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1、1第五章第五章 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件25.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算 5.3.1 梁整體失穩(wěn)的概念梁整體失穩(wěn)的概念 5.3.2 梁的臨界彎矩梁的臨界彎矩 5.3.3 梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定驗(yàn)算5.4 焊接組合梁的局部穩(wěn)定焊接組合梁的局部穩(wěn)定 5.4.1 受壓翼緣的局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定 5.4.2 腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計(jì)算腹板的加勁肋及局部穩(wěn)定計(jì)算 5.4.3 加勁肋的構(gòu)造、驗(yàn)算和設(shè)置規(guī)定加勁肋的構(gòu)造、驗(yàn)算和設(shè)置規(guī)定本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：35.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁

2、設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì) 5.6.1 單向受彎型鋼梁?jiǎn)蜗蚴軓澬弯摿?5.6.2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 5.6.3 型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì) 5.7.1截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì) 5.7.2 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算 5.7.3 梁截面沿長(zhǎng)度的改變梁截面沿長(zhǎng)度的改變5.8 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造 5.9 其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：4主要用以主要用以承受橫向荷載承受橫向荷載，故又稱，故又稱受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件。受彎構(gòu)件包括。受彎構(gòu)件包括實(shí)腹實(shí)腹式受彎構(gòu)件式受彎構(gòu)件（梁）和（梁）和格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)

3、件（桁架）兩個(gè)系列。（桁架）兩個(gè)系列。5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式本課程僅介紹實(shí)腹式梁的設(shè)計(jì)方法。格構(gòu)式受彎構(gòu)件（桁架）本課程僅介紹實(shí)腹式梁的設(shè)計(jì)方法。格構(gòu)式受彎構(gòu)件（桁架）用于屋架、托架、吊車桁架以及大跨結(jié)構(gòu)中。用于屋架、托架、吊車桁架以及大跨結(jié)構(gòu)中。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件（桁架）（桁架）實(shí)腹式受彎構(gòu)件實(shí)腹式受彎構(gòu)件（梁）（梁）5u梁在鋼結(jié)構(gòu)中是應(yīng)用較廣泛的一種基本構(gòu)件。例如房屋建梁在鋼結(jié)構(gòu)中是應(yīng)用較廣泛的一種基本構(gòu)件。例如房屋建筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺(tái)梁。筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺(tái)梁。構(gòu)件內(nèi)力構(gòu)件內(nèi)力彎矩彎矩彎矩彎矩+剪力，附加很

4、小的軸力剪力，附加很小的軸力彎矩彎矩+剪力剪力5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式5.1.1 實(shí)腹式梁的類型和截面形式實(shí)腹式梁的類型和截面形式動(dòng)畫：平臺(tái)結(jié)構(gòu)動(dòng)畫：平臺(tái)結(jié)構(gòu) 主次梁主次梁678910u受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：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)定和剛度強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度四個(gè)方面的要求。四個(gè)方面的要求。u 前三項(xiàng)屬于前三項(xiàng)屬于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，采用荷載的，采用荷載的設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值；第四項(xiàng)為第四項(xiàng)為正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，計(jì)算撓度時(shí)按荷載的，計(jì)算撓度時(shí)按荷載的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值值進(jìn)行。進(jìn)行。正常使用極限狀態(tài)正常使用極限

5、狀態(tài) 剛度剛度強(qiáng)度強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度局部壓應(yīng)力局部壓應(yīng)力折算應(yīng)力折算應(yīng)力整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)5.1 鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式11型鋼梁型鋼梁(a-e)與組合梁與組合梁(f-l)的截面形式的截面形式 實(shí)腹式鋼梁實(shí)腹式鋼梁按材料和制作方法可分為按材料和制作方法可分為型鋼梁型鋼梁和和組合梁組合梁兩大類。兩大類。(g)(h)(a)(b)(j)(i)(k)(l)(d)(c)(e)(f)12梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）工字型工字型13空腹梁空腹梁梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）14異形截面異形截面梁的截面型式

6、（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）15桁架梁桁架梁梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）16梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）桁架梁桁架梁17變截面梁變截面梁梁的截面型式（實(shí)例）梁的截面型式（實(shí)例）185.1.2 梁格布局梁格布局梁格梁格是由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺(tái)是由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺(tái)梁等。梁等。梁格上的梁格上的荷載傳遞荷載傳遞：鋪板：鋪板次梁次梁 主梁主梁 柱或墻柱或墻基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基。地基。根據(jù)梁的根據(jù)梁的排列方式排列方式，梁格可分為下列三種典型的形式：，梁格可分為下列三種典型的形式：簡(jiǎn)式梁格簡(jiǎn)式梁格 普通梁格普通梁格 復(fù)式梁格復(fù)式梁格5.1

7、鋼梁的類型和截面形式鋼梁的類型和截面形式縱縱次次梁梁主主梁梁次梁次梁 主梁主梁 主梁主梁橫次梁橫次梁195.2.1 梁的強(qiáng)度梁的強(qiáng)度普通鋼梁：在普通鋼梁：在危險(xiǎn)截面處危險(xiǎn)截面處（一般是彎矩最大處），梁凈截面（一般是彎矩最大處），梁凈截面的的抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度及及抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度不超過(guò)其鋼材的抗彎及抗剪強(qiáng)度極限。不超過(guò)其鋼材的抗彎及抗剪強(qiáng)度極限。對(duì)于工字形、箱形截面的梁：在集中荷載處，需滿足對(duì)于工字形、箱形截面的梁：在集中荷載處，需滿足局部受局部受壓壓的強(qiáng)度條件；同時(shí)，該點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)的強(qiáng)度條件；同時(shí)，該點(diǎn)還受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力的共同作用，故還應(yīng)對(duì)該點(diǎn)的力的共同作用，故

8、還應(yīng)對(duì)該點(diǎn)的折算應(yīng)力折算應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。(1)抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度梁截面的彎曲應(yīng)力隨彎矩增加而變化，可分為梁截面的彎曲應(yīng)力隨彎矩增加而變化，可分為彈性、彈塑性彈性、彈塑性及塑性及塑性三個(gè)工作階段。下面以工字形截面梁彎曲為例來(lái)說(shuō)明。三個(gè)工作階段。下面以工字形截面梁彎曲為例來(lái)說(shuō)明。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度20梁截面的應(yīng)力分布梁截面的應(yīng)力分布1）彈性工作階段：其外緣纖維）彈性工作階段：其外緣纖維最大應(yīng)力最大應(yīng)力為為=M/Wn。這個(gè)階段可持續(xù)到這個(gè)階段可持續(xù)到達(dá)到屈服點(diǎn)達(dá)到屈服點(diǎn)fy。這時(shí)梁截面的彎矩達(dá)到。這時(shí)梁截面的彎矩達(dá)到彈彈性極限彎矩性極限彎矩Me。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度

9、梁的強(qiáng)度和剛度ynefWM 式中：式中：Me 梁的彈性極限彎矩；梁的彈性極限彎矩；Wn 梁的凈截面（彈性）抵抗矩。梁的凈截面（彈性）抵抗矩。(e)(a)(b)(c)(d)(f)maxxx fyMMeM=Me=fyMeMMp=fyM=Mp=fy212）彈塑性工作階段：超過(guò)彈性極限彎矩后，如果彎矩繼續(xù)增）彈塑性工作階段：超過(guò)彈性極限彎矩后，如果彎矩繼續(xù)增加，截面外緣部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，加，截面外緣部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，中央部分仍保持彈性中央部分仍保持彈性。這。這時(shí)截面彎曲應(yīng)力不再保持三角形直線分布，而是呈折線分布。時(shí)截面彎曲應(yīng)力不再保持三角形直線分布，而是呈折線分布。隨著彎矩增大，塑性區(qū)逐漸向截面中央擴(kuò)

