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1、第五章 实腹式受弯构件梁 5 51 1 梁的种梁的种类类和截面式和截面式5252，型，型钢钢梁的梁的设计设计53 53 组组合梁合梁设计设计5454变变截面截面组组合梁合梁5555，梁的整体，梁的整体稳稳定性定性5656，组组合梁的局部合梁的局部稳稳定性定性5757组组合梁的构造合梁的构造设计设计 和工和工艺设计艺设计Date1物流工程学院 WHUT梁主要承受横向弯曲的突 腹构件 梁在起重机中的应用举例： 桥式起重机的主端梁 门式起重机的桥架主梁 门坐起重机的转台梁，平衡梁Date2物流工程学院 WHUTDate3物流工程学院 WHUT51 梁的种类和截面式 一 种类：（1）型钢梁 （2）结合
2、梁：型钢型钢 型钢钢板钢板钢板 型钢梁： 优点制造简单，周期短，成本低 缺点截面尺寸受限，厚度大，自 重 大，不经济。Date4物流工程学院 WHUT 结合梁：优点尺寸可以任选，易达到 设计要求 缺点制造费工，成本较高 一，梁的截面形式 详见P118 常用截面形式工字形用于单向受弯 箱 形用语双向受弯Date5物流工程学院 WHUT52，型钢梁的设计 一，型钢安全正常工作条件: 二，设计步骤（以两端简支，受一集中力 的 梁为例）与轴心受力构件设计不同，轴心受力构件 =N/Aj, ,或=A/A中， Date6物流工程学院 WHUT 求A需，以及从=l/r中求r需，根据 A，r需（h需）选型钢，而
3、梁从=M/W 中求W需，和从y=PL3/(48EI)(两端铰支 梁)中求I需，然后依据W需，I需查表选型钢Date7物流工程学院 WHUT 1，由强度条件确定W需 .W需M/（按组合计算内力）M最大弯矩材料的许用应力2，由刚度条件确定I需 .Date8物流工程学院 WHUTyL许用饶度，查P56，表215.说明：两个集中力的情况.Date9物流工程学院 WHUT.由需，需查型钢表选型钢。 .验算1）强度：（）正应力：/单向 弯曲 .x/jx+y/jy 双向弯曲x,y同一截面内力 jx，jy同一点的值Date10物流工程学院 WHUT 梁的最大剪力 梁截面的最大面积矩 腹板厚度（3）局部压应力：
4、跨中由集中载产生的局部压应力 （对腹板而言）Date11物流工程学院 WHUT其中c集中力分布长度 c=a+2hy 跨端支座处：Date12物流工程学院 WHUTc=a+hy Date13物流工程学院 WHUT 1,m 应带各自的正负号 1.1考虑验算点处材料强度为最低的概 率较小而提高许用应力的倍数。Date14物流工程学院 WHUT（5）当集中轮压P作用于工字钢下板 时，还 应考虑由轮压引起的局部弯曲应 力，验算由整体弯曲和局部弯曲产生的总 应力（详见p224-225）. 2）刚度:静刚度：y=PL3/(48EI)yL或：y= PL3/(48EI)yL 动刚度：（用户有要求时）式中符号意义
5、详见P120121 3）整体稳定性：Date15物流工程学院 WHUT在55中讨论 53 组合梁设计一，组合梁合理梁高的确定观察：强度： Date16物流工程学院 WHUT刚度： 结论 ：梁高h是设 计的关键尺寸Date17物流工程学院 WHUT 1，由强度条件确定的经济梁高h 梁自重 =+腹 思路：设法将表为梁高h的函数： =f(h)I=wh/2 又Date18物流工程学院 WHUTDate19物流工程学院 WHUT 式中：w=M/ 腹板总厚 ，参考表51选取 k系数，与 构造有关，根据经 验由 p124中的统计值选 取。 1.由刚度条件确定的经济梁高： hDate20物流工程学院 WHUT
6、Date21物流工程学院 WHUT.同时满足强度，刚度条件的特征梁高ha 满足强度条件所需的I=hw/2 令I=Is，即：hw/2=Is，得hd=2Is/W 由图可见：当hhd时，h由（强度条件） 控制；当hhd时，h由Is(刚度条件)控 制。 .合理梁高h的确定：Date22物流工程学院 WHUT 情形：（a）hhd,hshd, 合理梁高h(由强度 控制) 情形：（b） hhd,hshd, 合理梁高hs(由刚度 控制) 情形：（c） h hd,hshd, 合理梁高hd 结论：对有效曲线（图中红线）最小值对应的 高h即为合理的梁高，设计时，先分别计算出h ，hd，hs进行比较，确定合理的梁高D
7、ate23物流工程学院 WHUT一， 组合梁的截面设计： .腹板尺寸：ho,确定取ho=h是园整数（10mm的倍数）：对工字形 =6+2h/1000（mm）箱形 ：=4+2h/1000（mm） （单 块）通常：=616mm中选取，且以 2mm为间隔 。Date24物流工程学院 WHUT.翼板尺寸b(bo),t,确 定：Date25物流工程学院 WHUT 综合考虑整体稳定性，局部稳定性等等条 件确定b, t的分配 b0: 由整体稳定性条件：工字形：b=(1/21/6)h 箱形： b0h/3 由水平刚度条件： 箱形：b0L/60(或h/3.5) 由工艺条件：箱形：b0300mm,当h0650时b0
