钢结构设计：受弯构件课件.ppt

1、1.1.了解受弯构件的种类及应用；了解受弯构件的种类及应用；2.2.了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算原了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算原 理（难点），理（难点），掌握梁的计算方法掌握梁的计算方法；3.3.掌握组合梁设计的方法及其主要的构造要求掌握组合梁设计的方法及其主要的构造要求；4.4.掌握梁的拼接和连接主要方法和要求掌握梁的拼接和连接主要方法和要求。一、一、构件类型构件类型1 1、受弯构件定义、受弯构件定义 只受弯矩作用或弯矩与剪力共同作用的构件。只受弯矩作用或弯矩与剪力共同作用的构件。m6m6kq1kq2kg梁计算简图梁计算简图楼面平面图楼面平面图m6.3m6.3m6.3m6.3

2、m6.3负荷宽度5-1 5-1 受弯构件的类型和应用受弯构件的类型和应用受弯构件类型与截面形式受弯构件类型与截面形式热轧型钢截面热轧型钢截面组合截面组合截面冷弯薄壁型钢截面冷弯薄壁型钢截面空腹式截面空腹式截面钢与混凝土组合截面钢与混凝土组合截面按制作方法分按制作方法分实腹式实腹式空腹式（蜂窝梁）空腹式（蜂窝梁）型钢截面型钢截面组合截面组合截面热轧热轧冷弯薄壁冷弯薄壁焊接或铆接焊接或铆接钢与混凝土钢与混凝土2 2、受弯构件（梁）分类、受弯构件（梁）分类 按支承情况分：按支承情况分：简支梁、连续梁、悬臂梁等。简支梁、连续梁、悬臂梁等。受弯构件类型与截面形式受弯构件类型与截面形式 按受力情况分按受力

3、情况分：单向弯曲和双向弯曲。单向弯曲和双向弯曲。按截面沿长度变化分：按截面沿长度变化分：等截面和变截面。等截面和变截面。受弯构件类型与截面形式受弯构件类型与截面形式 楼（屋）面梁（主梁、次梁）楼（屋）面梁（主梁、次梁）按使用功能分按使用功能分 工作平台梁工作平台梁 吊车梁吊车梁 檩条或墙梁檩条或墙梁 受弯构件类型与截面形式受弯构件类型与截面形式在选择截面时，应遵循以下原则：在选择截面时，应遵循以下原则：1 1、满足抗弯、满足抗弯 2 2、防止侧扭、防止侧扭 3 3、宽肢壁薄、宽肢壁薄 4 4、制造省工、制造省工 5 5、连接方便、连接方便 二、截面形式二、截面形式受弯构件类型与截面形式受弯构件

4、类型与截面形式受弯构件主要破坏形式受弯构件主要破坏形式主要破坏形式主要破坏形式 强度破坏强度破坏整体失稳整体失稳局部失稳局部失稳刚度破坏刚度破坏截面应力分布截面应力分布整体失稳整体失稳局部失稳局部失稳三三.梁的计算内容梁的计算内容正常使用极限状态正常使用极限状态 刚度刚度承载能力极限状态承载能力极限状态强度强度抗弯强度抗弯强度抗剪强度抗剪强度局部压应力局部压应力折算应力折算应力整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定5-25-2 梁的强度梁的强度VmaxMmax(一一)抗弯强度抗弯强度1.1.工作性能工作性能（1 1）弹性阶段）弹性阶段 x x一、梁的强度一、梁的强度nxxeWM fy弹性阶段的最大弯

5、矩弹性阶段的最大弯矩:nxyyxeWfMM(2)(2)弹塑性阶段弹塑性阶段(3)(3)塑性工作阶段塑性工作阶段弹性区消失，形成塑性铰弹性区消失，形成塑性铰 。x xf fy ynxxeWM nxyyWfM pnxyxpWfM a aa af fy yf fy y分为分为 和和 两个区域。两个区域。Efy max Efy 式中：式中：S S1nx1nx、S S2nx2nx分别为中和轴以上、以下截面对中分别为中和轴以上、以下截面对中和轴和轴X X轴的面积矩；轴的面积矩；Wpnx截面对中和轴的塑性抵抗矩。截面对中和轴的塑性抵抗矩。pnxynxnxyxpWfSSfM21 x xfynxxWM nxyy

