受弯构件剖析课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,5,章 受弯构件,本章内容,:,(1),梁的强度和刚度,(2),梁的整体稳定,(3),梁的局部稳定和腹板加劲肋设计,(4),型钢梁的设计,(5),组合梁的设计,(6),梁的拼接、连接和支座,本章重点,：,梁的整体稳定，梁的局部稳定和腹板加劲肋,设计，型钢梁和组合梁的设计。,本章难点：,如何进行梁的整体稳定、局部稳定验算，,腹板加劲肋、型钢梁和组合梁如何设计。,梁在工业与民用建筑结构中是不可缺少的基本构件之一，主要用以承受横向荷载，故又称受弯构件。受弯构件包括实腹式受弯构件（梁）和格构式受弯构件（桁架）两个系列。本课程仅介绍实腹式梁的设计方法。格构式受弯构件（桁架）用于屋架、托架、吊车桁架以及大跨结构中，其设计方法将在后续课程中介绍。,5.1.1,实腹式梁的类型和截面形式,实腹式钢梁常用于工作平台梁、楼屋盖梁、墙架梁和吊车梁等。实腹式钢梁按材料和制作方法可分为,型钢梁,和,组合梁,两大类。,5.1,受弯构件的形式和应用,实腹式受弯构件,-,梁,图,5.1,梁的截面形式,根据梁的弯曲变形情况，梁可分为在一个主平面内弯曲的单向受弯梁和在两个主平面内弯曲的双向受弯梁（或称斜弯曲梁）。,根据梁的支承情况，梁可分为简支梁和连续梁。钢梁一般都用简支梁。简支梁制造简单，安装方便，且可避免因支座不均匀沉陷所产生的不利影响。,蜂窝梁,5.1.2,梁格布局,梁格是由许多梁排列而成的平面体系，例如楼盖和工作平台梁等。梁格上的荷载一般先由铺板传给次梁，再由次梁传给主梁，然后传到柱或墙上，最后传给基础和地基。,根据梁的排列方式，梁格可分为下列三种典型的形式：,普通梁格,简式梁格,复式梁格,工作平台梁格布置示例,5.2,梁的强度和刚度,5.2.1,梁的强度,对于普通钢梁，要保证强度安全，就是要保证在危险截面处（一般是弯矩最大处），梁净截面的抗弯强度及抗剪强度不超过其钢材的抗弯及抗剪强度极限。对于工字形、箱形截面的梁，在集中荷载处，腹板边缘（与翼缘相连处）受局部压力作用，需满足局部受压的强度条件；同时，该点还受弯曲应力、剪应力及局部压应力的共同作用，故还应对该点的折算应力进行强度验算。,1,、抗弯强度,梁截面的弯曲应力随弯矩增加而变化，可分为弹性、弹塑性及塑性三个工作阶段。下面以工字形截面梁弯曲为例来说明,。,梁截面的应力分布,1,）弹性工作阶段：其外缘纤维最大应力为 。,这个阶段可持续到 达到屈服点 。这时梁截面的弯矩达到弹性极限弯矩 。,式中,梁的弹性极限弯矩；,梁的净截面（弹性）抵抗矩。,2,）弹塑性工作阶段：超过弹性极限弯矩后，如果弯矩继续增加，截面外缘部分进入塑性状态，中央部分仍保持弹性。这时截面弯曲应力不再保持三角形直线分布，而是呈折线分布。随着弯矩增大，塑性区逐渐向截面中央扩展，中央弹性区相应逐渐缩小。,3,）塑性工作阶段：在弹塑性工作阶段，如果弯矩不断增加，直到弹性区消失，截面全部进入塑性状态，截面形成塑性铰（,plastic hinge,）,。这时梁截面应力呈上下两个矩形分布。弯矩达到最大极限，称为塑性弯矩 ，其值为：,称为梁的净截面塑性抵抗矩。塑性抵抗矩为截面中和轴以上或以下的净截面对中和轴的面积矩 和 之和。,弹性工作阶段,M,e,=,W,n,f,y,塑性工作阶段,M,p,=,W,pn,f,y,=,W,pn,/,W,n,对矩形截面,=1.5;,圆形截面,=1.7;,圆管截面,=1.27;,工字形截面对轴 在,1.10,和,1.17,之间,称为,截面形状系数,截面的形状系数也是截面塑性极限弯矩与截面弹性极限弯矩之比。对于弹性设计而言，截面的形状系数越大，强度储备越大。,如弹塑性抵抗矩记为,则有,为截面塑性发展系数：,x,和,y,，取值,1.01.2,之间。