1、設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.1 概 述 只受彎矩作用或者受彎矩與剪力共同作用的構件稱為受彎構件，俗稱梁。 實際工程中，以受彎受剪為主但同時作用很小的軸力的構件，也稱為受彎構件。 鋼梁：承受橫向荷載，樓蓋梁、吊車梁、檁條、橋梁等。 梁的正常使用極限狀態為控制梁的撓曲變形； 梁的承載能力極限狀態包括：強度、整體穩定性及局部穩定性； 梁的截面主要分型鋼與鋼板組合截面。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 型鋼梁通常采用工字鋼（I形鋼）或寬翼緣工字鋼（H型鋼），槽鋼和冷彎薄壁型鋼等。 工字鋼和H型鋼的材料在截面上的分布較符合受彎構件的特點，用鋼較

2、省。槽鋼截面單軸對稱，剪力中心在腹板外側，繞截面受彎時易發生扭轉。冷彎薄壁型鋼多用在承受較小荷載的場合下，例如房屋建筑中的屋面檁條和墻梁。 焊接組合截面梁由若干鋼板或鋼板與型鋼連接而成。它截面布置靈活，可根據工程的各種需要布置成工字形和箱形截面，多用于荷載較大、跨度較大的場合。 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件圖圖5.1.1 梁的截面類型梁的截面類型(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.2 5.2 梁的強度和剛度梁的強度和剛度 一般說來，梁的設計步驟通常是先根據強度和剛度要求，同

3、時考慮經濟和穩定性等各個方面，初步選擇截面尺寸，然后對所選的截面進行強度、剛度、整體穩定和局部穩定的驗算。 如果驗算結果不能滿足要求，就需要重新選擇截面或采取一些有效的措施予以解決。 對組合梁，還應從經濟考慮是否需要采用變截面梁，使其截面沿長度的變化與彎矩的變化相適應。此外，還必須妥善解決翼緣與腹板的連接問題，受鋼材規格、運輸和安裝條件的限制而必須設置拼接的問題，梁的支座以及與其他構件連接的問題等等。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 5.2.1 梁的強度要求 梁在荷載作用下將產生彎應力、剪應力，在集中荷載作用處還有局部承壓應力。 故梁的強度應包括：抗彎強度、抗剪強度、

4、局部承壓強度，在彎應力、剪應力及局部壓應力共同作用處還應驗算折算應力。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件1.1.彈性工作階段彈性工作階段: : yneynnfWMfWMIMy此時可承受的極限彎矩態為彈性工作階段極限狀時當截面邊沿纖維最大應力max2 2. .彈塑性工作階段彈塑性工作階段: : 隨著荷載的增大隨著荷載的增大, ,最外層纖維相繼屈服最外層纖維相繼屈服, ,此時梁截面部此時梁截面部分處于彈性分處于彈性, ,部分進入塑性圖。在規范中部分進入塑性圖。在規范中, ,對承受靜力荷載對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的受彎構件的計算和間接承受動力荷載的受彎構件的計算, ,

5、就是以就是以部分截面進部分截面進入塑性作為強度承載力極限狀態入塑性作為強度承載力極限狀態, ,并將塑性區高度限制在并將塑性區高度限制在(1/8-1/4)h范圍內。范圍內。5.2.1.1 5.2.1.1 梁的抗彎承載力梁的抗彎承載力 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件3.3.塑性工作階段塑性工作階段: : 荷載再增大荷載再增大, ,梁截面全部進入塑性狀態，達到塑性工作階梁截面全部進入塑性狀態，達到塑性工作階段段, ,此時對應的彎矩稱為塑性極限彎矩。可用下式計算：此時對應的彎矩稱為塑性極限彎矩?？捎孟率接嬎悖?.4.應變硬化階段應變硬化階段: : 鋼材進入應變硬化階段后，變