6、WfM pnxyxpWfM aafyfy塑性铰弯矩塑性铰弯矩 与弹性最大弯矩与弹性最大弯矩 之比之比:WWMMnxpnxxxpF F只取决于截面几何形状而与材料的性质无关只取决于截面几何形状而与材料的性质无关的形状系数。的形状系数。)(07.11wFAA 对对X X轴轴对对Y Y轴轴5.1 F X XXYYA1AwpnxyxpWfM nxyxWfM 2.2.抗弯强度计算抗弯强度计算 梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，如工字梁设计时只是有限制地利用截面的塑性，如工字形截面塑性发展深度取形截面塑性发展深度取ah/8ah/8。(1)(1)单向弯曲梁单向弯曲梁fWMnxxx(2)(2)双向弯曲梁双向

7、弯曲梁fWMWMnyyynxxx x xaafyyx,式中：式中：截面塑性发展系数，对于工字形截面梁截面塑性发展系数，对于工字形截面梁:2.1;05.1yx 其他截面见表。其他截面见表。yyftbf2351523513 当翼缘外伸宽度当翼缘外伸宽度b b与其厚度与其厚度t t之比之比满足满足:时，时，0.1x 需要计算疲劳强度的梁需要计算疲劳强度的梁:0.1yx X XX XY YY Yb bt t1yxyyftbf23515235131xyrr关于截面有限塑性系数规定：关于截面有限塑性系数规定：a、仅承受静载或间接动荷载时考虑塑性发展，、仅承受静载或间接动荷载时考虑塑性发展，对承受直接动力荷

8、载对承受直接动力荷载，取，取b、充分保证受弯构件不发生整体失稳。、充分保证受弯构件不发生整体失稳。c、为保证受压翼缘不发生局部失稳，、为保证受压翼缘不发生局部失稳，当当 时，取时，取（二）抗剪强度（二）抗剪强度VmaxMmaxtmax x xvftISVwmaxtwvwhtVfhtVhSI2.1,)2.11.1()2.11.1/(maxmaxtt故可得对于组合工字形截面（三）局部压应力（三）局部压应力 当梁的当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载翼缘受有沿腹板平面作用的固定集中荷载且荷载处又未设置支承加劲肋时且荷载处又未设置支承加劲肋时，或有，或有移动的集中荷移动的集中荷载时载时，应验算腹

9、板高度边缘的局部承压强度。，应验算腹板高度边缘的局部承压强度。fltFzwcF F 集中力集中力,对动力荷载应考虑动力系数；对动力荷载应考虑动力系数；集中荷载增大系数，重级工作制吊车为集中荷载增大系数，重级工作制吊车为1.351.35，其他为其他为1.01.0；l lz z-集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：a a-集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮压可 取为取为50mm50mm；h hy y-自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；自梁承载边缘到腹板计算高度边缘的距离；h hr r-轨道的高度，

10、计算处无轨道时取轨道的高度，计算处无轨道时取0 0；a a1 1-梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得梁端到支座板外边缘的距离，按实际取，但不得 大于大于2.5h2.5hy y。fltF zwc 梁端支座反力：梁端支座反力：15.2ahalyz 跨中集中荷载：跨中集中荷载：Ryzhhal25 腹板的计算高度腹板的计算高度h ho o的规定：的规定：1 1轧制型钢，两内孤起点间距轧制型钢，两内孤起点间距;2 2焊接组合截面，为腹板高度焊接组合截面，为腹板高度;3 3铆接时为铆钉间最近距离铆接时为铆钉间最近距离。hobt1hobt1ho当局部承压强度出现：当局部承压强度出现：fltFzwc1

11、.在固定集中荷载处（包括支座在固定集中荷载处（包括支座处），应设置支撑加劲肋；处），应设置支撑加劲肋；2.对移动集中荷载，则应增加腹板对移动集中荷载，则应增加腹板厚度。厚度。（四）折算应力（四）折算应力f12c2c23tnxIyM 其其中中：c,应带各自符号，拉为正。应带各自符号，拉为正。1 计算折算应力的设计值增大系数。计算折算应力的设计值增大系数。异号时，异号时，;2.11 c,c,同号时或同号时或,0c 1.11 原因：原因：1 1只有局部某点达到塑性只有局部某点达到塑性 2 2异号力场有利于塑性发展异号力场有利于塑性发展提高设计强度提高设计强度 组合梁的腹板计算高度边缘处若同时受有较大

