知識點1梁的截面形式及應用學習單元3鋼結構基本構件設計與校核《建筑鋼結構施工》任務3.1鋼梁設計與校核梁的截面形式鋼梁的截面形式有型鋼和用鋼板組合的截面兩類，前者稱型鋼梁，后者則稱組合梁。01型鋼梁02組合梁型鋼梁1工字鋼截面高而窄，且材料較集中于翼緣處，故適合于在其腹板平面內受彎的梁。但由于工字鋼側向剛度低，故往往在按整體穩定計算截面時不夠理想。窄翼緣H型鋼截面的幾何形狀和尺寸可較好地適應梁的受力需要，且其翼緣較工字鋼寬，便于擱置上部構件，因此是比較理想的梁的截面形式。型鋼梁1槽鋼截面因彎曲中心在腹板外側，故當荷載作用在翼緣上時，梁除受彎外還將受扭，因此只宜用在構造上能使荷載接近彎曲中心或能保證截面不產生扭轉的情況；但槽鋼用于雙向彎曲梁和墻梁、檁條時比較理想，且在構造上便于處理（因其一側為平面，便于與其它構件連接）。組合梁2組合梁最常用的是用三塊鋼板焊成的工字形截面，由于其構造簡單，加工方便，且可根據受力需要調配截面尺寸，故用鋼節省。當荷載或跨度較大且梁高受限制或抗扭要求較高時，可采用雙腹板式的箱型截面。但其制造費工，施焊不易，且較費鋼。組合梁2型鋼價格低，且加工簡單，故型鋼梁的造價相對較低，因此宜優先選用。型鋼梁只能適用于跨度和荷載較小的情況。當荷載或跨度較大時，則須采用組合梁。知識點2鋼梁正常工作需滿足的要求學習單元3鋼結構基本構件設計與校核《建筑鋼結構施工》任務3.1鋼梁設計與校核梁的設計對承載能力極限狀態，須作強度和穩定（包括整體穩定和局部穩定）的計算，吊車梁還須作疲勞計算；對正常使用極限狀態，須作剛度（撓度）計算，使所選截面符合要求。01梁的強度要求02梁的剛度要求03梁的整體穩定04梁的局部穩定梁的強度設計梁在承受彎矩作用時，一般還伴隨有剪力作用，故在作梁的強度計算時，須包括抗彎強度和抗剪強度。此外對于工字形、箱形截面梁，在集中荷載處還要求腹板邊緣局部壓應力也不超過強度設計值。最后對于梁內有彎曲正應力、剪應力及局部應力共同作用處，還應驗算其折算應力。梁的強度要求1（1）抗彎強度梁截面的彎曲應力隨彎矩增加而變化，可分為彈性、彈塑性及塑性三個工作階段。梁受荷時各階段彎曲應力的分布梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1（3）局部承壓強度

當梁上翼緣承受沿腹板平面作用的固定集中荷載（包括支座反力）作用，且該處又未設支承加勁肋時；或承受移動集中荷載（如吊車輪壓）作用時，集中荷載通過翼緣傳給腹板，腹板邊緣集中荷載作用處，會有很高的局部橫向壓應力。為保證這部分腹板不致受壓破壞，必須對集中荷載引起的腹板局部橫向壓應力進行計算。梁的強度要求1固定集中荷載梁的強度要求1移動集中荷載梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的強度要求1折算應力的驗算截面梁的強度要求1

梁的強度要求1

梁的剛度梁必須具有一定的剛度才能有效地工作，若剛度不足將會出現撓度太大，會引起居住者不適，或面板開裂；支承吊頂的梁撓度太大，會引起吊頂抹灰開裂脫落；吊車梁撓度太大，會影響吊車正常運行。因此設計鋼梁除應保證各項強度要求之外，還應滿足剛度要求。梁的剛度要求2項次構

件

類

別撓度容許值[vT][vQ]

