受彎構(gòu)件-組合梁的設計（鋼結(jié)構(gòu)）

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)課件?格構(gòu)式受彎構(gòu)件主要承受橫向荷載的格構(gòu)式受彎構(gòu)件稱為桁架。與梁相比，其特點是以弦桿代替翼緣、以腹桿代替腹板，而在各節(jié)點將腹桿與弦桿連接。桁架整體受彎時，彎矩表現(xiàn)為上、下弦桿的軸心壓力和拉力，剪力則表現(xiàn)為各腹桿的軸心壓力或拉力。鋼桁架可以根據(jù)不同使用要求制成所需的外形，對跨度和高度較大的構(gòu)件，其鋼材用量比實腹梁有所減少，而剛度卻有所增加。只是桁架的桿件和節(jié)點較多，構(gòu)造較復雜，制造較為費工。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件與梁一樣，平面鋼桁架在土木工程中應用很廣泛，例如建筑工程中的屋架、托架、吊車桁架(桁架式吊車梁)，橋梁中的桁架橋，還有其他領(lǐng)域，如起重機臂架、水工閘門和海洋平臺的主要受彎構(gòu)件等。大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中采用的鋼網(wǎng)架，以及各種類型的塔桅結(jié)構(gòu)，則屬于空間鋼桁架。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架的結(jié)構(gòu)類型有簡支梁式、剛架橫梁式、連續(xù)式、伸臂式和懸臂式。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架的結(jié)構(gòu)類型有：簡支梁式，受力明確，桿件內(nèi)力不受支座沉陷的影響，施工方便，使用最廣。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架的結(jié)構(gòu)類型有：剛架橫梁式，將桁架端部上下弦與鋼柱相連組成單跨或多跨剛架，可提高其水平剛度，常用于單層廠房結(jié)構(gòu)。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架的結(jié)構(gòu)類型有：連續(xù)式，跨越較大的橋架常用多跨連續(xù)的桁架，可增加剛度并節(jié)約材料。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架的結(jié)構(gòu)類型：伸臂式，既有連續(xù)式節(jié)約材料的優(yōu)點，又有簡支梁式不受支座沉陷影響的優(yōu)點，只是鉸接處構(gòu)造較復雜。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架的結(jié)構(gòu)類型：懸臂式，用于塔架等，主要承受水平風荷載引起的彎矩。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件鋼桁架按桿件截面形式和節(jié)點構(gòu)造特點可分為普通、重型和輕型三種。普通鋼桁架通常指在每個節(jié)點用一塊節(jié)點板相連的單腹壁桁架，桿件一般采用雙角鋼組成的T形、十字形截面或軋制T形截面，構(gòu)造簡單，應用最廣。重型鋼桁架的桿件受力較大，通常采用軋制H型鋼或三板焊接工字形截面，也采用四板焊接的箱形截面或雙槽鋼、雙工字鋼組成的格構(gòu)式截面每個節(jié)點處用兩塊平行的節(jié)點板連接，通常稱為雙腹壁桁架。輕型鋼桁架指用冷彎薄壁型鋼或小角鋼及圓鋼做成的桁架，節(jié)點處可用節(jié)點板相連，也可將桿件直接連接，主要用于跨度小、屋面輕的屋蓋桁架。格構(gòu)式受彎構(gòu)件格構(gòu)式受彎構(gòu)件組合梁的設計一、試選截面選擇組合梁的截面時，首先要初步估算梁的截面高度、腹板厚度和翼緣尺寸。1.梁的截面高度確定梁的截面高度應考慮建筑高度、剛度條件和經(jīng)濟條件。建筑高度是指梁的底面到鋪板頂面之間的高度，它往往由生產(chǎn)工藝和使用要求決定。給定了建筑高度也就決定了梁的最大高度，有時還限制了梁與梁之間的連接形式。組合梁的設計一、試選截面1.梁的截面高度從用料最省出發(fā)，可以定出梁的經(jīng)濟高度。梁的經(jīng)濟高度，其確切含義是滿足一切條件（強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定）的、梁用鋼量最少的高度。但條件多了之后，需按照優(yōu)化設計的方法用計算機求解，比較復雜。對樓蓋和平臺結(jié)構(gòu)來說，組合梁一般用作主梁。由于主梁的側(cè)向有次梁支承，整體穩(wěn)定不是最主要的，所以，梁的截面一般由抗彎強度控制。以下計算的便是滿足抗彎強度的、梁用鋼量最少的高度。這個高度在一般情況下就是梁的經(jīng)濟高度。組合梁的設計一、試選截面1.梁的截面高度實際采用的梁高，應大于由剛度條件確定的最小高度，而大約等于或略小于經(jīng)濟高度。梁的高度不能影響建筑物使用要求所需的凈空尺寸，即不能大于建筑物的最大允許梁高。確定梁高時，應適當考慮腹板的規(guī)格尺寸，一般取腹板高度為50mm的倍數(shù)。組合梁的設計一、試選截面2.腹板厚度腹板厚度應滿足抗剪強度的要求。初選截面時，可近似地假定最大剪應力為腹板平均剪應力的1.2倍，腹板的抗剪強度計算公式簡化為：組合梁的設計一、試選截面2.腹板厚度為了考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造等因素，腹板厚度一般用下列經(jīng)驗公式進行估算：實際采用的腹板厚度應考慮鋼板的現(xiàn)有規(guī)格，一般為2mm的倍數(shù)。對于非吊車梁，腹板厚度取值宜比式的計算值略??；對考慮腹板屈曲后強度的梁，腹板厚度可更小，但不得小于6mm，也不宜使高厚比超過250。組合梁的設計一、試選截面3.翼緣尺寸組合梁的設計二、截面驗算根據(jù)試選的截面尺寸，求出截面的各種幾何數(shù)據(jù)，如慣性矩、截面模量等，然后進行驗算。梁的截面驗算包括強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定幾個方面。其中，腹板的局部穩(wěn)定通常是采用配置加勁肋來保證的。組合梁的設計三、組合梁截面沿長度的改變梁的彎矩是沿梁的長度變化的，因此，梁的截面如能隨彎矩而變化，則可節(jié)約鋼材。對跨度較小的梁，截面改變經(jīng)濟效果不大，或者改變截面節(jié)約的鋼材不能抵消構(gòu)造復雜帶來的加工困難時，則不宜改變截面。組合梁的設計三、組合梁截面沿長度的改變單層翼緣板的焊接梁改變截面時，宜改變翼緣板的寬度而不改變其厚度。因改變厚度時，該處應力集中嚴重，且使梁頂部不平，有時使梁支承其他構(gòu)件不便。組合梁的設計三、組合梁截面沿長度的改變多層翼緣板的梁，可用切斷外層板的辦法來改變梁的截面理論切斷點