6、形模量為鋼材進入應變硬化階段后，變形模量為Est，使梁在變，使梁在變形增加時，應力將繼續有所增加。形增加時，應力將繼續有所增加。 梁的塑性極限矩梁的塑性極限矩Mp 與彈性極限彎矩與彈性極限彎矩Me的比值僅與截面的比值僅與截面的幾何性質有關，其比值的幾何性質有關，其比值Wpn / Wn稱為截面的形狀系數稱為截面的形狀系數F F。對于矩形截面，對于矩形截面，F=1.5；圓形截面，；圓形截面，F=1.7；圓管截面；圓管截面F=1.27；工字形截面；工字形截面( (對對X X軸軸) )，F在在1.10和和1.17之間。之間。ypnpfWMnnpnSSW21設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎

7、構件受彎構件式中：式中：MxMy 梁繞梁繞x軸和軸和y軸的彎矩；軸的彎矩； Wnx、Wny對對x軸和軸和y軸的凈截面抵抗矩；軸的凈截面抵抗矩； f 鋼材的強度設計值，或簡稱鋼材的設計強度；鋼材的強度設計值，或簡稱鋼材的設計強度； x、y 截面的塑性發展系數。截面的塑性發展系數。 注意：注意：直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的梁，取塑直接承受動力荷載且需要驗算疲勞的梁，取塑性發展系數為性發展系數為1.0。 如采用塑性極限彎矩設計，可節省鋼材用量，但實際設如采用塑性極限彎矩設計，可節省鋼材用量，但實際設計中為了避免過大的非彈性變形，把梁的極限彎矩取在兩式計中為了避免過大的非彈性變形，把梁的極限彎矩取

8、在兩式之間，并使塑性區高度限制在之間，并使塑性區高度限制在( (1/8-1/4) )梁高內，具體規定如梁高內，具體規定如下：下： 單向彎曲時：單向彎曲時： fWMnxxx雙向彎曲時雙向彎曲時: : fWMWMnyyynxxx設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 在橫向荷載作用下，一般梁截面在產生彎曲正應力的同在橫向荷載作用下，一般梁截面在產生彎曲正應力的同時，還將伴隨有剪應力的產生。對于實腹梁以截面上的最大時，還將伴隨有剪應力的產生。對于實腹梁以截面上的最大剪應力達鋼材的抗剪屈服點為極限狀態。剪應力達鋼材的抗剪屈服點為極限狀態。設計應按下式計算設計應按下式計算: : 對于

9、型鋼梁來說對于型鋼梁來說, ,由于腹板較厚，該式均能滿足，故由于腹板較厚，該式均能滿足，故不必計算。不必計算。5.2.5.2.1 1.2 .2 梁的抗剪承載力要求梁的抗剪承載力要求vwfItVS設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.2.5.2.1 1.3 .3 腹板局部壓應力腹板局部壓應力 當梁上翼緣受到沿腹板平面作用的集中荷載（如吊車輪壓、次梁傳來的集中力等），且該荷載處又未設置支承加勁肋時，計算腹板計算高度上翼緣的局部承壓強度。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 梁在固定集中荷載梁在固定集中荷載( (包括支座反力包括支座反力) )處無加勁肋或

10、有移處無加勁肋或有移動的集中荷載時圖動的集中荷載時圖, , 應計算腹板計算高度邊緣處的局部壓應計算腹板計算高度邊緣處的局部壓應力。它的翼緣類似于支承于腹板上的彈性地基梁，腹板應力。它的翼緣類似于支承于腹板上的彈性地基梁，腹板邊緣在邊緣在F F作用點處所產生的壓應力最大，向兩邊逐漸變小。作用點處所產生的壓應力最大，向兩邊逐漸變小。為簡化計算，假定為簡化計算，假定F以以=45向兩邊擴散向兩邊擴散, ,并均勻分布在腹并均勻分布在腹板邊緣板邊緣, ,其分布長度其分布長度l lz z 為為: : 當集中荷載作用在梁端部時，為當集中荷載作用在梁端部時，為 式中式中a為集中荷載沿梁跨度方向的承壓長度為集中荷

