水工钢结构第四章课件

武汉天兴洲长江大桥开始架设钢梁武汉天兴洲长江大桥开始架设钢梁武汉天兴洲长江大桥开始架设钢梁武汉天兴洲长江大桥开始架设钢梁美国加州建设中的立交桥钢梁坍塌美国加州建设中的立交桥钢梁坍塌美国加州建设中的立交桥钢梁坍塌美国加州建设中的立交桥钢梁坍塌第四章第四章 钢钢 梁梁 梁是受弯构件，设计时应同时满足梁是受弯构件，设计时应同时满足承载力极限承载力极限状态状态和和正常使用极限状态正常使用极限状态。第四章第四章 钢钢 梁梁 梁是受弯构件，设计时应同时满足承载力梁是受弯构件，设计时应同时满足承载力第一节第一节 钢梁的形式及应用钢梁的形式及应用 钢梁钢梁 轧成梁轧成梁(型钢梁型钢梁)第一节第一节 钢梁的形式及应用钢梁的形式及应用 钢梁钢梁 钢梁钢梁 组合梁组合梁(板梁板梁)第一节第一节 钢梁的形式及应用钢梁的形式及应用 钢梁第一节钢梁第一节 钢梁的形式及应用钢梁的形式及应用第二节第二节 钢梁的弯曲强度及其计算钢梁的弯曲强度及其计算 一、钢梁的弯曲强度一、钢梁的弯曲强度 1 1、弹性阶段：、弹性阶段：2 2、弹塑性阶段：、弹塑性阶段：3 3、塑性阶段、塑性阶段 直接动力荷载或受压翼缘自由直接动力荷载或受压翼缘自由外伸宽度与厚度比外伸宽度与厚度比静力荷载或间接动力荷载静力荷载或间接动力荷载超静定梁超静定梁第二节第二节 钢梁的弯曲强度及其计算钢梁的弯曲强度及其计算 一、钢梁的弯曲强度一、钢梁的弯曲强度 直接动力直接动力二、钢梁的强度计算二、钢梁的强度计算抗弯强度抗弯强度 单向弯曲单向弯曲 双向弯曲双向弯曲 绕绕x x轴和轴和y y轴的计算弯矩轴的计算弯矩截面塑性发展系数，工字形截面取截面塑性发展系数，工字形截面取1.051.05和和1.21.2；表；表5-4 P1465-4 P146钢梁对钢梁对x x轴和轴和y y轴的轴的净净截面抵抗矩截面抵抗矩第二节第二节 钢梁的弯曲强度及其计算钢梁的弯曲强度及其计算 f f：钢材的抗弯强：钢材的抗弯强度设计值度设计值二、钢梁的强度计算二、钢梁的强度计算绕绕x轴和轴和y轴的计算弯矩第二节轴的计算弯矩第二节 钢梁的弯钢梁的弯二、钢梁的强度计算二、钢梁的强度计算剪应力强度剪应力强度tmax x xV V：梁所受的最大剪力：梁所受的最大剪力f fv v：钢材的抗剪强度设计值：钢材的抗剪强度设计值I I：钢材的：钢材的毛毛截面惯性矩截面惯性矩S S：毛毛截面在计算剪力处以上部截面在计算剪力处以上部分对中和轴的面积矩分对中和轴的面积矩t tw w：腹板厚度：腹板厚度第二节第二节 钢梁的弯曲强度及其计算钢梁的弯曲强度及其计算 二、钢梁的强度计算二、钢梁的强度计算tmax x xV：梁所受的最大剪力第二节：梁所受的最大剪力第二节 折算应力公式：若梁截面上同一点受到弯应折算应力公式：若梁截面上同一点受到弯应力、剪应力都较大力、剪应力都较大第二节第二节 钢梁的弯曲强度及其计算钢梁的弯曲强度及其计算 较大弯应力、局部压应力较大弯应力、局部压应力折算应力的强度增大系数折算应力的强度增大系数 折算应力公式：若梁截面上同一点受到弯应力、剪应力都较折算应力公式：若梁截面上同一点受到弯应力、剪应力都较第三节第三节 钢梁的整体稳定钢梁的整体稳定 一、概念一、概念侧向弯曲，伴随扭转侧向弯曲，伴随扭转侧向侧向弯扭屈曲弯扭屈曲 。第三节第三节 钢梁的整体稳定钢梁的整体稳定 一、概念侧向弯曲，伴随扭转一、概念侧向弯曲，伴随扭转侧向弯侧向弯 梁维持其稳定平衡状态所能承担的最大荷载或最大梁维持其稳定平衡状态所能承担的最大荷载或最大弯矩，称为弯矩，称为临界荷载临界荷载或或临界弯矩。临界弯矩。当当FPcrFPcrFPcr时，迅速转为不平衡状态，终因侧向弯曲时，迅速转为不平衡状态，终因侧向弯曲和扭转急剧增大而遭到破坏。和扭转急剧增大而遭到破坏。往往是突然发生，没有预兆。往往是突然发生，没有预兆。