12、的正应力、组合梁的腹板计算高度边缘处若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力。分别为全部荷载下（感观）和可变荷载分别为全部荷载下（感观）和可变荷载下（正常使用）受弯构件挠度限值，按下（正常使用）受弯构件挠度限值，按规范取规范取,见书附表。见书附表。,QT 对于的算法可用材料力学算法解出，也可用简便算法。对于的算法可用材料力学算法解出，也可用简便算法。等截面简支梁：等截面简支梁：lvEIlMEIlMlv10485xxkxxkQT及梁的最大挠度，按梁的最大挠度，按荷载标准值荷载标准值计算。计算。5-35-3 梁的刚

13、度梁的刚度Ix跨中毛截面抵抗矩跨中毛截面抵抗矩 Ix1支座附近毛截面抵抗矩支座附近毛截面抵抗矩 翼缘截面改变的简支梁：翼缘截面改变的简支梁：lvIIIEIlMlvx)2531(10 xxxxk1IxIx1梁的最大挠度计算：梁的最大挠度计算：简支梁在均布荷载作用下简支梁在均布荷载作用下:EIlqwk43845梁的刚度梁的刚度简支梁在简支梁在集中集中荷载作用下荷载作用下:EIlPwk3481悬臂悬臂梁在均布荷载作用下梁在均布荷载作用下:EIlqwk481悬臂悬臂梁在梁在集中集中荷载作用下荷载作用下:EIlPwk331L/500受弯构件允许挠度值受弯构件允许挠度值TvQvL/800L/1000L/1

14、200L/200L/200注意注意：梁的刚度梁的刚度1、L为梁的跨度，对于悬臂梁为悬伸长度的为梁的跨度，对于悬臂梁为悬伸长度的2倍。倍。2、为永久和可变荷载标准值产生的挠度允许值，为永久和可变荷载标准值产生的挠度允许值，（如有起拱应减去拱度）（如有起拱应减去拱度）为为 可变荷载标准值产生的挠度允许值可变荷载标准值产生的挠度允许值3、计算挠度时、计算挠度时:荷载采用标准值，截面特性采用毛截面进行计算。荷载采用标准值，截面特性采用毛截面进行计算。TvQv5-4 5-4 梁的整体稳定梁的整体稳定一、概念一、概念侧向弯曲，伴随扭转侧向弯曲，伴随扭转出平面弯扭屈曲出平面弯扭屈曲 。（1）当荷载较小时，偶

15、有干扰，发生侧向弯曲和扭转，）当荷载较小时，偶有干扰，发生侧向弯曲和扭转，干扰撤去，变形恢复，梁是整体稳定的。干扰撤去，变形恢复，梁是整体稳定的。（2）当荷载增大，超过某一数值（临界值），有侧向）当荷载增大，超过某一数值（临界值），有侧向 干扰引起侧向弯曲和扭转，这时候，撤去干扰也不干扰引起侧向弯曲和扭转，这时候，撤去干扰也不 能恢复变形，梁是不稳定的。能恢复变形，梁是不稳定的。1、受弯构件整体失稳现象、受弯构件整体失稳现象 梁整体稳定梁整体稳定整体失稳原因分析：整体失稳原因分析：M上翼缘受压上翼缘受压下翼缘受拉下翼缘受拉腹板阻止上翼缘腹板阻止上翼缘绕绕x-x轴屈曲轴屈曲带动整个截面带动整个截

16、面绕绕y-y轴屈曲轴屈曲问题问题受弯构件弯扭失稳与轴心受压构件有何区别？受弯构件弯扭失稳与轴心受压构件有何区别？梁整体稳定梁整体稳定2、受弯构件整体稳定临界弯矩、受弯构件整体稳定临界弯矩Mcr受弯构件失稳前能承受的最大弯矩。受弯构件失稳前能承受的最大弯矩。0 xxMEI0 xyMuEI0 uMEIGIxwt根据薄壁构件计算理论，受弯构件弯扭平衡方程为：根据薄壁构件计算理论，受弯构件弯扭平衡方程为：绕强轴弯曲平衡方程绕强轴弯曲平衡方程弯扭平衡方程弯扭平衡方程 梁整体稳定梁整体稳定)1(2222EIlGIIIlEIMtyycr双轴对称截面临界弯矩：双轴对称截面临界弯矩：3、影响梁整体稳定的因素、影

