受弯构件设计

1、钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件Chapter 5 第五章受弯构件钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件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受弯构件 指主要承受横向指主要承受横向荷载的构件。钢荷载的构件。钢结构中最常用的结构中最常用的受弯构件是钢梁。受弯构件是钢梁。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 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楼盖梁楼盖梁墙梁墙梁檩条檩条钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 按截面形式分按截面形式分型钢梁型钢梁组合梁组合梁钢结构基本原理钢结构基本原理系列

2、课件系列课件 按支承情况分按支承情况分简支梁简支梁连续梁连续梁伸臂梁伸臂梁框架梁框架梁钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 按荷载作用情况分按荷载作用情况分单向受弯梁单向受弯梁双向受弯梁双向受弯梁钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件1.1.型钢梁型钢梁钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2.2.组合梁组合梁3.3.单向弯曲梁与双向弯曲梁单向弯曲梁与双向弯曲梁2.2.组合梁组合梁钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件强度强度抗弯强度抗弯强度抗剪强度抗剪强度局部承压强度局部承压强度折算应力折算应力2 梁的强度和刚度梁的强度和刚度1.1.梁的计算内容梁的计算内容钢结构基

3、本原理钢结构基本原理系列课件系列课件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钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件1. 抗弯强度抗弯强度 fyfyfyfy塑性塑性弹性全部塑性M = MpMe M MpM = MeM MemaxVmaxMmax钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 弹性极限弯矩：弹性极限弯矩：Me = fy Wn式中：式中：Wn 净截面弹性抵抗矩。净截面弹性抵抗矩。 塑性极限弯矩塑性极限弯矩：式中：式中： S1n, S2n 中

4、和轴以上和中和轴以下净截中和轴以上和中和轴以下净截面对中和轴的面积矩；面对中和轴的面积矩；Wpn 净截面塑性抵抗矩。净截面塑性抵抗矩。Mp = fy (S1n + S2n ) = fy Wpn钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 塑性发展系数或形状系数，它只取决于截面塑性发展系数或形状系数，它只取决于截面几何形状，与材料强度无关。几何形状，与材料强度无关。npnWW如矩形截面如矩形截面 =1.5，工字形截面，工字形截面(对强轴对强轴) =1.71.1。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件规范规范在对梁抗弯强度计算时，考虑部分在对梁抗弯强度计算时，考虑部分截面发展塑性，用截面发展

5、塑性，用 来控制：来控制： 对于承受静力或间接动力荷载：对于承受静力或间接动力荷载：单向弯曲梁：单向弯曲梁：fWMnxxx双向弯曲梁：双向弯曲梁：fWMWMnyyynxxx 直接承受动力荷载：直接承受动力荷载：0 . 1yx取钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 抗剪强度抗剪强度梁的抗剪强度按弹性设计，以截面的最大梁的抗剪强度按弹性设计，以截面的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点作为抗剪承载力剪应力达到钢材的抗剪屈服点作为抗剪承载力的极限状态，即：的极限状态，即：vwfItVS钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件式中：式中：V 计算截面沿腹板平面作用的剪力；计算截面沿腹板平面作

6、用的剪力；I 毛截面惯性矩；毛截面惯性矩；S 计算剪应力处以上毛截面对中和轴计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；的面积矩；tw 腹板厚度。腹板厚度。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件3. 梁的局部承压强度梁的局部承压强度钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件图图 局部承压强度局部承压强度钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件fltFzwc式中：式中：F 集中荷载，对动力荷载应考虑动力集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；系数； 集中荷载增大系数，对重级工作制吊集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁，车梁， =1.35；对其它梁对其它梁 =1.0；计算公式：计算公式：钢结构

7、基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件lz 荷载假定按荷载假定按45扩散在腹板计算高度上边缘扩散在腹板计算高度上边缘的分布长度，的分布长度，lz = a + 2hy；a 集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对吊车轮可取为车轮可取为50mm；hy 自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板计算高自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离。度上边缘的距离。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件4. 折算应力折算应力图 梁截面的、c应力分布钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件fcc12112213式中：式中： 1、 1、 c 腹板计算高度边缘同一点上腹板计算