,工字形截面,x,=1.05,，,y,=1.2,；,箱形截面,x,= ,y,=1.05,截面简图,弹塑性阶段,动力荷载作用,x,=,y,=1.0,当,时，工字截面,x,=,1.0,规范要求塑性发展深度,a0.125h,表,7.1,截面塑性发展系数,x,、,y,值,表,7.1,截面塑性发展系数,x,、,y,值 续表,梁的抗弯强度计算,在,M,x,作用下,在,M,x,和,M,y,作用下,M,x,、,M,y,-,绕,x,轴和,y,轴的弯矩,W,nx,、,W,ny,-,对,x,轴和,y,轴的净截面模量,x,、,y,-,截面塑性发展系数,2,、 梁的抗剪强度,I,毛截面惯性矩；,S,中和轴以上毛截面,对中和轴的面积矩；,t,w,腹板厚度；,f,v,钢材的抗剪强度,设计值。,V,计算截面沿腹板平面,作用的剪力；,max,b,t,w,max,h,t,bh,V,=1.5,max,h,o,图 腹板剪应力,规范,以截面最大剪应力达到所用钢材抗剪强度作为抗剪承载力极限状态。因此，对于绕强轴受弯的梁：,3,、梁的局部承压强度,l,z,腹板上的压力分布长度,F,集中荷载,(,动荷考虑动力系数,),；,集中荷载增大,系数,重级工作制吊,车轮压,1.35,其他,1.0,；,梁中部,l,z,=,a,+5,h,y,+2,h,R,梁 端,l,z,=,a,+2.5,h,y,+,a,1,当工字形、箱形等截面梁上有集中荷载作用时，集中荷载由翼缘传至腹板。因而在集中荷载作用处的腹板边缘，会有很高的局部横向压应力。为保证这部分腹板不至受压破坏，必须计算集中荷载引起的局部横向压应力。,图,局部压应力,梁 端,l,z,=,a,+2.5,h,y,+,a,1,h,y,自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离,h,R,轨道高度,a,支承长度 吊车轮压取,50mm,梁中部,l,z,=,a,+5,h,y,+2,h,R,图,局部压应力,(c),(b),4,、梁在复杂应力作用下的强度计算,组合梁腹板计算高度边缘处,可能同时受较大的正应力、剪应力和局部压应力，,应验算其折算应力。,、,c,、,腹板根部同一点处同时产生的应力，,、,c,拉为正，压为负,1,：,、,c,同号取,1.1,，,异号取,1.2,t,1,b,图,复杂应力,5.2.2,梁的刚度,梁的刚度按正常使用极限状态下，荷载,标准值,引起的最大挠度来计算。,简支梁最大挠度计算公式：,均布荷载：,跨中一个集中荷载：,跨间等距离布置两个相等的集中荷载：,跨间等距离布置三个相等的集中荷载：,悬臂梁最大挠度计算公式分别为：,受均布荷载：,自由端受集中荷载作用：,梁的刚度验算：,梁的允许挠度,见附录,2,规定,5.3,梁的整体稳定计算,5.3.1,梁整体失稳的概念,为提高钢梁的抗弯承载能力，通常设计成高而窄的工字形截面。,当荷载不大时,梁只在平面内产生弯曲变形；当荷载增大到某一数值时，梁有可能突然产生在平面外的弯曲变形（侧弯）和绕轴向的扭转变形。,如果荷载继续增加，梁的侧向变形和扭转将急剧增加，使梁完全丧失承载能力。,梁从平面弯曲状态转变为弯扭状态的现象称为梁的整体失稳。梁的整体失稳属于弯扭失稳，能保持整体稳定的最大荷载或弯矩称临界荷载或,临界弯矩,。,强度,-,弯曲,失稳,弯曲,+,扭转,M,y,z,M,x,M,z,M,图,梁的整体失稳,(c),(b),(d),(a),5.3.2,梁的临界弯矩,(1),双轴对称工字形截面梁纯弯曲时的临界弯矩,两端受相等弯矩 作用的双轴对称工字形截面简支梁，侧向支承距离 。其简支条件是：梁的两端可绕 轴和 轴转动，但不能绕 轴转动。假定梁无初弯曲，不考虑残余应力，处于弹性阶段，可按弹性理论建立梁在微小弯扭变形情况下的平衡微分方程。求解得临界弯矩计算公式：,（,2,）单轴对称工字形截面梁受一般荷载的临界弯矩,单轴对称工字形截面梁在受一般荷载荷载作用时，如两端弯矩不同，受集中荷载、分布荷载作用，以及荷载作用位置不同等。此时，由弹性稳定理论可得临界弯矩的一般表达式：,荷载类型,跨度中点集中荷载,1.35,0.55,0.40,满跨均布荷载,1.13,0.46,0.53,纯弯曲,1,0,1,式中： 、 、 与荷载类型有关的系数,。