10、展，中央彈性區(qū)相隨著彎矩增大，塑性區(qū)逐漸向截面中央擴(kuò)展，中央彈性區(qū)相應(yīng)逐漸縮小。應(yīng)逐漸縮小。5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度(e)(a)(b)(c)(d)(f)maxxx fyMMeM=Me=fyMeMMp=fyM=Mp=fy223）塑性工作階段：在彈塑性工作階段，如果彎矩不斷增加，）塑性工作階段：在彈塑性工作階段，如果彎矩不斷增加，直到彈性區(qū)消失，截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，截面形成直到彈性區(qū)消失，截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，截面形成塑性鉸塑性鉸（plastic hinge）。這時(shí)梁截面應(yīng)力呈上下兩個(gè)矩形分布。彎。這時(shí)梁截面應(yīng)力呈上下兩個(gè)矩形分布。彎矩達(dá)到最大極限，稱為矩達(dá)到最大極限，稱為塑性彎矩塑

11、性彎矩Mp，其值為：，其值為：y2n1nypnp)(fSSfWM5.2 梁的強(qiáng)度和剛度梁的強(qiáng)度和剛度Wpn稱為梁的稱為梁的凈截面塑性抵抗矩凈截面塑性抵抗矩。塑性抵抗矩為截面中和軸以。塑性抵抗矩為截面中和軸以上或以下的凈截面對(duì)中和軸的面積矩上或以下的凈截面對(duì)中和軸的面積矩S1n和和S2n 之和。之和。(e)(a)(b)(c)(d)(f)maxxx fyMMeM=Me=fyMeM Mx，上式是否合理？，上式是否合理？yxbxyyMMfWW當(dāng)截面同時(shí)作用當(dāng)截面同時(shí)作用Mx、My時(shí)：時(shí)：5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算51 應(yīng)用中，應(yīng)用中，Mx，Wx，f，y等參數(shù)或已知，或查表，或根據(jù)所等參數(shù)

12、或已知，或查表，或根據(jù)所給荷載條件和梁截面幾何尺寸算出。而給荷載條件和梁截面幾何尺寸算出。而b的計(jì)算與梁的臨界彎的計(jì)算與梁的臨界彎矩有關(guān)，矩有關(guān)，計(jì)算較復(fù)雜計(jì)算較復(fù)雜。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)常用截面和約束對(duì)常用截面和約束情況下梁的整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算作了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和相關(guān)規(guī)定。情況下梁的整體穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算作了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和相關(guān)規(guī)定。2y 1b2yxy432023514.4tAhWhf 1）兩端均勻受彎的）兩端均勻受彎的工字形截面工字形截面簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)支梁b 式中式中A為梁為梁毛截面面積毛截面面積；t1為為受壓翼緣厚度受壓翼緣厚度思考：上式是如何導(dǎo)出來(lái)的？思考：上式是如何導(dǎo)出來(lái)的？5.3 梁的整體穩(wěn)定

13、計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算522）一般荷載作用的工字形梁）一般荷載作用的工字形梁b 非純彎曲工字形截面簡(jiǎn)支梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算公式為：非純彎曲工字形截面簡(jiǎn)支梁的整體穩(wěn)定的計(jì)算公式為：yb21yx2ybb2354.414320fhtWAh式中：式中：y=l1/iy，l1為懸臂梁的懸伸長(zhǎng)度。為懸臂梁的懸伸長(zhǎng)度。b等效臨界彎矩系數(shù)；等效臨界彎矩系數(shù)；b截面不對(duì)稱影響系數(shù)。截面不對(duì)稱影響系數(shù)。5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算533）彈塑性階段工字形梁）彈塑性階段工字形梁b 上述公式都是假定梁處于彈性階段，而大量中等跨度的上述公式都是假定梁處于彈性階段，而大量中等跨度的梁整體失穩(wěn)時(shí)往往處于彈塑性階段。梁

14、整體失穩(wěn)時(shí)往往處于彈塑性階段。當(dāng)按公式或表格確定的當(dāng)按公式或表格確定的時(shí)，梁已進(jìn)入時(shí)，梁已進(jìn)入非彈性非彈性工作工作階段，階段，整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力有明顯的降低，必須對(duì)中進(jìn)行修正。，必須對(duì)中進(jìn)行修正。按下式修正：按下式修正：0.2821.07bb 但不大于但不大于1.0。5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算544）軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁和軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁）軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁和軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁 b b 對(duì)對(duì)軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁軋制普通工字鋼簡(jiǎn)支梁，可按，可按附表附表查穩(wěn)定系數(shù)查穩(wěn)定系數(shù)b。對(duì)對(duì)軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁軋制槽鋼簡(jiǎn)支梁，不論荷載形式和荷載作用點(diǎn)在截面高度，不論荷載形式和荷

15、載作用點(diǎn)在截面高度上的位置如何，均按下面給出的上的位置如何，均按下面給出的近似公式近似公式計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算穩(wěn)定系數(shù) b b。y1b235570fhlbt式中式中:h、b、t 槽鋼截面的高度、翼緣寬度和平均厚度；槽鋼截面的高度、翼緣寬度和平均厚度；l1自由長(zhǎng)度。自由長(zhǎng)度。5.3 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算梁的整體穩(wěn)定計(jì)算55【例【例5.1】試設(shè)計(jì)圖所示工作平臺(tái)梁格中的試設(shè)計(jì)圖所示工作平臺(tái)梁格中的次梁次梁。梁上鋪。梁上鋪80mm厚厚預(yù)制鋼筋混凝土板和預(yù)制鋼筋混凝土板和30mm厚素混凝土面層?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值厚素混凝土面層?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值6kN/m2（靜力荷載）。鋼材（靜力荷載）。鋼材Q235-B鋼。鋼。采用截面形

16、式：采用截面形式：(1)H型鋼型鋼；(2)工字鋼工字鋼。并考慮預(yù)制板與次梁連牢和不連牢兩種情況。并考慮預(yù)制板與次梁連牢和不連牢兩種情況。53000=15000次梁次梁主梁主梁4500450056【解】查【解】查荷載規(guī)范荷載規(guī)范，鋼筋混凝土鋼筋混凝土自重按自重按25kN/m3，素混凝素混凝土土按按24kN/m3，則平臺(tái)板和面層的重力標(biāo)準(zhǔn)值為：，則平臺(tái)板和面層的重力標(biāo)準(zhǔn)值為：0.0825+0.0324=2.72kN/m2次梁承受的次梁承受的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：為：qk=2.723+63=8.16+18=26.16kN/m荷載組合：荷載組合：取由可變荷取由可變荷載效應(yīng)控制的組合進(jìn)行載效應(yīng)控制

17、的組合進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。1.3Q1.2G平臺(tái)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于平臺(tái)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2，因此?。?，因此?。?3000=15000次梁次梁主梁主梁45004500計(jì)算單元計(jì)算單元57故次梁承受的故次梁承受的線荷載設(shè)計(jì)值線荷載設(shè)計(jì)值為：為：q=1.28.16+1.318=33.19kN/m最大彎矩設(shè)計(jì)值最大彎矩設(shè)計(jì)值：22max1133.19 4.584.01 88MqlkN m一、一、H型鋼型鋼（1）按強(qiáng)度條件選擇截面（預(yù)制板與次梁連牢情況）按強(qiáng)度條件選擇截面（預(yù)制板與次梁連牢情況）由抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式確定需要的凈截面模量，因系靜力荷載，由抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式確定需要的凈截面模量，因系靜力荷載，故