8、高度边缘同一点上相应的应力。相应的应力。 1、 c 以受拉以受拉为正，受压为负。为正，受压为负。 1 计算折算应力强度设计值增大系数；计算折算应力强度设计值增大系数；当当 1、 c 异号时，取异号时，取 1 = 1.2；当当 1、 c 同号时或同号时或 c = 0时，取时，取 f = 1.1。计算公式：计算公式：钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件5.25.2、梁的刚度、梁的刚度梁的刚度问题梁的刚度问题 满足正常使用极限状态的问题。满足正常使用极限状态的问题。 max llmax 或式中：式中： 梁的允许挠度；梁的允许挠度； l 梁的跨度。梁的跨度。对于的算法可用材料力学算法解出，也可

9、用简对于的算法可用材料力学算法解出，也可用简便算法。便算法。 等截面简支梁：等截面简支梁：lvEIlMEIlMlv10485xxkxxk钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件.1、钢梁整体稳定的概念、钢梁整体稳定的概念5.3 梁的整体稳定梁的整体稳定钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件uOO 失稳时跨中截面位移MMyx简支钢梁丧失整体稳定全貌简支钢梁丧失整体稳定全貌钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件原因：原因： 受压翼缘应力达临应力，受压翼缘应力达临应力，其弱轴为其弱轴为 1 -11 -1轴，但由于有轴，但由于有腹板作连续支承，（下翼缘和腹板作连续支承，

10、（下翼缘和腹板下部均受拉，可以提供稳腹板下部均受拉，可以提供稳定的支承），只有绕定的支承），只有绕y y轴屈曲，轴屈曲，侧向屈曲后，弯矩平面不再和侧向屈曲后，弯矩平面不再和截面的剪切中心重合，必然产截面的剪切中心重合，必然产生扭转。生扭转。XXYY11XXYY 梁维持其稳定平衡状态所承担的最大荷载或最大弯梁维持其稳定平衡状态所承担的最大荷载或最大弯矩，称为临界荷载或矩，称为临界荷载或临界弯矩临界弯矩。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件5.3.2、梁的临界弯矩、梁的临界弯矩Mcr建立建立（1 1）弯矩作用在最大刚度平面，屈曲时钢梁处于弹性阶段；弯矩作用在最大刚度平面，屈曲时钢梁处于弹性

11、阶段；（2 2）梁端为夹支座（只能绕梁端为夹支座（只能绕x x轴，轴，y y轴转动，不能绕轴转动，不能绕z z轴轴 转动，转动，只能自由挠曲，不能扭转）；只能自由挠曲，不能扭转）；（3 3）梁变形后，力偶矩与原来的方向平行梁变形后，力偶矩与原来的方向平行( (即小变形即小变形) )。 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件MMZYXZMXZZdzdudzduMMu图图 2 2MXXYYXYYMuv图图 3 3YYZZdzdvv图图 1 1z钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 在在y yz z平面内为梁在最大刚度平面内弯曲，其平面内为梁在最大刚度平面内弯曲，其弯矩的平衡方程为：弯

12、矩的平衡方程为：)(22aMdzvdEIx YZZdzdvvz图图 1 1YYXMM钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件在在x x z z 平面内为梁的侧向弯曲，其弯矩的平衡方程为：平面内为梁的侧向弯曲，其弯矩的平衡方程为：)(22bMdzudEIy zXXZZdzdudzduMMu图图 2 2M钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件由于梁端部夹支，中部任意由于梁端部夹支，中部任意截面扭转时，纵向纤维发生截面扭转时，纵向纤维发生了弯曲，属于约束扭转，其了弯曲，属于约束扭转，其扭转的微分方程为扭转的微分方程为( (参见构件参见构件的约束扭转的约束扭转)( cMGIEIutw MXX

13、YYXYYMuv图图 3 3钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件将将(c)(c)再微分一次，并利用再微分一次，并利用(b)(b)消去消去 得到只有未知得到只有未知数数 的弯扭屈曲微分方程的弯扭屈曲微分方程: : u )(02 dEIMGIEIytw 梁侧扭转角为正弦曲线分布，即：梁侧扭转角为正弦曲线分布，即：LzC sin 代入代入（d d）式中，得：）式中，得：)(0sin222eLzCEIMLGILEIytw 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件使上式在任何使上式在任何 z z 值都成立，则方括号中的数值必为零，值都成立，则方括号中的数值必为零，即：即：0222 ytwEI

