(鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理)第五章梁課件

1、第五章梁1、概述2、梁的強(qiáng)度和剛度計(jì)算3、梁的整體穩(wěn)定4、梁的局部穩(wěn)定5、組合梁考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的計(jì)算6、鋼梁的設(shè)計(jì)7、梁的拼接、連接和支座設(shè)計(jì)概 述第1頁(yè)，共106頁(yè)。只承受彎矩或彎矩與剪力共同作用的構(gòu)件稱(chēng)為受彎構(gòu)件。結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件主要以梁的形式出現(xiàn)，以彎曲變形為主或發(fā)生彎扭變形的構(gòu)件稱(chēng)為梁。作用于梁上的荷載通常有：均布荷載、集中荷載；按工程力學(xué)的彈性方法計(jì)算荷載作用效應(yīng)（彎矩、剪力、變形等）；按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。概 述受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容第2頁(yè)，共106頁(yè)。受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容受彎構(gòu)件強(qiáng)度剛度 （正常使用極限狀態(tài)）整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）應(yīng) 用第3頁(yè)，共1

2、06頁(yè)。應(yīng) 用梁在鋼結(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(chē)梁和工作平臺(tái)梁，水工鋼閘門(mén)中的梁和采油平臺(tái)梁等。類(lèi) 型第4頁(yè)，共106頁(yè)。類(lèi) 型不論何種支承的梁，當(dāng)截面內(nèi)力已知時(shí)，進(jìn)行截面設(shè)計(jì)的原則和方法是相同的。按彎曲變形狀況分： 單向彎曲構(gòu)件構(gòu)件在一個(gè)主軸平面內(nèi)受彎 雙向彎曲構(gòu)件構(gòu)件在二個(gè)主軸平面內(nèi)受彎按支承條件分： 簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁 、懸臂梁 鋼梁一般都用簡(jiǎn)支梁，簡(jiǎn)支梁制造簡(jiǎn)單，安裝方便，且可避免支座不均勻沉陷所產(chǎn)生的不利影響。類(lèi) 型第5頁(yè)，共106頁(yè)。按傳力系統(tǒng)的作用分：荷載樓板次梁主梁柱基礎(chǔ)次梁主要承受板傳來(lái)的均布荷載，主梁主要承受次梁傳來(lái)的集中荷載。類(lèi)

3、型按組成材料分：1、鋼梁 2、混凝土梁3、鋼與混凝土組合梁組合梁由鋼筋混凝土和一定形狀的鋼梁組成，充分發(fā)揮兩者材料的優(yōu)勢(shì)，受力合理，在房屋和橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用日益廣泛。（共同工作）類(lèi) 型第6頁(yè)，共106頁(yè)。依截面的變化情況分 等截面梁和變截面梁。 預(yù)應(yīng)力梁 在梁的受拉側(cè)設(shè)置具有較高預(yù)拉力的高強(qiáng)度鋼索，原理與預(yù)應(yīng)力混凝土梁相同 。梁格類(lèi) 型 由許多梁排列而成的平面體系，例如樓蓋和工作平臺(tái)等。梁格上的荷載一般先由鋪板傳給次梁，再由次梁傳給主梁，然后傳到柱或墻， 最后傳給基礎(chǔ)和地基。 梁格類(lèi)型第7頁(yè)，共106頁(yè)。根據(jù)梁的排列方式，梁格可分成下列三種典型的形式簡(jiǎn)單式梁格只有主梁，適用于梁跨度較小的情況；

4、普通式梁格有次梁和主梁，次梁支承于主梁上； 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。 類(lèi) 型鋼梁常用截面形式第8頁(yè)，共106頁(yè)。鋼梁常用截面形式熱軋型鋼梁(a)焊接組合截面梁(b)冷彎薄壁型鋼梁(c)空腹式截面梁(d)組合梁(e) 特點(diǎn)：截面開(kāi)展，力學(xué)性能好，須注意板件局部失穩(wěn)。鋼梁的破壞類(lèi)型第9頁(yè)，共106頁(yè)。超過(guò)承載能力極限狀態(tài)的破壞鋼梁的破壞類(lèi)型材料強(qiáng)度不足而喪失承載力的破壞變形過(guò)大而導(dǎo)致失穩(wěn)的穩(wěn)定破壞疲勞破壞連接失效鋼梁的強(qiáng)度破壞類(lèi)型超過(guò)正常使用極限狀態(tài)的失效梁剛度不足，撓度過(guò)大，影響正常使用鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕嚴(yán)重，耐久性差第10頁(yè)，共106頁(yè)。截面強(qiáng)度破壞鋼梁的破壞類(lèi)