梁维持其稳定平衡状态所能承担的最大荷载或最大弯矩，称梁维持其稳定平衡状态所能承担的最大荷载或最大弯矩，称对双轴对称工字形等截面梁对双轴对称工字形等截面梁临界弯矩临界弯矩 临界应力临界应力 临界荷载临界荷载梁受压翼缘的梁受压翼缘的自由长度自由长度，等于梁的跨度或侧等于梁的跨度或侧向支撑点的间距向支撑点的间距梁截面的侧向抗弯刚度梁截面的侧向抗弯刚度梁截面的抗扭刚度梁截面的抗扭刚度为系数为系数对双轴对称工字形等截面梁临界弯矩对双轴对称工字形等截面梁临界弯矩 临界应力临界应力 临界荷载梁受压翼临界荷载梁受压翼影响梁整体稳定的主要因素影响梁整体稳定的主要因素1 1侧向抗弯刚度、抗扭刚度；侧向抗弯刚度、抗扭刚度；2 2受压翼缘的自由长度受压翼缘的自由长度(受压翼缘侧向支承点间距受压翼缘侧向支承点间距););3 3荷载作用形式；荷载作用形式；4 4荷载作用位置；荷载作用位置；5 5梁的支座情况。梁的支座情况。提高梁整体稳定性的主要措施提高梁整体稳定性的主要措施1.1.增加受压翼缘的宽度；增加受压翼缘的宽度；2.2.在受压翼缘设置侧向支撑。在受压翼缘设置侧向支撑。括号内的减号用于荷载作用括号内的减号用于荷载作用于上翼缘时，加号用于荷载于上翼缘时，加号用于荷载作用于下翼缘时。作用于下翼缘时。影响梁整体稳定的主要因素影响梁整体稳定的主要因素1侧向抗弯刚度、抗扭刚度；侧向抗弯刚度、抗扭刚度；2受压受压二、整体稳定性的验算方法二、整体稳定性的验算方法符合下列情况之一时，可不验算其整体稳定性符合下列情况之一时，可不验算其整体稳定性:(1)(1)有刚性面板与梁的受压翼缘牢固连接有刚性面板与梁的受压翼缘牢固连接,阻止了梁的阻止了梁的 侧向位移。侧向位移。(2)(2)工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度 与其宽度与其宽度 之比不超过表之比不超过表4-14-1所规定的数值。所规定的数值。表表4-1 H4-1 H型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大l l1 1/b/b1 1值值钢号钢号跨中无侧向支撑点的梁跨中无侧向支撑点的梁跨中受压翼缘有侧跨中受压翼缘有侧向支承的梁不论荷向支承的梁不论荷载作用于何处载作用于何处荷载作用在上翼缘荷载作用在下翼缘Q23513.020.016.0Q34510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0二、整体稳定性的验算方法符合下列情况之一时，可不验算其整体稳二、整体稳定性的验算方法符合下列情况之一时，可不验算其整体稳不符合上述条件的应按下式验算梁的整体稳定性：不符合上述条件的应按下式验算梁的整体稳定性：梁在最大刚度平面内的最大弯矩；梁在最大刚度平面内的最大弯矩；梁梁受压受压最大纤维最大纤维毛毛截面模量；截面模量；整体稳定性系数，按附录六计算或直接查表整体稳定性系数，按附录六计算或直接查表对一般受横向荷载或端弯矩作用的对一般受横向荷载或端弯矩作用的焊接工字形等截面简支梁焊接工字形等截面简支梁不符合上述条件的应按下式验算梁的整体稳定性：梁在最大刚度平面不符合上述条件的应按下式验算梁的整体稳定性：梁在最大刚度平面计算公式计算公式系数，按系数，按 在附录六表在附录六表1 1查得。查得。对截面弱轴对截面弱轴y-yy-y的长细比的长细比 梁截面对梁截面对y y轴的回转半径轴的回转半径截面的不对称影响系数截面的不对称影响系数 加强受压翼缘加强受压翼缘 加强受拉翼缘加强受拉翼缘 应当知道应当知道 是弹性理论导出是弹性理论导出,只适用于弹性阶段只适用于弹性阶段,当当 0.60.6时时,临界应力将超过比例极限临界应力将超过比例极限,还应用还应用 代替代替 计算公式系数，按计算公式系数，按 在附录六表在附录六表1查得。查得。对截面弱轴对截面弱轴y-y的长细的长细 当梁承受绕二主轴的弯矩作用时，可近似按下式验当梁承受绕二主轴的弯矩作用时，可近似按下式验算稳定性：算稳定性：当梁承受绕二主轴的弯矩作用时，可近似按下式验当梁承受绕二主轴的弯矩作用时，可近似按下式验例题例题4-1 4-1 等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应力强度验算。已知：计算跨度力强度验算。已知：计算跨度 ，跨中无侧向支，跨中无侧向支撑点，集中荷载作用于上翼缘且在跨中撑点，集中荷载作用于上翼缘且在跨中 范围内。