14、MLGILEI 上式中的上式中的M M即为该梁的临界弯矩即为该梁的临界弯矩M McrcrlGIEIlGIEIGIEIlMtwtwtwcr 221称为梁的侧向屈曲系数，对于双轴对称工字形截面称为梁的侧向屈曲系数，对于双轴对称工字形截面I Iw w=I=Iy y(h/2)(h/2)2 2 222221211 twtwGIEILhGIEILtyGIEILh22 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件5.3.3. 5.3.3. 不同荷载和荷载作用位置不同，其不同荷载和荷载作用位置不同，其值不同值不同荷载情况荷载情况值值MMM 21 10113. 1 2 .10135. 1 74. 19 .121

15、35. 1 44. 19 .11113. 1 荷载作用于形心荷载作用于形心荷载作用于上、下翼缘荷载作用于上、下翼缘“”用用于荷载作于荷载作用在上翼用在上翼缘；缘；“”用用于荷载作于荷载作用在下翼用在下翼缘缘. .说明说明钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件4.4.单轴对称截面工字单轴对称截面工字形截面梁的临界弯矩形截面梁的临界弯矩aSyoh1h2OXY单轴对称截面单轴对称截面图图 4 4 wtywyyycrEIGIlIIBaBalEIM22232322211 S-S-为剪切中心为剪切中心022)(21ydAyxyIBAxy 其中其中（参见铁木辛柯（参见铁木辛柯“弹性稳定理论弹性稳定理论

16、”一书）一书）钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件yIhIhIy22110 剪切中心坐标剪切中心坐标aSyoh1h2OXYI 1I 2系数系数321 值值荷荷 载载 类类 型型跨中点集中荷载跨中点集中荷载满跨均布荷载满跨均布荷载纯弯曲纯弯曲1 2 3 1.351.31.00.550.550.460.460.00.00.400.400.530.531.01.0钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件5.3.4、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( (

17、受压翼缘侧向支承点间距受压翼缘侧向支承点间距););3 3荷载作用种类；荷载作用种类；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。5.3.5、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。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件5.3.6、梁的整体稳定计算、梁的整体稳定计算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) )密铺在梁的受压翼密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止其发

18、生侧向位移时；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度l l1 1与其宽度与其宽度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

19、 条件条件 钢号钢号钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件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, 6010 b bb b0 0t t1 1h h0 0t tw wt tw wt t2 2b b1 1b b2 2h h钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 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：稳稳定定系系数数。材材料料分分项项系系数数；式式中中即即： ycrbRxbxbRyycrRcr

20、xxffWMfffWM )125(（2）稳定系数的计算）稳定系数的计算 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件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取值值见见规规范范。单单轴轴对对称称截截面面双双轴轴对对称称时时截截面面不不对对称称影影响响系系数数，受受压压翼翼缘缘的的厚厚度度；梁梁高高，；等等效效临临界界弯弯矩矩系系数数；式式中中bbbyybybyxybbthilfhtWAh 0)135(2354 . 41432011212 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件B、轧制普通、轧制普通工字形简支梁工

21、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 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 规范给出了一经验公式：规范给出了一经验公式：)135( fWMWMyyyxbx 强度公式的

22、一致性。影响和保持与而是为了降低后一项的塑性阶段，轴以进入但并不表示沿取值同塑性发展系数，yy钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件5.4.1、梁局部稳定的概念、梁局部稳定的概念 当组合梁腹板高厚比或翼缘宽厚比过当组合梁腹板高厚比或翼缘宽厚比过大时，在荷载作用下，有可能会出现大时，在荷载作用下，有可能会出现偏离其平面位置的波状屈曲。偏离其平面位置的波状屈曲。5.4 梁的局部稳定梁的局部稳定钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件图梁翼缘和腹板的失稳变形图梁翼缘和腹板的失稳变形钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件二、满足梁局部稳定的措施二、满足梁局部稳定的措施1. 焊接工字形截

23、面梁受压翼缘的宽厚比限值焊接工字形截面梁受压翼缘的宽厚比限值规范规定：规范规定：yftb235151(按弹性设计按弹性设计)yftb235131(允许截面部分发展塑性允许截面部分发展塑性)式中：式中：b1 受压翼缘的外伸宽度。受压翼缘的外伸宽度。b1t钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 腹板加劲肋设计腹板加劲肋设计 加劲肋的分类加劲肋的分类加劲肋加劲肋横向加劲肋横向加劲肋纵向加劲肋纵向加劲肋支承加劲肋支承加劲肋短加劲肋短加劲肋钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件图图4.7 腹板加劲肋的布置腹板加劲肋的布置twh2h1h0a1234纵向加劲肋纵向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋钢

24、结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件图图4.7 腹板加劲肋的布置腹板加劲肋的布置钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件1.1.纯弯屈曲纯弯屈曲研究理论：非均匀受压薄板的屈曲理论，研究理论：非均匀受压薄板的屈曲理论，提高临界应力的有效办法：设纵向加劲肋。提高临界应力的有效办法：设纵向加劲肋。ywfth2351770可不设纵向加劲肋限值。可不设纵向加劲肋限值。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2.2.纯剪屈曲纯剪屈曲hoa腹板会由于剪切屈曲而破坏腹板会由于剪切屈曲而破坏. .措施：则应设横向加劲肋。措施：则应设横向加劲肋。 规范取：规范取：ywfth235800 为不设横向加

25、劲肋限值。为不设横向加劲肋限值。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件3.3.局部压应力下的屈曲局部压应力下的屈曲crc , hoa腹板在局部压应力下会发生屈曲。腹板在局部压应力下会发生屈曲。规范取：规范取：ywfth235800 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件腹板加劲肋的配置规定腹板加劲肋的配置规定规范根据腹板高厚比规范根据腹板高厚比h h0 0/ /t tw w的比值配置加劲肋。的比值配置加劲肋。 c c 0 0，按构造设置横向加劲肋，按构造设置横向加劲肋 c = 0c = 0，可不设置加劲肋。，可不设置加劲肋。 23580 0ywfth当 235170 23580 0

26、ywyfthf当梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋，对简支吊车梁在吊车轮压宜设置支承加劲肋，对简支吊车梁在吊车轮压很大时，尚应在受压区配置短加劲肋。很大时，尚应在受压区配置短加劲肋。按计算设置横向加劲肋。按计算设置横向加劲肋。按计算设置横向和纵向加劲肋按计算设置横向和纵向加劲肋（1 1）（2 2）（3 3）（4 4） 235170 0ywfth当钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋，其截腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋，其截面尺寸须满足：面尺寸须满足：外伸宽度外伸宽度mmhbs40300

27、厚度厚度15ssbt 三、加劲肋的截面选择和构造要求三、加劲肋的截面选择和构造要求tsbs钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 腹板单侧配置的钢板加劲肋：腹板单侧配置的钢板加劲肋：外伸宽度外伸宽度mmhbs40302 . 10厚度厚度15ssbt tsbs钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 同时用纵、横向加劲肋时，其横向加劲肋对腹同时用纵、横向加劲肋时，其横向加劲肋对腹板水平轴板水平轴(z 轴轴)的截面惯性矩的截面惯性矩Iz尚应满足尚应满足：303wzthI 当加劲肋为单侧配置时，当加劲肋为单侧配置时，Iz以与加劲肋相连的腹以与加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。板边缘为轴线

28、进行计算。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 纵向加劲肋对腹板竖直轴纵向加劲肋对腹板竖直轴(y 轴轴)的截面惯性矩的截面惯性矩 Iy应满足应满足：3005 . 185. 0wythIha时，30200045. 05 . 285. 0wythhahaIha时，在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应保持横向加劲肋连续，而在相交处切断纵向加劲肋。应保持横向加劲肋连续，而在相交处切断纵向加劲肋。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件bs /2(60)bs /3(40)yy bstsh0atsbsbstwzz图图4.10 腹板加劲肋的截

29、面尺寸和构造腹板加劲肋的截面尺寸和构造钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件一、单向弯曲型钢梁一、单向弯曲型钢梁型钢梁的设计包括截面选择和验算，步骤如下：型钢梁的设计包括截面选择和验算，步骤如下：1. 根据已知条件，计算梁最大弯矩设计值根据已知条件，计算梁最大弯矩设计值Mmax，最大剪力设计值最大剪力设计值Vmax；5 型钢梁的设计型钢梁的设计2. 按抗弯强度或整体稳定性要求确定型钢截面按抗弯强度或整体稳定性要求确定型钢截面fMWfMWbreqxxreqnxmax,max, 或根据计算出的根据计算出的Wnx,req或或Wx,req查型钢表。查型钢表。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系