,(3),影响梁弯扭屈曲临界弯矩的因素,1,）梁的侧向抗弯、抗扭刚度；,2,）侧向支承点的间距,L,；,3,）几何特性；,4),荷载形式；,5,）荷载作用位置；,6,）支承对梁的位移约束程度。,5.3.3,梁的整体稳定验算,（,1,）梁不发生整体失稳的措施,根据影响梁临界弯矩的因素，工程中可采取相应的措施，控制梁不发生整体失稳。对此，,钢结构设计规范,列出梁不会发生整体失稳的三种情况，符合三个条件之一时，可不验算梁的整体稳定性,。,1,）板,(,各种钢筋混凝土板或钢板,),密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；,2,）工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度 与其宽度,b,1,之比不超过下表规定值时。,钢 号,跨中无侧向支承点的梁,跨中有侧向支承点的梁不论荷载作用在何处,荷载作用在上翼缘,荷载作用在下翼缘,Q235,13,20,16,Q345,11,17,13,Q390,10,16,12,图,梁的侧向支撑,3,）对于箱形截面简支梁，其截面尺寸应满足,且,不应超过下列数值：,95,（ ）,(2),梁的整体稳定验算,除上述三种情况以外的梁，都需进行整体稳定验算。稳定计算属于承载力极限状态，因此，梁不发生整体失稳的条件可写成：,钢结构设计规范,将此条件写成以下形式：,单向受弯梁：,双向受弯梁：,式中,截面塑性发展系数。,M,x,，,M,y,绕,x,，,y,轴的弯矩；,W,x,、,W,y,按受压纤维确定的对,x,轴和,y,轴毛截面抵抗矩；,梁的整体稳定系,数,；,的计算与梁的临界弯矩有关，计算较复杂。,钢结构设计规范,对常用截面和约束情况下梁的整体稳定系数计算作了适当的简化和相关规定,(,半理论半经验,),：,1,）焊接工字形等截面简支梁和扎制,H,型钢简支梁,y,b,2,1,y,x,2,y,b,b,235,),4.4,(,1,4320,f,h,t,W,Ah,+,+,=,h,l,l,b,(,),(,),轴的惯性矩。,翼缘对,分别是受拉翼缘和受压,和,，,加强受拉翼缘：,：加强受压翼缘：,对单轴对称工字型截面,对双轴对称截面，,截面不对称影响系数，,缘厚度；,梁截面的全高和受压翼,，,梁的毛截面面积；,的长细比；,面弱轴,梁在侧向支承点间对截,=,，附表,弯矩系数,查,梁整体稳定的等效临界,y,I,I,I,I,I,t,h,A,y,i,l,P,b,b,b,b,b,b,b,y,2,1,2,1,1,1,1,y,b,/,1,2,1,2,8,.,0,0,3.1,.,287,+,=,-,=,-,=,=,a,a,h,a,h,h,h,l,b,弹塑性阶段工字形梁,公式是假定梁处于弹性阶段，而大量中等跨度的梁整体失稳时往往处于弹塑性阶段。对承受纯弯曲的双轴对称工字形截面简支梁进行了弹塑性阶段的理论和实验研究,当求得的 大于,0.6,时，应以 代替 ，,作整体稳定计算。,说明：当考虑残余应力影响时，可取比例极限,f,p,=0.6f,y,。因此，当,cr,0.6,f,y,，即当算得的稳定系数,b,0.6,时，梁已进入了弹塑性工作阶段，其临界弯矩有明显的降低。,y,b,2,1,y,x,2,y,b,b,235,),4.4,(,1,4320,f,h,t,W,Ah,+,+,=,h,l,l,b,2,） 轧制普通工字钢简支梁,4,） 双轴对称工字形等截面（含,H,型钢）悬臂梁,3,）轧制槽钢简支梁,h,、,b,、,t,分别为槽钢截面的高度、翼缘宽度和平均厚度。,注意,:,b,值大于,0.60,时，应按下式计算的,b,代替,b,值：,5m,5m,5m,主梁,次梁,解,例,5.1,平台梁格布置如图,5.15,所示，次梁支于主梁上面，平台板未与次梁翼缘牢固连接。