《钢结构制作与安装》课件-11-受弯构件

受弯构件受弯的形式和应用1目录CONTENT梁的强度和刚度2梁的拼接、连接4梁的整体稳定性3其他类型的梁5PART01受弯的形式和运用梁的类型工作平台梁、楼盖梁、墙架梁、吊车梁、檩条梁的应用图5－1梁的截面类型梁的应用工作平台梁、楼盖梁、墙架梁、吊车梁、檩条梁的定义承受横向荷载受弯的实腹钢构件。梁的分类按计算简图分：简支梁、连续梁、悬臂梁等。按截面形式分：型钢梁、组合梁、梁的作用承受横向荷载与扭转。梁的定义、分类、作用梁的定义、分类、作用

根据主梁和次梁的排列情况，梁格可分为三种类型：

1）单向梁只有主梁，适用于的跨度较小或面板宽度较大的楼盖或平台结构。

2）双向梁格有主梁及一个方向的次梁，次梁由主梁支承，并将板划分为较小区格，减小了面板的跨度和厚度，使梁格更为经济，是最为常用的梁格类型。

3）复式梁格在主梁间设纵向次梁，纵向次梁间再设与主梁平行的横向次梁，以减小面板的支承跨度和厚度，使梁格更为经济。梁的定义、分类、作用(2)格构式受弯构件——桁架格构式受弯构件又称为桁架，与梁相比，其特点是以弦杆代替翼缘，以腹杆代替腹板，而在各节点将腹杆与弦杆连接。钢桁架的结构类型有：1)简支梁式:简支梁式钢桁架受力明确，杆件内力不受支座沉陷的影响，施工方便。2)钢架横梁式:钢架横梁式的桁架端部上下弦与钢柱相连组成单跨或多跨刚架，可提高其水平刚度，常用于单层厂房结构；3)连续式:连续式钢桁架跨越较大的桥架常用多跨连续的桁架，可增加刚度并节约材料；4)伸臂式:伸臂式钢桁架既有连续式节约材料的优点，又有静定桁架不受支座沉陷的影响的优点，只是铰接处的构造较复杂5)悬臂式:悬臂式钢桁架用于塔架等，主要承受水平风荷载引起的弯矩。梁的定义、分类、作用PART02强度和刚度梁在荷载作用下将产生弯应力、剪应力，在集中荷载作用处还有局部承压应力，故梁的强度应包括：抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度，在弯应力、剪应力及局部压应力共同作用处还应验算折算应力。1）梁的抗弯强度钢梁在弯矩作用下，可分为三个工作阶段，即弹性、弹塑性及塑性阶段。弹性阶段：以边缘屈服为最大承载力弹塑性阶段：以塑性铰弯矩为最大承载力塑性工作阶段：弯矩达到最大极限，称为塑性弯矩MP。

强度弯曲应力的三个工作阶段弹性阶段弹塑性阶段塑性阶段强度

特点：截面上所有点都处于弹性状态；应力三角形分布；公式:

—净截面抵抗矩（净截面模量）

—屈服应力（5-1）弹性工作阶段特点：截面外缘部分进入塑性状态，中央部分仍保持弹性。弹塑性工作阶段特点：截面全部进入塑性状态，形成塑性铰；梁的刚度降低，变形大。

公式:——梁的净截面塑性模量

、—中性轴以上、下净截面对中性轴的面积矩。塑性工作阶段计算梁的刚度是为了保证正常使用，属于正常使用极限状态。控制梁的刚度通过对标准荷载下的最大挠度加以限制实现。或——标准荷载下梁的最大挠度——受弯构件（梁）的容许挠度简支梁在均布荷载作用下刚度PART03整体稳定性梁整体稳定的临界弯矩Mcr强度刚度分析右边公式为提高强度和刚度Wnx和Ix尽可能大梁截面尽量高、窄（等面积情况下）太高太窄又会引起失稳临界弯矩zxyP（1）当P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。（2）当P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，撤去干扰也不能恢复变形。梁是不稳定的。如凸面上的小球。整体失稳现象抗扭刚度侧向抗弯刚度梁整体稳定的临界弯矩Mcr（梁失去稳前能承受的最大弯矩）《规范》取理想直梁按弹性二阶分析方法计算出临界弯矩梁整稳的屈曲系数临界弯矩抗扭刚度侧向抗弯刚度梁整稳的屈曲系数（1）侧向抗弯刚度和抗扭刚度（2）荷载的种类纯弯曲时的k值最低，其次是均布荷载，再次是集中力影响梁整体稳定的因素1、支座构造必须是叉铰支座，即能约束扭转角，不允许支座截面侧向倾倒。否则梁极易侧向弯扭失稳破坏。2、减少梁的侧向计算长度（即加侧向支撑）3、增加梁对截面弱轴（y-y）的惯性矩Iy

