鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計梁的設(shè)計張

第5章梁的設(shè)計梁的類型和梁格布置梁的設(shè)計腹板加勁肋的布置和設(shè)計§5.1梁的類型及梁格布置按彎曲變形狀況分：

單向彎曲構(gòu)件——構(gòu)件在一個主軸平面內(nèi)受彎；雙向彎曲構(gòu)件——構(gòu)件在二個主軸平面內(nèi)受彎。按支承條件分：簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁

鋼梁一般都用簡支梁，簡支梁制造簡單，安裝方便，且可避免支座不均勻沉陷所產(chǎn)生的不利影響。不論何種支承的梁，當截面內(nèi)力已知時，進行截面設(shè)計的原則和方法是相同的。5.1.1梁的類型圖5.1.1梁的支承形式傳力系統(tǒng)：

荷載→樓板→（次梁）→

主梁→柱→基礎(chǔ)。次梁主要承受均布荷載，主梁主要承受集中荷載。圖5.1.2梁格的布置圖5.1.3梁的截面形式dh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)

梁的截面形式特點：截面開展，力學性能好。須注意板件局部失穩(wěn)。實腹式截面梁

5.1.2梁格布置圖5.1.2*梁格的布置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。根據(jù)梁的排列方式，梁格可分成下列三種典型的形式①簡式梁格——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。5.1.3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。連接方法簡單方便，但建筑高度大，使用受到限制。平接又稱等高連接，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，縱向次梁上疊放橫向次梁。該方法允許在給定的樓板建筑高度里增大主梁的高度?！?.2梁的設(shè)計

一般說來，梁的設(shè)計步驟通常是先根據(jù)強度和剛度要求，同時考慮經(jīng)濟和穩(wěn)定性等各個方面，初步選擇截面尺寸，然后對所選的截面進行強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的驗算。如果驗算結(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。對組合梁，還應從經(jīng)濟考慮是否需要采用變截面梁，使其截面沿長度的變化與彎矩的變化相適應。此外，還必須妥善解決翼緣與腹板的連接問題，受鋼材規(guī)格、運輸和安裝條件的限制而必須設(shè)置拼接的問題，梁的支座以及與其他構(gòu)件連接的問題等等。初選截面截面驗算1.型鋼梁截面只需根據(jù)計算所得到的梁中最大彎矩按下列公式求出需要的凈截面模量，然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近的Wnx的型鋼做為試選截面。Mx——梁截面內(nèi)繞x軸的最大彎矩設(shè)計值；Wnx——截面對x軸的凈截面模量；x——截面對x軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)；f

——鋼材抗彎設(shè)計強度；

5.2.1梁的截面選擇驗算梁的彎曲應力，局部壓應力，整體穩(wěn)定和剛度。一般型鋼梁可不驗算折算應力，也可不驗算剪應力。梁的內(nèi)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。組合梁的截面選擇設(shè)計包括：確定截面高度、腹板尺寸和翼緣尺寸。1）截面高度

最大高度hmax——滿足建筑設(shè)計或工藝設(shè)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(jīng)濟高度he

——滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。

2.組合梁截面的選擇梁的經(jīng)濟高度he，經(jīng)驗公式：綜上所述，梁的高度應滿足：并符合鋼材尺寸規(guī)格以受均布荷載的簡支梁為例：b均布荷載作用下簡支梁的最小高度[]l/1000l/750l/600l/500l/400l/300l/250l/200hminQ235l/6l/8l/10l/12l/15l/20l/24l/30Q345l/4.1l/5.5l/6.8l/8.2l/10.2l/13.7l/16.4l/20.5Q390l/3.7l/4.9l/6.1l/7.4l/9.2l/12.3l/14.7l/18.22）腹板尺寸

抗剪強度要求:考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素:tw通常取8～22mm，2mm的倍數(shù)。截面有削弱時宜取1.5腹板高度hw

因翼緣厚度較小，可取hw比h稍小，滿足50mm的模數(shù)。腹板厚度twb翼緣寬度取10mm的倍數(shù)，厚度取2mm的倍數(shù)。3）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b5.2.2截面驗算1.強度驗算：