17、响梁整体稳定的因素、yEItGIcrM ,则临界弯矩则临界弯矩1 1）crM受压区侧向支承点长度受压区侧向支承点长度 ，则临界弯矩则临界弯矩2 2）梁整体稳定梁整体稳定3）荷载性质）荷载性质纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力crM4）荷载作用位置）荷载作用位置crMcrM荷载作用于荷载作用于上翼缘上翼缘荷载作用于荷载作用于下翼缘下翼缘 梁整体稳定梁整体稳定crM5）与支座约束程度有关）与支座约束程度有关 约束愈强，约束愈强，越大越大6）加强受压翼缘比加强受拉翼缘更有效）加强受压翼缘比加强受拉翼缘更有效 加强受压翼缘，加强受压翼缘，越大越大crM

18、提高整体稳定最有效措施：提高整体稳定最有效措施：2 2、加大其受压翼缘宽度、加大其受压翼缘宽度b b。1 1、增加受压翼缘侧向支承来减小其侧向自由长度。、增加受压翼缘侧向支承来减小其侧向自由长度。梁整体稳定梁整体稳定三、梁的整体稳定计算三、梁的整体稳定计算1.1.不需要计算整体稳定的条件不需要计算整体稳定的条件1)1)、有铺板、有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止其发生侧向位移时；翼缘上并与其牢固相连、能阻止其发生侧向位移时；2)2)H H型钢或等截面工字形简支梁受压翼缘的自由长度型钢或等截面工字形简支梁受压翼缘的自由长

19、度l l1 1与与其宽度其宽度b b1 1之比不超过下表规定时；之比不超过下表规定时；12.015.09.5Q42012.515.510.0Q39013.016.510.5Q34516.020.013.0Q235荷载作用在荷载作用在下翼缘下翼缘荷载作用在荷载作用在上翼缘上翼缘跨中受压翼缘有侧向支跨中受压翼缘有侧向支承点的梁承点的梁,不论荷载作用不论荷载作用在何处在何处跨中无侧向支承点的梁跨中无侧向支承点的梁 l l1 1/b b1 1 条件条件 钢号钢号3）对于箱形截面简支梁，其截面尺寸满足：）对于箱形截面简支梁，其截面尺寸满足：可不计算整体稳定性。可不计算整体稳定性。yfblbh23595,

20、6010 b bb b0 0t t1 1h h0 0t tw wt tw wt t2 2b b1 1b b2 2h h2、整体稳定计算、整体稳定计算 当截面仅作用当截面仅作用Mx时：时：（1）不满足以上条件时，按下式计算梁的整体稳定）不满足以上条件时，按下式计算梁的整体稳定性：性：梁的稳定系数。材料分项系数；式中即：ycrbRxbxbRyycrRcrxxffWMfffWM（2）稳定系数的计算）稳定系数的计算 任意横向荷载作用下：任意横向荷载作用下：A、轧制、轧制H H型钢或焊接等截面工字形简支梁型钢或焊接等截面工字形简支梁取值见规范。单轴对称截面双轴对称时截面不对称影响系数，受压翼缘的厚度；梁

21、高，；等效临界弯矩系数；式中bbbyybybyxybbthilfhtWAh02354.41432011212B、轧制普通、轧制普通工字形简支梁工字形简支梁C、其他截面的稳定系数计算祥见规范。、其他截面的稳定系数计算祥见规范。u 上述稳定系数时按弹性理论得到的，当上述稳定系数时按弹性理论得到的，当 时梁已经进入弹塑性工作状态，整体稳定临界离时梁已经进入弹塑性工作状态，整体稳定临界离 显著降低，因此应对稳定系数加以修正，即：显著降低，因此应对稳定系数加以修正，即：可可查查表表得得到到。b 6.0 b，其其中中：代代替替，稳稳定定计计算算时时应应以以当当bbb 6.0bb 282.007.1 当截面

22、同时作用当截面同时作用Mx、My时：时：规范给出了一经验公式：规范给出了一经验公式：fWMWMyyyxbx强强度度公公式式的的一一致致性性。影影响响和和保保持持与与而而是是为为了了降降低低后后一一项项的的塑塑性性阶阶段段，轴轴以以进进入入但但并并不不表表示示沿沿取取值值同同塑塑性性发发展展系系数数，yy 5-5 5-5 型钢梁的设计型钢梁的设计一、设计原则一、设计原则 强度、整体稳定、刚度要求、局压承载力强度、整体稳定、刚度要求、局压承载力 局部稳定一般均满足要求。局部稳定一般均满足要求。二、设计步骤二、设计步骤 （一）单向弯曲型钢梁（一）单向弯曲型钢梁 以工字型钢为例以工字型钢为例 1、梁的