11、載沿梁跨度方向的承壓長度, ,在輪壓作在輪壓作用下用下, ,可取可取a=5cm。hy為自梁頂面為自梁頂面( (或底面或底面) )或自吊車梁軌頂或自吊車梁軌頂至腹板計算高度邊緣的距離。腹板的計算高度至腹板計算高度邊緣的距離。腹板的計算高度h0對于型鋼對于型鋼梁為腹板與翼緣相接處兩內圓弧起點間的距離梁為腹板與翼緣相接處兩內圓弧起點間的距離, ,對于組合梁對于組合梁則為腹板高度。則為腹板高度。 5zylah2.5zylah設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件局部壓應力驗算公式為局部壓應力驗算公式為: :式中：式中：F集中荷載集中荷載; ;系數系數, ,對于重級工作制吊車梁取對于

12、重級工作制吊車梁取=1.35,=1.35,其它梁其它梁 =1.0 =1.0。fltFzwc設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.2.5.2.1 1.4 .4 復雜應力狀態下的承載能力復雜應力狀態下的承載能力 在組合梁腹板的計算高度處，當同時有較大的正在組合梁腹板的計算高度處，當同時有較大的正應力應力、較大的剪應力、較大的剪應力和局部壓應力和局部壓應力c c作用，或同作用，或同時有較大的時有較大的和和作用時，都應按下式驗算折算應力：作用時，都應按下式驗算折算應力： 式中：式中： c腹板計算高度腹板計算高度h h0 0 邊緣同一點上邊緣同一點上同時產生的正應力同時產生的正應

13、力剪應力和局部壓應力，剪應力和局部壓應力，和和c c以以拉應力為正，壓應力為負。拉應力為正，壓應力為負。 1 計算折算應力的強度設計值增大系數計算折算應力的強度設計值增大系數: :當當與與c c異號時異號時, ,取取1=1.2；當；當與與c c同號時或同號時或c c=0=0時時, ,取取1=1.1。22213eqccf設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.2.5.2.2 2 梁的剛度要求梁的剛度要求 梁的剛度是保證梁能否正常使用的極限狀態。如梁的剛度是保證梁能否正常使用的極限狀態。如樓蓋梁的撓度過大，將會使天花板抹灰脫落而影響結樓蓋梁的撓度過大，將會使天花板抹灰脫落而影

14、響結構的使用功能。因此有必要限制梁在正常使用時的最構的使用功能。因此有必要限制梁在正常使用時的最大撓度。受彎構件的剛度要求是：大撓度。受彎構件的剛度要求是：式中：式中：v由荷載的標準值所產生的最大撓度；由荷載的標準值所產生的最大撓度； v規范規定的受彎構件的容許撓度。規范規定的受彎構件的容許撓度。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.3.1 5.3.1 鋼梁整體穩定的概念鋼梁整體穩定的概念5.3 5.3 梁的整體穩定梁的整體穩定 梁的失穩機理梁的失穩機理：梁受彎變形后，上翼緣受壓，由于梁側向剛度不夠，就會發生梁的側向彎曲失穩變形，梁截面從上至下彎曲量不等，就形成截面的扭

15、轉變形，同時還有彎矩作用平面那的彎曲變形，故梁的失穩為彎扭失穩形式，完整的說應為：側向彎曲扭轉失穩。 從以上失穩機理來看，提高梁的整穩承載力的有效措施應為提高梁上翼緣的側移剛度，減小梁上翼緣的側向計算長度。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件影響梁整體穩定的因素：能保持整體穩定的最大荷載稱臨界荷載，最大彎矩稱臨界彎矩。根據薄壁構件計算理論，可建立梁的微分平衡方程，從而求解出梁的臨界彎矩。 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件構造符合下列情況之一，可不計算梁的整體穩定性：a）有鋪板密布在梁的受壓

16、翼緣并與其牢固連接。 b）工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度l1與其寬度b1之比不超過下表規定數值。 鋼鋼 號號 跨中無側向支承點的梁跨中無側向支承點的梁 跨中有側向支跨中有側向支承點的梁承點的梁 不論荷載作用不論荷載作用在何處在何處 荷載作用在上翼荷載作用在上翼緣緣 荷載作用在下翼緣荷載作用在下翼緣 Q235Q235鋼鋼 13 13 20 20 16 16 Q345Q345鋼鋼 11 11 17 17 13 13 Q390Q390鋼鋼 10 10 16 16 12 12 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.3.5.3.2 2 梁的整體穩定性計算梁的整體穩定性計算計算

