(钢结构设计原理)第五章梁
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作阶段进行计算，在上式中取x= y =1.0即可。
2021/3/8
抗弯强度的计算
18
抗弯强度的计算
2021/3/8
钢梁的失稳破坏类型
11
钢梁的破坏类型
构件的整体失稳（平衡状态变化）
组成构件的板件发生 局部失稳
2021/3/8
受弯构件设计内容
12
受弯构件设计内容
1. 梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算 应力等强度应足够。
2. 刚度主要是控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定 的容许值。
2021/3/8
梁格类型
7
类型
根据梁的排列方式，梁格可分成下列三种典型的形式 ①简单式梁格——只有主梁，适用于梁跨度较小的情况； ②普通式梁格——有次梁和主梁，次梁支承于主梁上； ③复式梁格——除主梁和纵向次梁外，还有支承于纵向次梁上 的横向次梁。
2021/3/8
钢梁常用截面形式
8
钢梁常用截面形式
超过正常使用极限状态的失效
•梁刚度不足，挠度过大，影响正常使用 •钢结构表面锈蚀严重，耐久性差
2021/3/8
钢梁的强度破坏类型
10
钢梁的破坏类型
截面强度破坏
1、截面最大正应力达到材料相应的屈服强度； 2、截面最大剪应力达到材料相应的屈服强度； 3、截面复合应力处（既有正应力且数值较大，又有 剪应力且数值较大），按第四强度理论计算的折算 应力达到屈服强度（破坏面是斜向的）
16
抗弯强度的计算
在钢梁设计中，如果按照截面的全塑性进行设计，虽然可以 节省钢材，但是变形比较大，会影响结构的正常使用。因此规范规 定可以通过限制塑性发展区有限制的利用塑性，一般的塑性区高度
a为h/8-h/4之间，通过对Wn乘以一个小于F的塑性发展系数x 和y
来实现。
一般梁和非重级工作制吊车梁
单向受力时：
3. 整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳， 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. 局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失 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。
的钢梁组成，充分发挥两者材料
的优势，受力合理，在房屋和桥
梁结构中应用日益广泛。（共同
工作）
2021/3/8
类型
6
类型
依截面的变化情况分 等截面梁和变截面梁。
预应力梁 在梁的受拉侧设置具有较高预拉力的高强度钢索， 原理与预应力混凝土梁相同 。
梁格 由许多梁排列而成的平面体系，例如楼盖和工作平 台等。梁格上的荷载一般先由铺板传给次梁，再由次梁传 给主梁，然后传到柱或墙， 最后传给基础和地基。
2021/3/8
梁的强度计算
13
梁的强度计算
在荷载设计值作用下，梁的弯曲正应力、剪应力、局部 承压应力和在复杂应力状态下的折算应力等均不超过设 计规范规定的相应强度设计值。
1、抗弯强度 2、抗剪强度 3、局部承压强度 4、复杂应力下的强度
2021/3/8
梁的各个工作阶段应力分析
14
梁的各个工作阶段应力分析
第五章梁
1、概述 2、梁的强度和刚度计算 3、梁的整体稳定 4、梁的局部稳定 5、组合梁考虑腹板屈曲后强度的计算 6、钢梁的设计 7、梁的拼接、连接和支座设计
2021/3/8
概述
1
概述
只承受弯矩或弯矩与剪力共同作用的构件称为受弯构件。 结构中的受弯构件主要以梁的形式出现，以弯曲变形为 主或发生弯扭变形的构件称为梁。
3
应用
梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建 筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁，水工 钢闸门中的梁和采油平台梁等。
2021/3/8
类型
4
类型
按弯曲变形状况分：
单向弯曲构件——构件在一个主轴平面内受弯 双向弯曲构件——构件在二个主轴平面内受弯
按支承条件分：
简支梁、连续梁 、悬臂梁 钢梁一般都用简支梁，简支梁制造简单，安装方便，且可避免支 座不均匀沉陷所产生的不利影响。
a)
y
σ<fy
b) y
σ=fy
c) y
σ=fy
塑性
a a
x
εy
弹性
M<My
M=My
塑性
My<M<Mp
①弹性工作阶段 最大弯矩 Me = Wnfy
②弹塑性工作阶段 截面上部和下部出现塑性区，中间为弹 性区。
2021/3/8
梁的各个工作阶段应力分析
15
梁的各个工作阶段应力分析
a)
b)
c)
d)
作用于梁上的荷载通常有：均布荷载、集中荷载； 按工程力学的弹性方法计算荷载作用效应（弯矩、剪力、
变形等）； 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