范围内。按荷载设计值计算最大弯矩按荷载设计值计算最大弯矩 。钢材。钢材采用采用Q235-FQ235-F，强度设计值，强度设计值 。截面形式。截面形式与尺寸如下图所，与尺寸如下图所，。，书上图片翼缘长度！书上图片翼缘长度！例题例题4-1 等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应力强度验算等截面简支焊接组合梁的整体稳定性和弯应力强度验算作业习题习题4-14-1下周上课前交下周上课前交计算长度计算长度l=8.6ml=8.6m作业习题作业习题4-1，第四节第四节 轧成梁的设计轧成梁的设计轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：（1 1）根据梁的跨度与荷载计算）根据梁的跨度与荷载计算MxMx（最大弯矩）和（最大弯矩）和V V（最大剪力）。（最大剪力）。注意：荷载为标准荷载要乘以分项系数。注意：荷载为标准荷载要乘以分项系数。（2 2）根据弯应力强度求得截面的抵抗矩；如果最）根据弯应力强度求得截面的抵抗矩；如果最大弯矩处有螺栓孔，大弯矩处有螺栓孔，W W要加大要加大10%-15%10%-15%。（3 3）根据）根据W W从型钢表中选择型钢。从型钢表中选择型钢。（4 4）验算弯应力强度；验算整体稳定性；如不合适）验算弯应力强度；验算整体稳定性；如不合适重选。经济、安全。重选。经济、安全。，第四节第四节 轧成梁的设计轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤轧成梁的设计轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤，轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：（5 5）验算剪应力强度）验算剪应力强度。（6 6）挠度验算）挠度验算。用用荷载的标准值荷载的标准值计算梁的挠度计算梁的挠度 表表4-2 4-2 相对挠度极限值相对挠度极限值 ，轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：（5）验算剪应力）验算剪应力，轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：（7 7）腹板局部压应力验算）腹板局部压应力验算 ，轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：（7）腹板局部压）腹板局部压，轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：如果在两个主平面受双向弯曲时，应将荷载如果在两个主平面受双向弯曲时，应将荷载分解再进行求解。分解再进行求解。验算双向弯曲强度验算双向弯曲强度 验算整体稳定性验算整体稳定性 验算合挠度验算合挠度 ，轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：轧成工字钢或槽钢制成梁的设计步骤：如果在两如果在两，例题例题4-2 4-2 所示工作平台中的次梁。计算跨度所示工作平台中的次梁。计算跨度 ，次梁间距次梁间距2.5m2.5m，预制钢筋混凝土铺板焊于次梁上翼缘预制钢筋混凝土铺板焊于次梁上翼缘。平台永久荷载平台永久荷载(不包括次梁自重不包括次梁自重)为为 ，荷载，荷载分项系数为分项系数为1.21.2；活荷载为荷载；活荷载为荷载 ,分项系数分项系数1.41.4。钢材采用。钢材采用Q345Q345钢。钢。，例题例题4-2 所示工作平台中的次梁。计算跨度所示工作平台中的次梁。计算跨度 第五节第五节 焊接组合梁的截面选择和截面改变焊接组合梁的截面选择和截面改变组合梁的设计步骤：组合梁的设计步骤：（1 1）根据梁的跨度、荷载求）根据梁的跨度、荷载求M Mmaxmax，V Vmaxmax。（2 2）根据强度、刚度、稳定、节省钢材）根据强度、刚度、稳定、节省钢材选择截面选择截面尺寸，有时在弯矩较小处，减小截面。尺寸，有时在弯矩较小处，减小截面。