23、内力求解：、梁的内力求解：设计荷载下的最大设计荷载下的最大Mx 及及V（不含自重）。（不含自重）。2、W Wnxnx求解：求解：)05.1(可可取取fMWxxnx 选取适当的型钢截面，得截面参数。选取适当的型钢截面，得截面参数。3、弯曲正应力验算：、弯曲正应力验算：求得设计荷载及其自重作用下的，截面最大设计内求得设计荷载及其自重作用下的，截面最大设计内力力Mx和和V4、最大剪力验算、最大剪力验算5、整体稳定验算、整体稳定验算6、局压验算、局压验算7、刚度验算、刚度验算fWMnxxx vftISV wmaxt tfltF zwc fWMxbx （二）双向弯曲型钢梁（二）双向弯曲型钢梁 以工字型钢

24、为例以工字型钢为例 1、梁的内力求解：、梁的内力求解：设计荷载下的最大设计荷载下的最大Mx、V（不含自重）和（不含自重）和My。2、Wnxnx可由强度初估：可由强度初估：选取适当的型钢截面，得截面参数。选取适当的型钢截面，得截面参数。3、抗弯强度验算：、抗弯强度验算：求得设计内力求得设计内力Mx、V（含自重）和（含自重）和My 经经验验系系数数。fMMfMWWMWxyxxynynxyxxnx14、最大剪力验算、最大剪力验算5、整体稳定验算、整体稳定验算6、局压验算、局压验算7、刚度验算、刚度验算fWMWMnyyynxxx vftISV wmaxt tfltF zwc fWMWMyyyxbx 5

25、-6 5-6 组合梁的设计组合梁的设计一、截面选择一、截面选择 原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求1 1、截面高度、截面高度（1 1）容许最大高度）容许最大高度h hmaxmax净空要求；净空要求；（2 2）容许最小高度）容许最小高度h hminmin 由刚度条件确定，以简支梁为例：由刚度条件确定，以简支梁为例：。可可近近似似取取荷荷载载平平均均分分项项系系数数，取取3.1 sksf EhlhEWlMEIMlEIlqkxkxkxk4810481048538452224 TTlEfhEhfl 2min23.148103.14810 （3 3）梁的经济高度）梁

26、的经济高度h he e 经验公式：经验公式：。吊吊车车梁梁有有横横向向荷荷载载时时：；否否则则截截面面无无削削弱弱时时：系系数数式式中中：单单位位或或9.07.0)29.085.0)1)(307234.0 xxxxexefMWcmWhWh2、腹板高度腹板高度h hw w 因翼缘厚度较小，可取因翼缘厚度较小，可取h hw w比比h h稍小，满足稍小，满足5050的模数。的模数。3、腹板厚度腹板厚度t tw w 由抗剪强度确定：由抗剪强度确定：一般按上式求出的一般按上式求出的tw较小，可按经验公式计算：较小，可按经验公式计算：构造要求：构造要求：4、翼缘尺寸确定：、翼缘尺寸确定：由由W Wx x及

27、腹板截面面积确定：及腹板截面面积确定：综上所述，梁的高度应满足：综上所述，梁的高度应满足：ehhhhh 且且maxminvwwfhVtmax2.1):(115.3cmhthtwwww单单位位或或 ywwfthmmt23525060 且且一般一般b bf f以以10mm10mm为模数，为模数，t t以以2mm2mm为模数。为模数。确定确定b bf f 、t t尚应考虑板材的规格及局部稳定要求。尚应考虑板材的规格及局部稳定要求。21322121 htbhtIfwwxb bf fh hw wh h1 1h htt tw wxxhhtbhhthIWfwwxx213612 6621wwwxfwfwwxw

28、hthWtbthbhtWhhh 取取：。，代代入入上上式式得得另另，一一般般有有：thbhf5.26 二、截面验算二、截面验算 截面确定后，求得截面几何参数截面确定后，求得截面几何参数I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y 等。等。1、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折 算应力；算应力；2、整体稳定验算；、整体稳定验算；3、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保证、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保证4、刚度验算；、刚度验算；5、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。三、组合梁截面沿