8、Date26物流工程学院 WHUTt:由局部稳定性条件：由工艺条件：注：截面尺寸往往参考同类产品类比初定，然后验算，调整常用方法3.验算：1）强度：Date27物流工程学院 WHUT 当集中轮压在正轨箱形梁或半偏轨箱形梁的上翼 板时，还应考虑集中轮压引起的局部弯曲应力，验 算由整体弯曲和局部弯曲产生的总应力，详见 p234p238Date28物流工程学院 WHUT 疲劳验算（A6以上） 部位： a)受拉翼板的对接焊缝及近缝区基本金属b)横隔板下端（腹板受拉区）焊缝及腹板近缝区基本金属Date29物流工程学院 WHUT2）刚度：3）整体稳定性（在55中讨论） 4）局部稳定性（在56中讨论）Dat
9、e30物流工程学院 WHUT54变截面组合 梁 一，设计目的：G，适用于大跨度梁。 二，设计依据：等强度 条件任一截面处 。三，设计方法：1.改变翼板宽Date31物流工程学院 WHUT2.改变翼板厚（不常用） 3.改变腹板高（常用） h1=0.5h l1=(1/41/8)L注意：应使截面平缓过渡突变部位应验算zs绕度计算与等截面不同，按p130131式（533），（534）计算Date32物流工程学院 WHUT55，梁的整体稳定性 一.概念 梁在横向载荷P作用下，当P增大到临界 值Pcr时，梁就会发生侧向弯曲且伴随扭转 变形而丧失承载能力称为梁整体失稳。 失稳时的临界载荷：Pcr 失稳时的临
10、界弯矩：Mcr 失稳时的临界应力：crDate33物流工程学院 WHUT二，整体稳定性计算是式：Date34物流工程学院 WHUT k屈服系数，与载荷情况，种类，作用 位置和支撑条件有关 EIy对截面弱轴y的抗弯刚度 GIn截面抗扭刚度 Lc梁的设计长度3.几种典型常见截面梁计算或取值。1）组合工字形截面简支梁 （1）双轴对称Date35物流工程学院 WHUTDate36物流工程学院 WHUTLc梁的计算长度（受压翼板的自由度） （2）单轴对称 w按式计算，但应以b1,t1代替式中的 b,t,k1的取值按以下规定：y2Date37物流工程学院 WHUTDate38物流工程学院 WHUT2）组合
11、工字形截面悬臂梁 . 双轴对称： w按式计算，但取k1=1 k2,k3查p135，表54Lc悬臂长 3）轧制工字钢梁 简支： w由p374375,附表11，12查 取悬臂： w按式计算按 4）轧制槽钢梁 Date39物流工程学院 WHUT 5）箱形截面组合梁通常设计时，由构造条件保证 不必验算整体稳定性 4.进刀塑性阶段后 w是修正Date40物流工程学院 WHUT已经成表，P375， 附表13 小结：当计算或查表（附表13）得出 Date41物流工程学院 WHUT不必验算整体稳定性 三,不需要验算整体稳定性的条件1.箱形梁 时2.两端铰支工字形截面梁端是p138表5-5的 最大Lc /b时D
12、ate42物流工程学院 WHUT3.有刚性辅板,走台与受压翼板牢固相连时 四,提高梁整体稳定性的措施 Date43物流工程学院 WHUT整体稳定性计算小结：Date44物流工程学院 WHUT56，组合梁的局部稳定性局部稳定性的概念 受压应力 ，剪应力， 局部压应力 的作用 下的易板和腹板当以上压应力达到一定值 后产生波形屈曲的现象丧失平面稳定平衡状态 ，称梁的局部失稳。 局部失稳后，失稳区部分退出工作，削弱了梁 的截面，使梁变形增大，强度和整体稳定性承 载能力下降，以致使梁整体破坏。引起梁局部 失稳的应力： （压）， Date45物流工程学院 WHUT失稳模式：产生纵向波，波峰在对称线上 加强
13、措施：对称线上加纵筋二.局部失稳模式与加强局部稳定性措施 1. （压）作用下1).四边简支，两边均匀受压Date46物流工程学院 WHUT产生纵向波，波峰在受压区 措施：受压区加纵筋2).四边简支，两边非均匀受压Date47物流工程学院 WHUT产生纵向半波，波峰在自由边 加强措施：增大板厚t3).三边简支，一边自由，两边均匀受压Date48物流工程学院 WHUT2.作用下1）四边简支正方形板， 产生450方向斜菱形波 2）四边简支长板产生弱550方向的斜菱形波理论加强措施加斜筋实际加强措施加横筋 Date49物流工程学院 WHUT3. 作用下 四边简支板产生横向扁平半波 措施：加横筋4. ， 联合作用下：波形复杂 Date50物流工程学院 WHUT, 三.板的局部稳定性临界应力1.在弹性范围内 1) （压）单独作用下： 2) 单独作用下： 3) 单独作用下：式中：x板边弹性嵌固系数：x=11.26(见 P140)板的屈服系数，由表5-6计算查取Date51物流工程学院 WHUT欧拉应力： Date52物流工程学院 WHUT几种特殊情况下的 (前提