次梁承受板和面层自重标准值为,3kN/m,2,(,不包括次梁自重,),，活荷载标准值为,12kN/m,2,(,静力荷载,).,次梁采用轧制工字钢,I36a,钢材为,Q235B.,要求,:,验算次梁整体稳定,如不满足,另选次梁截面,.,，验算稳定,(,略,),。,应重新计算荷载和内力,=,质量为,，,选,所需截面抵抗矩为：,，则,，查得,设选工字钢范围,，需另选截面：,次梁的整体稳定不满足,m,kN,m,kN,m,kg,cm,W,a,I,cm,f,M,W,I,I,x,b,x,x,b,b,/,6,.,0,/,8,.,0,/,4,.,80,1433,45,1246,215,68,.,0,10,25,.,182,68,.,0,6,.,0,73,.,0,63,45,3,3,6,=,=,=,=,=,=,j,j,j,钢材泊松比,0.3,E,钢材弹性模量,5.4,梁的局部稳定和腹板加劲肋设计,图,梁局部失稳,翼缘,腹板,5.4.1,受压翼缘的局部稳定,当采用塑性设计时,屈曲系数，三边简支一边自由，纵向均匀受压时，近似取,弹性约束系数 ，对简支边,c=1.0,计算出,cr,s,由条件,局部稳定条件,:,当采用弹性设计时,箱型梁翼缘板,b,t,图,梁截面,梁腹板受到,弯曲正应力,、,剪应力,和,局部压应力,的作用，在这些应力的作用下，梁腹板的失稳形式如图所示。,一 、腹板加劲肋的配置,图,梁腹板的失稳,(a),弯曲正应力单独作用下；,(b),剪应力单独作用下；,(c),局部压应力单独作用下,5.4.2,腹板的局部稳定,横向加劲肋,：防止由,剪应力,和,局部压应力,引起的腹板失稳；,纵向加劲肋,：防止由,弯曲压应力,引起的腹板失稳，通常布,置在受压区；,短 加 劲 肋,： 防止,局部压应力,引起的失稳，布置在受压区。,同时设有横向和纵向加劲肋时，,断纵不断横,。,提高梁腹板局部稳定可采取以下措施：, 加大腹板厚度,不经济, 设置加劲肋,经济有效, 1),腹板加劲肋的类型,腹板设加劲肋满足局部稳定要求,图,梁腹板加劲肋, 2),腹板加劲肋的设置原则,(1),可不设,y,f,t,w,当,h,o,235,80,/,(2),按计算设置横肋,y,f,t,w,当,h,o,235,170,/,(3),设置横肋,在弯矩较大区段设置纵肋,局部压应力很大的梁,在受压区设置短加劲肋,(4),支座及上翼缘有较大集中荷载处设支乘加劲肋,y,f,t,w,当,h,o,235,80,/,z,c,c,c,c,t,s,F,F,z,3,）,加劲肋构造和截面尺寸,（,1,）双侧配置的横肋,b,s,h,0,/30,+40,t,s,b,s,/15,（,2,）横向加劲肋间距,h,0,0.5,h,0,a,2,（,3,）腹板同时设横肋和纵肋，相交处切断纵肋, 横肋连续,h,0,z,b,s,t,s,z,（单侧,b,s,增加,20%,）,y,图,加劲肋构造,加劲肋的刚度,横向,：,纵向,：,h,0,z,b,s,t,s,z,0,85,.,0,h,a,0,85,.,0,h,a,y,y,y,图,加劲肋构造,（,5,）横向加劲肋切角,（,6,）直接受动荷的梁,中间,横肋下端不应与受拉翼缘焊接,下面留 有,50-100mm,缝隙。,b,s,/3(,40),b,s,/2,(,60),z,50-100,z,（,4,）大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角钢加劲肋，其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。,图,加劲肋构造,计算时，先按规定布置加劲肋，再计算各区格的平均作用应力和相应的临界应力，验算是否满足稳定条件。,1,、仅用横向加劲肋 加强的腹板,同时受正应力、剪应力和边缘压应力作用。,稳定条件：,1,+,c,cr,(,),cr,2,cr,c,+,(,),2,腹板边缘的弯曲压应力,由区格内的平均弯矩计算；,腹板边缘的局部压应力,c,=,F,/(,l,z,t,w,),c,cr,腹板平均剪应力,=,V,/(,h,w,t,w,),；,临界应力,。