（3 3）计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝。）计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝。（4 4）验算组合梁的局部稳定性和设计腹板加劲肋。）验算组合梁的局部稳定性和设计腹板加劲肋。（5 5）设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和）设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接。梁格的连接。（6 6）绘制施工详图。）绘制施工详图。第五节第五节 焊接组合梁的截面选择和截面改变组合梁的设计步骤：焊接组合梁的截面选择和截面改变组合梁的设计步骤：（一）选择梁高（一）选择梁高h h 和腹板高度和腹板高度h h0 0 一、截面选择：一、截面选择：1 1、由刚度条件定最小梁高、由刚度条件定最小梁高设设q q为设计值，则标准值近为设计值，则标准值近似为似为q/1.3q/1.3以受均载对称等截面简支梁为例以受均载对称等截面简支梁为例 对称截面对称截面 挠度挠度 含义：使组合梁在充分利含义：使组合梁在充分利用钢材强度的前提下，又用钢材强度的前提下，又正好满足梁的刚度要求的正好满足梁的刚度要求的h h（一）选择梁高（一）选择梁高h 和腹板高度和腹板高度h0 一、截面选择：一、截面选择：1、由刚度条、由刚度条1 1、由刚度条件定最小梁高、由刚度条件定最小梁高令令 1、由刚度条件定最小梁高令、由刚度条件定最小梁高令 2 2、经济梁高、经济梁高 确定经济梁高的确定经济梁高的条件通常是使梁的自条件通常是使梁的自重最轻，重最轻，并未考虑梁高对于整并未考虑梁高对于整个承重结构重量的影个承重结构重量的影响。响。取取W W为定值为定值2、经济梁高、经济梁高 确定经济梁高的条件通常是使梁的自重最轻，确定经济梁高的条件通常是使梁的自重最轻，2 2、经济梁高、经济梁高A A1 1等与梁高等与梁高h h的关系式：的关系式：2、经济梁高、经济梁高A1等与梁高等与梁高h的关系式：的关系式：2 2、经济梁高、经济梁高hhhh1 1hh0 0 梁每梁每单位长度单位长度的重量的重量g=g=腹板重量腹板重量+2+2翼缘重量翼缘重量 腹板重的构造系数，主要考虑加劲肋重，取腹板重的构造系数，主要考虑加劲肋重，取1.1-1.21.1-1.2 翼缘重的构造系数，等截面梁取翼缘重的构造系数，等截面梁取1.01.0，变截面梁取，变截面梁取0.80.8腹板和梁高关系的经验公式腹板和梁高关系的经验公式单位：单位：cmcm并且取并且取可得等截面梁的自重为可得等截面梁的自重为2、经济梁高、经济梁高hh1h0 梁每单位长度的重量梁每单位长度的重量g=腹板重量腹板重量2 2、经济梁高、经济梁高同理，取可得变翼缘梁的经济梁高同理，取可得变翼缘梁的经济梁高 h h与与h hecec即使相差即使相差20%20%，梁重也只，梁重也只增大增大4%4%左右左右故选择较小的梁高故选择较小的梁高同时要大于同时要大于h hminmin2、经济梁高同理，取可得变翼缘梁的经济梁高、经济梁高同理，取可得变翼缘梁的经济梁高 h与与hec即使相即使相(二二)选择腹板厚度选择腹板厚度t tw w 腹板厚度应满足剪应力强度、局部稳定性，防锈腹板厚度应满足剪应力强度、局部稳定性，防锈以及钢板规格等要求以及钢板规格等要求。（腹板厚度一般不宜小于（腹板厚度一般不宜小于8mm8mm。）。）(三三)选择翼缘尺寸选择翼缘尺寸b b1 1和和t t1 1考虑到考虑到(二二)选择腹板厚度选择腹板厚度tw 腹板厚度应满足剪应力强度、局腹板厚度应满足剪应力强度、局(三三)选择翼缘尺寸选择翼缘尺寸b b1 1和和t t1 1其他条件其他条件 1 1、通常采用：、通常采用：2 2、为了保证梁的整体稳定：、为了保证梁的整体稳定：，(Q235(Q235钢钢)或或 (Q345(Q345钢钢)。3 3、翼缘宽度、翼缘宽度 被选定后，即可算出所需厚度被选定后，即可算出所需厚度 。同时须考虑翼缘板局部稳定的要求：。