29、长度的改变三、组合梁截面沿长度的改变 一般来讲，截面一般来讲，截面M M沿沿l l改变，为节约钢材，将改变，为节约钢材，将M M较小较小区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式：区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式：1 1、改变翼缘板截面、改变翼缘板截面（1 1）单层翼缘板，一般改变）单层翼缘板，一般改变b bf f，而，而t t不变，做法如图：不变，做法如图：b bf fb bf f12.5（a）（b）l lll/6/6ll/6/6M M1 1M M1 1M M （2 2）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断 点计算确定，做法如图：点计算确定

30、，做法如图：为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度度l l1 1应满足：应满足：l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 1 1）端部有正面角焊缝时：）端部有正面角焊缝时：当当h hf f 0.750.75t t1 1时：时：l l1 1 b b1 1当当h hf f 0.75 0.75t t1 1时：时：l l1 1 1.51.5b b1 1 2）端部无正面角焊缝时：）端部无正面角焊缝时：l l1 1 22b b1 1 b b1 1、t t1 1-外层翼缘板的宽度和厚度；外层翼缘板的宽度和厚度；h hf f-焊脚尺寸。焊脚尺寸。l l

31、M M1 1M M1 1l l1 1l l1 12 2、改变梁高、改变梁高 具体做法如图：具体做法如图：h hh h/2/2h hh h/2/2抵紧抵紧焊接焊接l l/6/6 l l/5/5四、焊接组合梁翼缘焊缝计算四、焊接组合梁翼缘焊缝计算单位长度上的剪力单位长度上的剪力V1：积矩；翼缘截面对中和轴的面式中：11111SIVSttIVStVxwwxwt且且满满足足构构造造要要求求。wfxfwfxffffIVShfIhVShV4.14.17.02111 t t 当有集中力作用而又未设加劲肋时，应进行折算应力当有集中力作用而又未设加劲肋时，应进行折算应力计算：计算：zz4.12lhFlhFfef

32、得得：由由wfffff 22t t 2124.11 xzfwffIVSlFfh wfxffzffIhVSlhF 2124.14.1 一、概述一、概述为提高强度和刚度，腹板宜高为提高强度和刚度，腹板宜高为提高整体稳定性，翼缘宜宽为提高整体稳定性，翼缘宜宽较宽较薄较宽较薄轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。轧制型钢不需局部稳定验算，组合截面应验算局部稳定。受压翼缘屈曲腹板屈曲5-7 5-7 梁的局部稳定梁的局部稳定梁的局部失稳概念梁的局部失稳概念 当荷载达到某一值时，梁的腹板和受压翼缘将不当荷载达到某一值时，梁的腹板和受压翼缘将不能保持平衡状态，发生出平面波形鼓曲，称为梁的局能保持平

33、衡状态，发生出平面波形鼓曲，称为梁的局部失稳部失稳 受弯构件发生局部失稳后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件发生局部失稳后，截面中应力进行重分布，故不致引起受弯构件立刻破坏，但会引起强度、整体稳定和刚度下降，故在钢结构受弯构件立刻破坏，但会引起强度、整体稳定和刚度下降，故在钢结构中采取构造措施防止局部失稳发生。中采取构造措施防止局部失稳发生。板件局部稳定设计准则板件局部稳定设计准则1 1、由强度控制承载力，使板件局部失稳的临界应力不小于、由强度控制承载力，使板件局部失稳的临界应力不小于 材料的屈服强度。材料的屈服强度。2 2、由整体稳定控制承载力，使板件局部失稳的临界应力、由整体稳定控

34、制承载力，使板件局部失稳的临界应力 不小于构件的整体稳定临界应力。不小于构件的整体稳定临界应力。3 3、由实际工作应力控制承载力，使板件局部失稳临界应力、由实际工作应力控制承载力，使板件局部失稳临界应力 不小于实际工作应力。不小于实际工作应力。二、受压翼缘的局部稳定二、受压翼缘的局部稳定 梁的受压翼缘可近似视为：一单向均匀受压薄板，梁的受压翼缘可近似视为：一单向均匀受压薄板，其临界应力为：其临界应力为：其其余余符符号号同同前前。弹弹性性模模量量折折减减系系数数；板板边边缘缘的的弹弹性性约约束束系系数数屈屈曲曲系系数数；式式中中：;)1(12222 btEcr2100618 bt.cr 2210