17、公式：計算公式：fffWMbRyycrRcrxx規范采用的形式：規范采用的形式：fWMxbx 在兩個主平面內受彎曲作用的工字型截面或在兩個主平面內受彎曲作用的工字型截面或H H形截形截面構件，應按下式計算整體穩定性：面構件，應按下式計算整體穩定性：fWMWMyyyxbx設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 單軸對稱工字型截面，應考慮截面不對稱影響系數單軸對稱工字型截面，應考慮截面不對稱影響系數 對于其它種類的荷載和荷載的不同作用位置，還應乘以修正對于其它種類的荷載和荷載的不同作用位置，還應乘以修正系數系數 ，從而可得通式為：，從而可得通式為：ybyxybbfhtWAh23

18、5)4 .4(143202125.3.5.3.3 3 梁的整體穩定系數梁的整體穩定系數5.5.3 3. .3 3. .1 1 焊接工字形等截面簡支梁焊接工字形等截面簡支梁設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件2.01.75-1.05(M1/M2)+0.3 (M1/M2)2 但2.3 側向支承點間無橫向荷載側向支承點間無橫向荷載101.201.40上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載或側向均布荷載或側向支承點間的集中支承點間的集中荷載作用在荷載作用在跨中有不少跨中有不少于兩個等距于兩個等距側向支點側向支點891.75集中荷載作用在截面上任意集中荷載作用在截面上任意處處 對稱對稱截

19、面、上截面、上翼緣加強翼緣加強及下翼緣及下翼緣加強的界加強的界面面1.151.40上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載作用在均布荷載作用在跨度中點有跨度中點有一個側向支一個側向支點點5671.091.670.73+0.18 2.23-0.28 上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣集中荷載作用在集中荷載作用在 對稱對稱截面及上截面及上翼緣加強翼緣加強的界面的界面0.951.550.69+0.13 1.73-0.20 上翼緣上翼緣下翼緣下翼緣均布荷載作用在均布荷載作用在跨中無側向跨中無側向支承支承1234適用適用范圍范圍2.0=l11/b1h荷載荷載側向支承側向支承項次項次表表5.3 5.3 工字形截面簡支梁的等

20、效彎矩系數工字形截面簡支梁的等效彎矩系數b b注：注：1、l1、t1和和b1分別是受壓翼緣的自由長度、厚度和寬度；分別是受壓翼緣的自由長度、厚度和寬度； 2、 M1和和M2一梁的端彎矩，使梁發生單曲率時二者取同號，產生雙曲率時取異號，一梁的端彎矩，使梁發生單曲率時二者取同號，產生雙曲率時取異號，| M1 | M2 |； 3、項次、項次3、4、7指少數幾個集中荷載位于跨中附近，梁的彎矩圖接近等腰三角形的情況；其他情況的集指少數幾個集中荷載位于跨中附近，梁的彎矩圖接近等腰三角形的情況；其他情況的集中荷載應按項次中荷載應按項次1、2、5、6的數值采用；的數值采用； 4、下列情況的、下列情況的b值應乘

21、以下系數：值應乘以下系數：項次項次1，當，當ab 0.8和和1.0時，時，0.95項次項次3，當，當ab 0.8和和0.5時，時，0.90； ab 0.8和和0.5 1.0時，時，0.95設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 當當 時，已超出了彈性范圍，應按下式修正或查時，已超出了彈性范圍，應按下式修正或查下表，用下表，用 代替代替 。1.070.282 /1.0bb 4.004.001.0001.0003.503.500.9870.9873.003.000.9700.9702.502.500.9460.9462.252.250.9210.9212.002.000.913

22、0.9131.801.800.8940.8941.601.600.8720.8721.501.500.8500.850b bb b1.451.450.8520.8521.401.400.850.851.351.350.8280.8281.301.300.8280.8281.251.250.8190.8191.201.200.8090.8091.151.150.7990.7991.101.100.7880.7881.051.050.7750.775b bb b1.001.000.7620.7620.950.950.7840.7840.900.900.7320.7320.850.850.7150.