,c,cr,cr,二、 腹板局部稳定计算,图,设置横向加劲肋,图,应力形式,腹板受压区高度,其他情况时：,全约束时：,当受压翼缘,扭转,受到完,c,h,y,w,c,b,f,t,h,235,153,2,=,l,y,w,c,b,f,t,h,235,177,2,=,l,(,),=,时，,当,=,时，,当,时，,当,通用高厚比,作为参数：,=,的表达式，以,b,cr,b,b,cr,b,cr,b,cr,y,b,cr,f,f,f,/,1,.,1,25,.,1,85,.,0,75,.,0,1,25,.,1,85,.,0,85,.,0,2,-,-,l,时：,当,(,),235,34,.,5,4,41,0,.,1,2,0,0,0,y,w,s,f,a,h,t,h,h,a,+,=,l,时：,当,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,1,2,.,1,8,.,0,8,.,0,2,s,v,cr,s,v,s,cr,s,v,cr,s,cr,vy,s,cr,f,f,f,f,-,-,l,t,l,l,t,l,t,l,t,l,t,=,时，,当,=,时，,当,=,时，,当,作为参数：,=,的表达式,以,图,应力形式,235,/,5,9,.,18,28,2,5,.,1,0,0,0,y,w,c,f,h,a,t,h,h,a,-,=,-,-,-,-,l,时：,当,(,),235,34,.,5,4,41,0,.,1,2,1,1,1,y,w,s1,f,a,h,t,h,h,a,+,=,l,时：,当,图,应力形式,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,1,2,.,1,8,.,0,8,.,0,2,s1,v,cr1,s1,v,s1,cr1,s1,v,cr1,s1,cr1,vy,s1,cr1,f,f,f,f,-,-,-,-,-,-,l,时：,当,(,),235,34,.,5,4,41,0,.,1,2,2,2,2,y,w,s2,f,a,h,t,h,h,a,+,=,l,时：,当,图,应力形式,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,1,2,.,1,8,.,0,8,.,0,2,s2,v,cr2,s2,v,s2,cr2,s1,v,cr2,s2,cr2,vy,s2,cr2,f,f,f,f,-,-,l,t,l,l,t,l,t,l,t,l,t,=,时，,当,=,时，,当,=,时，,当,作为参数：,=,的表达式,以,235,/,5,9,.,18,28,2,5,.,1,2,0,2,y,w,c2,f,h,a,t,h,h,a,-,=,-,-,-,-,l,时：,当,(,),235,34,.,5,4,41,0,.,1,2,1,1,1,y,w,s1,f,a,h,t,h,h,a,+,=,l,时：,当,图,设置横向、纵向加劲肋以及短加劲肋,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,1,2,.,1,8,.,0,8,.,0,2,s1,v,cr1,s1,v,s1,cr1,s1,v,cr1,s1,cr1,vy,s1,cr1,f,f,f,f,-,-,-,-,l,时：,当,当梁仅设置支座加劲肋时，由于,a h,0,1,，,s,由下式计算：,(,),235,34,.,5,4,41,0,.,1,2,0,0,0,y,w,s,f,a,h,t,h,h,a,+,=,l,时：,当,3.,GB50017,规范给出的梁腹板板屈曲后的工字形截面抗弯承载力设计值,M,eu,的简化的近似计算公式：,其中腹板受压区有效高度系数：,折减系数,y,w,c,b,f,t,h,235,177,2,=,l,y,w,c,b,f,t,h,235,153,2,=,l,4.,梁腹板既承受剪应力，又承受正应力，规范将工字形截面焊接梁屈曲后承载力表达为：,梁两翼缘承担的弯矩,如果仅设置支承加劲肋不能满足上式时，应在腹板两侧成对设置横向加劲肋以减小区格的长度。