2021/3/8
受弯构件设计内容
2
受弯构件设计内容
强度
整体稳定
（承载能力极限状态）
受
弯
局部稳定
构
件
刚度 （正常使用极限状态）
2021/3/8
应用
热轧型钢梁(a) 焊接组合截面梁(b) 冷弯薄壁型钢梁(c) 空腹式截面梁(d) 组合梁(e)
特点： 截面开展，力学性能好， 须注意板件局部失稳。
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钢梁的破坏类型
9
钢Biblioteka Baidu的破坏类型
超过承载能力极限状态的破坏
•材料强度不足而丧失承载力的破坏 •变形过大而导致失稳的稳定破坏 •疲劳破坏 •连接失效
不论何种支承的梁，当截面内力已知时，进行截面设计的原则和 方法是相同的。
2021/3/8
类型
5
类型
按传力系统的作用分：
荷载—楼板—次梁—主梁—柱—基础
次梁主要承受板传来的均布荷载，主梁主要承受次梁传来的集中荷载。
按组成材料分：
1、钢梁 2、混凝土梁 3、钢与混凝土组合梁 组合梁由钢筋混凝土和一定形状
y
σ<fy
σ=fy
σ=fy
塑性
σ=fy
a a
x
εy
弹性
全部塑性
塑性
M<My M=My My<M<Mp
M=Mp
③塑性工作阶段 全部达到fy，形成“塑性铰”，达到极限
承载能力。 Mp = Wpnfy
截面形状系数 F = Mp / Me = Wpn/Wn，仅与截面形状有关。
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抗弯强度的计算
Wn bh2 /6 Wpn bh2 / 4
Mx f xWnx
（5-4）
Wnx —截面绕 x 轴的净截面模量
2021/3/8
抗弯强度的计算
17
抗弯强度的计算
单向受弯且为连续梁或固端梁时，允许按照塑性设计方法进 行设计。
Mx Wpnxf
（5-5）
双向受弯：
Mx My f
xwnx
ywny
（5-6）
对于重级工作制吊车梁 有塑性区时钢材易发生硬化，促使疲劳断裂发生。应按弹性工
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抗弯强度的计算
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抗弯强度的计算
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钢梁的失稳破坏类型
11
钢梁的破坏类型
构件的整体失稳（平衡状态变化）
组成构件的板件发生 局部失稳
2021/3/8
受弯构件设计内容
12
受弯构件设计内容
1. 梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算 应力等强度应足够。
2. 刚度主要是控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定 的容许值。
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梁格类型
7
类型
根据梁的排列方式，梁格可分成下列三种典型的形式 ①简单式梁格——只有主梁，适用于梁跨度较小的情况； ②普通式梁格——有次梁和主梁，次梁支承于主梁上； ③复式梁格——除主梁和纵向次梁外，还有支承于纵向次梁上 的横向次梁。
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钢梁常用截面形式
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钢梁常用截面形式
超过正常使用极限状态的失效
•梁刚度不足，挠度过大，影响正常使用 •钢结构表面锈蚀严重，耐久性差
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钢梁的强度破坏类型
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钢梁的破坏类型
截面强度破坏
1、截面最大正应力达到材料相应的屈服强度； 2、截面最大剪应力达到材料相应的屈服强度； 3、截面复合应力处（既有正应力且数值较大，又有 剪应力且数值较大），按第四强度理论计算的折算 应力达到屈服强度（破坏面是斜向的）
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抗弯强度的计算
在钢梁设计中，如果按照截面的全塑性进行设计，虽然可以 节省钢材，但是变形比较大，会影响结构的正常使用。因此规范规 定可以通过限制塑性发展区有限制的利用塑性，一般的塑性区高度
a为h/8-h/4之间，通过对Wn乘以一个小于F的塑性发展系数x 和y
来实现。
一般梁和非重级工作制吊车梁
单向受力时：