5、型1、截面最大正應(yīng)力達(dá)到材料相應(yīng)的屈服強(qiáng)度；2、截面最大剪應(yīng)力達(dá)到材料相應(yīng)的屈服強(qiáng)度；3、截面復(fù)合應(yīng)力處（既有正應(yīng)力且數(shù)值較大，又有剪應(yīng)力且數(shù)值較大），按第四強(qiáng)度理論計(jì)算的折算應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度（破壞面是斜向的）鋼梁的失穩(wěn)破壞類(lèi)型第11頁(yè)，共106頁(yè)。構(gòu)件的整體失穩(wěn)（平衡狀態(tài)變化）鋼梁的破壞類(lèi)型組成構(gòu)件的板件發(fā)生局部失穩(wěn)受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容第12頁(yè)，共106頁(yè)。 1. 梁的強(qiáng)度計(jì)算主要包括抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力等強(qiáng)度應(yīng)足夠。 2. 剛度主要是控制最大撓度不超過(guò)按受力和使用要求規(guī)定的容許值。 3. 整體穩(wěn)定指梁不會(huì)在剛度較差的側(cè)向發(fā)生彎扭失穩(wěn)，主要通過(guò)對(duì)梁的受壓翼緣設(shè)足夠的側(cè)向支承，或適當(dāng)加

6、大梁截面以降低彎曲壓應(yīng)力至臨界應(yīng)力以下。 4. 局部穩(wěn)定指梁的翼緣和腹板等板件不會(huì)發(fā)生局部凸曲失穩(wěn)，在梁中主要通過(guò)限制受壓翼緣和腹板的寬厚比不超過(guò)規(guī)定，對(duì)組合梁的腹板則常設(shè)置加勁肋以提高其局部穩(wěn)定性。 受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容梁的強(qiáng)度計(jì)算第13頁(yè)，共106頁(yè)。梁的強(qiáng)度計(jì)算在荷載設(shè)計(jì)值作用下，梁的彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部承壓應(yīng)力和在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的折算應(yīng)力等均不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。1、抗彎強(qiáng)度2、抗剪強(qiáng)度3、局部承壓強(qiáng)度4、復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)度梁的各個(gè)工作階段應(yīng)力分析第14頁(yè)，共106頁(yè)。梁的各個(gè)工作階段應(yīng)力分析彈性工作階段 最大彎矩 Me = Wnfy c)彈性塑性塑性MyMMpaa=fyy

7、a)MMyfyxyb)M=My=fy梁的各個(gè)工作階段應(yīng)力分析彈塑性工作階段 截面上部和下部出現(xiàn)塑性區(qū)，中間為彈性區(qū)。第15頁(yè)，共106頁(yè)。梁的各個(gè)工作階段應(yīng)力分析塑性工作階段 全部達(dá)到fy，形成“塑性鉸”，達(dá)到極限承載能力。 Mp = Wpnfy d)全部塑性M=Mp=fyc)彈性塑性塑性MyMMpaa=fyya)MMy0.6時(shí)，考慮初彎曲、加荷偏心及殘余應(yīng)力等缺陷的影響，此時(shí)材料已進(jìn)入彈塑性階段，整體穩(wěn)定臨界力顯著降低，必須以b代替進(jìn)行修正。（5-22）b的修正增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施第47頁(yè)，共106頁(yè)。增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施提高梁受壓翼緣的側(cè)向穩(wěn)定性是提高梁整體穩(wěn)定的有效方法。最有效的方法是增