同时须考虑翼缘板局部稳定的要求：（第八节）（第八节）(三三)选择翼缘尺寸选择翼缘尺寸b1和和t1其他条件其他条件 1、通常采用：、通常采用：2、为、为(三三)选择翼缘尺寸选择翼缘尺寸b b1 1和和t t1 1其他条件其他条件 4 4、为避免翼缘焊缝产生过大的焊接应力、为避免翼缘焊缝产生过大的焊接应力 5 5、翼缘板厚度也应符合现有的钢板规格。、翼缘板厚度也应符合现有的钢板规格。(四四)梁的强度、整体稳定和挠度验算梁的强度、整体稳定和挠度验算 若不能保证设计强度，则应修改截面尺寸，若不能保证设计强度，则应修改截面尺寸，直到合适为止。直到合适为止。(三三)选择翼缘尺寸选择翼缘尺寸b1和和t1其他条件其他条件 4、为避免翼缘焊缝产生、为避免翼缘焊缝产生二、组合梁的截面改变二、组合梁的截面改变 一般来讲，截面一般来讲，截面M M沿跨度改变，为节约钢材，将沿跨度改变，为节约钢材，将M M较小区段的梁截面减小：较小区段的梁截面减小：h hs抵紧抵紧焊接焊接l/6 l/4(一一)梁高改变梁高改变 二、组合梁的截面改变二、组合梁的截面改变 一般来讲，截面一般来讲，截面M沿跨度改变，为沿跨度改变，为二、组合梁的截面改变二、组合梁的截面改变(二二)翼缘的改变翼缘的改变 b bf fb bf f14（a）（b）ll/6l/6M M1 1M M1 1M M二、组合梁的截面改变二、组合梁的截面改变(二二)翼缘的改变翼缘的改变 bfbf14（a）（）（二、组合梁的截面改变二、组合梁的截面改变(三三)折算应力的验算折算应力的验算 一般而言，在翼缘改变的截面上，腹板与翼缘的连接点一般而言，在翼缘改变的截面上，腹板与翼缘的连接点处弯应力和剪应力都比较大处弯应力和剪应力都比较大二、组合梁的截面改变二、组合梁的截面改变(三三)折算应力的验算折算应力的验算 第六节第六节 焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接一、翼缘和腹板的连接一、翼缘和腹板的连接翼缘焊缝的计算翼缘焊缝的计算第六节第六节 焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接一、翼缘和腹板的连接焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接一、翼缘和腹板的连接一、翼缘和腹板的连接一、翼缘和腹板的连接翼缘焊缝的计算翼缘焊缝的计算 当梁受弯时，沿着翼缘和腹板接缝上的纵向剪当梁受弯时，沿着翼缘和腹板接缝上的纵向剪力可由下式求得：力可由下式求得：一、翼缘和腹板的连接一、翼缘和腹板的连接翼缘焊缝的计算翼缘焊缝的计算 当梁受弯时，沿当梁受弯时，沿二、组合梁的拼接二、组合梁的拼接 梁的拼接分为梁的拼接分为工厂拼接工厂拼接和和工地拼接工地拼接两种。两种。1 1、工厂拼接、工厂拼接翼缘与腹板的拼翼缘与腹板的拼接位置应错开接位置应错开二、组合梁的拼接二、组合梁的拼接 梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种梁的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种二、组合梁的拼接二、组合梁的拼接 2 2、工地拼接、工地拼接 （1 1）翼缘与）翼缘与腹板的拼接宜基腹板的拼接宜基本上在同一位置。本上在同一位置。采用对接焊缝时，采用对接焊缝时，翼缘宜采用朝上翼缘宜采用朝上的的V V形坡口。形坡口。（2 2）每段运输单元的翼缘在靠近拼接处应预留）每段运输单元的翼缘在靠近拼接处应预留500mm500mm暂时不焊。暂时不焊。和和二、组合梁的拼接二、组合梁的拼接 2、工地拼接、工地拼接 （1）翼缘与腹板的拼接宜）翼缘与腹板的拼接宜二、组合梁的拼接二、组合梁的拼接 2 2、工地拼接、工地拼接和二、组合梁的拼接二、组合梁的拼接 2、工地拼接和、工地拼接和第七节第七节 薄板的稳定性薄板的稳定性一、梁与柱的局部稳定性概念一、梁与柱的局部稳定性概念 构件中的部分薄板会在构件发生强度破坏或丧构件中的部分薄板会在构件发生强度破坏或丧失整体稳定之前，由于板内的压应力或剪应力达到失整体稳定之前，由于板内的压应力或剪应力达到临界应力而先失去稳定，这时板面突然偏离原来的临界应力而先失去稳定，这时板面突然偏离原来的平面位置而生显著的波形屈曲。