18、可考慮截面塑性發(fā)展系數(shù)。故可考慮截面塑性發(fā)展系數(shù)。633max84.01 103720003721.05 215nxreqxMWmmcmf58查附表，選查附表，選HN2981495.58，Wx=433cm3，Ix=6460cm4，自重自重32.6kg/m=0.32kN/m。考慮自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值考慮自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值q=33.19+1.20.32=33.57kN/m2max133.574.584.97 8MkN m 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算設(shè)最大彎矩截面無(wú)孔洞削弱，設(shè)最大彎矩截面無(wú)孔洞削弱，Wnx=Wx。622max384.97 10=186.9 N/mm =215 N/mm1.05

19、433 10 xnxMfW(滿足滿足)59 剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算分別計(jì)算分別計(jì)算全部荷載全部荷載和和活荷載活荷載標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值作用下的撓度。作用下的撓度。查表查表5.3，工作平臺(tái)次梁的撓度容許值，工作平臺(tái)次梁的撓度容許值 300250lvlvQT全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值：全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qkT=26.16+0.32=26.48 kN/m333455 26.48 4500384384 206 106460 1011424250kTTxTq lvlEIvl(滿足滿足)1181142426.48624300QQvvll(滿足滿足)60 其他強(qiáng)度驗(yàn)算其他強(qiáng)度驗(yàn)算若次梁放在主梁頂面上，且端部無(wú)支承加勁肋，則應(yīng)按支座反若

20、次梁放在主梁頂面上，且端部無(wú)支承加勁肋，則應(yīng)按支座反力驗(yàn)算支座處力驗(yàn)算支座處局部承壓強(qiáng)度局部承壓強(qiáng)度。支座反力支座反力11/2 33.574.575.52RqlkN設(shè)設(shè)支承長(zhǎng)度支承長(zhǎng)度a=80mm，且支承板與梁端部齊平（，且支承板與梁端部齊平（a1=0）。查附）。查附表表4.1得得H型鋼底面至腹板與翼緣相交圓角起點(diǎn)的距離為：型鋼底面至腹板與翼緣相交圓角起點(diǎn)的距離為：aa1twhylzlzFaR計(jì)算高度：計(jì)算高度：hy=r+t=16+8=24mm腹板厚腹板厚 tw=5.5mm計(jì)算長(zhǎng)度：計(jì)算長(zhǎng)度：lz=a+2.5hy+a1 =80+2.524+0=140mm613221 75.5 1098.1/2

21、15/5.5 140cw zRN mmfN mmt l(滿足滿足)計(jì)算出的計(jì)算出的c數(shù)值較小。數(shù)值較小。因此，若截面無(wú)太大削弱時(shí)，型鋼梁的因此，若截面無(wú)太大削弱時(shí)，型鋼梁的c一般可不作計(jì)算。同一般可不作計(jì)算。同樣，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力也可不作計(jì)算。樣，剪應(yīng)力和折算應(yīng)力也可不作計(jì)算。（2）按整體穩(wěn)定性選擇截面（預(yù)制板與次梁按整體穩(wěn)定性選擇截面（預(yù)制板與次梁不連牢不連牢情況）情況）先借用工字鋼的穩(wěn)定系數(shù)，即由表先借用工字鋼的穩(wěn)定系數(shù)，即由表5.7中項(xiàng)次中項(xiàng)次3跨中無(wú)側(cè)向支承點(diǎn)跨中無(wú)側(cè)向支承點(diǎn)的梁、均布荷載作用于上翼緣、工字鋼型號(hào)的梁、均布荷載作用于上翼緣、工字鋼型號(hào)2240、自由長(zhǎng)度、自由長(zhǎng)度4.5m

22、，查得，查得b=0.830.6。修正得：修正得：bb0.2820.282=1.07-=1.07-=0.730.8362需要的截面模量需要的截面模量633max84.01 10 535000535 0.73 215xreqbMWmmcmf選選HN34617469，Wx=649cm3，iy=3.86cm，A=53.19cm2，自重自重41.8kg/m=0.41kg/m?？紤]自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值考慮自重后的最大彎矩設(shè)計(jì)值q=33.19+1.20.41=33.68kN/mmkN.M2585524683381max計(jì)算計(jì)算H型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼整體穩(wěn)定系數(shù) b bxxyycyb21yx2yb2354.

23、414320fhtWAh63計(jì)算計(jì)算H型鋼整體穩(wěn)定系數(shù)型鋼整體穩(wěn)定系數(shù) b bxxyyc2y 1bb2yxy432023514.4btAhWhf 1l t4500 9=0.670.6ybbbyxytAhWhf修正得修正得0.2820.2821.07-1.07-0.7360.845bb故故622max385.25 10178.5/1，s由下式計(jì)算：由下式計(jì)算：5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))1042）腹板受彎屈曲后梁的極限彎矩）腹板受彎屈曲后梁的極限彎矩(a)(b)xx(c)thhc(d)0.5hc受彎矩作用時(shí)腹板的有效寬度受彎矩作用時(shí)腹板的有效寬度5.5

24、 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))105xwcexexeuIthfWM211 325.1 2.01125.185.0 85.082.0185.0 0.1bbbbbb其中：其中：GB50017規(guī)范給出的梁腹板板屈曲后的抗彎承載力設(shè)計(jì)值規(guī)范給出的梁腹板板屈曲后的抗彎承載力設(shè)計(jì)值Meu的簡(jiǎn)化的近似計(jì)算公式：的簡(jiǎn)化的近似計(jì)算公式：5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))106u梁腹板常在大范圍內(nèi)梁腹板常在大范圍內(nèi)同時(shí)承受彎矩同時(shí)承受彎矩M和剪力和剪力V。這時(shí)腹板屈曲后。這時(shí)腹板屈曲后對(duì)梁承載力的影響比較復(fù)雜，一般用對(duì)梁承載力的影響比較復(fù)雜

25、，一般用M和和V的無(wú)量綱化相關(guān)曲線來(lái)的無(wú)量綱化相關(guān)曲線來(lái)表示腹板的強(qiáng)度關(guān)系（如圖）。表示腹板的強(qiáng)度關(guān)系（如圖）。u圖中假定當(dāng)彎矩不超過(guò)翼緣所提供的最大彎矩圖中假定當(dāng)彎矩不超過(guò)翼緣所提供的最大彎矩Mf=Afh1f（Af 一個(gè)一個(gè)翼緣截面面積，翼緣截面面積，h1為上下翼緣軸線間的距離），腹板不參與承擔(dān)彎為上下翼緣軸線間的距離），腹板不參與承擔(dān)彎矩作用，即假定在矩作用，即假定在MMf 的范圍內(nèi)為一水平線，的范圍內(nèi)為一水平線，V/Vu=1.0。u當(dāng)截面全部有效而腹板邊緣屈服時(shí)，腹板可以承受剪應(yīng)力的平均當(dāng)截面全部有效而腹板邊緣屈服時(shí)，腹板可以承受剪應(yīng)力的平均值約為值約為0.65fy左右。對(duì)于薄腹板梁，腹

26、板也同樣可以負(fù)擔(dān)剪力，可左右。對(duì)于薄腹板梁，腹板也同樣可以負(fù)擔(dān)剪力，可偏安全地取為僅承受剪力時(shí)最大值人的偏安全地取為僅承受剪力時(shí)最大值人的 0.5倍，即當(dāng)倍，即當(dāng) V/Vu0 5時(shí)，時(shí)，取取 M/Mu=1.0。3）同時(shí)受彎和受剪的腹板強(qiáng)度）同時(shí)受彎和受剪的腹板強(qiáng)度5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))107彎矩于剪力的相關(guān)曲線彎矩于剪力的相關(guān)曲線5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))0.50.51.01.00.50ABV/VuMf/MeuM/Meu108115.02feufuMMMMVV5.5.2 考慮腹板屈曲后的的梁設(shè)計(jì)考慮