3. 整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳， 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. 局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失 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。
的钢梁组成，充分发挥两者材料
的优势，受力合理，在房屋和桥
梁结构中应用日益广泛。（共同
工作）
2021/3/8
类型
6
类型
依截面的变化情况分 等截面梁和变截面梁。
预应力梁 在梁的受拉侧设置具有较高预拉力的高强度钢索， 原理与预应力混凝土梁相同 。
梁格 由许多梁排列而成的平面体系，例如楼盖和工作平 台等。梁格上的荷载一般先由铺板传给次梁，再由次梁传 给主梁，然后传到柱或墙， 最后传给基础和地基。
2021/3/8
梁的强度计算
13
梁的强度计算
在荷载设计值作用下，梁的弯曲正应力、剪应力、局部 承压应力和在复杂应力状态下的折算应力等均不超过设 计规范规定的相应强度设计值。
1、抗弯强度 2、抗剪强度 3、局部承压强度 4、复杂应力下的强度
2021/3/8
梁的各个工作阶段应力分析
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梁的各个工作阶段应力分析
第五章梁
1、概述 2、梁的强度和刚度计算 3、梁的整体稳定 4、梁的局部稳定 5、组合梁考虑腹板屈曲后强度的计算 6、钢梁的设计 7、梁的拼接、连接和支座设计
2021/3/8
概述
1
概述
只承受弯矩或弯矩与剪力共同作用的构件称为受弯构件。 结构中的受弯构件主要以梁的形式出现，以弯曲变形为 主或发生弯扭变形的构件称为梁。
3
应用
梁在钢结构中是应用较广泛的一种基本构件。例如房屋建 筑中的楼盖梁、墙梁、檩条、吊车梁和工作平台梁，水工 钢闸门中的梁和采油平台梁等。
2021/3/8
类型
4
类型
按弯曲变形状况分：
单向弯曲构件——构件在一个主轴平面内受弯 双向弯曲构件——构件在二个主轴平面内受弯
按支承条件分：
简支梁、连续梁 、悬臂梁 钢梁一般都用简支梁，简支梁制造简单，安装方便，且可避免支 座不均匀沉陷所产生的不利影响。
a)
y
σ<fy
b) y
σ=fy
c) y
σ=fy
塑性
a a
x
εy
弹性
M<My
M=My
塑性
My<M<Mp
①弹性工作阶段 最大弯矩 Me = Wnfy
②弹塑性工作阶段 截面上部和下部出现塑性区，中间为弹 性区。
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梁的各个工作阶段应力分析
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梁的各个工作阶段应力分析
a)
b)
c)
d)
作用于梁上的荷载通常有：均布荷载、集中荷载； 按工程力学的弹性方法计算荷载作用效应（弯矩、剪力、
变形等）； 按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
2021/3/8
受弯构件设计内容
2
受弯构件设计内容
强度
整体稳定
（承载能力极限状态）
受
弯
局部稳定
构
件
刚度 （正常使用极限状态）
2021/3/8
应用
热轧型钢梁(a) 焊接组合截面梁(b) 冷弯薄壁型钢梁(c) 空腹式截面梁(d) 组合梁(e)
特点： 截面开展，力学性能好， 须注意板件局部失稳。
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钢梁的破坏类型
9
钢Biblioteka Baidu的破坏类型
超过承载能力极限状态的破坏
•材料强度不足而丧失承载力的破坏 •变形过大而导致失稳的稳定破坏 •疲劳破坏 •连接失效
不论何种支承的梁，当截面内力已知时，进行截面设计的原则和 方法是相同的。
2021/3/8
类型
5
类型
按传力系统的作用分：
荷载—楼板—次梁—主梁—柱—基础
次梁主要承受板传来的均布荷载，主梁主要承受次梁传来的集中荷载。
按组成材料分：
1、钢梁 2、混凝土梁 3、钢与混凝土组合梁 组合梁由钢筋混凝土和一定形状
y
σ<fy
σ=fy
σ=fy
塑性
σ=fy
a a
x
εy
弹性
全部塑性
塑性
M<My M=My My<M<Mp
M=Mp
③塑性工作阶段 全部达到fy，形成“塑性铰”，达到极限
承载能力。 Mp = Wpnfy
截面形状系数 F = Mp / Me = Wpn/Wn，仅与截面形状有关。
2021/3/8
抗弯强度的计算
Wn bh2 /6 Wpn bh2 / 4
Mx f xWnx
（5-4）
Wnx —截面绕 x 轴的净截面模量
2021/3/8
抗弯强度的计算
17
抗弯强度的计算
单向受弯且为连续梁或固端梁时，允许按照塑性设计方法进 行设计。
Mx Wpnxf
（5-5）
双向受弯：
Mx My f
xwnx
ywny
（5-6）
对于重级工作制吊车梁 有塑性区时钢材易发生硬化，促使疲劳断裂发生。应按弹性工