平面位置而生显著的波形屈曲。这种现象称为构件这种现象称为构件丧失局部稳定。丧失局部稳定。节线：凸面与凹节线：凸面与凹面分界处无侧向面分界处无侧向位移的直线位移的直线第七节第七节 薄板的稳定性一、梁与柱的局部稳定性概念薄板的稳定性一、梁与柱的局部稳定性概念 构件构件一、梁与柱的局部稳定性概念一、梁与柱的局部稳定性概念 四边简支的矩形薄板失四边简支的矩形薄板失稳时的屈曲形状稳时的屈曲形状（a a）纵向均匀受压）纵向均匀受压（b b）受弯）受弯（c c）四周受剪）四周受剪薄板失稳的主要表现为薄板失稳的主要表现为侧向屈曲侧向屈曲防止薄板失稳的措施：防止薄板失稳的措施：增加板厚增加板厚在腹板两侧设置加劲肋在腹板两侧设置加劲肋一、梁与柱的局部稳定性概念一、梁与柱的局部稳定性概念 四边简支的矩形薄板失稳时的屈曲形四边简支的矩形薄板失稳时的屈曲形水工钢结构第四章课件水工钢结构第四章课件二、薄板失稳时的临界应力和二、薄板失稳时的临界应力和b/tb/t限值的确定限值的确定四边简支薄板纵向均匀受压时的临界压力为：四边简支薄板纵向均匀受压时的临界压力为：即即 二、薄板失稳时的临界应力和二、薄板失稳时的临界应力和b/t限值的确定四边简支薄板纵向均限值的确定四边简支薄板纵向均薄板中面受压应力、弯应力或剪应力单独作用薄板中面受压应力、弯应力或剪应力单独作用时的临界应力时的临界应力 将将 E=206X10E=206X103 3 N/mm N/mm2 2，=0.3=0.3代入代入 薄板受剪时在弹性阶段的临界应力薄板受剪时在弹性阶段的临界应力 K K随随a/ba/b的减小而增大的减小而增大薄板中面受压应力、弯应力或剪应力单独作用时的临界应力薄板中面受压应力、弯应力或剪应力单独作用时的临界应力 将将 E第八节第八节 组合梁的局部稳定与加劲肋设计组合梁的局部稳定与加劲肋设计一、受压翼缘板的局部稳定性一、受压翼缘板的局部稳定性1 1、翼缘板为自由外伸的一边支撑板、翼缘板为自由外伸的一边支撑板应使临界压应力不小于翼缘板内的平均压应力的极限值，应使临界压应力不小于翼缘板内的平均压应力的极限值，翼缘板部分进入塑性翼缘板部分进入塑性 ，则临界应力不小于钢材的屈服强度，则临界应力不小于钢材的屈服强度对于对于Q235Q235钢钢 第八节第八节 组合梁的局部稳定与加劲肋设计一、受压翼缘板的局部稳组合梁的局部稳定与加劲肋设计一、受压翼缘板的局部稳2 2、箱形截面梁受压翼缘、箱形截面梁受压翼缘翼缘板已经全部进入塑性区翼缘板已经全部进入塑性区2、箱形截面梁受压翼缘翼缘板已经全部进入塑性区、箱形截面梁受压翼缘翼缘板已经全部进入塑性区二、梁腹板的局部稳定二、梁腹板的局部稳定1 1、纯剪屈曲、纯剪屈曲规范规定规范规定 二、梁腹板的局部稳定二、梁腹板的局部稳定1、纯剪屈曲规范规定、纯剪屈曲规范规定 2 2、纯弯屈曲、纯弯屈曲受压翼缘扭转受约束受压翼缘扭转受约束受压翼缘扭转未受约束受压翼缘扭转未受约束3 3、腹板在局部横向压应力下的屈曲、腹板在局部横向压应力下的屈曲2、纯弯屈曲受压翼缘扭转受约束受压翼缘扭转未受约束、纯弯屈曲受压翼缘扭转受约束受压翼缘扭转未受约束3、腹板在、腹板在三、组合梁腹板的加劲设计三、组合梁腹板的加劲设计（一）加劲肋的配置（一）加劲肋的配置（1 1）当）当 对无局部压应力的梁，可不对无局部压应力的梁，可不配置加劲肋；对有局部压应力的梁，按构造配置横向配置加劲肋；对有局部压应力的梁，按构造配置横向加劲肋。加劲肋。（2 2）当）当 时，腹板可能由于剪时，腹板可能由于剪应力作用而失稳，应配置横向加劲肋，并应进行计算。应力作用而失稳，应配置横向加劲肋，并应进行计算。规范规定，横向加劲肋的最小间距为规范规定，横向加劲肋的最小间距为0.5h0.5h0 0；最大间距；最大间距为为2h2h0 0；对于；对于 的梁当的梁当 时，可采用时，可采用2.5h2.5h0 0。