8、加受壓翼緣的寬度。最經(jīng)濟(jì)的方法是增加受壓翼緣的側(cè)向支撐。1）增大受壓翼緣的寬度；2）在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐；3）當(dāng)梁跨內(nèi)無(wú)法增設(shè)側(cè)向支撐時(shí)，宜采取閉合箱形截面；不需驗(yàn)算梁整體穩(wěn)定的情況第48頁(yè)，共106頁(yè)。不需驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定的情況 （1） H型鋼或工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比不超過(guò)下表所列數(shù)值時(shí)。H型鋼或工字形截面簡(jiǎn)支梁不需驗(yàn)算整體穩(wěn)定性的最大l1/b1值不需驗(yàn)算梁整體穩(wěn)定的情況第49頁(yè)，共106頁(yè)。 （2）對(duì)箱形截面簡(jiǎn)支梁，當(dāng)滿(mǎn)足h/b0 6，且 l1/b095（ 235/fy）時(shí)結(jié)構(gòu)就不會(huì)喪失整體穩(wěn)定。 （3）有剛性鋪板(鋼筋混凝土板或鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并

9、與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移（截面扭轉(zhuǎn)）時(shí)。（次梁一般與樓板連接，主梁一般通過(guò)次梁支撐在受壓翼緣，所以梁整體穩(wěn)定一般容易滿(mǎn)足，破壞時(shí)一般是強(qiáng)度破壞）不需驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定的情況 1梁局部穩(wěn)定的概念第50頁(yè)，共106頁(yè)。 為了提高梁的承載力，節(jié)省材料，要盡可能選用較薄的板件，以使截面開(kāi)展，但如果梁的翼緣和腹板的厚度不適當(dāng)?shù)臏p小，則在荷載作用下有可能使板件產(chǎn)生出平面的翹曲，導(dǎo)致梁的局部失穩(wěn)。梁的局部穩(wěn)定問(wèn)題，其實(shí)質(zhì)是組成梁的矩形薄板在各種應(yīng)力的作用下的屈曲問(wèn)題。梁局部穩(wěn)定的概念受壓翼緣屈曲腹板屈曲梁局部失穩(wěn)的后果第51頁(yè)，共106頁(yè)。局部失穩(wěn)的后果：惡化工作條件，降低構(gòu)件的承載能力，動(dòng)力

10、荷載作用下易引起疲勞破壞。還可能因?yàn)榱簞偠炔蛔?，撓度過(guò)大，影響正常使用；鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕嚴(yán)重，耐久性差。梁的局部穩(wěn)定的解決方法就是保證梁的受壓翼緣以及梁的腹板等板件在構(gòu)件整體失穩(wěn)或達(dá)到屈服強(qiáng)度前不發(fā)生局部失穩(wěn)或者在設(shè)計(jì)中合理利用這些板件的屈曲后性能。梁局部穩(wěn)定的概念局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方法梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定第52頁(yè)，共106頁(yè)。梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定梁的局部穩(wěn)定問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是組成梁的矩形薄板在各種應(yīng)力如、c的作用下的屈曲問(wèn)題。由彈性穩(wěn)定理論可得四邊簡(jiǎn)支板的彈性屈曲應(yīng)力cr為式中 k 板的屈曲系數(shù)，與板的支承條件有關(guān)。四邊簡(jiǎn)支板可取 k=4.0;三邊簡(jiǎn)支，與壓力平行的一邊自由的矩形板梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定彈

11、塑性第53頁(yè)，共106頁(yè)。箱形截面翼緣的中間部分相當(dāng)于四邊簡(jiǎn)支板，k4.0，翼緣的臨界力不低于鋼材的屈服點(diǎn)：梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定（5-30a）翼緣板受力較為簡(jiǎn)單，按限制板件寬厚比的方法來(lái)保證局部穩(wěn)定性。（5-30b）按塑性設(shè)計(jì)時(shí)梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定第54頁(yè)，共106頁(yè)。計(jì)算簡(jiǎn)圖ABCDbaABCD受壓翼緣屈曲工字形，T形截面的翼緣和箱形懸伸部分的翼緣屬于三邊簡(jiǎn)支，一邊自由的矩形板，在兩相對(duì)簡(jiǎn)支邊均勻受壓下工作。強(qiáng)度計(jì)算不考慮截面塑性發(fā)展（x=1.0）時(shí)：梁按彈塑性階段設(shè)計(jì)時(shí)：梁受壓翼緣的局部穩(wěn)定梁按塑性方法設(shè)計(jì)時(shí)，允許梁出現(xiàn)塑性鉸，要求截面具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)能力：梁腹板的臨界應(yīng)力第55頁(yè)，共106

