梁的设计.ppt

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1、钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 钢梁主要用做楼盖梁、平台梁、吊车梁、墙架梁、檩条钢梁主要用做楼盖梁、平台梁、吊车梁、墙架梁、檩条;按梁的支承情况可将梁分为简支梁、连续梁、悬臂梁按梁的支承情况可将梁分为简支梁、连续梁、悬臂梁;按梁在结构中的作用不同可梁分为主梁与次梁按梁在结构中的作用不同可梁分为主梁与次梁;按截面是否沿构件轴线方向分为等截面梁与变截面梁按截面是否沿构件轴线方向分为等截面梁与变截面梁;钢梁按制作方法不同分为型钢梁和焊接组合梁钢梁按制作方法不同分为型钢梁和焊接组合梁;型钢梁又分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁型钢梁又分为热轧型钢梁和冷弯薄

2、壁型钢梁;蜂窝梁，组合梁。蜂窝梁，组合梁。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 1.简单式梁格简单式梁格 2.普通式梁格普通式梁格 3.复式梁格复式梁格 主梁次梁主梁纵向次梁横向次梁主梁钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 主次梁间的连接主次梁间的连接 1.叠接叠接 2.平接平接 3.降低连接降低连接 主梁次梁次梁主梁主梁次梁次梁主梁主梁次梁次梁主梁主梁次梁主梁次梁次梁主梁主梁次梁次梁钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 选择型钢选择型钢 梁高、腹板厚度和翼缘尺寸。梁高、腹板厚度和翼缘尺寸。1.梁高的估算梁高的估算 1）确定梁的高度应考虑建筑要求确定梁的高度应考虑建筑要求 2）梁的

3、刚度）梁的刚度 3）梁的经济条件）梁的经济条件fMWxxnxnxW钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计建筑高度决定梁的最大高度建筑高度决定梁的最大高度 刚度决定梁最小高度刚度决定梁最小高度 梁最大挠度应符合要求：梁最大挠度应符合要求：梁的刚度和高度有直接关系，充分发挥强度，取梁的刚度和高度有直接关系，充分发挥强度，取 经济高度经验公式：经济高度经验公式：maxhminh245)2/(485485848538452max2max2max224maxvEhlhEWlMEIlMlqEIlEIlqvkxkxkkxxk3.1/maxf2.315minvlEflhcmWhxe3073钢结构基本原理及设

4、计钢结构基本原理及设计2.腹板尺寸腹板尺寸梁高确定腹板高也确定，腹板高为梁高减两个翼缘的梁高确定腹板高也确定，腹板高为梁高减两个翼缘的厚度，腹板高考虑钢板规格，使腹板高度为厚度，腹板高考虑钢板规格，使腹板高度为50mm模数模数maxmax1.2vw wVfh t腹板厚度应满足：腹板厚度应满足：值一般较小，为满足局部稳定和构造要求，按下值一般较小，为满足局部稳定和构造要求，按下列经验公式算：列经验公式算：vwwfhVtmax2.15.3wwht 钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 3.翼缘尺寸翼缘尺寸 求得需要的净截面模量，则整个截面需要的惯性矩为：求得需要的净截面模量，则整个截面需要的惯

5、性矩为：腹板惯性矩为：腹板惯性矩为：翼缘惯性矩为：翼缘惯性矩为：2hWInxx30121htIww20)2/(2hbtIIIwxt20)(2hIIbtwx钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 b取取(1/31/5)h，同时保证局部稳定，选择同时保证局部稳定，选择b和和t时要符合时要符合钢板规格尺寸，一般钢板规格尺寸，一般b取取10mm的倍数，的倍数，t取取2mm的倍数，且的倍数，且 不小于不小于8mm。1.正应力正应力 梁截面最大弯矩及可能产生最大正应力处的弯矩梁截面最大弯矩及可能产生最大正应力处的弯矩 单向受弯时验算单向受弯时验算 双向受弯时验算双向受弯时验算 钢结构基本原理及设计钢结构