27、腹板屈曲后的的梁設(shè)計(jì)5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))109115.02feufuMMMMVV如果僅設(shè)置支承加勁肋不能滿足上式時(shí)，應(yīng)在如果僅設(shè)置支承加勁肋不能滿足上式時(shí)，應(yīng)在腹板兩側(cè)腹板兩側(cè)成成對(duì)對(duì)設(shè)置橫向加勁肋設(shè)置橫向加勁肋以減小區(qū)格的長(zhǎng)度。以減小區(qū)格的長(zhǎng)度。中間橫向加勁肋作為軸心受壓構(gòu)件，按以下軸心力計(jì)算其中間橫向加勁肋作為軸心受壓構(gòu)件，按以下軸心力計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性：在腹板平面外的穩(wěn)定性：Ns=Vu cr hw tw 5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))110規(guī)范規(guī)定：當(dāng)規(guī)范規(guī)定：當(dāng) s 0.8時(shí)，支座加勁

28、肋除承受梁的支座反力外時(shí)，支座加勁肋除承受梁的支座反力外尚應(yīng)承受如下的水平力尚應(yīng)承受如下的水平力H，按壓彎構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外，按壓彎構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定：的穩(wěn)定：202011hathVhaNHwwcrus梁端支座加勁肋構(gòu)造梁端支座加勁肋構(gòu)造5.5 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的梁設(shè)計(jì)(自學(xué)自學(xué))111型鋼梁型鋼梁中應(yīng)用最多的是熱軋普通工字鋼和中應(yīng)用最多的是熱軋普通工字鋼和H型鋼。型鋼。熱軋型鋼梁只需滿足強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定的要求，而不需熱軋型鋼梁只需滿足強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定的要求，而不需計(jì)算局部穩(wěn)定。計(jì)算局部穩(wěn)定。設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法：首先根據(jù)建筑要求的跨度及預(yù)先假定的

29、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，：首先根據(jù)建筑要求的跨度及預(yù)先假定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，算出梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值，按此選擇型鋼截面，然后進(jìn)行各算出梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值，按此選擇型鋼截面，然后進(jìn)行各種驗(yàn)算。種驗(yàn)算。5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)5.6.1 單向受彎型鋼梁?jiǎn)蜗蚴軓澬弯摿?1)選擇截面選擇截面 先計(jì)算梁的最大彎矩先計(jì)算梁的最大彎矩Mmax；選出截面后按實(shí)際自重進(jìn)行驗(yàn)算。選出截面后按實(shí)際自重進(jìn)行驗(yàn)算。fWMnxxx由由從型鋼表中選與從型鋼表中選與Wnx值相近的型鋼；值相近的型鋼；112(2)截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算1）強(qiáng)度驗(yàn)算）強(qiáng)度驗(yàn)算fWMnxxxfltFzwcvwxftIVSa）驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：根據(jù)所選型鋼的實(shí)際截面參數(shù)）驗(yàn)算抗

30、彎強(qiáng)度：根據(jù)所選型鋼的實(shí)際截面參數(shù)Wnx，按下，按下式驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：式驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：b）有集中力作用時(shí)，按下式進(jìn)行局部壓應(yīng)力驗(yàn)算；）有集中力作用時(shí)，按下式進(jìn)行局部壓應(yīng)力驗(yàn)算；c）驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，通常情況下可略去；）驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度，通常情況下可略去；5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)113d）驗(yàn)算彎矩及剪力較大的截面上的）驗(yàn)算彎矩及剪力較大的截面上的折算應(yīng)力折算應(yīng)力，通常情況下，通常情況下可略去?？陕匀ァ121c12c21eq3（3）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算 按材料力學(xué)公式根據(jù)按材料力學(xué)公式根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值算出最大撓度算出最大撓度v，應(yīng)小于，應(yīng)小于容許撓度值容許撓度值v。也可采用相對(duì)撓度計(jì)算，例如均布

31、荷載下的。也可采用相對(duì)撓度計(jì)算，例如均布荷載下的簡(jiǎn)支梁：簡(jiǎn)支梁：xx548vM lvlEIl5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)114【例【例 5.3】樓蓋鋼梁布置局部平面如圖所示。樓蓋為鋼筋混凝樓蓋鋼梁布置局部平面如圖所示。樓蓋為鋼筋混凝土樓板。試設(shè)計(jì)土樓板。試設(shè)計(jì)工字形截面型鋼梁工字形截面型鋼梁B1；樓板、裝修、吊頂、隔；樓板、裝修、吊頂、隔墻及防火層等標(biāo)準(zhǔn)恒載共重墻及防火層等標(biāo)準(zhǔn)恒載共重5.8kN/m2，標(biāo)準(zhǔn)活荷載，標(biāo)準(zhǔn)活荷載4kN/m2。鋼材為鋼材為Q235。B1B2B35m5m3m3m5m5m3m3m主梁主梁次梁次梁邊梁邊梁115【解【解】1）荷載計(jì)算）荷載計(jì)算 B1B2B35m5m3m3m

32、5m5m3m3mk3 5.83 429.4/qkN m 作用在次梁作用在次梁B1上的的荷載設(shè)計(jì)值由可變荷載（活荷載）效應(yīng)控上的的荷載設(shè)計(jì)值由可變荷載（活荷載）效應(yīng)控制的組合，荷載標(biāo)準(zhǔn)值：制的組合，荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算單元計(jì)算單元qk5m116荷載設(shè)計(jì)值：荷載設(shè)計(jì)值：d3 5.8 1.2 3 4 1.437.68/qkN m 2）內(nèi)力計(jì)算）內(nèi)力計(jì)算跨中最大彎矩：跨中最大彎矩：mkN75.117568.37818122dmaxlqM支座最大剪力：支座最大剪力：kN2.94568.3721maxV3）截面選擇）截面選擇Mmax5mqd117梁所需截面參數(shù)為：梁所需截面參數(shù)為：222xxnxcm6.521

33、1021505.110117750fMW按型鋼表選用按型鋼表選用I28b 3xcm534W自重自重 N/m470899.46981.99.47g4x7480cmI xx24.2cmISmm5.10wt4)截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算（a）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算梁自重產(chǎn)生的彎矩梁自重產(chǎn)生的彎矩 mN5.176252.1470812M總彎矩總彎矩 mN5.1195125.1762117750 xM118代入彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算公式代入彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算公式2233xxN/mm215N/mm15.2131053405.1105.119512ffM（b）最大剪應(yīng)力驗(yàn)算）最大剪應(yīng)力驗(yàn)算2vwxN/mm12563.375.