12、頁(yè)。梁腹板受力復(fù)雜，厚度較小，主要承受剪力，采用加大板厚的方法來(lái)保證腹板的局部穩(wěn)定不經(jīng)濟(jì)，也不合理。一般采用加勁肋的方法來(lái)減小板件尺寸，防止腹板屈曲，從而提高局部穩(wěn)定承載力。梁腹板的臨界應(yīng)力縱向加勁肋橫向加勁肋短加勁肋梁腹板的純彎臨界應(yīng)力第56頁(yè)，共106頁(yè)。maxtwmintwh0amaxtwmintw腹板受彎屈曲如果梁腹板過(guò)薄，當(dāng)彎矩達(dá)到一定值后，在彎曲壓應(yīng)力作用下腹板會(huì)發(fā)生屈曲，形成多波失穩(wěn)。在彈性階段板的臨界應(yīng)力仍可采用軸心受壓板的屈曲公式，但是彎曲應(yīng)力作用下的彈性嵌固系數(shù)和屈曲系數(shù)k值不同；梁腹板的純彎臨界應(yīng)力（4-50）梁腹板的純彎臨界應(yīng)力第57頁(yè)，共106頁(yè)。maxtwmintw

13、h0amaxtwmintw腹板受彎屈曲（5-31a）將純彎曲狀態(tài)的四邊簡(jiǎn)支板的屈曲系數(shù)k和彈性嵌固系數(shù)代入公式（4-50），得到如下公式。受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)的臨界力公式：h0對(duì)cr影響很大，a對(duì)cr影響不大。有效的阻止純彎屈曲的措施是在腹板受壓區(qū)中部偏上的部位設(shè)置縱向加勁肋，加勁肋距受壓邊的距離為h1=(1/5-1/4)h0.（5-31b）受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí)的臨界力公式：梁腹板的純彎臨界應(yīng)力梁腹板的受彎高厚比限值第58頁(yè)，共106頁(yè)。令scrfy，可得梁受壓翼緣的扭轉(zhuǎn)受到約束和沒(méi)有受到約束時(shí)，腹板在純彎作用下不發(fā)生局部失穩(wěn)的高厚比限值分別為： 規(guī)范規(guī)定腹板不設(shè)置縱向加勁肋的限值為：梁

14、腹板的受彎高厚比限值梁腹板受彎的臨界應(yīng)力通用計(jì)算公式第59頁(yè)，共106頁(yè)。為參數(shù)，即：引入通用高厚比梁腹板受彎的臨界應(yīng)力通用計(jì)算公式梁腹板受彎的臨界應(yīng)力通用計(jì)算公式第60頁(yè)，共106頁(yè)。0.85 1.0 1.25 bcrfyfAB0梁腹板純剪屈曲梁腹板受彎的臨界應(yīng)力通用計(jì)算公式第61頁(yè)，共106頁(yè)。腹板的純剪切屈曲發(fā)生在中性軸附近。四邊簡(jiǎn)支的矩形板，在均勻分布的剪應(yīng)力的作用下，屈曲時(shí)呈現(xiàn)沿45方向的傾斜的鼓曲，這個(gè)方向與主壓應(yīng)力的方向垂直，板彈性階段臨界剪應(yīng)力為:crb)cr屈曲變形h0a1122a)屈曲原因lmaxh0（5-37）腹板的純剪屈曲梁腹板的受剪高厚比限值第62頁(yè)，共106頁(yè)。規(guī)范