1吊車梁和吊車桁架（按自重和起重量最大的一臺吊車計算撓度）（1）手動吊車和單梁吊車(含懸掛吊車)（2）輕級工作制橋式吊車

（3）中級工作制橋式吊車

（4）重級工作制橋式吊車

2手動或電動葫蘆的軌道梁3有重軌（重量≥38kg/m）軌道的工作平臺梁有輕軌（重量≤24kg/m）軌道的工作平臺梁受彎構件的撓度容許值梁的剛度要求2項次構

件

類

別撓度容許值[vT][vQ]4樓（屋）蓋梁或桁架、工作平臺梁（第3項除外）和平臺板

（1）主梁或桁架（包括設有懸掛起重設備的梁和桁架）（2）僅支承壓型金屬板屋面和冷彎型鋼檁條

（3）除支承壓型金屬板屋面和冷彎型鋼檁條外，尚有吊頂

（4）抹灰頂棚的次梁（5）除第（1）～第（4）外的其他梁（包括樓梯梁）（6）屋蓋檁條支承壓型金屬板屋面者支承其他屋面材料者有吊頂（7）平臺板

梁的剛度要求2項次構

件

類

別撓度容許值[vT][vQ]

5墻架構件（風荷載不考慮陣風系數）

（1）支柱

（2）抗風桁架（作為連續支柱的支承時）

（3）砌體墻的橫梁（水平方向）

（4）支承壓型金屬板、瓦楞鐵和石棉瓦墻面的橫梁（水平方向）；（5）支撐其他墻面材料的橫梁（水平方向）（6）帶有玻璃窗的橫梁（豎直和水平方向）

梁的剛度要求2

梁的剛度要求2

梁的剛度要求2

梁的剛度要求2

梁的剛度要求2

梁的剛度要求2

梁的整體穩定為了提高梁的強度和剛度，梁截面的抗彎模量及慣性矩愈大愈好；另一方面，為節約鋼材減輕自重，又要求截面面積愈小愈好。從強度、剛度以及充分有效利用材料考慮，梁的截面愈高愈窄愈有利。但是太高太窄的梁，會產生新的問題：梁可能在達到強度極限承載力之前，喪失整體穩定。梁的整體穩定3

梁整體穩定的計算梁喪失整體穩定時必然同時發生側向彎曲和扭轉變形，因此當采取了必要的措施阻止梁受壓翼緣發生側向變形，或者使梁的整體穩定臨界彎矩不小于梁的屈服彎矩時，計算梁的抗彎強度后也不需要再計算梁的整體穩定。梁的整體穩定3

《鋼結構設計標準》規定，符合下列情況時，可不計算梁的整體穩定性：有鋪板（各種鋼筋混凝土板和鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣的側向位移時。梁的整體穩定3

梁的整體穩定3

梁的整體穩定3

組合梁的局部穩定翼緣或腹板出現局部失穩，雖不會使梁立即失去承載力，但是板的局部屈曲部位退出工作后，將使梁的剛度減小，強度和穩定性降低。梁的局部穩定4

組合梁翼緣的局部穩定梁的局部穩定4

組合梁翼緣的局部穩定梁的局部穩定4組合梁腹板的局部穩定分為兩種情況：對于承受靜力荷載和間接承受動力荷載的組合梁，《鋼結構設計標準》允許考慮腹板屈曲后的強度，即此時允許腹板發生局部屈曲失穩，并按腹板屈曲后的強度計算承載力。對于直接承受動力荷載的吊車梁及類似構件或其它不考慮腹板屈曲后強度的組合梁，《鋼結構設計標準》要求配置加勁肋，并通過計算保證局部穩定要求。梁的局部穩定4

梁的局部穩定4腹板加勁肋布置1—橫向加勁肋；2—縱向加勁肋；3—短加勁肋；4—支承加勁肋梁的局部穩定4為了保證梁的局部穩定，應根據腹板高厚比的比值配置加勁肋。具體做法是根據腹板在各種應力作用下的屈曲特征，在相應的凹凸變形部位，設置橫向加勁肋、縱向加勁肋、短加勁肋以及支承加勁肋等。對于承受靜力荷載和間接承受動力荷載的組合梁，最好是利用腹板屈曲后強度進行設計；對直接承受動力荷載的吊車梁或類似構件或其他不考慮屈曲后強度的組合梁，按下面方法配置加勁肋。梁的局部穩定4