34、10102.245.22.147094200ftIVS（c）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算N/mm87.29N/m2987047029400q4493455 29.87 5100.015815.8384384 206 107480 10500020250250qlvmmmEIlmm1195.6.2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 鋪放在屋架上的檁條屬于典型的雙向彎曲梁鋪放在屋架上的檁條屬于典型的雙向彎曲梁（1）檁條的截面形式）檁條的截面形式 有型鋼和桁架兩種形式有型鋼和桁架兩種形式型鋼檁條截面形式型鋼檁條截面形式 屋架5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)120(a)平面桁架鋼箍T形桁架(b)1-1空間桁架(c)腹桿

35、11桁架檁條截面形式桁架檁條截面形式5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)121(2)型鋼型鋼 檁條檁條 和和 拉條拉條 的布置的布置 天窗拉條(a)屋架屋脊線檁條撐桿斜拉條天窗(b)(c)sllls檁條：檁條：放在屋架上，需要設(shè)計(jì)計(jì)算；放在屋架上，需要設(shè)計(jì)計(jì)算；拉條（斜拉條）：拉條（斜拉條）：增加屋架整體剛度，按構(gòu)造設(shè)計(jì)。增加屋架整體剛度，按構(gòu)造設(shè)計(jì)。5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)1225.6.3 型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算型鋼檁條的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)檁條的受力檁條的受力 斜放檁條受豎向荷載作用，荷載作用線不與檁條截面形心主斜放檁條受豎向荷載作用，荷載作用線不與檁條截面形心主軸平行且不通過(guò)軸平行且不通過(guò)剪力中心

36、剪力中心S 時(shí)，檁條除產(chǎn)生時(shí)，檁條除產(chǎn)生雙向彎曲雙向彎曲外還產(chǎn)生外還產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)。(a)(b)(c)x0yfaqyqqx1yxxqyysoyyxxx0q0y0yx=-yyqxqyq1y1xx=|-|qxx15.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)123(2)檁條的計(jì)算檁條的計(jì)算 型鋼檁條的設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)型鋼檁條的設(shè)計(jì)，一般是根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)先假定采用截面的先假定采用截面的型號(hào)，型號(hào)，然后進(jìn)行驗(yàn)算然后進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)于型鋼檁條，一般對(duì)于型鋼檁條，一般只驗(yàn)算彎曲正應(yīng)力只驗(yàn)算彎曲正應(yīng)力，而不必驗(yàn)算剪應(yīng)力，而不必驗(yàn)算剪應(yīng)力及局部壓應(yīng)力。及局部壓應(yīng)力。fWMWMnyyynxxx2）穩(wěn)定驗(yàn)算）穩(wěn)定驗(yàn)算 當(dāng)屋面板對(duì)檁

37、條不能起可靠的側(cè)向支承作用時(shí)，應(yīng)對(duì)檁條當(dāng)屋面板對(duì)檁條不能起可靠的側(cè)向支承作用時(shí)，應(yīng)對(duì)檁條進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，驗(yàn)算公式為進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，驗(yàn)算公式為fWMWMyyyxbx1）彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算）彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)124 3）剛度計(jì)算）剛度計(jì)算 為使屋面平整，一般只驗(yàn)算垂直于屋面方向的簡(jiǎn)支梁撓度，為使屋面平整，一般只驗(yàn)算垂直于屋面方向的簡(jiǎn)支梁撓度，使其不超過(guò)容許撓度。使其不超過(guò)容許撓度。對(duì)槽形截面檁條對(duì)槽形截面檁條 14kyx5384q lvvEI對(duì)單角鋼和對(duì)單角鋼和Z型鋼型鋼 14kxcos5384qalvvEI5.6 型鋼梁設(shè)計(jì)型鋼梁設(shè)計(jì)125【*例例 5.4】設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)支角鋼檁條。屋

38、架坡度設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)支角鋼檁條。屋架坡度=21.8。屋架間。屋架間距距(檁跨檁跨)3m，檁距，檁距0.75m。屋面荷載；屋面活荷載。屋面荷載；屋面活荷載0.5kN/m2，雪荷載雪荷載0.3kN/m2，25，不計(jì)積灰荷載，檢修集中荷載，不計(jì)積灰荷載，檢修集中荷載0.8kN。屋架檁條如圖所示。屋架檁條如圖所示。(a)(b)qx0=qsinfqy=qcosfa2a3a119.1x0 x0y0y00qa1123126【解【解】1）按經(jīng)驗(yàn)試用）按經(jīng)驗(yàn)試用705按型鋼表查得：每米自重荷載按型鋼表查得：每米自重荷載 N/m5397.5281.94.53cm88.6A4xcm08.510I4ycm34.130Imm

39、1.190z(a)(b)qx0=qsinfqy=qcosfa2a3a119.1x0 x0y0y00qa1123自身主軸：自身主軸：x0-x0 y0-y0127按圖形計(jì)算：按圖形計(jì)算：(a)(b)qx0=qsinfqy=qcosfa2a3a119.1x0 x0y0y00qa1123cm95.445sin701acm7.245sin/91.102acm25.27.295.43a3xxcm32.1095.4/08.510,30,1WW3yycm93.525.2/34.130,30,1WW3ycm94.47.2/34.130,2W1282）荷載計(jì)算與組合）荷載計(jì)算與組合豎向荷載豎向荷載q與主軸與主軸y

40、0的夾角的夾角 oooo2.238.214545(a)(b)qx0=qsinfqy=qcosfa2a3a119.1x0 x0y0y00qa1123永久荷載：永久荷載：檁條自重加屋面重量檁條自重加屋面重量31530.4 0.75 10/cos376.1N/m3.76N/cmq可變荷載：可變荷載：因檁條受荷面積很小，故因檁條受荷面積很小，故可變荷載取屋面活荷載可變荷載取屋面活荷載0.5kN/m2，不考慮雪荷載，不考慮雪荷載kN/m375.075.05.02q129考慮由可變荷載效應(yīng)控制的組合。荷載組合分兩種情況：考慮由可變荷載效應(yīng)控制的組合。荷載組合分兩種情況：（a）永久荷載）永久荷載+屋面活載屋

41、面活載荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值kN/m751.0375.0376.0kq荷載設(shè)計(jì)值荷載設(shè)計(jì)值kN/m976.0375.04.1376.02.1qmkN01.183919.0976.08cos22xolqMmkN433.083394.0976.08sin22yolqM（b）永久荷載）永久荷載+集中荷載集中荷載按荷載計(jì)算值按荷載計(jì)算值 kN/m451.0376.02.1 q；kN12.18.04.1p13022xocoscos0.451 0.919 31.12 0.919 384841.24kN mqlplM22yosinsin0.451 0.394 31.12 0.394 384840.53kN m

42、qlplM3）強(qiáng)度驗(yàn)算（按第二種組合）強(qiáng)度驗(yàn)算（按第二種組合）fWMWMnyyynxxx0000按公式按公式 分別驗(yàn)算角鋼截面上分別驗(yàn)算角鋼截面上1、2、3點(diǎn)的抗彎強(qiáng)度。點(diǎn)的抗彎強(qiáng)度。0.1yx不考慮塑性發(fā)展，取不考慮塑性發(fā)展，取131223636)1(N/mm215N/mm2101093.51053.01032.101024.1ff236)2(N/mm1081093.41053.0f23636)3(N/mm301093.51053.01072.101024.1(a)(b)qx0=qsinfqy=qcosfa2a3a119.1x0 x0y0y00qa1123驗(yàn)算角鋼截面上驗(yàn)算角鋼截面上1、2、

43、3點(diǎn)抗彎點(diǎn)抗彎強(qiáng)度。強(qiáng)度。1324 4）剛度驗(yàn)算）剛度驗(yàn)算按標(biāo)準(zhǔn)值按標(biāo)準(zhǔn)值qk=0.751kN/m計(jì)算。計(jì)算。044kx54xcos55 0.7510.919 30006.9mm384384 2.06 1051.08 10qlvEI044ky54ysin55 0.751 0.394 300011.4mm384384 2.06 1013.34 10qlvEI2222xy6.911.413.3mm/2003000/20015mmvvvl滿足要求。滿足要求。1335.7.1 截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)u焊接組合梁截面的焊接組合梁截面的設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容：截面高度：截面高度h（腹扳高度（腹扳高度h0）、腹扳厚度）