15、規(guī)定僅受剪應(yīng)力作用的腹板，不設(shè)橫向加勁肋時(shí)，腹板不會(huì)發(fā)生剪切失穩(wěn)的高厚比限值應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：（5-42）梁腹板受剪的高厚比限值屈曲系數(shù)k計(jì)算式為如不設(shè)橫向加勁肋，ah0，h0/a0，k5.34, =1.23梁腹板純剪屈曲第63頁(yè)，共106頁(yè)。當(dāng)a1.2為彈性狀態(tài)， ls0.8規(guī)范認(rèn)為臨界剪應(yīng)力會(huì)進(jìn)入塑性，而當(dāng)0.8ls1.2時(shí)，臨界剪應(yīng)力處于彈塑性狀態(tài)。在局部壓應(yīng)力作用下的臨界應(yīng)力梁腹板受剪的臨界應(yīng)力通用計(jì)算公式第66頁(yè)，共106頁(yè)。規(guī)范（5-48）在局部承壓應(yīng)力作用下的臨界應(yīng)力由c.crfy，可得當(dāng)a/h0=2.0時(shí)，腹板應(yīng)滿(mǎn)足 在局部壓應(yīng)力作用下臨界應(yīng)力的通用計(jì)算公式第67頁(yè)，共106頁(yè)。

16、引入通用高厚比在局部承壓應(yīng)力作用下臨界應(yīng)力的通用計(jì)算公式在局部壓應(yīng)力作用下臨界應(yīng)力的通用計(jì)算公式第68頁(yè)，共106頁(yè)。腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下的屈曲在局部承壓應(yīng)力作用下臨界應(yīng)力的通用計(jì)算公式第69頁(yè)，共106頁(yè)。1、 彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下計(jì)算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力；-計(jì)算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應(yīng)力；腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下的屈曲（5-49）腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下的屈曲第70頁(yè)，共106頁(yè)。2、 彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力和頂部承壓應(yīng)力共同作用下 計(jì)算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力； -計(jì)算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應(yīng)力； c腹板計(jì)算

17、高度邊緣的局部壓應(yīng)力，計(jì)算時(shí)取=1.0。腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下的屈曲（5-50）腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下的屈曲第71頁(yè)，共106頁(yè)。3、雙向均勻壓應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下 計(jì)算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力； -計(jì)算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應(yīng)力； c腹板計(jì)算高度邊緣的局部壓應(yīng)力，計(jì)算時(shí)取=1.0。腹板在幾種應(yīng)力聯(lián)合作用下的屈曲（5-51）腹板加勁肋的種類(lèi)和作用第72頁(yè)，共106頁(yè)。腹板加勁肋的種類(lèi)和作用設(shè)計(jì)時(shí)常用設(shè)加勁肋來(lái)提高腹板的穩(wěn)定性。橫向加勁肋用于防止由剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力作用引起的腹板失穩(wěn)，縱向加勁肋用于防止由彎曲應(yīng)力引起的腹板失穩(wěn)，短加勁肋防止由局部壓應(yīng)力引

18、起的腹板失穩(wěn)。當(dāng)集中荷載作用處設(shè)有支承加勁肋時(shí)，該加勁肋既要起加強(qiáng)腹板局部穩(wěn)定性的一般橫向加勁肋的作用，又要承受集中荷載并把它傳給梁腹板，稱(chēng)該加勁肋為支承加勁肋。腹板加勁肋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求第73頁(yè)，共106頁(yè)。鋼梁腹板的局部穩(wěn)定性計(jì)算按照是否利用屈曲后強(qiáng)度分為兩類(lèi)。承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的鋼梁宜利用屈曲后強(qiáng)度，可更好的發(fā)揮材料的抗力，節(jié)約鋼材。直接承受動(dòng)力荷載的吊車(chē)梁和類(lèi)似構(gòu)件及按塑性設(shè)計(jì)的梁和某些組合梁，不利用屈曲后強(qiáng)度。腹板加勁肋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求塑性設(shè)計(jì)的梁，為保證塑性變形的充分發(fā)展 腹板加勁肋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求第74頁(yè)，共106頁(yè)。不利用腹板屈曲后強(qiáng)度的腹板加勁肋設(shè)計(jì)方法：時(shí)，應(yīng)配

19、置橫向加勁肋；或按計(jì)算需要時(shí)，應(yīng)在彎曲受壓較大區(qū)格，加配縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，應(yīng)在受壓區(qū)配置短加勁肋。（4）梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋。 （3）腹板加勁肋的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求設(shè)置橫向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第75頁(yè)，共106頁(yè)。橫向加勁肋加強(qiáng)的腹板h0ahoa 計(jì)算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板計(jì)算高度邊緣的彎曲壓應(yīng)力； -計(jì)算區(qū)格，平均剪力作用下，腹板截面剪應(yīng)力； c腹板計(jì)算高度邊緣的局部壓應(yīng)力，計(jì)算時(shí)取=1.0。設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲（5-52）設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第76頁(yè)，共106頁(yè)。設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第77頁(yè)，