35、0953.310025.00.1425.0618 btbt.crycrf yftb23513 0.1 并视受压翼缘悬伸部分，为三边简支，且板长趋于无并视受压翼缘悬伸部分，为三边简支，且板长趋于无穷大，故穷大，故=0.425；不考虑腹板对翼缘的约束作用，；不考虑腹板对翼缘的约束作用，令，令=0.25，则：，则：yftb23513 yftb23515 yftb235400 t tb bb b0 0t th h0 0t tw wb bt tb bb b0 0t th h0 0t tw wM1V1M2板腹V2缘翼上F三三 腹板的局部稳定腹板的局部稳定图图 梁腹板失稳梁腹板失稳 承受静力荷载和间接承受动

36、力荷载的组合梁，一般考虑承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁，一般考虑腹板屈曲强度，按规定布置加劲肋计算其抗弯和抗剪承载力，腹板屈曲强度，按规定布置加劲肋计算其抗弯和抗剪承载力，而直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件，则按下列规定配而直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件，则按下列规定配置加劲肋，并计算各板段的稳定性。置加劲肋，并计算各板段的稳定性。梁腹板受到梁腹板受到弯曲正应力弯曲正应力、剪应力剪应力和和局部压应力局部压应力的作用，在这些应力的作用下，梁腹板的失稳形式的作用，在这些应力的作用下，梁腹板的失稳形式如图所示。如图所示。腹板加劲肋的配置腹板加劲肋的配置图图 梁腹板的失稳梁腹板的失稳(a

37、)(a)弯曲正应力单独作用下；弯曲正应力单独作用下；(b)(b)剪应力单独作用下；剪应力单独作用下；(c)(c)局部压应力单独作用下局部压应力单独作用下横向加劲肋横向加劲肋：防止由：防止由剪应力剪应力和和局部压应力局部压应力引起的腹板失稳引起的腹板失稳；纵向加劲肋纵向加劲肋：防止由：防止由弯曲压应力弯曲压应力引起的腹板失稳，通常布引起的腹板失稳，通常布 置在受压区；置在受压区；短短 加加 劲劲 肋肋：防止防止局部压应力局部压应力引起的失稳，布置在受压区。引起的失稳，布置在受压区。同时设有横向和纵向加劲肋时，同时设有横向和纵向加劲肋时，断纵不断横断纵不断横。提高梁腹板局部稳定可采取以下措施：提高

38、梁腹板局部稳定可采取以下措施：加大腹板厚度加大腹板厚度 不经济不经济 设置加劲肋设置加劲肋 经济有效经济有效腹板加劲肋的类型腹板加劲肋的类型腹板设加劲肋满足局部稳定要求腹板设加劲肋满足局部稳定要求图图 梁腹板加劲肋梁腹板加劲肋腹板加劲肋的设置：腹板加劲肋的设置：ywwfth23580ywwyfthf23517023580ywwfth235170a a、当、当 时，按构造设置加劲肋。时，按构造设置加劲肋。b b、当、当 时，设置横向加劲肋。时，设置横向加劲肋。c c、当、当 时，设置纵向加劲肋，在集中力时，设置纵向加劲肋，在集中力处设置短加劲肋。处设置短加劲肋。d d、任何情况下均须满足、任何情

39、况下均须满足ywwfth235250（二）配置加劲肋的腹板稳定计算（二）配置加劲肋的腹板稳定计算1.1.仅用横向加劲肋加强的腹板仅用横向加劲肋加强的腹板12,2crcrcccrtth h0 0a ahoa式中式中:计算区格，平均弯矩作用下，腹板计算高度边缘的弯曲压计算区格，平均弯矩作用下，腹板计算高度边缘的弯曲压应力；应力；-计算区格，平均剪力作用下，腹板截面剪应力；计算区格，平均剪力作用下，腹板截面剪应力；腹板计算高度边缘的局部压应力，计算时取腹板计算高度边缘的局部压应力，计算时取=1.0=1.0。wwthV t t。单独作用下的临界应力ccrccrcrtt,2.2.同时设置横向和纵向加劲肋