梁的局部穩定4

梁的局部穩定4

梁的局部穩定4梁的局部穩定4

知識點3鋼梁的設計方法學習單元3鋼結構基本構件設計與校核《建筑鋼結構施工》任務3.1鋼梁設計與校核01型鋼梁截面設計02組合梁截面設計型鋼梁型鋼梁通常采用的型鋼為工字鋼、槽鋼和H型鋼。型鋼梁設計應滿足強度、剛度及整體穩定要求。型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1注意強度及穩定按荷載設計值計算，剛度按荷載標準值計算。由于型鋼梁腹板較厚，故一般均能滿足抗剪強度和折算應力的要求，因此，若在最大剪力處截面無太大削弱，一般均可不作驗算。對于翼緣上只承受均布荷載的梁，局部承壓強度也可不驗算。型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1解：將次梁A設計為簡支梁，計算簡圖如圖所示。型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計1

型鋼梁截面設計2

組合梁設計

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2翼緣厚度不應小于8mm，亦不宜大于50mm（低碳鋼）或36mm（低合金鋼）。厚板缺陷較多，強度較低，焊接性能也差，須采用焊前預熱或焊后熱處理等措施，而板過薄容易翹曲變形。翼緣厚度宜取2mm的倍數，同時應符合鋼板規格。組合梁截面驗算截面尺寸確定后，按實際選定尺寸計算各項截面幾何特性，然后進行強度、剛度、整體穩定性和局部穩定驗算。如果梁截面尺寸沿跨長有變化，應在截面改變設計之后進行抗剪強度、剛度、折算應力的驗算。組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁翼緣焊縫計算在焊接梁中，翼緣與腹板間的焊縫要由計算確定。組合梁截面設計2在焊接梁中，翼緣與腹板間的焊縫要由計算確定。（1）對承受較大動力荷載的梁，因角焊縫容易產生疲勞破壞，這時翼緣和腹板間可采用頂接的對接焊縫連接。對接焊縫可以認為與主體金屬等強，不必計算。（2）翼緣與腹板間的焊縫通常采用角焊縫。若采用角焊縫，按下面的方法計算。組合梁截面設計2組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