包括正應力、剪應力、局部壓應力驗算，對組合梁還要驗算翼緣與腹板交界處的折算應力。（4.2.2）(1)正應力(2)剪應力（4.2.4）(3)局部壓應力（4.2.7）(4)折算應力（4.2.10）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(gòu)件的撓度限值，按附表2.1規(guī)定采用梁的最大撓度可用材料力學、結(jié)構(gòu)力學方法計算。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。（4.4.22）(4)采用公式驗算整體穩(wěn)定承載力是否滿足要求。（4.4.27）4.局部穩(wěn)定驗算：(1)型鋼梁的局部穩(wěn)定都已經(jīng)滿足要求不必再驗算。(2)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)。(3)腹板則較為復雜，一種方法是通過設(shè)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。加勁肋可以成對布置于腹板兩側(cè)，也可以單側(cè)布置，支承加勁肋及重級工作制吊車梁必須兩側(cè)對稱布置。h1h2h05.3.1加勁肋布置§5.3腹板加勁肋的布置和設(shè)計橫向加勁肋貫通，縱向加勁肋斷開橫向加勁肋的間距a應滿足下列構(gòu)造要求：0.5h0≤a≤2h0，無局部壓應力的梁，當時a≤2.5h0；同時設(shè)有縱向加勁肋時a≤2h2；縱向加勁肋應布置在距腹板計算高度受壓邊緣h1=（1/5～1/4）h0范圍內(nèi),短加勁肋的最小間距a1≤0.75h1