6、基本原理及设计2.剪应力剪应力3.局部压应力局部压应力4.折算应力折算应力在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应同时受有较大的正应力和剪应力，应验算折算应力。力和剪应力，应验算折算应力。下列简化计算公式：下列简化计算公式：对等截面简支梁：对等截面简支梁：对变截面简支梁：对变截面简支梁：xkxkxkEIlMEIlqEIlqv10848538452max44)2531(1012maxxxxxkIIIEIlMv钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计式中：式中：均布线荷

7、载标准值；均布线荷载标准值；荷载标准值下梁的最大弯矩；荷载标准值下梁的最大弯矩；跨中毛截面惯性矩；跨中毛截面惯性矩；支座附近毛截面惯性矩；支座附近毛截面惯性矩；梁的截面类型选择计算整体稳定系数。梁的截面类型选择计算整体稳定系数。焊接工字钢和轧制焊接工字钢和轧制H型钢简支梁。型钢简支梁。轧制普通工字钢简支梁。轧制普通工字钢简支梁。轧制槽钢简支梁。轧制槽钢简支梁。大于大于0.6时，都应采用相应的时，都应采用相应的 代替代替kqmaxkMxI1xIbb钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 型钢梁的局部稳定不验算型钢梁的局部稳定不验算 焊接组合梁，翼缘限制板件宽厚比焊接组合梁，翼缘限制板件宽厚比

8、腹板通过设置加劲肋的方法腹板通过设置加劲肋的方法 设置加劲肋的原则及局部稳定验算；设置加劲肋的原则及局部稳定验算；另一方法是允许腹板发生局部失稳，利用屈曲后承另一方法是允许腹板发生局部失稳，利用屈曲后承载力载力 规范建议对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的规范建议对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的梁宜考虑利用屈曲后强度。梁宜考虑利用屈曲后强度。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1.直接动载吊车梁及其它的组合梁，可根据腹板高厚直接动载吊车梁及其它的组合梁，可根据腹板高厚比的大小，布置横向、纵向及短向加劲肋。比的大小，布置横向、纵向及短向加劲肋。对于承受静力荷载的梁宜考虑腹板屈曲后强度，仅

9、配支对于承受静力荷载的梁宜考虑腹板屈曲后强度，仅配支承加劲肋不能满足要求时应设置中间横向加劲肋。承加劲肋不能满足要求时应设置中间横向加劲肋。2.用型钢及钢板制作，宜成对布置，也可单侧布置，用型钢及钢板制作，宜成对布置，也可单侧布置，支承加劲肋、考虑腹板屈曲后强度的梁的中间横向加劲支承加劲肋、考虑腹板屈曲后强度的梁的中间横向加劲肋及重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。肋及重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计3.不考虑屈曲后强度的组合梁的横向加劲肋最小间距不考虑屈曲后强度的组合梁的横向加劲肋最小间距为为 ，最大间距为，最大间距为 。对无局部压应力的梁，当

10、对无局部压应力的梁，当 时可采用时可采用2.5h0。短向加劲肋的最小间距为。短向加劲肋的最小间距为 ，为纵向加为纵向加劲肋至腹板计算高度上边缘的距离。劲肋至腹板计算高度上边缘的距离。05.0 h02hywfth235100/0175.0h1h钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 1.在腹板两侧成对配置钢板横向加劲肋，尺寸符合下列公式在腹板两侧成对配置钢板横向加劲肋，尺寸符合下列公式要求：要求：外伸宽度：外伸宽度：xbs bs/2（60）bs/3（40）yh0ts04030shbmm钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 厚厚 度：度：在腹板一侧配置的钢板横向加劲肋，其外伸宽度应大于在腹板

11、一侧配置的钢板横向加劲肋，其外伸宽度应大于1.2倍，厚度不小于其外伸宽度的倍，厚度不小于其外伸宽度的1/15。2.焊接梁的横向加劲肋与翼缘板相接处应切角，当切成焊接梁的横向加劲肋与翼缘板相接处应切角，当切成斜角时，其宽约为斜角时，其宽约为 (但不大于但不大于40mm)，高约为高约为 (但但不大于不大于60mm)。15ssbt 3/sb2/sbzzzzzztwbstwbsbstszz钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计3.在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲加劲 肋的截面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩尚肋的截面尺寸除应符合