組合梁截面設計2

知識點1鋼柱的分類及應用學習單元3鋼結構基本構件設計與校核《建筑鋼結構施工》任務3.2鋼柱設計與校核01鋼柱的分類02鋼柱的應用鋼柱的分類1鋼柱根據受力不同，可以分為軸心受力和偏心受力兩種，前者稱為軸心受拉或軸心受壓構件，后者稱為拉彎或壓彎構件。鋼柱的應用2鋼結構中的桁架、網架、塔架等由桿件組成的構件，一般都將節點假設為鉸接。因此，若荷載作用在節點上，則所有桿件均可作為軸心拉桿或軸心壓桿。若桁架同時還作用有非節點荷載，則受該荷載作用的上弦桿為壓彎桿、下弦桿為拉彎桿。鋼柱的應用2鋼結構中的工作平臺柱、單層廠房的剛架柱、高層建筑的框架柱，都是用來支撐上部結構的受壓構件。由于所受荷裁的不同，柱可能受軸心壓力或偏心壓力，也可能還承受彎矩，故它們具有軸心受壓構件或壓彎構件的性質。鋼柱的應用2（a）工作平臺結構；（b）單層廠房結構；（c）高層建筑結構軸心受壓柱和偏心受壓柱知識點2鋼柱的截面形式學習單元3鋼結構構件設計原理《建筑鋼結構施工》任務3.2鋼柱設計與校核01型鋼截面02組合截面型鋼截面1型鋼截面如圖所示的圓鋼、圓管、方管、角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼、T型鋼等，只需要簡單加工就可以用作構件，制造工作量少，省時省工，成本較低，適用于受力較小的構件。組合截面2組合截面是由型鋼或鋼板連接而成，按其構造形式可分為實腹式組合截面和格構式組合截面兩類。實腹式組合截面的形狀和尺寸幾乎不受限制，可根據構件受力性質和力的大小范圍選用合適的截面，從而節約鋼材，但費工費時，成本較高。組合截面2格構式組合截面由于可調整分肢間距，在增加鋼材（綴材）很少的情況下，可以顯著提高截面的慣性矩從而顯著提高構件的剛度，當然，制作較麻煩。知識點3鋼柱正常工作需滿足的基本條件學習單元3鋼結構基本構件設計與校核《建筑鋼結構施工》任務3.2鋼柱設計與校核01軸心受力鋼柱需滿足的條件02框架柱需滿足的條件軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1軸心受力構件節點或拼接處危險截面有效截面系數軸心受力構件剛度軸心受力構件不僅要有足夠的強度，還應有足夠的剛度，否則在制造運輸和安裝過程中將產生過大的變形；在自重作用下會產生過大的撓度，受到風荷載或動力荷載作用時會引起震動或晃動。軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1受拉構件的容許長細比軸心受力鋼柱需滿足的條件1受壓構件的容許長細比軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1（3）穩定性要求軸心受壓構件的整體穩定軸心受壓構件在正常工作條件下除了要滿足強度條件外，還必須滿足構件受力的穩定性要求，而且在通常情況下其極限承載能力是由穩定條件決定的。軸心受壓構件失穩后的屈曲形式包括彎曲屈曲、扭轉屈曲和彎扭屈曲等不同類型。對于一般的雙軸對稱截面的軸心受壓細長構件，失穩后的主要屈曲形式是彎曲屈曲。軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1整體穩定系數表示構件整體穩定性能對承載能力的影響。是小于1的數。在整體穩定計算公式中應取截面尺寸兩主軸穩定系數中的較小者。整體構件的長細比是影響值的主要因素，對不同鋼材、不同截面類型的構件處應考慮其他因素的影響。軸心受力鋼柱需滿足的條件1當格構柱繞虛軸失穩時，引起的變形相比繞實軸失穩要大，所以一般情況下，格構柱的整體穩定主要是針對虛軸的。格構柱繞虛軸方向失穩時，構件的長細比λ_x，必須按規范要求采用各肢件繞虛軸的換算長細比，來求它的穩定系數，然后按整體穩定公式進行計算。軸心受力鋼柱需滿足的條件1軸心受壓構件的局部穩定軸心受壓構件都是由一些板件組成的，一般板件的厚度與板的寬度相比都較小，當承受荷載作用時，可能引起構件喪失局部穩定。圖示為工字形截面軸心受壓構件發生局部失穩的變形形態示意，在腹板和翼緣失穩的情況下，構件還可能維持著整體平衡，但由于部分板件屈曲后退出工作，使構件的有效截面減少，應力分布惡化，導致構件過早喪失承載能力。因而軸心受壓構件必須滿足局部穩定的要求。軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

軸心受力鋼柱需滿足的條件1

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱整體穩定在軸心壓力和彎矩的共同作用下，當壓彎構件受力超過它的穩定承載力時，構件就有可能發生屈曲，喪失穩定。構件有可能在彎矩作用平面內彎曲失穩，也有可能在彎矩作用平面外彎扭失穩。因此，設計時，要分別考慮彎矩作用平面內和彎矩作用平面外的穩定性。框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2

框架柱需滿足的條件2對于T形鋼、雙角鋼T形等單軸對稱截面壓彎構件，當彎矩作用在對稱軸平面內，即繞非對稱軸作用，并且使較大翼緣受壓時，構件失穩時出現的塑性區除存在前述的受壓區屈服和受拉受壓