23、7150.800.800.6970.6970.750.750.6760.6760.700.700.6530.6530.650.650.6270.6270.600.600.6000.600b bb b表表5.4 整體穩定系數整體穩定系數b b值值注：表中的注：表中的b b值是按下式得的：值是按下式得的： b b=1.1-0.4646/=1.1-0.4646/b b+0.1269/+0.1269/（b b3/23/2）設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件整體穩定性的驗算步驟： ，進而驗算整體，進而驗算整體穩定穩定設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件梁局部

24、失穩的概念：梁局部失穩的概念： 組合梁一般由翼緣和腹板組成，這些板件一般組合梁一般由翼緣和腹板組成，這些板件一般為了提高焊接組合梁的強度和剛度以及整體穩定性為了提高焊接組合梁的強度和剛度以及整體穩定性常常設計成薄而寬和高而窄的形式，當板件中壓應常常設計成薄而寬和高而窄的形式，當板件中壓應力或剪應力達到某一數值后，翼緣和腹板有可能偏力或剪應力達到某一數值后，翼緣和腹板有可能偏離其平衡位置，出現波形鼓曲，這種現象稱為梁的離其平衡位置，出現波形鼓曲，這種現象稱為梁的局部失穩。局部失穩。5.45.4 梁的局部穩定和加勁肋設計梁的局部穩定和加勁肋設計設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎

25、構件 同軸壓構件一樣，為提高梁的剛度與強度及整體穩定承載力，應遵循“肢寬壁薄”的設計原則，從而引發板件的局部穩定承載力問題。 翼緣板受力較為簡單，仍按限制板件寬厚比的方法來保證局部穩定性。 腹板受力復雜，而且為滿足強度要求，截面高度較大，如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，會使腹板取值很大，不經濟，一般采用加勁肋的方法來減小板件尺寸，從而提高局部穩定承載力。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.4.5.4.1 1 受壓翼緣的局部穩定受壓翼緣的局部穩定 梁的翼緣板遠離截面的形心，強度一般能得到充分利梁的翼緣板遠離截面的形心，強度一般能得到充分利用。同時，翼緣板發生局部屈曲，

26、會很快導致喪失承載力，用。同時，翼緣板發生局部屈曲，會很快導致喪失承載力，故常故常采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩采用限制翼緣寬厚比的方法來防止其局部失穩。 圖中：1 1橫向加勁肋 2 2縱向加勁肋 3 3短加勁肋設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 因此規范規定，梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其因此規范規定，梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比，即寬厚比應滿足：厚度之比，即寬厚比應滿足： 當超計算梁的抗彎強度取當超計算梁的抗彎強度取r rx x=1.0=1.0時，可放寬為：時，可放寬為： 箱形截面梁受壓翼緣板在兩腹板之間的寬厚板應箱形截面梁受壓翼緣板在兩腹板之間的寬

27、厚板應符合：符合：yftb235131yftb235151yftb235401設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 (1)(1)在局部壓應力作用下在局部壓應力作用下: : (2)(2)在剪應力作用下：在剪應力作用下： (3)(3)在彎曲應力作用下：在彎曲應力作用下：ywwfth23584ywwfth235104ywwfth2351745.4.5.4.2 2 腹板的局部穩定計腹板的局部穩定計算算設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.4.5.4.3 3 組合梁腹板加勁肋的設置組合梁腹板加勁肋的設置5.4.3.1 5.4.3.1 腹板加勁肋的設置和布置腹

28、板加勁肋的設置和布置 承受靜力荷載和間接動力荷載的組合梁，承受靜力荷載和間接動力荷載的組合梁，一般考慮腹板屈曲強度，按規定布置加勁肋并一般考慮腹板屈曲強度，按規定布置加勁肋并計算其抗彎和抗剪承載力，而直接承受動力荷計算其抗彎和抗剪承載力，而直接承受動力荷載的吊車梁及類似構件，則按下列要求規定配載的吊車梁及類似構件，則按下列要求規定配置加勁肋，并計算各板段的穩定性。置加勁肋，并計算各板段的穩定性。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.4.5.4.3.23.2

