第五章梁的设计

第 五 章

第五章 梁的设计
§5-1 §5-2 §5-3 §5-4 §5-5 §5-6 梁的类型和梁格布置 梁的设计 腹板加劲肋的布置和设计 实腹梁的构造设计 吊车梁的设计特点 冷弯型钢檩条和墙梁的设计特点

§5-1
梁的类型和梁格布置
5.1.1 梁的类型
5.1.2 梁格布置

5.1.3 主次梁连接 1.叠接（主次梁不等高连接） 2.平接（主次梁等高连接）
3. 降 低 连 接

1.叠接（主次梁不等高连接）

2.平接（主次梁等高连接）

§5-2
梁设计的要求：
梁的设计
钢梁设计应满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要求。 (1)梁的强度计算（抗弯、抗剪、折算应力和局压应力）； (2)刚度（控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定的容 许值）； (3)整体稳定（梁不发生侧向弯扭失稳，主要通过对梁的受 压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截面以降低弯曲压 应力至临界应力以下）； (4)局部稳定（翼缘和腹板等板件不发生局部凸曲失稳，在 梁中主要通过限制受压翼缘和腹板的宽厚比不超过规定，对 组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性）。

5.2.1 型钢梁的设计
一、设计原则 强度、整体稳定、刚度要求 局部稳定一般均满足要求。 二、设计步骤 （一）单向弯曲型钢梁 以工字型钢为例 1、梁的内力求解： 设计荷载下的最大Mmax 及Vmax（不含自重）。 2、Wnx求解：
W nx M max ≥ γxf

二、截面验算

W x I y W y等。

截面确定后，求得截面几何参数I

x

1、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折

算应力；

2、整体稳定验算；

3、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保证

4、刚度验算；

此外，在动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。

5.3.2 加劲肋的构造要求

5.3.3 支承加劲肋计算 t
≤2t
50-100
bs / 3 bs / 2
ho
C C
C C
C
1.端面承压
N σce = ≤ fce Ace
Ace--加劲肋端面实际承压面积; fce--钢材承压强度设计值。

2.加劲肋应按轴心受压构件验算其垂直于腹板方向的整体稳定， 截面为十字形截面，取加劲肋每侧腹板长度为 C = 15 t w 235 / f y 及加劲肋, 作为计算截面面积。
F ϕA
≤ f
3.支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部集中力或支座反 力，计算时假定应力沿焊缝长度均匀分布。 4.支承加劲肋与翼缘的连接焊缝，应按传力情况进行连接焊缝计 算。

§5.4 实腹梁的构造设计
5.4.1翼缘与腹板连接焊缝设计

单位长度上的剪力Vh：
VS1 VS1 Vh = τ 1t w = ⋅ tw = Ix I x tw 式中：S1 − −翼缘截面对中和轴的面 积矩；
Q ∴
τf
V1 VS 1 = = ≤ f fw 2 × 0 .7 h f 1 .4 h f I x 且满足构造要求。
VS 1 hf ≥ 1.4 I x f fw

当在梁顶作用有集中力F时，单位长度焊缝所受竖向压力为：
P = σ ctw =
ψF
t w lz
2
⋅ tw =
ψF
lz
σf =
ψF
2 he l z
=
ψF
1 .4 h f l z
由
⎛σ ⎜ ⎜β ⎝
f f
⎞ w ⎟ +τ 2 ≤ f f f 得： ⎟ ⎠ ⎛ ψF ⎜ ⎜ 1 .4 h l β f z ⎝ ⎛ VS 1 ⎞ ⎟ +⎜ ⎜ 1 .4 h I ⎟ f x ⎝ ⎠
2
2
f
⎞ ⎟ ≤ f fw ⎟ ⎠
2
∴
hf
1 ≥ 1 .4 f
w f
⎛ ψF ⎞ ⎛ VS 1 ⎜ ⎟ +⎜ ⎜ I ⎜β l ⎟ ⎝ x ⎝ f z ⎠
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2

5.4.2 组合梁截面沿长度的改变
一般来讲，截面M沿l改变，为节约钢材，将M较小区段的梁 截面减小，截面的改变有两种方式： 1、改变翼缘板截面 （1）单层翼缘板，一般改变bf，而t不变，做法如图：
2.5 1
l
bf
bf’
~l/6
~l/6
M1 （a ）
M （ b）
M1

（2）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断点计算 确定，做法如图：
l1 M1 l
l1 M1
为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度l1应 满足：

l1 M1 l
l1 M1
1）端部有正面角焊缝时： 当hf ≥0.75t1时： l1 ≥b1 当hf < 0.75t1时： l1 ≥1.5b1 2）端部无正面角焊缝时：l1 ≥2b1 b1 、t1---外层翼缘板的宽度和厚度；hf --焊脚尺寸。

2、改变梁高 具体做法如图：
≥h/2
≥h/2
焊接
l/6~ l/5
抵紧
h
h

5.4.3梁的拼接
1.型钢梁的拼接：

2. 组合梁的拼接：
~500 ~500
3 5 5
≥10tw
1 4 4 2 3 5 4 2
5
’拼接处对接焊缝不能与基本 金属等强时,受拉翼缘焊缝应计 算确定； ’翼缘拼接板的内力应按下式 计算: N1=Afnf Afn--被拼接翼缘板净截面面积。
1 4