20、共106頁(yè)。設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第78頁(yè)，共106頁(yè)。設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第79頁(yè)，共106頁(yè)。同時(shí)設(shè)置橫向和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板h1ahh受壓區(qū)區(qū)格 ：（5-53）設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第80頁(yè)，共106頁(yè)。設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第81頁(yè)，共106頁(yè)。下區(qū)格 ：ahhh2計(jì)算區(qū)格，平均彎矩作用下，腹板縱向加勁肋處的彎曲壓應(yīng)力；腹板在縱向加勁肋處的局部壓應(yīng)力，取計(jì)算同前。（5-56）設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向和縱向加勁肋時(shí)腹板的屈曲第82頁(yè)，共106頁(yè)。設(shè)置加

21、勁肋時(shí)腹板的屈曲設(shè)置橫向、縱向和短加勁肋時(shí)腹板的屈曲第83頁(yè)，共106頁(yè)。h1受壓翼緣和縱向加勁肋間設(shè)有短加勁肋的區(qū)格板ahha1設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲（5-53）設(shè)置橫向、縱向和短加勁肋時(shí)腹板的屈曲第84頁(yè)，共106頁(yè)。設(shè)置加勁肋時(shí)腹板的屈曲水工鋼結(jié)構(gòu)中主梁腹板的局部穩(wěn)定計(jì)算第85頁(yè)，共106頁(yè)。在設(shè)計(jì)鋼閘門(mén)和鋼引橋的主梁時(shí)，構(gòu)造要求使得a已初步給定。這時(shí)只需采用下式驗(yàn)算腹板各區(qū)段的局部穩(wěn)定性： 水工結(jié)構(gòu)中主梁腹板局部穩(wěn)定計(jì)算（5-59）腹板中間加勁肋的設(shè)計(jì)-腹板受剪時(shí)的局部穩(wěn)定系數(shù)，查表5-10；-考慮彎曲應(yīng)力影響的系數(shù)，查表5-9；若按上式驗(yàn)算不滿(mǎn)足時(shí)，則須在該區(qū)段的中間再加橫向加勁肋，

22、直至滿(mǎn)足上式為止。第86頁(yè)，共106頁(yè)。腹板中間加勁肋的設(shè)計(jì) 腹板中間加勁肋指專(zhuān)門(mén)加強(qiáng)腹板穩(wěn)定性而設(shè)置的縱、橫向加勁肋。一般兩側(cè)成對(duì)配置，除重級(jí)工作制吊車(chē)梁外，也可單側(cè)配置。加勁肋多采用鋼板和型鋼制作，加勁肋必須具有足夠的剛度，以保證腹板屈曲時(shí)該處基本無(wú)出平面的位移。具體要求見(jiàn)P141。支承加勁肋的設(shè)計(jì)第87頁(yè)，共106頁(yè)。支承加勁肋的設(shè)計(jì) 支承加勁肋要加強(qiáng)腹板局部穩(wěn)定性和承受集中荷載F并把它傳給梁腹板，防止F直接傳給梁腹板產(chǎn)生較大的局部壓應(yīng)力。設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括下列三方面：1.承壓強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)F通過(guò)支承加勁肋端部刨平頂緊于柱頂或梁翼緣傳遞時(shí)，按傳遞全部F計(jì)算其端面承壓應(yīng)力。當(dāng)F很小時(shí), 支承加

