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1、第一节 绪论第二节 抗弯强度第三节 规范强度计算公式第四节 梁的整体稳定计算第五节 焊接组合梁的局部稳定和加劲肋设计第六节 薄板屈曲后强度第七节 考虑腹板屈曲后强度的梁设计第八节 型钢梁的截面设计第九节 焊接组合梁的截面设计第十节 梁的拼接第五章 受弯构件u 概念：承受横向荷载，楼盖梁、吊车梁、檩条、桥梁等；u 分类：第一节第一节 绪绪 论论实腹式实腹式格构式：格构式：当跨度超过40m时，最好采用格构桁架型钢截面：型钢截面：加工方便、制造简单、成本低；组合截面：组合截面：型钢没法满足强度和刚度要求时；uu 梁格：梁格：纵横交错的主次梁组成的平面体系纵横交错的主次梁组成的平面体系（1）简式梁格：
2、单一主梁（2）普通梁格：分主、次梁（3）复式梁格：分主梁及横、纵次梁u 梁板共同作用：（1）共同工作：组合楼板（2）不共同工作：一般的钢筋混凝土楼板第一节第一节 绪绪 论论第二节第二节 抗弯强度抗弯强度u 截面正应力发展三个阶段：（1）弹性阶段：承受动力荷载（2）弹塑性阶段：静力荷载或者间接动荷载（3）塑性阶段：u 截面弹塑性阶段抗弯承载力：u 矩形截面：(1)弹性阶段：(2)塑性阶段：(3)弹塑性阶段:u 截面形状系数：u部分截面发展塑性（1/4截面，a=h/8）为极限状态：式中：为塑性发展系数，按P172，表5.1;有两种情况下塑性发展系数取1.0；第三节第三节 规范采用强度计算公式规范采
3、用强度计算公式一、弯曲正应力一、弯曲正应力二、抗剪强度u 方法：剪力流理论分析，假定沿薄壁厚度方向均匀分布；(1) 当计算腹板上任一点竖向剪应力时：为计算剪应 力处以上或以下毛截面对中和轴x的面积矩；(2) 当计算翼缘上任一点的水平剪应力时：以左或右 毛截面对中和轴x的面积矩；为计算剪应力处截面厚度；三、腹板局部压应力移动集中吊车轮压固定集中荷载（支座反力）四、复杂应力状态下折算应力第四节第四节 梁的整体稳定计算梁的整体稳定计算一、基本概念u 整体失稳现象：u 机理分析：梁受弯变形后，上翼缘受压，由于梁侧向 刚度不够，就会发生梁的侧向弯曲失稳变形；梁截面从上 至下弯曲量不等，就形成截面的扭转变
4、形，同时还有弯矩 作用平面内的弯曲变形，故梁的整体失稳为弯扭失稳形式 ，完整的说应为：侧向弯曲扭转失稳。二、单轴对称截面简支梁临界弯矩计算公式： （1）C1、C2、C3荷载类型有关 （2）Iy、Iw、It截面惯性矩 （3）L侧向无支撑长度 （4）a高度方向作用点位置（5）荷载载情况系数C1C2C3跨中集中荷载载1.350.550.41满满跨均布荷载载1.130.460.53纯纯弯曲1.000.001.00u 影响钢梁整体稳定性的主要因素（1）梁侧向无支撑长度或受压翼缘侧向支承点的间距L1， L1越小，则整体稳定性愈好，临界弯矩值愈高。 （2）梁截面的尺寸，包括各种惯性矩。惯性矩愈大，则梁 的整
5、体稳定性愈好，特别是梁的受压翼缘宽度b1的加大，还 可以提高公式中的y。（3）梁端支座对截面的约束,如能提高对截面y轴的转动约 束，那么梁的整体稳定性将大大提高； （4）所受荷载类型，纯弯、均布荷载、跨中集中荷载 （5）沿截面高度方向荷载作用点位置，a值；上翼缘为负， 下翼缘为正；三、整体稳定性的验算u 单个平面内弯曲:四、整体稳定系数1 1、焊接工字形截面、双轴对称、纯弯荷载、焊接工字形截面、双轴对称、纯弯荷载2 2、焊接工字形截面、单轴对称、焊接工字形截面、单轴对称（截面不对称及不同荷载影响）（截面不对称及不同荷载影响）uu 当当 时则取稳定系数为：时则取稳定系数为：3 3、轧制普通工字钢
6、简支梁、轧制普通工字钢简支梁4 4、热轧槽钢钢简支梁、热轧槽钢钢简支梁5 5、双轴对称工字形截面悬臂梁、双轴对称工字形截面悬臂梁四、整体稳定系数五、整体稳定性的保证1有铺板(钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并 与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；2H型钢或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其 宽度b之比不超过表5.4所规定的数值时. 表5.4 H型钢或工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大L1/b1值钢钢 号跨中无侧侧向支撑点的梁跨中受压压翼缘缘有侧侧向支撑点的 梁 无论论荷载载作用于何处处荷载载作用在于翼 缘缘荷载载作用于下翼缘缘Q23513.020.016.0Q3