12、上述规定外，其截面惯性矩尚应符合下式要求：应符合下式要求：4.纵向加劲肋的截面惯性矩纵向加劲肋的截面惯性矩 ，应符合下列公式要求：，应符合下列公式要求：当当 时，时，当当 时，时，5.短加劲肋短加劲肋6.型钢加劲肋型钢加劲肋303wzthI yI305.1wythI 30200)(45.05.2(wythhahaI85.0/0ha85.0/0ha钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算在按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋

13、每侧肋每侧 范围内的腹板面积，计算长度取范围内的腹板面积，计算长度取 。力较小时焊接，力力较小时焊接，力较大时刨平顶紧。较大时刨平顶紧。h0 aywft/23515ywft/235150h钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1.定义定义支承加劲肋的作用是把集中力或支座反力通过加劲肋传支承加劲肋的作用是把集中力或支座反力通过加劲肋传给梁腹板。目的是使集中力间接传给腹板，从而避免使腹板给梁腹板。目的是使集中力间接传给腹板，从而避免使腹板局部压屈。支承加劲肋在梁腹板两侧设置。其受力如同轴心局部压屈。支承加劲肋在梁腹板两侧设置。其受力如同轴心受压柱。设计时应保证其在腹板平面外的整体稳定。受压柱。设

14、计时应保证其在腹板平面外的整体稳定。(2t)钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2普通式梁支承肋应与上下翼缘刨平顶紧。粱端剪力通过普通式梁支承肋应与上下翼缘刨平顶紧。粱端剪力通过焊缝传给翼缘，再传给柱顶板。焊缝传给翼缘，再传给柱顶板。突缘支承肋向下伸出下翼缘。且不超过其厚度的两倍突缘支承肋向下伸出下翼缘。且不超过其厚度的两倍(2t)，粱的最大剪力通过焊缝传给突缘支承肋再通过水平焊缝传到柱粱的最大剪力通过焊缝传给突缘支承肋再通过水平焊缝传到柱顶板上去。顶板上去。(2t)钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计(1)局部承压：局部承压：cRAce fceAce 端部承压面积端部承压面积(接触处

15、净面积）；接触处净面积）；fce钢材端面承压强度设计值。钢材端面承压强度设计值。2tRAce/23.传力计算传力计算钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计(2)稳定计算：稳定计算：支承加劲肋按轴心受压验算腹板平面外的整体稳定。支承加劲肋按轴心受压验算腹板平面外的整体稳定。计算长度近似取腹板高度计算长度近似取腹板高度h0。(2t)Rywft23515ywft23515ywft23515钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计范围内的腹板面积。公式为：范围内的腹板面积。公式为：ywft23515fAR截面积截面积A包括加劲肋截面积和加劲肋两侧包括加劲肋截面积和加劲肋两侧 轴心受压稳定系数。轴心受

16、压稳定系数。(2t)Rywft23515ywft23515ywft23515钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计(3)加劲肋与底板之间的水平角焊缝：加劲肋与底板之间的水平角焊缝：式中：式中：lw每条焊缝的长度每条焊缝的长度lw1.22焊缝强度增大系数焊缝强度增大系数 wtwfflhR7.0(2t)R钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计(4)加劲肋与腹板之间的竖向角焊缝：加劲肋与腹板之间的竖向角焊缝：wtwfflhR7.0假设焊缝应力均匀分布假设焊缝应力均匀分布式中：式中：lw每条焊缝长度，突缘支座加劲肋为两条；每条每条焊缝长度，突缘支座加劲肋为两条；每条lw。普普通梁加劲肋为四条焊缝；每条通梁加劲肋为四条焊缝；每条lw。(2t)R钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1.焊接工字形，焊缝单位长度的纵向剪力为：焊接工字形，焊缝单位长度的纵向剪力为：Vh1 1maxmaxwhtV1wxtISV1max1钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计双面角焊缝需要的焊角尺寸为：双面角焊缝需要的焊角尺寸为：2.梁上集中荷载，未设支承加紧肋，或有移动的集中荷载，梁上集中荷载，未设支承加紧肋，