30、列课件3. 截面验算截面验算 强度强度 整体稳定验算整体稳定验算抗弯强度抗弯强度抗剪强度抗剪强度局压强度局压强度折算应力折算应力 刚度验算刚度验算钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件二、双向弯曲型钢梁二、双向弯曲型钢梁yyyyqyqyqqxxqy = xy1qy = x1x1xxy1 qxqyx1x1x qxx(a)(b)(c)钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件1. 荷载计算荷载计算qx = qsin qy = qcos ( 为为q与主轴与主轴y的夹角的夹角)钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 截面选择截面选择xyyxyxxxreqxMMWWfMW1,式中：对于

31、槽钢檩条取：式中：对于槽钢檩条取： x/ y = 1.05/1.02 = 0.875Wx/Wy = 36 ( 3 16钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件3. 强度计算强度计算4. 整体稳定整体稳定 单跨简支槽钢檩条：单跨简支槽钢檩条： xyEIlq438455. 刚度刚度钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 单跨简支单跨简支Z形薄壁型钢檩条：形薄壁型钢檩条： 14cos3845xEIlq式中：式中：Ix1 截面对垂直于腹板的截面对垂直于腹板的x1轴的惯轴的惯性矩；性矩； 屋面倾角。屋面倾角。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件一、截面选择一、截面选择(一一) 截面高度

32、截面高度h和腹板高度和腹板高度h0梁截面高度梁截面高度h确定依据确定依据建筑要求建筑要求刚度要求刚度要求经济要求经济要求6 组合梁设计组合梁设计b bf fh hw wh h1 1h htt tw wxx钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件1. 选择截面选择截面梁高梁高h腹板高度腹板高度h0，厚度厚度tw翼缘宽度翼缘宽度b，厚度厚度t钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 截面验算截面验算强度验算强度验算整体稳定整体稳定局部稳定局部稳定刚度验算刚度验算钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件纵向加劲肋纵向加劲肋横向加劲肋横向加劲肋3. 梁截面是否沿长度改变梁截面是否沿长度

33、改变4. 翼缘焊缝计算翼缘焊缝计算5. 加劲肋配置加劲肋配置钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件b bt tb bf fh hw wh h1 1h htt tw wxx梁截面高度梁截面高度h确定依据确定依据钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 建筑要求建筑要求指梁底空间在满足使用要求所需要的最指梁底空间在满足使用要求所需要的最小净空条件下，梁的小净空条件下，梁的hmax。 刚度要求刚度要求 llmax llh1285000maxmin钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 经济要求经济要求实际选用实际选用h0，应在满足应在满足h

34、max和和hmin要求的基础要求的基础上，尽可能等于或略小于上，尽可能等于或略小于he，并取并取50mm的倍数。的倍数。 30073xeWh)mm( 2 4 . 0单位或xeWh 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(二二) 腹板厚度腹板厚度 twvwthV0maxmax2 . 1vwfhVt0max2 . 1或经验公式或经验公式：)mm( 5 . 30单位htw通常取通常取622mm，并取并取2mm的倍数。的倍数。vf钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件一般一般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

35、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 6621wwwxfwfwwxwhthWtbthbhtWhhh 取取：。，代代入入上上式式得得另另，一一般般有有：thbhf5 . 26 钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件二、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

36、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。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件三、组合梁截面沿长度的改变三、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

37、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钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件 （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，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钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系

38、列课件 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 1640mm取取 f = 300N/mm236maxmm2369500030005. 1107464fMWxx钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(一一) 确定梁高确定梁高1. 按刚度要求确定梁的最小高度：按刚度要求确定梁的最小高度： 查表有：4001lmm17652 .10180002 .10minlh根据受弯构件允许挠度表有：根据受弯构件允许挠度表有：钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 梁的经济高度梁的经

39、济高度mm1782)23695000(224 . 04 . 0 xeWh取取 h0 = 1700mm，梁高约梁高约1750mm。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(二二) 确定腹板厚度确定腹板厚度mm6 . 517517001013822 . 12 . 130maxvwfhVtmm8 .115 . 317005 . 3 0htw或取取 tw = 12mm。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(三三) 翼缘尺寸翼缘尺寸2001mm1053861700121700236950006hthWbtAwxmm450mm350583175051315131bhb，取mm24mm4 .23