,是否满足要求。,承加劲肋。试验算该梁,在次梁连接处设置有支,手工焊。,钢，焊条为,，钢材为,设计值,，,标准值为,梁传来的集中荷载，,承受由次,面简支梁，,工作平台的主梁为等截,例,5.2,43,系列,235,256,201,E,Q,kN,kN,解, ,计算截面特性,都不需验算。,局部压应力和折算应力,内力计算,强度验算,塑性系数,?,整体稳定验算,不需验算整体稳定,。,刚度验算,刚度满足要求,。,腹板局部稳定计算,肋,应按计算配置横向加劲,mm,1500,为,则取横向加劲肋的间距,肋，,的腹板上配置支承加劲,首先应在有集中荷载处,支承加劲肋,1),次梁支承加劲肋,定：,验算在腹板平面外的稳,切角,30,50,焊缝：,计算加劲肋与腹板的角,验算端面承压强度：,：,2),支座加劲肋的截面验算：,5.6,型钢梁设计,型钢梁中应用最多的是热轧普通工字钢和,H,型钢。,首先根据跨度、荷载及支座构造，计算出梁的最大弯矩设计值,;,由,稳定公式、强度公式计算抵抗矩，按大者,选择型钢截面,;,然后进行各种验算。,对于型钢梁：,局部稳定不需验算；,一般可不验算剪应力；,双轴对称截面梁，稳定满足，强度可不验算。,折算应力，通常情况下可略去。,f,M,W,b,x,j,max,f,W,M,x,b,j,max,f,M,W,x,nx,g,max,f,W,M,nx,x,g,max,整体稳定,：,抗弯强度：,取较大者，选择型钢号,查几何特征值,进行必要的验算。,1,确定钢材种类（,f,），并,计算,M,max,2,计算,W,nx,或,W,x,5.6.1,单向受弯型钢梁,5m,5m,5m,(1),平台板与次梁翼缘牢固连接,解,设次梁自重为,：,0.5,kN/m,主梁,次梁,1),内力,(2),平台板未与次梁翼缘牢固连接,2.5m,2.5m,2.5m,2.5m,情况,1,(,),m,kN,q,/,34.35,2.5,9,3,.,1,1.5,2,.,1,5,.,0,2,.,1,=,+,+,=,2,2,3,.,107,5,34.35,8,1,8,1,m,kN,ql,M,x,.,=,=,=,(,),m,kN,q,/,26.75,2.5,9,1.5,5,.,0,=,+,+,=,k,设计此次梁,要求：,钢材,次梁采用,。,静力荷载）,准值为,活荷载标,（不包括自重,),荷载标准值为,:,恒荷栽,平台梁梁格布置如图，,例,5.3,235,。,(,/,9,/,1.5,2,2,Q,m,kN,m,kN,3),验算,重力为,选,m,kN,cm,W,HN3001506.59,x,/,0.37,490,3,=,cm,f,M,W,x,x,x,475,215,05,.,1,10,3,.,107,3,6,=,=,=,2),选择截面,cm,I,x,7350,4,=,250,300,10,7350,10,06,.,2,384,10,5,26.8,5,384,5,4,5,9,3,3,v,T,1,v,Q,EI,x,q,v,T,=,=,=,cm,f,M,W,b,x,x,734,215,68,.,0,10,3,.,107,3,6,=,=,=,j,j,情况,2,、选择截面,cm,i,y,3.93,4,=,选,HN350175711,cm,A,63.66,2,=,h,l,1,t,1,1,0.898,350,175,11,5000,=,=,=,b,b,=,0.807,83,.,0,1.348,282,.,0,07,.,1,282,.,0,07,.,1,=,-,=,-,=,b,b,j,j,刚度验算,2,2,3,6,/,215,/,8,.,207,10,1433,68,.,0,10,5,.,202,mm,N,f,mm,N,W,M,x,b,x,=,=,=,j,整体稳定,400,500,5.59,10,32241,10,06,.,2,384,10,5,45.6,5,384,5,4,5,12,4,4,v,T,l,v,Q,mm,EI,x,q,v,=,=,=,x,nl,/1340000,n,由,附表查允许挠度得到,(,表,),经济高度,h,e,h,min,h,h,max,，,h,e,焊接梁截面,1,）初选截面,建筑高度：,刚度条件：,经济条件：,腹板高度,h,w,腹板高度,h,w,比,h,略小,。