。外伸寬度：橫向加勁肋的厚度：單側(cè)布置時，外伸寬度增加20％，厚度不小于其外伸寬度1/15。5.3.2加勁肋的構(gòu)造要求腹板兩側(cè)成對配置橫向加勁肋時：焊接梁的橫向加勁肋與翼緣板相接處應切角，當切成斜角時，其寬約為bs/3(但不大于40mm)，高約為bs/2(但不大于60mm)。hobs橫向俗加勁毯肋應盡滿足牢:縱向玻加勁撥肋應揪滿足僵:加勁巴肋必茅須具愚備一足定剛么度，穩(wěn)截面羅慣性態(tài)矩應景滿足米：短向加按勁肋外伸寬盆度應取頁為橫向贏加勁肋筍外伸寬供度的倍丈,厚度勺同樣不耕小于短遭向加勁雙肋外伸填寬度的1/1樣5。用型鋼固制成的多加勁肋糾，其截斯面慣性譽矩不應扮小于相多應鋼板謹加勁肋舊的慣性斯矩；在腹板矛兩側(cè)成芳對配置芝加勁肋秀，其截鳴面慣性必矩應按押梁腹板剝中心線釘為軸計冬算。在固腹板一魂側(cè)配置雞的加勁軌肋，其淺截面慣折性矩應副按與加摘勁肋相猾連的腹絡板邊緣沃為軸線謝進行計夸算。yy5.3焰.3劉支承加紋勁肋計閘算1.吐端面驕承壓梁支承熱加勁肋母端部應恭按所承汁受的支增座反力須或固定治集中荷辣載進行津計算；教當端部燙為刨平翻頂緊時揚，按下暈式計算促其端面砍的承壓輪應力：CCCCC50-100t≤2t2.穩(wěn)定性計算梁的支承加勁肋應按承受梁支座反力或固定集中荷載的軸心受壓構(gòu)件計算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。此受壓構(gòu)件的截面應包括加勁肋每側(cè)范圍內(nèi)的腹板面積，計算長度取h0。3.董焊感縫強脹度驗杠算當端蜻部為算焊接險時計狗算其筆焊縫仙應力山。加勁肋端面實際承壓面積鋼材承壓強度設(shè)計值成對拳布置4.濕對懂突緣潮支座倡，其閘伸出悠長度娛不得完大于師其厚互度的房誠2倍低?！?盛.4碎.1面焊勞接組鳳合梁濟翼緣申焊縫戴計算單位段長度主上的相剪力惠Vh：§5.奴4礙實腹梁盾的構(gòu)造溝設(shè)計當有箏集中種力作心用而爆又未霜設(shè)加通勁肋艦時，拜應進社行折離算應證力計紙算集中娘力作抗用下胞局部僑壓應駛力為記：則單部位長陰度焊妻縫所畏受豎炒向壓令力為殊：則翼緣辟與腹板眨交接焊棚縫所受姥垂直于聽焊縫長芽度方向烈的應力礦為：§5統(tǒng).4冠實腹柳梁的衛(wèi)構(gòu)造行設(shè)計§5蔑.4時.2掀組圈合梁悄截面遲沿長投度的諷改變1：4（2圣）多在層翼眨緣板穩(wěn)，可給采用送切斷絲式外層句翼緣碗板的丘方法堡，儀斷點值計算糧確定選，做倉法如圈圖：為了顆保證嚴，斷跌點處鏈能正徒常工絮作，倚實際嫩斷點材外伸愉長度l1應滿服足：lM1M1l1l11）端侵部有正隙面角焊高縫時：當hf≥0.局75t1時：l1≥b1當hf<0姨.75t1時：l1≥1.善5b12）端斑部無正矩面角焊呢縫時：l1≥2b1b1、t1--送-外層怠翼緣燈板的旁寬度御和厚叔度；hf--焊聞腳尺寸葵。lM1M1l1l1§5路.4跨.3也梁的匙拼接旬、連黃接和掘支座一、適梁的奇拼接1、千型鋼申梁的嗓拼接如：2、穗組合刺梁的謊拼接漂：≥10tw~500~50012344551245345拼接天處對懇接焊循縫不容能與判基本金屬欣等強戒時,受拉翼膏緣焊縫應計擺算確陷定；翼緣板拼接本板的芬內(nèi)力冷應按尋下式計算:N1=AfnfAfn--被拼接療翼緣板扭凈截面便面積。腹板隨拼接團板及好其連帆接承私擔的餃內(nèi)力尿為：1）拼再接截倆面處俗的全補部剪老力v；2）按垮剛度獸分配傍到腹確板上魯?shù)膹澊志豈w：梁的下設(shè)計逃步驟加勁席肋設(shè)遷計[例駕題5她.1寨]某車間拿工作平闊臺梁格葡布置如仆圖所示榴，平臺緩上無動伶力荷載圖，均布太活荷載貢標準值朋為4.絹5kN帳/m2，恒扮載標描準值海為3綁kN稈/m2，鋼材族為Q2葬35B觀，假定凱平臺板負為剛性晨，可以冒保證次保梁的整絮體穩(wěn)定烘。試設(shè)滿計主梁風（組合仁截面）姑和次梁有（型鋼庭）。6000q4×3m=12m3m6m4×3m=12m6m6mA[解]1.次秩梁設(shè)計1）荷開載及內(nèi)昌力計算將次哨梁A粱設(shè)計脖為簡償支梁編，其山計算訓簡圖產(chǎn)如下乳圖。均布荷噸載設(shè)計梳值：均布荷秒載標準繞值：次梁承值受的線踏荷載標殘準值為貓：次梁承它受的線琴荷載設(shè)羽計值為臨：3）桿截面住強度緣瑞驗算支座跌處最沸大剪相力：跨中最斧大彎矩倆：次梁所后需要的干凈截面善抵抗矩林為：查P首42午7附淺表8區(qū).5紹，選因用I3造2a，梁森自重g=壓52景.6爸9×謊9.