44、、腹扳厚度tw、翼緣寬度、翼緣寬度b及厚度及厚度t；u焊接組合梁截面的焊接組合梁截面的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：合理的確定：合理的確定h0、tw、b、t，以滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定等要求；以滿足梁的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定等要求；u節(jié)省鋼材，經(jīng)濟(jì)合理。節(jié)省鋼材，經(jīng)濟(jì)合理。u設(shè)計(jì)順序設(shè)計(jì)順序：首先定出：首先定出h0，然后選定，然后選定tw，最后定出，最后定出b和和t。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)134(1)截面高度（腹板高度）截面高度（腹板高度）梁的截面高度應(yīng)根據(jù)梁的截面高度應(yīng)根據(jù)建筑高度建筑高度、剛度要求剛度要求及及經(jīng)濟(jì)要求經(jīng)濟(jì)要求確定。確定。建筑高度建筑高度是指按使用要求

45、所允許的梁的最大高度。設(shè)計(jì)梁截是指按使用要求所允許的梁的最大高度。設(shè)計(jì)梁截面時(shí)需滿足下式要求面時(shí)需滿足下式要求。maxhh 剛度要求是指為保證正常使用條件下，梁的撓度不超過(guò)剛度要求是指為保證正常使用條件下，梁的撓度不超過(guò)容許容許撓度撓度（tolerate deflection）,即限制梁高即限制梁高h(yuǎn)不能小于不能小于最小梁高最小梁高h(yuǎn)min。例如：受均布荷載作用的簡(jiǎn)支梁，其最小高度為：例如：受均布荷載作用的簡(jiǎn)支梁，其最小高度為：2min611.25 10flhv5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)135經(jīng)濟(jì)高度經(jīng)濟(jì)高度考慮用鋼量為最小來(lái)決定?？紤]用鋼量為最小來(lái)決定。根據(jù)上述三個(gè)條件，實(shí)際所取梁

46、高應(yīng)滿足：根據(jù)上述三個(gè)條件，實(shí)際所取梁高應(yīng)滿足：maxminhhhehh 且且一般：一般：h圓整為圓整為10的倍數(shù)。的倍數(shù)。式中：式中：xxMWf系數(shù)系數(shù)：截面無(wú)削弱時(shí)截面無(wú)削弱時(shí)=x；否則；否則=0.850.9；吊車梁有橫向荷載時(shí)：吊車梁有橫向荷載時(shí)：=0.70.9。3ex730hW經(jīng)驗(yàn)公式。單位：經(jīng)驗(yàn)公式。單位：cm或者或者0.4e7xhW5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)136Vw0wxmax2.1fthVtIVSV0w2.1fhVt考慮腹板考慮腹板局部穩(wěn)定局部穩(wěn)定及及構(gòu)造構(gòu)造要求，腹板不宜太薄，可用下列要求，腹板不宜太薄，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式估算經(jīng)驗(yàn)公式估算 0w3.5ht(2)腹扳厚度

47、腹扳厚度腹板主要承擔(dān)梁的剪力，其厚度要滿足抗剪強(qiáng)度要求。計(jì)腹板主要承擔(dān)梁的剪力，其厚度要滿足抗剪強(qiáng)度要求。計(jì)算時(shí)近似算時(shí)近似假定最大剪應(yīng)力為腹板平均剪應(yīng)力的假定最大剪應(yīng)力為腹板平均剪應(yīng)力的1.2倍倍，即，即5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：02356250wwyhtmmtf且137(3)翼緣寬度翼緣寬度b及厚度及厚度t算出算出Af之后，設(shè)定之后，設(shè)定b、t中任一數(shù)值，即可確定另一個(gè)數(shù)值。中任一數(shù)值，即可確定另一個(gè)數(shù)值。選定選定b、t時(shí)應(yīng)注意構(gòu)造和局部穩(wěn)定的要求。時(shí)應(yīng)注意構(gòu)造和局部穩(wěn)定的要求。btA f腹板尺寸確定之后，可按強(qiáng)度條件（即所需截面抵抗矩）腹板尺寸確定之后，可按

48、強(qiáng)度條件（即所需截面抵抗矩）確定翼緣面積確定翼緣面積Af。6w00 xthhWAf對(duì)于工形截面：對(duì)于工形截面：5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)一般：一般：b圓整為圓整為10的倍數(shù)，的倍數(shù)，t圓整為圓整為2的倍數(shù)。的倍數(shù)。138 5.7.2 截面驗(yàn)算截面驗(yàn)算(1)截面尺寸確定后，按實(shí)際選定尺寸截面尺寸確定后，按實(shí)際選定尺寸:(2)計(jì)算各項(xiàng)截面幾何特性；計(jì)算各項(xiàng)截面幾何特性；(3)驗(yàn)算抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力、整體穩(wěn)定、驗(yàn)算抗彎、抗剪、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)定性剛度及翼緣局部穩(wěn)定性(4)腹扳局部穩(wěn)定由設(shè)置加勁肋來(lái)保證，或計(jì)算腹板屈曲腹扳局部穩(wěn)定由設(shè)置加勁肋來(lái)保

49、證，或計(jì)算腹板屈曲后的強(qiáng)度。后的強(qiáng)度。(5)如果梁截面尺寸沿跨長(zhǎng)有變化，應(yīng)將截面改變?cè)O(shè)計(jì)之如果梁截面尺寸沿跨長(zhǎng)有變化，應(yīng)將截面改變?cè)O(shè)計(jì)之后進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、剛度、折算應(yīng)力驗(yàn)算。后進(jìn)行抗剪強(qiáng)度、剛度、折算應(yīng)力驗(yàn)算。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)1395.7.3 梁截面沿長(zhǎng)度的改變梁截面沿長(zhǎng)度的改變對(duì)于跨度較大的工字形截面梁，為節(jié)省鋼材，可在對(duì)于跨度較大的工字形截面梁，為節(jié)省鋼材，可在半跨內(nèi)半跨內(nèi)改變一次翼緣寬度改變一次翼緣寬度。梁梁改變一次截面約可節(jié)約鋼材改變一次截面約可節(jié)約鋼材10%20%。如再。如再多改變一次，約再多節(jié)約多改變一次，約再多節(jié)約3%4%，效果不顯著。，效果不顯著。為了便于制造

50、，為了便于制造，一般只改變一次截面一般只改變一次截面。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)140bfbf12.5（a）（b）ll/6l/6M1M1M1、改變翼緣板面積、改變翼緣板面積5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)141對(duì)承受均布荷載的梁，截面改變位置在對(duì)承受均布荷載的梁，截面改變位置在 距支座距支座l/6處最有利處最有利。較窄翼緣板寬度較窄翼緣板寬度bf，應(yīng)由截面開始改變處的彎矩，應(yīng)由截面開始改變處的彎矩M1確定。為了確定。為了減少應(yīng)力集中，寬板應(yīng)從截面開始改變處向彎矩減小的一方以減少應(yīng)力集中，寬板應(yīng)從截面開始改變處向彎矩減小的一方以不大于不大于 1:4 的斜度切斜延長(zhǎng)，然后與窄板對(duì)接。