7、4510.516.513.0Q39010.015.512.5Q4209.515.012.0六、整体稳定性的验算步骤1 1、判断是否需要验算整体稳定；、判断是否需要验算整体稳定； 2 2、计算截面参数；、计算截面参数； 3 3、根据荷载情况查的等效临界弯矩系数、根据荷载情况查的等效临界弯矩系数 b b；4 4、代入公式求得整体稳定系数、代入公式求得整体稳定系数 b b，验算整体稳定；算例算例5-25-2，5-35-3第五节 梁的局部稳定与加劲肋设计一、概述u 翼缘板：受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法来 保证局部稳定性。u 腹板：受力复杂，且为满足强度要求，截面高度较大， 如仍采用限制梁的腹
8、板高厚比的方法，会使腹板取值很 大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减小板件尺寸， 从而提高局部稳定承载力。1 1横向加劲肋横向加劲肋 2 2纵向加劲肋纵向加劲肋 3 3短加劲肋短加劲肋二、翼缘板的局部稳定u 设计原则：等强原则u 按弹性设计（不考虑塑性发展取=1.0），因有残余 应力影响，实际截面已进入弹塑性阶段，规范取 Et=0.7E。u 若考虑塑性发展(1.0），塑性发展会更大Et=0.5E三、腹板的屈曲u 仅配置有横向加劲肋的腹板u 同时时配置有横向加劲劲肋和纵纵向加劲劲肋的腹板（1）受压翼缘与纵向加劲肋之间（2）受拉翼缘与纵向加劲肋之间u 在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短横肋1.复合应
9、力作用板件屈曲（1）在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋u 外伸宽度 u 厚度 （2）在腹板一侧配置的钢板横向加劲肋，u 外伸宽度：应大于按上式算得的1.2倍， u 厚度：应不小于其外伸宽度的1/15。2.腹板加劲肋的构造要求 （4）横向加劲肋端部的处理：横向加劲肋端部的处理：（3）在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，应 在其相交处将纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续在其相交处将纵向加劲肋断开，横向加劲肋保持连续。其绕。其绕z z轴的惯性矩还应满足：轴的惯性矩还应满足：2.腹板加劲肋的构造要求 （1 1）稳定性计算：）稳定性计算：支承加劲肋按
10、承受固定集中荷载或梁支座反力的轴心受支承加劲肋按承受固定集中荷载或梁支座反力的轴心受 压构件，计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的压构件，计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截截 面面积面面积A A包括加劲肋和加劲肋每侧包括加劲肋和加劲肋每侧1515t tw w范围内的腹板面积范围内的腹板面积， 计算长度近似地取为计算长度近似地取为h h0 0 。3、支承加劲肋（2 2）承压强度计算）承压强度计算梁支承加劲肋的端部应按所承受的固定集中荷载或支座反梁支承加劲肋的端部应按所承受的固定集中荷载或支座反 力计算，当加劲肋的端部刨平顶紧时，计算其力计算，当加劲肋的端部刨平顶紧时，计算其端面承压应