23、勁肋和翼緣間也可不刨平頂緊,而靠焊縫傳力。2.穩(wěn)定計(jì)算 支承加勁肋應(yīng)按承受軸心壓力F的柱驗(yàn)算其在腹板平面外的整體穩(wěn)定。計(jì)算高度取為h0，柱截面取加勁肋及其兩側(cè) 范圍內(nèi)的腹板（為十字形截面），但不超出梁端為限。3.連接計(jì)算 支承加勁肋與腹板的連接應(yīng)按承受F計(jì)算，常采用角焊縫連接，取應(yīng)力沿焊縫全長(zhǎng)均勻分布。腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算步驟第88頁(yè)，共106頁(yè)。腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算步驟1、 計(jì)算高厚比。若滿(mǎn)足規(guī)定限值，或不必設(shè)置加勁肋；或根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)置橫向加勁肋，但不需驗(yàn)算穩(wěn)定性。2、 當(dāng)高厚比超過(guò)規(guī)定限值時(shí)，應(yīng)按規(guī)定設(shè)置橫向加勁肋或橫向、縱向加勁肋。 1）先設(shè)定加勁肋間距a。 2）計(jì)算加勁肋之間板塊的平均彎曲正

24、應(yīng)力、平均剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。 3）計(jì)算各種單一力學(xué)狀態(tài)下的臨界應(yīng)力：臨界彎曲應(yīng)力(cr)、臨界剪應(yīng)力(cr)、臨界局部壓應(yīng)力(c,cr) 。 4）驗(yàn)算腹板穩(wěn)定。過(guò)于富?；虿粷M(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可調(diào)整縱、橫向加勁肋的間距，再進(jìn)行驗(yàn)算。腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算步驟第89頁(yè)，共106頁(yè)。3、需驗(yàn)算的截面位置，首先是梁的端部第一塊板段（此處剪力最大）；截面改變處的板段（剪應(yīng)力小些但正應(yīng)力大）和跨中截面（正應(yīng)力最大 ）。腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算步驟型鋼梁的設(shè)計(jì)第90頁(yè)，共106頁(yè)。分為初選截面和截面驗(yàn)算兩步。 、初選截面：暫不計(jì)梁的自重，求出梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值Mmax，按抗彎強(qiáng)度或整體穩(wěn)定性要求計(jì)算梁需要的Wnx( 或

25、， 需先假定）。 對(duì)于雙向受彎梁，可對(duì)式中的f乘以0.8，以近似考慮My的作用影響。然后查型鋼表，選擇截面抵抗矩比Wnx稍大的型鋼作為初選截面。 、截面驗(yàn)算：計(jì)入梁的自重，按本章前述方法進(jìn)行梁的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和剛度驗(yàn)算，并最后確定的梁截面規(guī)格。對(duì)于H型鋼梁和冷彎薄壁型鋼梁，還需進(jìn)行局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。 型鋼梁設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)第91頁(yè)，共106頁(yè)。 （一）、截面設(shè)計(jì) 組合梁的截面應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的要求。選擇截面時(shí)先考慮抗彎強(qiáng)度（或?qū)δ承┝簽檎w穩(wěn)定）要求，使截面有足夠的抵抗矩，并在計(jì)算過(guò)程中隨時(shí)兼顧其它各項(xiàng)要求。不同形式梁截面選擇的方法和步驟基本相同，現(xiàn)以焊接雙軸對(duì)稱(chēng)工形截面梁

26、為例來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)方法。截面設(shè)計(jì)共需確定四個(gè)基本尺寸：h0(或h)、tw 、b和t。 1、初選截面 （1）梁高 梁的截面高度h根據(jù)下面三個(gè)參考高度確定： 組合梁設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)第92頁(yè)，共106頁(yè)。、建筑容許最大梁高h(yuǎn)max、剛度要求的最小梁高h(yuǎn)min 梁要有一定高度hmin，否則撓度就會(huì)超過(guò)規(guī)定的容許值。簡(jiǎn)支梁 、經(jīng)濟(jì)高度he 梁的高度大(小)，腹板用鋼量增多(減少)，而翼緣板用鋼量相對(duì)減少(增多) 。經(jīng)濟(jì)的截面高度應(yīng)使梁的總用鋼量為最小。根據(jù)抗彎強(qiáng)度條件，梁需要的截面模量Wx為 分析可得 heh0=2Wx0.4 組合梁設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)（5-76）第93頁(yè)，共106頁(yè)。(2) 腹板厚度tw 采用