40、的腹板同时设置横向和纵向加劲肋的腹板h1ah hh h（1 1）受压区区格）受压区区格 ：12121,1crcrcccrtt1222,2222crcrcccrtt(2)(2)下区格下区格 ：ah hh hh2式中式中:计算区格，平均弯矩作用下，腹板纵向加劲肋处的弯曲计算区格，平均弯矩作用下，腹板纵向加劲肋处的弯曲 压应力；压应力；腹板在纵向加劲肋处的局部压应力，取腹板在纵向加劲肋处的局部压应力，取 计算同前。计算同前。cc 3.02()受压翼缘和纵向加劲肋间设有短加劲肋的区格板受压翼缘和纵向加劲肋间设有短加劲肋的区格板ah hh ha a1 1h112121,1crcrcccrtt式中：式中：

41、、c c、-计算同前；计算同前；(四）加劲肋的构造和截面尺寸四）加劲肋的构造和截面尺寸1 1加劲肋布置加劲肋布置宜成对布置，对于静力荷载下的梁可单侧布置。宜成对布置，对于静力荷载下的梁可单侧布置。横向加劲肋的间距横向加劲肋的间距a a应满足：应满足：0025.0hah (1)(1)仅设置横向加劲肋时仅设置横向加劲肋时2.2.加劲肋的截面尺寸加劲肋的截面尺寸100,00 wcth 当当 时时,005.25.0hah 纵向加劲肋至腹板计算高度边缘的距离应在纵向加劲肋至腹板计算高度边缘的距离应在:范范围围内内。25.2cchh40mm300 hbs横向加劲肋的宽度：横向加劲肋的宽度：15ssbt 横

42、向加劲肋的厚度：横向加劲肋的厚度：单侧布置时，外伸宽度增加单侧布置时，外伸宽度增加2020。(2)(2)同时设置横向、纵向加劲肋时，除满足以上要求外：同时设置横向、纵向加劲肋时，除满足以上要求外：303wssz3)2(121wthtbtI 横向加劲肋应满足横向加劲肋应满足:纵向加劲肋应满足纵向加劲肋应满足:3w02000)(0.452.5(,85.0/thhahaIhay 3w00.51,85.0/thIhay (五）支承加劲肋计算五）支承加劲肋计算ceefAFcec1.1.端面承压端面承压A Acece-加劲肋端面实际承压面积加劲肋端面实际承压面积;f fcece-钢材承压强度设计值。钢材承

43、压强度设计值。CCCCC50-100tho2/sb3/sb2t3.3.支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中力或支座反力，计算时假定应力沿焊缝长度均匀分布。力或支座反力，计算时假定应力沿焊缝长度均匀分布。2.2.加劲肋应按轴心受压构件验算其垂直于腹板方向的加劲肋应按轴心受压构件验算其垂直于腹板方向的整体稳定，截面为十字形截面，取加劲肋每侧腹板长整体稳定，截面为十字形截面，取加劲肋每侧腹板长度为度为 及加劲肋及加劲肋,作为计算截面面积。作为计算截面面积。ywftC/23515 fAF 4.4.支承加劲肋与翼缘的连接焊缝，应按传力情况进行连支承加劲

44、肋与翼缘的连接焊缝，应按传力情况进行连接焊缝计算。接焊缝计算。5-95-9 梁的拼接梁的拼接1 1、型钢梁的拼接：、型钢梁的拼接：2 2、组合梁的拼接：、组合梁的拼接：1010t tw w 500500 5005001234 4551245345拼接处对接焊缝不能与基本拼接处对接焊缝不能与基本 金属等强时金属等强时,受拉翼缘焊缝受拉翼缘焊缝 应计算确定；应计算确定；翼缘拼接板的内力应按下式翼缘拼接板的内力应按下式 计算计算:N N1 1=A Afnfnf f A Afnfn-被拼接翼缘板净截面面积。被拼接翼缘板净截面面积。腹板拼接板及其连接承担的内力为：腹板拼接板及其连接承担的内力为：1）拼接截面处的全部剪力）拼接截面处的全部剪力v；2）按刚度分配到腹板上的弯矩）按刚度分配到腹板上的弯矩Mw：梁截面惯性矩。梁截面惯性矩。腹板截面惯性矩；腹板截面惯性矩；IIIIMMwww图图 次梁与主梁的叠接次梁与主梁的叠接5-10 5-10 主、次梁的连接主、次梁的连接图图 次梁与主梁的平接次梁与主梁的平接