擁8＝紗51唐6N徑/m三，Ix=11錫080擱cm4Wx=69忘2.5攜cm3，Sx=40初0.5芬cm3，tw=9.貸5mm宰。梁自重僑產(chǎn)生的遵彎矩：總彎錄矩：2）初猴選截面支座劣處最口大剪器應力戶：4）剛雕度驗算漁(采用未標準荷西載)可見影型鋼敵由于收腹板駛較厚造，剪相應力垃一般功不起映控制猾作用壩。因騙此只碧有在利截面沉有較賴大削國弱時握才必核須驗技算剪染應力村。梁跨中點最大彎胃曲應力骨：滿足4×3000=12000173.8173.8173.82.鋸主梁蓬設(shè)計4×3m=12m3m6m4×3m=12m6m6m1）內(nèi)居力計算B將主愁梁B閱也設(shè)護計為悄簡支長梁，休其計甩算簡咱圖如旨下圖藥。兩側(cè)次呆梁對主震梁產(chǎn)生蔽的壓力須為：主梁駐的支且座反龍力（掙未計邀主梁春自重跡）：跨中最撒大彎矩溪：2）另初選突截面梁所需梳要的凈奴截面抵宋抗矩為嬌：梁的高停度在凈耐空上無收限制，壺按剛度稱要求，竭工作平隱臺主梁暢的容許悄撓度為l/4咳00，則梁燙容許的梢最小高條度為：（岸參照扇均布錄荷載拜作用柱）參照以買上數(shù)據(jù)保，考慮苗到梁截拾面高度聞大一些攻，更有黨利于增小加剛度世，初選償梁的腹竹板高度hw=1市00術(shù)cm。再按經(jīng)技驗公式逢，可得破梁的經(jīng)芝濟高度覺：腹板厚見度按抗窯剪強度刮：考慮局下部穩(wěn)定爭和構(gòu)造任因素:可見導依剪朵力要篩求所義需的歲腹板槽厚度雄很小盯。取腹板謊厚t=8襖mm。根據(jù)懷近似渣公式俱計算灑所需港翼緣透板面釀積：翼緣駱板寬聾：b=(1慕/5~狐1/3支)h=2難00舟~3蘭30丑mm節(jié)，取b=28品0mm。翼緣景板厚難：t=32腹86/梢280銜=11徑.7m初m，取t=1效4m踩m。翼緣外下伸寬度沿：b1=(切28陰0-溉8)課/2套=1逃36咐m(xù)m。梁翼緣牲板的局彼部穩(wěn)定恨可以保毅證，且堆截面可宜以考慮誦部分塑泰性發(fā)展素。梁截榴面如圖局所示。1482801410001482801410003）截需面驗算截面鞏的實記際幾串何性朋質(zhì)：主梁洋自重有估算頃：g＝1械49.既2kg恒/m×昂9.8×1版0-3＝1匠.4擦6k然N/械m單位賴長度膀梁的巷質(zhì)量權(quán)為：式中1.2為考黎慮腹旺板加咸勁肋碼等附仿加構(gòu)踢造用艱鋼使頃自重館增大純的系圖數(shù)，陶則梁涼的自朗重為商：158保.4×1暢0-4×78巾50×玩1.2售＝14濤9.2子kg/特m由梁自插重產(chǎn)生嚴的跨中件最大彎瀉矩：由梁限自重竟產(chǎn)生厭的支松座剪樣力：跨中最志大彎矩大：強度驗糞算彎曲應煌力：滿足剪應力蜘、剛度竊不需驗紅算，次梁作叉用處設(shè)衰置支承漲加勁肋嘩，所以往也不需偶驗算局患部壓應磚力。整體快穩(wěn)定醋驗算次梁斑可視姓為主承梁受葛壓翼弊緣的銜側(cè)向奔支撐奴，故l1/b1=3振00顏0/咱28上0=廣10撫.7成<1束6，沉不必孫進行咸整體蜜穩(wěn)定煮驗算疊。腹板區(qū)先格A局忙部穩(wěn)定膛驗算平均剪柱力：梁腹板恨的高厚衫比：局部穩(wěn)該定驗算應按計液算配置絕橫向加皆勁肋。屬考慮到旅次梁處隙應配置暑支承加伴勁肋，張故取橫參向加勁周肋的間跡距a=15膀00m徒m<2h0=2辟00留0m鵲m鑄，各區(qū)格錄可按無預局部壓弓應力的若情況考央慮。8×1500=12000AB區(qū)格A披左端內(nèi)愿力：區(qū)格糖A右燦端內(nèi)瞞力：設(shè)次梁阿不能有美效約束偽主梁受庭壓翼緣湊的扭轉(zhuǎn)臂，則由輝（）得躺：a/飾h0=15口00/曉100類0=1途.5>雅1,則強由（）誰得：設(shè)次延梁不教能有壤效約揀束主欺梁受伸壓翼舞緣的古扭轉(zhuǎn)焦，則腐由（昆）得轟：平均彎應矩：平均此剪力挪：區(qū)格B擔左端內(nèi)爽力：區(qū)格B夫右端內(nèi)殲力：平均彎秒矩：設(shè)置加鮮勁肋后武局部穩(wěn)蓬定滿足304080支承加渠勁肋設(shè)蒙計（略叉）[例5浴.2]驗算一更跨度為窩9m的享工作平營臺簡支撤梁的整跨體穩(wěn)定刺，截面錫尺寸如裂圖所示擴。永久園荷載標下準值qk=4誕2k幅N/期m，池