29、 加勁肋的構造要求加勁肋的構造要求 焊接梁的加勁肋一般用鋼板做成，并在腹板兩側成對焊接梁的加勁肋一般用鋼板做成，并在腹板兩側成對布置。對非吊車梁的中間加勁肋，為了節約鋼材和制造工布置。對非吊車梁的中間加勁肋，為了節約鋼材和制造工作量，也可單側布置。作量，也可單側布置。 橫向加勁肋的間距橫向加勁肋的間距a a不得小于不得小于0.5h0，也不得大于，也不得大于2h0 ( (對對c=0的梁，的梁，h0/tw100時，可采用時，可采用2.5h0) )。 加勁肋應有足夠的剛度才能作為腹板的可靠支承，所加勁肋應有足夠的剛度才能作為腹板的可靠支承，所以對加勁肋的截面尺寸和截面慣性矩應有一定要求。以對加勁肋的

30、截面尺寸和截面慣性矩應有一定要求。 雙側布置的鋼板橫向加勁肋的外伸寬度應滿足下面規雙側布置的鋼板橫向加勁肋的外伸寬度應滿足下面規定要求，若單側布置時，外伸寬度應增大定要求，若單側布置時，外伸寬度應增大20。 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 加勁肋的厚度不應小于加勁肋的厚度不應小于實際取用外伸寬度的實際取用外伸寬度的1/151/15。 當腹板同時用橫向加勁當腹板同時用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強時，應肋和縱向加勁肋加強時，應在其相交處切斷縱向肋而使在其相交處切斷縱向肋而使橫向肋保持連續。此時，橫橫向肋保持連續。此時，橫向肋的斷面尺寸除直符合上向肋的斷面尺寸除直符合上述規

31、定外，其截面慣性矩述規定外，其截面慣性矩( (對對z-z軸，圖軸，圖5.4.5)5.4.5)，尚應，尚應滿足下式要求：滿足下式要求：圖圖5.4.5 腹板加勁肋腹板加勁肋橫向加勁肋橫向加勁肋yzzybs/3(40)tw縱向加勁肋縱向加勁肋bs/2(60)bs設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 縱向加勁肋的截面慣性矩縱向加勁肋的截面慣性矩( (對對y-y軸軸) )，應滿足下列公式，應滿足下列公式的要求：的要求： 當當a/h00.85時，時， 當當a/h00.85時，時， 對大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角鋼加勁肋，其對大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角鋼加勁肋，其截面慣性矩不

32、得小于相應鋼板加勁肋的慣性矩。截面慣性矩不得小于相應鋼板加勁肋的慣性矩。 計算加勁肋截面慣性矩的計算加勁肋截面慣性矩的y軸和軸和z軸，雙側加勁肋為腹軸，雙側加勁肋為腹板軸線；單側加勁肋為與加勁肋相連的腹板邊緣線。板軸線；單側加勁肋為與加勁肋相連的腹板邊緣線。305 .1wythI3020045. 05 . 2wythhahaI303wzthI 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 為了避免焊縫交叉，減小焊接應力，在加勁肋端部應切去寬約為了避免焊縫交叉，減小焊接應力，在加勁肋端部應切去寬約bs/3(40)、高約、高約bs/2(60)的斜角的斜角( (圖圖5.4.5)5.4.

33、5)。對直接承受動力荷載。對直接承受動力荷載的梁的梁( (如吊車梁如吊車梁) )，中間橫向加勁肋下端不應與受拉翼緣焊接，中間橫向加勁肋下端不應與受拉翼緣焊接( (若焊若焊接，將降低受拉翼緣的疲勞強度接，將降低受拉翼緣的疲勞強度) )，一般在距受拉翼緣，一般在距受拉翼緣50100mm處斷開處斷開 圖圖5.4.65.4.6（b)b)。圖圖5.4.6 支承加勁肋支承加勁肋bs/3(40)bs/2(60)h0bx刨平抵緊刨平抵緊刨平抵緊刨平抵緊2t50100t刨平刨平ccccc(a)(b)設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 支承加勁肋系指承受固定集中荷載或者支座反力的橫向支承加