40、450105381tbAt，取12450242417001748钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件截面面积：截面面积：A = 170 1.2+2 45 2.4 = 420cm2梁自重：梁自重：g0 = 1.1 420 104 76.98 = 3.56kN/m最大剪力设计值最大剪力设计值 (加上自重后加上自重后)：Vmax = 1382+1.2 3.56 9 = 1420kN钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件最大弯矩设计值最大弯矩设计值 (加上自重后加上自重后)：mkN76371856. 32 . 18174642maxM423cm20963002 .864 . 245217

41、02 . 1121xI3cm239904 .8720963002hIWxx钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(一一) 抗弯强度验算抗弯强度验算36102399005. 1107637xxxwM)(N/mm300N/mm2 .30322满足f钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(二二) 整体稳定性整体稳定性137 . 645300 cm30011bll， 不须计算梁的整体稳定。不须计算梁的整体稳定。(三三) 抗剪强度、刚度等的验算待截面改变后进行。抗剪强度、刚度等的验算待截面改变后进行。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(一一) 确定改变截面的位置和截面尺寸确定改变截

42、面的位置和截面尺寸mla36186 取改变截面处的弯矩设计值：改变截面处的弯矩设计值：mkN4241356. 32 . 1213142021M需要的需要的Wx：331mm1346350030005. 1104241fMWxx钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件翼缘尺寸：翼缘尺寸：600hthWtbAwx2mm45206170012170013463500mm188244520tAb钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件考虑到有利于整体稳定，取考虑到有利于整体稳定，取b =240mm，并将改变截面的位置向跨中移动至距支离距并将改变截面的位置向跨中移动至距支离距离为离为3.5m处。处

43、。但考虑到截面改变处有但考虑到截面改变处有1:4的斜度，故实的斜度，故实际改变截面位置距支座距离为：际改变截面位置距支座距离为：3.54 0.105=3.08m。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(二二) 改变截面后梁的验算改变截面后梁的验算1. 抗弯强度抗弯强度mkN46675 . 356. 32 . 1215 . 09 .5525 . 3142021M)(N/mm300N/mm2 .288101542005. 11046672236111满足fWMx钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 折算应力kN1 .8525 . 356. 32 . 19 .55214201V20

44、11N/mm3 .2808 .1741702 .288hh31cm49652 .864 . 224S24331111N/mm2 .2612101347300104965101 .852wtISV)( 3303001 . 11 . 1N/mm9 .28332 .263 .280322222121满足mmNf钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件3. 抗剪强度抗剪强度 (支座处支座处)31cm93005 .422 . 1854965wSSS)( N/mm7 .811210134730010930010142024331max满足vwftISV钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件4.

45、整体稳定整体稳定)( 135 .12243001满足bl5. 刚度验算刚度验算略。略。(提示：计算时应采用荷载的标准值。提示：计算时应采用荷载的标准值。)钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件mm9 . 11013473001049651014202004 . 114 . 114331maxxwffISVfhmm3 . 7245 . 15 . 1maxminthfmm4 .142 . 12 . 12 . 1minmaxthf。取mm8fh钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件截面尺寸：腹板截面尺寸：腹板 1700 12翼缘翼缘 450 24 (跨中跨中)240 24 (端部端部)钢

46、结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件6634523580235801421217000ywfth3 .140345235170235170yf故只须配置横向加劲肋。故只须配置横向加劲肋。钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件1. 加劲肋间距计算加劲肋间距计算(1) 支座附近：支座附近：230maxN/mm6 .69121700101420wthV = 0, = 1.0120011826 .6911217000wth钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件(2) 改变截面处改变截面处2301N/mm1 .48121700101 .852wthV22201N/mm5 .562121

47、0017003 .280100wth2011N/mm3 .2808 .1741702 .288hh钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件查表查表 = 1.62120011668 .4162. 11217000wth根据构造要求：根据构造要求：取取 a = 3000mm 2h0 = 2 1700 = 3400mm钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件2. 加劲肋截面选择加劲肋截面选择100mm，取mm7 .964030170040300hbsmm，取8mm7 . 61510015ssbt钢结构基本原理钢结构基本原理系列课件系列课件3. 横向加劲肋与腹板连接焊缝横向加劲肋与腹板连接焊缝6mm，取mm2 . 5125 . 15