。保证梁整体稳定性的措施《规范》规定：符合以下条件的梁可不进行整体稳定验算（1）有刚性铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘侧向位移（截面扭转）时。（2）H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘自由长度l1与其宽度b1之比不超过书表5-6所列数值时。不需进行整体稳定验算的梁PART04拼接和连接工厂拼接和工地拼接。（1）翼缘拼接：（2）腹板拼接：梁的拼接(1)工厂拼接焊接梁的工厂拼接如果梁的长度、高度大于钢材的尺寸，常需要先将腹板和翼缘用几段钢材拼接起来，然后再焊接成梁。这些工作一般在工厂进行，因此称为工厂拼接。梁的拼接工厂拼接注意事项：1、焊缝的位置：由钢材尺寸并考虑梁的受力确定。腹板与翼缘的拼接位置最好错开，同时也要与加劲肋和次梁的位置错开，错开距离不小于10tw，以便各种焊缝布置分散，减小焊接应力及变形。2、翼缘、腹板拼接一般用对接直焊缝，施焊时采用引弧板。采用一、二级焊缝时，拼接处与钢材截面可以达到强度相等，因此拼接可以设在梁的任何位置。但当采用三级焊缝时，应将拼接位置布置在梁弯矩较小的位置，或者采用斜焊缝。梁的拼接(2)工地拼接跨度大的梁，由于运输或吊装条件限制，需将梁分成几段运至工地或吊至高空就位后再拼接起来，称为工地拼接。

焊接梁的工地拼接拼接处一般布置在梁弯矩较小的部位，常常将腹板和翼缘在同一截面断开以便于运输和吊装。也可以将翼缘和腹板拼接位置略微错开，但这种方式在运输、吊装时需要对端部凸出部分加以保护，以免碰损。梁的拼接型钢梁的拼接≥10tw~500~50012344551245345组合梁的拼接梁的拼接主次梁连接应注意的问题1、安全可靠、符合结构计算简图2、经济合理、省料省工3、便于制造、运输、安装和维护主次梁连接的形式

1、迭接（层接）次梁为简支梁次梁为连续梁

2、侧面连接连续梁简支梁简支次梁与主梁连续次梁与主梁梁的拼接特点：次梁放在主梁上。优点：构造简单缺点：不利于整体稳定，占用空间大。注意：次梁处，主梁腹板应设横向加劲肋，并与腹板局部稳定要求结合起来。a)迭接迭接b)侧面连接特点：次梁和主梁腹板横肋相连，支反力经横肋传给腹板。次梁简支。优点：有利于整体稳定，占用空间小。缺点：构造较复杂。注意：次梁梁端截面需削去上翼缘、部分腹板和一半下翼缘。应验算次梁端部截面抗剪强度。主梁反力较大，需设撑托。侧面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。简支次梁与主梁的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[图(a)]。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[图(b)]，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。连续次梁与主梁的连接连续次梁与主梁连接的过程连续次梁与主梁的连接在图所示的连接中，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。连续次梁与主梁的连接PART05其他类型的梁将H型钢沿腹板的折线切割成的两部分,齿尖对齿尖地焊合后,旧新成一个腹板有孔洞的工字形梁,这种梁称之为蜂窝梁.蜂窝梁对于荷载和跨度较大的钢梁，当梁的截面由抗弯强度控制时，选强度较高的钢材用于主要承受弯矩的翼缘板，选强度较低的钢材用于主要承受剪力且常有富余的腹板，从而降低构件的成本。这种由不同种类的钢材制成的梁称之为异种钢组合梁。对于三块钢板组成的异种钢梁，受弯时截面正应力如图所示。异种钢组合梁异种钢组合梁预应力梁钢索布置

预应力梁截面型式图示钢梁，在竖向荷载作用下，其跨中弯矩和挠曲变形随跨度增大而急剧增加。解决此问题的一种办法是在梁的下部用高强钢索（钢绞线）施加预拉力，由于预拉力的偏心作用，对梁截面产生反向弯矩，抵消部分竖向荷载的作用，改善构件的受力方式，提高结构的承载力或增加结构的刚度。预应力钢梁钢－混凝土组合梁是只通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板连成整体而共同工作的抗