受剪力為主，組合梁的腹板主要是靠設(shè)置加勁肋來保證其局部穩(wěn)定。加勁肋可以用鋼板或型鋼制成，焊接梁一般常用鋼板。在同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，應(yīng)在其相交處將縱向加勁肋斷開，橫向加勁肋保持連續(xù)。縱向加勁肋斷開橫向加勁肋保持連續(xù)為了減少焊接應(yīng)力，避免焊縫過分集中，橫向加勁肋的端部應(yīng)切去約bs/3（≤40mm），高約bs/2（≤60mm）的斜角加勁肋設(shè)置②加勁肋的構(gòu)造要求

加勁肋的配置:

加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，也可單側(cè)配置

間距:最小間距應(yīng)為0.5h0，最大間距應(yīng)為2h0截面尺寸外伸寬度厚度橫向加勁肋截面慣性矩:縱向加勁肋的截面慣性矩短加勁肋

表3-6組合梁腹板加勁肋布置規(guī)定③支承加勁肋設(shè)計(jì)（二）型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定的要求。局部穩(wěn)定可不必驗(yàn)算。1、單向受彎型鋼梁工字鋼和H型鋼計(jì)算步驟：（1）確定設(shè)計(jì)條件（2）計(jì)算梁的內(nèi)力：Mmax和Vmax

（3）初選截面

（4）截面強(qiáng)度驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：抗剪強(qiáng)度：局壓強(qiáng)度：折算應(yīng)力：

熱軋型鋼的腹板較厚，若截面無削弱和無較大固定集中荷載時(shí)，可不驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度、局部承壓強(qiáng)度和折算應(yīng)力。

（5）剛度驗(yàn)算

ν≤[ν]或（6）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算2、雙向受彎型鋼梁鋼結(jié)構(gòu)中的檁條、墻梁大多屬于雙向受彎構(gòu)件。（1）截面確定：先單獨(dú)按Mx或My計(jì)算Wnx或Wny，然后適當(dāng)加大Wnx或Wny選定型鋼截面。（2）強(qiáng)度驗(yàn)算：（3）穩(wěn)定驗(yàn)算：

（4）剛度驗(yàn)算（三）組合梁設(shè)計(jì)鋼板組合梁的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：確定梁的截面形式及各部分尺寸；根據(jù)初選的截面進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定驗(yàn)算及加勁肋設(shè)置；確定翼緣與腹板的焊縫；鋼梁支座加勁肋設(shè)計(jì)等內(nèi)容。1、截面設(shè)計(jì)確定h、tw、b、t（1）截面高度h:滿足以下要求①建筑高度：h≤hmax

②剛度要求

∴③經(jīng)濟(jì)要求（2）腹板厚度tw

腹板以承擔(dān)剪力為主，應(yīng)滿足抗剪經(jīng)驗(yàn)公式

或

∴

一般tw≥8mm。

（3）翼緣寬度b及厚度t

翼緣面積

b值一般要求b≥180mm

考慮局部穩(wěn)定要求翼緣厚度t一般不應(yīng)小于8mm，同時(shí)應(yīng)符合鋼板規(guī)格。（4）截面驗(yàn)算驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定、剛度及翼緣局部穩(wěn)定。

（2）翼緣焊縫的計(jì)算翼緣與腹板交接處

翼緣焊縫的強(qiáng)度條件

翼緣上有固定集中荷載或移動(dòng)集中荷載F作用

垂直剪力2、翼緣焊縫的計(jì)算在T1和V1的共同作用下，翼緣焊縫強(qiáng)度

（四）梁的拼接與連接 1、梁的拼接（1）工廠拼接（2）工地拼接工地拼接≥10tw~500~5001234