27、的腹板厚度應(yīng)符合鋼板規(guī)格，一般為2mm的倍數(shù)。根據(jù)抗剪強(qiáng)度確定的腹板厚度往往偏小。設(shè)計(jì)時(shí)一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選tw 。(3)翼緣的寬度b和厚度t 通常t和b分別為2和10mm的倍數(shù)，應(yīng)使b適當(dāng)大些，以利于整體穩(wěn)定和梁上鋪放面板，也便于變截面時(shí)將b縮小。實(shí)際采用的t應(yīng)與前面的f的厚度范圍一致。b還應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的滿(mǎn)足局部穩(wěn)定的條件。2、截面驗(yàn)算 尺寸初步選定后，應(yīng)進(jìn)行精確驗(yàn)算，項(xiàng)目包括強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算，可按前述方法進(jìn)行。若不滿(mǎn)足要求，應(yīng)調(diào)整截面尺寸，直至完全滿(mǎn)足要求為止。組合梁設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)（5-75）（5-74）第94頁(yè)，共106頁(yè)。 將梁的截面隨彎矩變化而加以改變，可節(jié)

28、省鋼材，但制造費(fèi)用增加。設(shè)計(jì)時(shí)常用改變翼緣寬度或改變梁高兩種方式。梁改變一次截面可節(jié)省鋼材1020%。如改變次數(shù)增多，其經(jīng)濟(jì)效益并不顯著。為了便于制造，一般只改變一次截面。 組合梁設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)第95頁(yè)，共106頁(yè)。梁的撓度可采用近似公式Mk最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；Ix、Ix跨中、端部毛截面慣性矩；由整體穩(wěn)定條件控制設(shè)計(jì)的梁，不宜沿長(zhǎng)度改變截面。組合梁設(shè)計(jì)組合梁的設(shè)計(jì)第96頁(yè)，共106頁(yè)。（三）腹板與翼緣間焊縫的計(jì)算 翼緣與腹板間采用焊透的T形連接焊縫時(shí)不必進(jìn)行焊縫強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于角焊縫連接，必須通過(guò)焊縫強(qiáng)度計(jì)算來(lái)確定焊腳尺寸hf 。梁上彎矩變化時(shí)，在翼緣與腹板之間將產(chǎn)生剪力Vh。 組合梁設(shè)計(jì)組合梁的

29、設(shè)計(jì)第97頁(yè)，共106頁(yè)。Vh（單位長(zhǎng)度上的剪力）由腹板與翼緣間焊縫承受 當(dāng)c0時(shí)，焊縫承受水平剪力Vh，還承受由c引起的豎向剪力Tv。焊縫的強(qiáng)度計(jì)算公式為：可求得 對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的梁，取上式f=1.0。 組合梁設(shè)計(jì)主次梁的連接第98頁(yè)，共106頁(yè)。梁的拼接主次梁的連接主次梁的連接可以是疊接、平接或降低連接。疊接是次梁直接放在主梁或其他次梁上，用焊縫或螺栓固頂。連接方法簡(jiǎn)單方便，但建筑高度大，使用受到限制。平接又稱(chēng)等高連接，次梁與主梁上翼緣位于同一平面其上鋪板。該方法允許在給定的樓板建筑高度里增大主梁的高度。降低連接用于復(fù)式梁格中，縱向次梁在低于主梁上翼緣的水平處與主梁相連，縱向次梁上疊

30、放橫向次梁，鋪板位于主梁之上。該方法允許在給定的樓板建筑高度里增大主梁的高度。第99頁(yè)，共106頁(yè)。梁的拼接分為工廠(chǎng)拼接（受鋼材尺寸的限制，在工廠(chǎng)把鋼材接長(zhǎng)或接寬）和工地拼接（受運(yùn)輸或安裝條件限制，梁須分段制造，運(yùn)至建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)后在工地進(jìn)行的拼接）兩種。1. 工廠(chǎng)拼接 鋼梁的拼接位置宜位于彎矩較小處。翼緣與腹板的拼接位置宜錯(cuò)開(kāi)，并避免與加勁肋或次梁連接處重合，以防止焊縫密集與交叉。拼接宜采用對(duì)接直焊縫。梁的拼接梁的拼接第100頁(yè)，共106頁(yè)。2. 工地拼接翼緣與腹板的拼接宜在同一位置，減少分段運(yùn)輸碰損。對(duì)接焊縫的上、下翼緣宜采用朝上的V形坡口，便于施焊。工地施焊條件差，宜盡量采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型拼接。