34、勁肋系指承受固定集中荷載或者支座反力的橫向加勁肋。此種加勁肋應在腹板兩側成對設置，并應進行整加勁肋。此種加勁肋應在腹板兩側成對設置，并應進行整體穩定和端麗承壓計算體穩定和端麗承壓計算, ,其截面往往比中間橫向加勁肋大。其截面往往比中間橫向加勁肋大。 (1)(1)按軸心壓桿計算支承加勁肋在腹板平面外的穩定性。按軸心壓桿計算支承加勁肋在腹板平面外的穩定性。此壓桿的截面包括加勁肋以及每側各此壓桿的截面包括加勁肋以及每側各 范圍內范圍內的腹板面積，其計算長度近似取為的腹板面積，其計算長度近似取為h0。 (2)(2)支承加勁肋一般刨平抵緊于梁的翼緣或柱頂，其端支承加勁肋一般刨平抵緊于梁的翼緣或柱頂，其端

35、面承壓強度按下式計算：面承壓強度按下式計算： ywft/235155.4.5.4.3.33.3 支座加勁肋支座加勁肋cececefAF設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 突緣支座的伸出長度不應大子加勁肋厚度的突緣支座的伸出長度不應大子加勁肋厚度的2 2倍。倍。 (3)(3)支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應按承受全部支承加勁肋與腹板的連接焊縫，應按承受全部集中力或支反力進行計算。計算時假定應力沿焊縫長集中力或支反力進行計算。計算時假定應力沿焊縫長度均勻分布。度均勻分布。設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.5.5 5.1.1單向彎曲型鋼梁單向彎曲型鋼

36、梁 型鋼梁中應用最多的是普通工字鋼和型鋼梁中應用最多的是普通工字鋼和H型鋼，由于型鋼梁翼緣型鋼，由于型鋼梁翼緣和腹板的寬厚比都較小，其局部穩定性常可得到保證，不需進行驗和腹板的寬厚比都較小，其局部穩定性?？傻玫奖ＷC，不需進行驗算。算。 單向彎曲型鋼梁的設計步驟為：單向彎曲型鋼梁的設計步驟為：1. 1. 計算梁的內力計算梁的內力 根據已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩根據已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩Mx和剪力和剪力V。2.2.計算需要的凈截面抵抗矩計算需要的凈截面抵抗矩Wnx 依據正應力強度條件依據正應力強度條件, ,需要的凈截面抵抗矩為：需要的凈截面抵抗矩為： 根據根據Wnx 查型鋼表選

37、用合適的型鋼號。查型鋼表選用合適的型鋼號。 fMWxxnx5.5.5 5 型鋼梁的截面選擇型鋼梁的截面選擇設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件3.3.截面強度驗算截面強度驗算 包括正應力強度、剪應力強度、局部壓應力強度。包括正應力強度、剪應力強度、局部壓應力強度。由于腹板較厚，一般型鋼梁的剪應力強度，也可不必驗由于腹板較厚，一般型鋼梁的剪應力強度，也可不必驗算。算。 4.4.整體穩定性驗算整體穩定性驗算 驗算方法詳見穩定計算一節。驗算方法詳見穩定計算一節。 5.5.剛度驗算剛度驗算 按剛度公式進行驗算。按剛度公式進行驗算。 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構

38、件受彎構件5.5.5 5.2 .2 雙向彎曲型鋼梁雙向彎曲型鋼梁 雙向彎曲型鋼梁的設計步驟基本上和單向彎曲型鋼梁相雙向彎曲型鋼梁的設計步驟基本上和單向彎曲型鋼梁相同，具體如下：同，具體如下： 1. 1. 計算梁的內力計算梁的內力 根據已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩根據已知梁的荷載設計值計算梁的最大彎矩 Mx、My和和剪力剪力V。 2.2.計算所需的凈截面抵抗矩計算所需的凈截面抵抗矩Wnx 先按先按 ，但考慮到，但考慮到My的作用，可適當增大的作用，可適當增大Wnx 值來選用型鋼號，一般用值來選用型鋼號，一般用(1.1-1.2)(1.1-1.2)Wnx。 3.3.強度驗算強度驗算 正應力強度