51、的斜度切斜延長(zhǎng)，然后與窄板對(duì)接。5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)bfbf12.5（a）（b）ll/6l/6M1M1M1422、多層翼緣板、多層翼緣板lM1M1l1l15.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)為了保證，斷點(diǎn)處能正常工作，實(shí)際斷點(diǎn)外伸長(zhǎng)度為了保證，斷點(diǎn)處能正常工作，實(shí)際斷點(diǎn)外伸長(zhǎng)度l1應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：143 1）端部有正面角焊縫時(shí)：）端部有正面角焊縫時(shí)：當(dāng)當(dāng)hf 0.75t1時(shí)：時(shí)：l1 b1 當(dāng)當(dāng)hf 0.75t1時(shí)：時(shí)：l1 1.5b1 2）端部無(wú)正面角焊縫時(shí)：）端部無(wú)正面角焊縫時(shí)：l1 2b1 b1、t1-外層翼緣板的寬度和厚度；外層翼緣板的寬度和厚度；hf-焊腳尺寸。焊腳尺

52、寸。lM1M1l1l15.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)1445.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)3、改變梁高、改變梁高145IVStT1w11 翼緣焊縫承受的翼緣焊縫承受的水平剪力水平剪力為：為：wff1f7.02flhT 翼緣焊縫應(yīng)滿足強(qiáng)度條件：翼緣焊縫應(yīng)滿足強(qiáng)度條件：IfVSfThwf1wf1f4.14.1 翼緣焊縫的焊腳尺寸為：翼緣焊縫的焊腳尺寸為：5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)146在在T1和和V1的共同作用下，翼緣焊縫強(qiáng)度應(yīng)滿足下式要求：的共同作用下，翼緣焊縫強(qiáng)度應(yīng)滿足下式要求：wf2ff12f17.027.02fhVhT2f121wff4.11VTfh由此得：由此得：zw

53、wzwc1IFttIFtV當(dāng)梁的翼緣上還承受集中力產(chǎn)生的垂直剪力作用時(shí)，單位長(zhǎng)當(dāng)梁的翼緣上還承受集中力產(chǎn)生的垂直剪力作用時(shí)，單位長(zhǎng)度的度的垂直剪力垂直剪力為：為：思考該公式？思考該公式？5.7 焊接組合梁設(shè)計(jì)焊接組合梁設(shè)計(jì)147tw10tw焊接梁的工廠拼接焊接梁的工廠拼接 如果梁的長(zhǎng)度、高度大于如果梁的長(zhǎng)度、高度大于鋼材的尺寸，常需要先將腹鋼材的尺寸，常需要先將腹板和翼緣用幾段鋼材拼接起板和翼緣用幾段鋼材拼接起來(lái)，然后再焊接成梁。這些來(lái)，然后再焊接成梁。這些工作一般在工廠進(jìn)行，因此工作一般在工廠進(jìn)行，因此稱為稱為 工廠拼接工廠拼接。5.8.1 梁的拼接梁的拼接 梁的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩

54、種。梁的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。(1)工廠拼接工廠拼接5.8 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造148(2)工地拼接工地拼接跨度大的梁，由于跨度大的梁，由于運(yùn)輸運(yùn)輸或或吊裝吊裝條件限制，需將梁分成幾段運(yùn)條件限制，需將梁分成幾段運(yùn)至工地或吊至高空就位后再拼接起來(lái)，稱為至工地或吊至高空就位后再拼接起來(lái)，稱為工地拼接工地拼接。(a)11424553(b)500500焊接梁的工地拼接焊接梁的工地拼接拼接處一般布置在拼接處一般布置在梁彎矩較小的部位梁彎矩較小的部位，常常將腹板和翼緣在，常常將腹板和翼緣在同一截面斷開同一截面斷開以便于運(yùn)輸和吊裝。也可以將翼緣和腹板拼接以便于運(yùn)輸和吊裝。也可以將翼緣和腹板

55、拼接位置位置略微錯(cuò)開略微錯(cuò)開，但這種方式在運(yùn)輸、吊裝時(shí)需要對(duì)端部凸出，但這種方式在運(yùn)輸、吊裝時(shí)需要對(duì)端部凸出部分加以保護(hù)，以免碰損。部分加以保護(hù)，以免碰損。5.7 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造1495.8.2 次梁與主梁的連接次梁與主梁的連接21疊接疊接 側(cè)面連接側(cè)面連接 (1)簡(jiǎn)支次梁與主梁的連接簡(jiǎn)支次梁與主梁的連接 這種連接的特點(diǎn)是次梁只有支座反力傳給主梁。其形式有這種連接的特點(diǎn)是次梁只有支座反力傳給主梁。其形式有疊疊接接和和側(cè)面連接側(cè)面連接兩種；兩種；疊接疊接時(shí)，次梁直接擱置在主梁上，用時(shí)，次梁直接擱置在主梁上，用螺栓螺栓和和焊縫焊縫固定，這種固定，這種構(gòu)造簡(jiǎn)單，但占用建筑高度大，連接剛

56、性差一些。構(gòu)造簡(jiǎn)單，但占用建筑高度大，連接剛性差一些。5.7 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造15021疊接疊接 側(cè)面連接側(cè)面連接 側(cè)面連接側(cè)面連接：是將次梁端部上翼緣切去，端部下翼緣則切去一：是將次梁端部上翼緣切去，端部下翼緣則切去一邊，然后將次梁端部與主梁加勁肋用螺栓相連。邊，然后將次梁端部與主梁加勁肋用螺栓相連。側(cè)面連接側(cè)面連接又稱為又稱為平接。平接。平接雖平接雖構(gòu)造復(fù)雜構(gòu)造復(fù)雜，但，但可降低結(jié)構(gòu)高度可降低結(jié)構(gòu)高度，故在實(shí)際工程中應(yīng)用較，故在實(shí)際工程中應(yīng)用較廣泛。廣泛。5.7 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造151(2)連續(xù)次梁與主梁連接連續(xù)次梁與主梁連接這種連接也分這種連接也分疊接疊接和和側(cè)面

57、連接側(cè)面連接兩種形式。兩種形式。疊接疊接時(shí)，次梁在主梁處不斷開，直接擱置于主梁并用螺栓或時(shí)，次梁在主梁處不斷開，直接擱置于主梁并用螺栓或焊縫固定。次梁只有支座反力傳給主梁。焊縫固定。次梁只有支座反力傳給主梁。側(cè)面連接側(cè)面連接時(shí)，次梁要斷開，分別連于主梁兩側(cè)，除支座反力時(shí)，次梁要斷開，分別連于主梁兩側(cè)，除支座反力傳給主梁外，連續(xù)次梁在主梁支座處的左右彎矩也要通過(guò)主傳給主梁外，連續(xù)次梁在主梁支座處的左右彎矩也要通過(guò)主梁傳遞。梁傳遞。先在主梁上（次梁相應(yīng)位置處）焊上承托，承托由豎板及水先在主梁上（次梁相應(yīng)位置處）焊上承托，承托由豎板及水平頂板組成平頂板組成圖圖(a)。安裝時(shí)先將次梁端部上翼緣切去后安

58、放在主梁承托水平板上，安裝時(shí)先將次梁端部上翼緣切去后安放在主梁承托水平板上，用安裝螺栓定位，再將次梁下翼緣與頂板焊牢用安裝螺栓定位，再將次梁下翼緣與頂板焊牢圖圖(b)。最后用連接蓋板將主次梁上翼緣用焊縫連接起來(lái)最后用連接蓋板將主次梁上翼緣用焊縫連接起來(lái)圖圖(c)。為避免仰焊，連接蓋板的寬度應(yīng)比次梁上翼緣稍窄，承托頂為避免仰焊，連接蓋板的寬度應(yīng)比次梁上翼緣稍窄，承托頂板的寬度則應(yīng)比次梁下翼緣稍寬。板的寬度則應(yīng)比次梁下翼緣稍寬。5.7 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造152(c)5413125(a)1231N1N(b)2324534RRh1M1.主 梁2.承 托 豎 板3.承 托 水 平 頂 板4.次