11、力端面承压应力 ：式中式中 f fcece 钢材端面承压的强度设计值；钢材端面承压的强度设计值；A Acece 支承加劲肋与翼缘板或柱顶相接触的面积。支承加劲肋与翼缘板或柱顶相接触的面积。uu 腹板横肋设计步骤腹板横肋设计步骤1 1、判断是否需要设置横肋；、判断是否需要设置横肋； 2 2、横肋设置，确定间距、横肋设置，确定间距a a，bsbs，tsts； 3 3、腹板在复合应力状态下的验算；、腹板在复合应力状态下的验算； 4 4、支承加劲肋验算：包括焊缝（横肋与腹板连接）、轴、支承加劲肋验算：包括焊缝（横肋与腹板连接）、轴 压稳定验算（绕压稳定验算（绕z z轴平面外稳定）、强度验算；轴平面外稳
12、定）、强度验算；第六节 薄板屈曲后强度一、薄板屈曲后强度概念及缘由分析：板中部产生横向拉应力约束板的纵向进一步弯曲变形，使 板能继续承受增大的压力二、考虑屈曲后强度的腹板抗剪承载力分析：1、屈曲后抗剪承载力：公式（594） 2、抗剪承载力包括两部分：屈曲剪力（屈曲强度）张 力场剪力（屈曲后强度） 3、张力场剪力： （1）张力场法（复杂）；（2）规范（5 59494）（5 57676）三、考虑屈曲后强度的腹板抗弯承载力分析：u 考虑腹板屈曲后抗弯承载力稍有下降u 两个假设：（1）有效高度；（2）受拉区与受压区对称u 承载力计算公式：四、考虑屈曲后强度梁的计算公式（同时承受弯矩和剪力）式中式中 M
13、 M，V V为为同一梁截面的弯矩和剪力设计值；同一梁截面的弯矩和剪力设计值；当当 V V 0.50.5VuVu，取，取V V=0.5=0.5VuVu；当当 M M M Mf f，取，取M M = =M Mf f ；表明： （1 1）当截面上的）当截面上的M M 小于翼缘所能承受的小于翼缘所能承受的M Mf f，则腹板可承，则腹板可承 受的剪力为受的剪力为VuVu； （2 2）当截面上的）当截面上的V V 0.50.5VuVu，取取M M = = M Meueu 五、考虑屈曲后强度时横向加劲肋设计（1 1）如果仅设置支承加劲肋不能满足式）如果仅设置支承加劲肋不能满足式 5.995.99 时，应在
14、腹时，应在腹 板两侧成对设置横向加劲肋以减小区格的长度。板两侧成对设置横向加劲肋以减小区格的长度。（2 2）横向加劲肋的截面尺寸要满足式）横向加劲肋的截面尺寸要满足式5.855.85对腹板加劲肋的对腹板加劲肋的 构造要求构造要求 （3 3）钢结构规范要求将中间横向加劲肋当作轴心受压构件）钢结构规范要求将中间横向加劲肋当作轴心受压构件 ，按以下轴心力计算其在腹板平面外的稳定性：，按以下轴心力计算其在腹板平面外的稳定性：N Ns s = =V Vu u crcrh hw wt tw w当加劲肋还承受集中的横向荷载当加劲肋还承受集中的横向荷载F F 时，时，N Ns s 还应加上还应加上F F。第七
15、节 钢梁的设计一、型钢梁的设计1、根据实际情况计算梁的最大弯距设计值Mmax；2、根据抗弯强度和整体稳定，计算所需的截面抵抗矩：3、查型钢表确定型钢截面4、截面验算（1）强度验算：抗弯、抗剪、局部承压、折算应力；（2）刚度验算：验算梁的挠跨比（3）整体稳定验算（型钢截面局部稳定一般不需验算）。（4）根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。二、组合梁的截面设计1、根据受力情况确定所需的截面抵抗矩2、截面高度的确定（1）最小高度：hmin由梁刚度确定；（2）最大高度：hmax由建筑设计要求确定；（3）经济高度：he由最小耗钢量确定u 选定高度：hminhhmax；3、确定腹板厚度（假定剪力全部
16、由腹板承受），则有：或按经验公式：4、确定翼缘宽度n确定了腹板厚度后，可按抗弯要求确定翼缘板面积Af，以工字型截面 为例：n有了Af ，只要选定b、t中的其一，就可以确定另一值。 5、截面验算n强度验算：抗弯、抗剪、局部承压以及折算应力强度；n刚度验算：验算梁的挠跨比；n整体稳定验算；n局部稳定验算（翼缘板）n根据验算结果调整截面，再进行验算，直至满足。n根据实际情况进行加劲肋计算与布置6、腹板与翼缘焊缝的计算n连接焊缝主要用于承受弯曲剪力，单位长度上剪力为：当梁上承受固定的集中荷载且未设支承肋时，上翼缘焊缝同时承 受剪力T1及集中力F的共同作用，由F产生的单位长度上的力V1 为：三、焊接组合梁的截面改变uu 目的：节约钢材，弯矩在变目的：节约钢材，弯矩在变uu 截面改变方法：截面改变方法： 1 1