,腹板厚度,t,w,抗剪,可取,1.21.5,经验公式,焊接梁截面,翼缘尺寸,b,和,t,所需截面模量为,：,初选时取,h,h,1,h,w,考虑局部稳定，通常取,b,=25,t,焊接梁截面,可由强度条件条件求出,f,M,W,x,x,g,max,2,）截面验算,截面尺寸确定后，按实际选定尺寸计算各项截面几何特性，验算抗弯、抗剪、局部压应力、折算应力、整体稳定,(,符合条件时可不验算,),、刚度及翼缘局部稳定等要求是否满足。,其中强度验算包括：,弯曲正应力,单向弯曲时,双向弯曲时,剪应力,局部压应力,折算应力,刚度验算,例题,某跨度,6,米的简支梁承受均布荷载作用（作用在梁的上翼缘），其中永久荷载标准值为,20kN/m,，可变荷载标准值为,25kN/m,。该梁拟采用,Q235,钢制成的焊接组合工字形截面，试设计该梁。,h,min,=,x,nl,/1340000=1.05*400*6000*205/1340000,=401.4mm,=23.1cm,2,梁宽改变,改变翼缘宽度，较窄翼缘宽度,b,应满足弯矩,M,1,下的强度要求，还应验算该截面的腹板与翼缘交接处的折算应力。,对于均布荷载下的简支梁，最优截面改变处离支座,1/6,跨度。,5.7.2,组合梁截面沿长度的改变,图,梁翼缘宽度的改变,图,梁翼缘宽度的改变,(c),多层翼缘板的梁,：,可切断外层板。,梁高改变时,：可使上翼缘保持一平面，支座处的高度应满抗剪强度的要求，但不宜小于跨中高度的,1/2,。,图,翼缘板的切断,图,变高度梁,S,1,-,翼缘对中和轴的面积矩,沿梁单位长度的水平剪力：,5.7.3,焊接组合梁翼缘焊缝的计算,图,翼缘焊缝的水平剪力,1.,型钢梁的拼接,5.8.1,梁的拼接,5.8,梁的拼接、连接和支座,图,型钢梁的拼接,2.,焊接组合梁的拼接,图,采用高强度螺栓的工地拼接,图,组合梁的工地拼接,图,组合梁的工厂拼接,5.8.2,次梁与主梁的连接,(1),简支次梁与主梁的连接,这种连接的特点是次梁只有支座反力传给主梁。其形式有叠接和侧面连接两种，叠接时，次梁直接搁置在主梁上，用螺栓和焊缝固定，这种构造简单，但占用建筑高度大，连接刚性差一些。,叠接,侧面连接,侧面连接是将次梁端部上翼缘切去，端部下翼缘则切去一边，然后将次梁端部与主梁加劲肋用螺栓相连。,(2),连续次梁与主梁连接,这种连接也分叠接和侧面连接两种形式。叠接时，次梁在主梁处不断开，直接搁置于主梁并用螺栓或焊缝固定。次梁只有支座反力传给主梁。侧面连接时，次梁要断开，分别连于主梁两侧，除支座反力传给主梁外，连续次梁在主梁支座处的左右弯矩也要通过主梁传递。因此构造稍复杂一些，常用的形式如图所示。按图中构造，先在主梁上（次梁相应位置处）焊上承托，承托由竖板及水平顶板组成。安装时先将次梁端部上翼缘切去后安放在主梁承托水平板上，用安装螺栓定位，再将次梁下翼缘与顶板焊牢，最后用连接盖板将主次梁上翼缘用焊缝连接起来,图,(c),。为避免仰焊，连接盖板的宽度应比次梁上翼缘稍窄，承托顶板的宽度则应比次梁下翼缘稍宽。,图,连续次梁与主梁连接的过程,图,次梁与主梁的平接,在上图的连接中，次梁支座反力直接传递给承托顶板，再传至主梁。左右次梁的支座负弯矩则分解为上翼缘的拉力和下翼缘的压力组成的力偶。上翼缘的拉力由连接盖板传递，下翼缘的压力传给承托顶板后，再由承托顶板传给主梁腹板。这样次梁上翼缘与连接盖板之间的焊缝、次梁下翼缘与承托顶板之间的焊缝以及承托顶板与主梁腹板之间的焊缝应按各自传递的拉力或压力设计。,钢结构各种构件连接形式种类很多，形式各异，设计时，首先要分析连接的传力途径，研究传力是否安全，同时也要注意构造布置是否合理，施工是否方便，只有综合考虑了上述问题，才能作好设计工作。,5.9,梁的支座（自学）,图,梁的支座,