三、组合梁腹板的加劲设计（一）加劲肋的配置（三、组合梁腹板的加劲设计（一）加劲肋的配置（1）当）当 （一）加劲肋的配置和局部稳定验算（一）加劲肋的配置和局部稳定验算（3 3）当）当 时（受压翼缘扭转受到约束），时（受压翼缘扭转受到约束），或或 时（受压翼缘扭转未受到约束），应时（受压翼缘扭转未受到约束），应配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚应配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚应配置短加劲肋，并均应进行计算。配置短加劲肋，并均应进行计算。任何情况下，任何情况下，h h0 0/t/tw w均不应超过均不应超过250250。（4 4）梁的支座处和上翼缘承受较大固定集中荷载处，）梁的支座处和上翼缘承受较大固定集中荷载处，应设置支承加劲肋。应设置支承加劲肋。（一）加劲肋的配置和局部稳定验算（一）加劲肋的配置和局部稳定验算（3）当）当 （二）腹板区格间局部稳定性的验算（二）腹板区格间局部稳定性的验算1 1、仅配置横向加劲肋的腹板、仅配置横向加劲肋的腹板2 2、同时设置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板、同时设置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板3 3、同时设置横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋、同时设置横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋的腹板的腹板分区格进行验算分区格进行验算自学自学（二）腹板区格间局部稳定性的验算（二）腹板区格间局部稳定性的验算（三）加劲肋的尺寸与构造（三）加劲肋的尺寸与构造加劲肋的作用是当作腹板的中间支撑来减小腹加劲肋的作用是当作腹板的中间支撑来减小腹板各区段的边长板各区段的边长a a，从而提高其局部稳定性。因，从而提高其局部稳定性。因此，加劲肋在垂直于腹板平面应具有足够的侧此，加劲肋在垂直于腹板平面应具有足够的侧向刚度，才能保证腹板在加劲肋处不会屈曲。向刚度，才能保证腹板在加劲肋处不会屈曲。截面惯性矩尚应符合下式要求截面惯性矩尚应符合下式要求 （三）加劲肋的尺寸与构造加劲肋的作用是当作腹板的中间支撑来减（三）加劲肋的尺寸与构造加劲肋的作用是当作腹板的中间支撑来减（三）加劲肋的尺寸与构造（三）加劲肋的尺寸与构造纵向加劲肋的截面惯性矩纵向加劲肋的截面惯性矩 横向加劲肋，其截面尺寸要求：横向加劲肋，其截面尺寸要求：外伸宽度外伸宽度 厚度厚度 （三）加劲肋的尺寸与构造纵向加劲肋的截面惯性矩（三）加劲肋的尺寸与构造纵向加劲肋的截面惯性矩 横向加劲肋，横向加劲肋，四、组合梁的支承加劲肋四、组合梁的支承加劲肋验算垂直于腹板平面的稳定性验算垂直于腹板平面的稳定性 在组合梁的支座在组合梁的支座处和受压翼缘承处和受压翼缘承受较大固定荷载受较大固定荷载处，腹板须承受处，腹板须承受很大的集中力，很大的集中力，必须用支承加劲必须用支承加劲肋加固。肋加固。A A的含义的含义四、组合梁的支承加劲肋验算垂直于腹板平面的稳定性四、组合梁的支承加劲肋验算垂直于腹板平面的稳定性 在组合梁的在组合梁的四、组合梁的支承加劲肋四、组合梁的支承加劲肋验算支承加劲肋底端端面的承压应力验算支承加劲肋底端端面的承压应力 五、组合梁腹板考虑屈曲后强度的设计计算式五、组合梁腹板考虑屈曲后强度的设计计算式自学自学六、考虑腹板屈曲后强度的加劲肋设计六、考虑腹板屈曲后强度的加劲肋设计自学自学四、组合梁的支承加劲肋验算支承加劲肋底端端面的承压应力四、组合梁的支承加劲肋验算支承加劲肋底端端面的承压应力 五、五、一、梁格的连接一、梁格的连接三种形式：层叠连接、等高连接、降低连接三种形式：层叠连接、等高连接、降低连接连接处是否可传递弯矩：柔性连接和刚性连接连接处是否可传递弯矩：柔性连接和刚性连接第九节第九节 梁的支承梁的支承梁的支承方式有三种类型：梁的支承方式有三种类型：（1 1）梁与梁的连接（梁格的连接）；）梁与梁的连接（梁格的连接）；（2 2）梁与柱的连接（见第五章第十节）；）梁与柱的连接（见第五章第十节）；（3 3）梁的支座）梁的支座梁支承在钢筋混凝土柱或墩台上。