39、、折算應力。正應力強度、折算應力。4.4.整體穩定性驗算整體穩定性驗算 按相應公式進行驗算。按相應公式進行驗算。 設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.5.剛度驗算剛度驗算 驗算公式為：驗算公式為： 式中：式中：vx vy 沿兩個主軸沿兩個主軸( (x軸和軸和y軸軸) )方向的方向的分撓度，它們分別由荷載標準值分撓度，它們分別由荷載標準值qbx和和qby 計算。計算。 22yx設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件5.5.6 6.1 .1 截面尺寸的選擇與驗算截面尺寸的選擇與驗算 當型鋼梁不能滿足受力和使用要求時，一般采用工字形焊接組合梁。焊接當型鋼

40、梁不能滿足受力和使用要求時，一般采用工字形焊接組合梁。焊接梁常用兩塊翼緣板和一塊腹板焊接成雙軸對稱工字形截面。選擇截面尺寸時要梁常用兩塊翼緣板和一塊腹板焊接成雙軸對稱工字形截面。選擇截面尺寸時要同時考慮安全和經濟因素同時考慮安全和經濟因素, ,先確定梁高先確定梁高, ,然后再確定腹板尺寸和翼緣尺寸。然后再確定腹板尺寸和翼緣尺寸。 1.1.截面高度的確定截面高度的確定 梁的截面高度是焊接梁截面的一個最重要的尺寸，選擇時可梁的截面高度是焊接梁截面的一個最重要的尺寸，選擇時可從以下三個方面考慮：從以下三個方面考慮： （1 1）容許最大高度：梁的截面高度必須滿足凈空要求，即梁）容許最大高度：梁的截面高

41、度必須滿足凈空要求，即梁高不能超過建筑設計或工藝設備需要的凈空允許的限值。依此條高不能超過建筑設計或工藝設備需要的凈空允許的限值。依此條件所決定的截面高度稱為容許最大高度。件所決定的截面高度稱為容許最大高度。 5.5.6 6 組合梁截面設計組合梁截面設計設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 （2 2）經濟梁高：當梁的最大彎矩已知時，需要的凈截面）經濟梁高：當梁的最大彎矩已知時，需要的凈截面抵抗矩可由公式算出。為了滿足需要的截面抵抗矩，可以用抵抗矩可由公式算出。為了滿足需要的截面抵抗矩，可以用高而窄的截面，也可以用矮而寬的截面。它們的截面抵抗矩高而窄的截面，也可以用矮而寬的

42、截面。它們的截面抵抗矩雖然可以相同，但耗鋼量卻不同，合理的設計應使翼緣和腹雖然可以相同，但耗鋼量卻不同，合理的設計應使翼緣和腹板的總用鋼量為最少。根據這一原則確定的梁高叫經濟高度。板的總用鋼量為最少。根據這一原則確定的梁高叫經濟高度。設計時可參照以下經驗公式初選截面高度。設計時可參照以下經驗公式初選截面高度。 （3 3）容許最小高度：一般依剛度條件所決定。梁的撓度）容許最小高度：一般依剛度條件所決定。梁的撓度大小常與截面高度有關，以均布荷載作用下的簡支梁為例，大小常與截面高度有關，以均布荷載作用下的簡支梁為例，其最大撓度為：其最大撓度為： )(3073cmWhnxelEhlEIlMlqEIlE

43、Ilqkxkkxxk5108485384522224設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件 當梁的強度充分發揮作用，按荷載標準值計算時，應取當梁的強度充分發揮作用，按荷載標準值計算時，應取 , ,為荷載分項系數，可近似取為為荷載分項系數，可近似取為1.31.3。 由此可得：由此可得： 即：即： 所選梁高應同時滿足以上三個條件，即所選梁高應同時滿足以上三個條件，即 , ,并并盡可能等于或略小于經濟高度。盡可能等于或略小于經濟高度。3 .148102wEhfl2 .315minwlEflh設計原理設計原理鋼結構鋼結構第五章第五章 受彎構件受彎構件2.2.腹板尺寸的確定腹板尺寸的確定 梁翼緣板的厚度梁翼緣板的厚度 t 相對較小，腹板高度較梁高相對較小，腹板高度較梁高 h 小的小的不多。因此，梁的腹板高度可取稍小于梁高不多