59、 梁5.蓋 板圖圖 連續(xù)次梁與主梁連接的過(guò)程連續(xù)次梁與主梁連接的過(guò)程返回5.7 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造153次梁支座反力直接傳遞給承托頂板，再傳至主梁。次梁支座反力直接傳遞給承托頂板，再傳至主梁。左右次梁的左右次梁的支座負(fù)彎矩支座負(fù)彎矩則分解為則分解為上翼緣的拉力上翼緣的拉力和和下翼緣的壓下翼緣的壓力力組成的力偶。組成的力偶。上翼緣的拉力上翼緣的拉力由由連接蓋板傳遞連接蓋板傳遞，下翼緣的壓力下翼緣的壓力傳給承托頂板傳給承托頂板后，再由承托頂板傳給主梁腹板。后，再由承托頂板傳給主梁腹板。這樣次梁上翼緣與連接蓋板之間的焊縫、次梁下翼緣與承托這樣次梁上翼緣與連接蓋板之間的焊縫、次梁下翼緣與承托

60、頂板之間的焊縫以及承托頂板與主梁腹板之間的焊縫應(yīng)按各頂板之間的焊縫以及承托頂板與主梁腹板之間的焊縫應(yīng)按各自傳遞的拉力或壓力設(shè)計(jì)。自傳遞的拉力或壓力設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件連接形式種類很多，形式各異，設(shè)計(jì)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件連接形式種類很多，形式各異，設(shè)計(jì)時(shí)，首首先要分析連接的傳力途徑，研究傳力是否安全先要分析連接的傳力途徑，研究傳力是否安全，同時(shí)也要注同時(shí)也要注意構(gòu)造布置是否合理，施工是否方便意構(gòu)造布置是否合理，施工是否方便，只有綜合考慮了上述，只有綜合考慮了上述問(wèn)題，才能作好設(shè)計(jì)工作。問(wèn)題，才能作好設(shè)計(jì)工作。5.7 鋼梁的連接構(gòu)造鋼梁的連接構(gòu)造1545.9.1 蜂窩梁蜂窩梁將將H型鋼沿腹板的折線型

61、鋼沿腹板的折線切割成的兩部分，然后切割成的兩部分，然后齒尖對(duì)齒尖地焊合后，齒尖對(duì)齒尖地焊合后，形成腹板有孔洞的工字形成腹板有孔洞的工字形梁，這就是蜂窩梁。形梁，這就是蜂窩梁。與原與原H型鋼相比，蜂窩型鋼相比，蜂窩梁的承載力及剛度均顯梁的承載力及剛度均顯著增大，是一種經(jīng)濟(jì)、著增大，是一種經(jīng)濟(jì)、合理的截面形式，而且合理的截面形式，而且便于管線穿越。便于管線穿越。V/2V/2V/2V/2V/2V/2V/2V/2haabba-a(a)(b)(c)動(dòng)畫：蜂窩梁動(dòng)畫：蜂窩梁5.9 其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）1555.9.2 異種鋼組合梁異種鋼組合梁對(duì)于荷載和跨度較大的鋼梁，當(dāng)梁的截面由抗彎強(qiáng)度控

62、制時(shí)，對(duì)于荷載和跨度較大的鋼梁，當(dāng)梁的截面由抗彎強(qiáng)度控制時(shí)，選強(qiáng)度較高的鋼材用于主要承受彎矩的翼緣板選強(qiáng)度較高的鋼材用于主要承受彎矩的翼緣板，選強(qiáng)度較低的選強(qiáng)度較低的鋼材用于主要承受剪力且常有富余的腹板鋼材用于主要承受剪力且常有富余的腹板，從而降低構(gòu)件的成，從而降低構(gòu)件的成本。這種由不同種類的鋼材制成的梁稱之為異種鋼組合梁。本。這種由不同種類的鋼材制成的梁稱之為異種鋼組合梁。對(duì)于三塊鋼板組成的異種鋼梁，受彎時(shí)截面正應(yīng)力如圖所示。對(duì)于三塊鋼板組成的異種鋼梁，受彎時(shí)截面正應(yīng)力如圖所示。ffy2fy2fy2y1fy1fy1異種鋼組合梁異種鋼組合梁 5.9 其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）156圖

63、示鋼梁，在豎向荷載作用下，其跨中彎矩和撓曲變形隨跨圖示鋼梁，在豎向荷載作用下，其跨中彎矩和撓曲變形隨跨度增大而急劇增加。解決此問(wèn)題的一種辦法是度增大而急劇增加。解決此問(wèn)題的一種辦法是在梁的下部用在梁的下部用高強(qiáng)鋼索（鋼絞線）施加預(yù)拉力高強(qiáng)鋼索（鋼絞線）施加預(yù)拉力，由于預(yù)拉力的偏心作用，由于預(yù)拉力的偏心作用，對(duì)梁截面產(chǎn)生對(duì)梁截面產(chǎn)生反向彎矩反向彎矩，抵消部分豎向荷載的作用，改善構(gòu)，抵消部分豎向荷載的作用，改善構(gòu)件的受力方式，提高結(jié)構(gòu)的承載力或增加結(jié)構(gòu)的剛度。件的受力方式，提高結(jié)構(gòu)的承載力或增加結(jié)構(gòu)的剛度。(a)(b)預(yù)應(yīng)力梁鋼索布置預(yù)應(yīng)力梁鋼索布置 預(yù)應(yīng)力梁截面型式預(yù)應(yīng)力梁截面型式5.9.3 預(yù)

64、應(yīng)力鋼梁預(yù)應(yīng)力鋼梁5.9 其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）157 5.9.4 鋼混凝土組合梁鋼混凝土組合梁鋼混凝土組合梁是只通過(guò)抗剪連接件將鋼梁與混凝土板連鋼混凝土組合梁是只通過(guò)抗剪連接件將鋼梁與混凝土板連成整體而共同工作的抗彎構(gòu)件。成整體而共同工作的抗彎構(gòu)件。5.9 其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）158這種結(jié)構(gòu)形式能夠充分發(fā)揮混凝土材料抗壓和鋼材抗拉性能這種結(jié)構(gòu)形式能夠充分發(fā)揮混凝土材料抗壓和鋼材抗拉性能好的優(yōu)勢(shì)，兩種材料組合后的整體工作性能明顯優(yōu)于二者性好的優(yōu)勢(shì)，兩種材料組合后的整體工作性能明顯優(yōu)于二者性能的簡(jiǎn)單疊加。能的簡(jiǎn)單疊加。同鋼筋混凝土相比，鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)可以大大減輕自重，同鋼筋混凝土相比，鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)可以大大減輕自重，減小構(gòu)件截面尺寸，增加有效使用空間，降低基礎(chǔ)造價(jià)，減減小構(gòu)件截面尺寸，增加有效使用空間，降低基礎(chǔ)造價(jià)，減小地震作用，節(jié)省支模工序及摸板，縮短施工周期，增加構(gòu)小地震作用，節(jié)省支模工序及摸板，縮短施工周期，增加構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的延性等。件和結(jié)構(gòu)的延性等。同鋼結(jié)構(gòu)相比，可以減少用鋼量，降低造價(jià)，提高剛度，增同鋼結(jié)構(gòu)相比，可以減少用鋼量，降低造價(jià)，提高剛度，增加穩(wěn)定性的整體性，增加結(jié)構(gòu)的抗火性和耐久性。加穩(wěn)定性的整體性，增加結(jié)構(gòu)的抗火性和耐久性。5.9 其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）其他梁設(shè)計(jì)（自學(xué)）