梁支承在钢筋混凝土柱或墩台上。一、梁格的连接第九节一、梁格的连接第九节 梁的支承梁的支承方式有三种类型：（梁的支承梁的支承方式有三种类型：（1水工钢结构第四章课件水工钢结构第四章课件二、梁的支座二、梁的支座三点构造要求三点构造要求1 1）支座与墩台间应有足够的承压面积；）支座与墩台间应有足够的承压面积；2 2）尽量使反力通过支座中心，承压应力分布均匀；）尽量使反力通过支座中心，承压应力分布均匀；3 3）温度变化时，梁的一端能有纵向移动的可能。）温度变化时，梁的一端能有纵向移动的可能。二、梁的支座三点构造要求二、梁的支座三点构造要求1）支座与墩台间应有足够的承压面积；）支座与墩台间应有足够的承压面积；（一）支座的构造形式及其应用范围（一）支座的构造形式及其应用范围1 1）平板支座）平板支座 （梁的跨度（梁的跨度101015m15m）2 2）弧面支座）弧面支座 （梁的跨度（梁的跨度101024m24m）3 3）辊轴支座）辊轴支座 （梁的跨度（梁的跨度24m24m）（一）支座的构造形式及其应用范围（一）支座的构造形式及其应用范围1）平板支座）平板支座 （梁的跨度（梁的跨度1（二）梁的支座（二）梁的支座梁支座的计算梁支座的计算支座底板所需面积支座底板所需面积支座底板厚度支座底板厚度a a、b:b:底板的长度和厚度，长宽比亦为底板的长度和厚度，长宽比亦为1-1.51-1.5fcfc：混凝土的轴心抗压强度设计值：混凝土的轴心抗压强度设计值f f：底板钢材的抗弯强度设计值：底板钢材的抗弯强度设计值（二）梁的支座梁支座的计算支座底板所需面积支座底板厚度（二）梁的支座梁支座的计算支座底板所需面积支座底板厚度a、b（二）梁的支座（二）梁的支座梁支座的计算梁支座的计算辊轴直径辊轴直径n n：辊轴数目；辊轴数目；d d、l l：辊轴的直径和长度；：辊轴的直径和长度；辊轴容许压应力辊轴容许压应力辊轴和支承底板辊轴和支承底板钢材的容许压应钢材的容许压应力之较小值。力之较小值。（二）梁的支座梁支座的计算辊轴直径（二）梁的支座梁支座的计算辊轴直径n：辊轴数目；辊轴容许压应：辊轴数目；辊轴容许压应例题例题4-4 4-4 设计例图设计例图4-24-2所示工作平台中的主梁。主梁计所示工作平台中的主梁。主梁计算跨度为算跨度为15.0m15.0m；钢材采用；钢材采用A3A3；焊条采用；焊条采用E43E43。其他资料。其他资料见例见例4-24-2。例题例题4-4 设计例图设计例图4-2所示工作平台中的主梁。主梁计算跨度所示工作平台中的主梁。主梁计算跨度第四章第四章 总结总结1 1、钢梁在进行结构设计时都应进行哪些计算、钢梁在进行结构设计时都应进行哪些计算2 2、钢梁的弯曲三个应力阶段，什么情况采用哪种阶段的、钢梁的弯曲三个应力阶段，什么情况采用哪种阶段的计算方法。计算方法。3 3、钢梁的强度计算方法、钢梁的强度计算方法4 4、简支梁丧失整体稳定性的原因？影响钢梁整体稳定性、简支梁丧失整体稳定性的原因？影响钢梁整体稳定性的因素？如何提高钢梁的整体稳定性？的因素？如何提高钢梁的整体稳定性？5 5、轧成梁的设计步骤、轧成梁的设计步骤6 6、组合梁的设计步骤、组合梁的设计步骤7 7、什么是最小梁高，什么是经济梁高，如何选用梁高？、什么是最小梁高，什么是经济梁高，如何选用梁高？8 8、梁高的改变和翼缘的改变、梁高的改变和翼缘的改变9 9、组合梁的拼接方法、组合梁的拼接方法1010、组合梁腹板加劲肋的配置规定、组合梁腹板加劲肋的配置规定1111、梁格的三种连接方式、梁格的三种连接方式1212、梁的支座分类、梁的支座分类第四章第四章 总结总结1、钢梁在进行结构设计时都应进行哪些计算、钢梁在进行结构设计时都应进行哪些计算钢梁的整体稳定性和弯应力强度验算钢梁的整体稳定性和弯应力强度验算扎成梁的设计扎成梁的设计思考题：思考题：4-34-3；4-44-4；4-54-5；4-64-6；4-154-15；4-164-16第四章第四章 总结总结钢梁的整体稳定性和弯应力强度验算第四章钢梁的整体稳定性和弯应力强度验算第四章 总结总结