加劲肋设计

横向加劲肋 纵向加劲肋
短加劲肋
柱间支撑
图
梁腹板的失稳
(a)弯曲正应力单独作用下；(b)剪应力单独作用下；(c)局部压应力单独作用下
横向加劲肋：防止由剪应力和局部压应力引起的腹板失稳； 纵向加劲肋：防止由弯曲压应力引起的腹板失稳，通常布 置在受压区；
短 加 劲 肋： 防止局部压应力引起的失稳，布置在受压区。
I x = 30 122 . 8 - 29 120
3
x
10
4
x
1200
(
3
) 12
3
= 453511 cm
14
W x = 453511
61 . 4 = 7386 cm
y
3
S = 30 1 . 4 60 . 7 + 1 60 30 = 4349 cm
② 内力计算
主梁的自重标准值为：
sc, cr＝ f
sc, cr =1.1 f / l2 c
图 应力形式
当 0.9 < l c 1.2时，sc, cr = [1- 0.79(l c - 0.9)] f 当 lc >1.2时， 当 0.5 a h 0 1.5 时：
lc =
28 10.9 +13.4 (1.83 - a / h0) 3
6
3m
3m
3m
3m
M
2
M V2
4
s =
=
453511 10 128 10
3
4
= 202 . 4 N / mm
2
V4
2
t =
V1 hwt w
=
1200 10
2
= 10 . 7 N / mm
1
2
3
4
s cr = 215 N / mm
t cr = 107 . 3 N / mm
8 1500 = 12000
图
应力形式
2hc t w fy 当受压翼缘扭转受到完全约束时： l b = 177 235 其他情况时： hc — 腹板受压区高度
lb =
2 hc t w fy 153 235
② tcr 的表达式,以 l s = f vy t cr 作为参数：
当 l s 0.8时， 当 l s >1.2时， 当 0.8 < l s 1.2时，t cr= [1 - 0.59 (l s- 0.8 )] fv
2
F /2
F
F
F
F /2
= 1 . 5 256 3 - 1 . 2 1 . 6 3 / 2 = 1143 . 4 kN m
2
3m
3m
3m
3m
s =
t =
My 1 Ix V1 hwtw
= =
1143 . 4 10 600
6
453511 10 389 . 7 10 1200 10
首先应在有集中荷载处 的腹板上配置支承加劲 肋， 则取横向加劲肋的间距 为 1500 mm
验算区格 2和区格 4
1 2
3
验算公式为： s s cr t + t cr
2
4
1
2
8 1500 = 12000
区格 2 右侧： V 2 = 395 . 5 - 1 . 2 1 . 6 3 = 389 . 7 kN M
0.85h0
bs
y
ts z
图 加劲肋构造
z
（5）大型梁，可采用以肢尖焊于腹板的角钢加劲肋， 其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。 （6）横向加劲肋切角
（7）直接受动荷的梁,中间 横肋下端不应与受拉翼缘焊接, 下面留 有50-100mm缝隙。 bs/3(≤40) bs/2
(≤60)
50-100
4
= 37 . 9 N / mm
2
< f v = 125 N / mm
2
局部压应力和折算应力 都不需验算。
④ 整体稳定验算
l1 / b1 = 3000 / 300 = 10 < 16 235 f y = 16
x
y
300
14
不需验算整体稳定。 ⑤ 刚度验算
v = = 5 ql
4
x
1200
10
14
+
5n - 4
3
4
= 151 . 3 N / mm
2
2
M
2
M V2
4
= 32 . 5 N / mm
V4
lb =
2 hc t w 153
fy 235
=
1200 10 153
2
235 235
= 0 . 78 < 0 . 85
1 2
3
4
s cr = f = 215 N / mm
8 1500 = 12000
a h 0 = 1500 / 1200 = 1 . 25 > 1 . 0
2
(s s cr )2
+ (t t cr
)2
= ( 202 . 4 215
)2
+ (10 . 7 107 . 3 ) = 0 . 90 < 1
2
横向加劲肋间距
1500 mm 是满足要求的。
横向加劲肋截面： 横向加劲肋成对布置在
外伸宽度： bs h0 30 + 40 =
F /2
F
F
F
F /2
主梁腹板两侧
h0
bs
ts z
图 加劲肋构造
z
（4）加劲肋的刚度
y
3 3
横向： I z = 纵向：a
1 12
t s ( 2 bs + t w ) 3 h0 t W
0
＞ 0. 85h

I y ( 2 . 5 - 0 . 45
I y 1 .5 h0 t W
3
a h0
)(
a h0
) h0 t W
2
3
y
a
h0
= 18 . 9 mm =
[ ]
l 500
< [v T ] =
F /2
F
F
F
F /2
刚度满足要求。
3m
3m
3m
3m
⑥ 腹板局部稳定计算
h w / t w = 1200 / 10 = 120
F /2
F
F
F
F /2
3m
3m
3m
3m
应按计算配置横向加劲 肋
横向加劲肋的间距应满 足：
M
2
M V2
4
V4
0 . 5 h 0 a 2 h 0，即 600 mm a 2400 mm
4 -6
F /2
F
F
F
F /2
3m
3m
204 10 7850 10 = 160 kg / m = 1 . 6 kN / m 支座处剪力设计值为：
3m
3m
V = 1 . 5 256 + 跨中弯矩设计值为： 1 . 2 1 . 6 6 = 395 . 5 kN
M = 1 . 5 256 6 - 256 3 + 1 . 2 1 . 6 12 / 8 = 1570 kN m
2
③ 强度验算
受压翼缘宽厚比为 145 / 14 = 10 . 4 < 13 235 / f y = 13
2
s =
t =
M
xW nx
VS I xtw =
=
1570 10
6 3
1 . 05 7386 10
3
= 202 . 4 N / mm
3
< f = 215 N / mm
2
395 . 5 10 4349 10 453511 10 10
F 2.端面承压强度
s ce =
F A ce
f ce
ts
t
≤2t
F
z
Ace
图5.26
Ace
支承加劲肋
fce—钢材端面承压强度设计值
Ace—端面承压面积
F tf = f fw 3.支承加劲肋与腹板的连接焊缝 0.7hf lw
[例]
承受由次 梁传来的集中荷载， 工作平台的主梁为等截面简支梁，
3m 3m
3m
ຫໍສະໝຸດ Baidu
3m
1200 30
+ 40 = 80 mm ，取 b s = 90 mm
厚度： b s
bs 15
=
90 15
= 6 mm ，取 t s = 8 mm
1
2
3
4
8 1500 = 12000
3
Iz =
1 12
3
0 . 8 19
= 457 . 3 cm
3
4
bs
4
bs
> 3 h 0 t w = 3 120 1 = 360 cm
同时设有横向和纵向加劲肋时，断纵不断横。
腹板局部稳定计算
仅用横向加劲肋加 强的腹板
a
h0
图 设置横向加劲肋 同时受正应力、剪应力和 边缘压应力作用。 σ )2 σ c (τ )2 1 稳定条件： (σ + σ + τ cr c,cr cr
σ —腹板边缘的弯曲压应力,由区格内的平均弯矩计算； σ c—腹板边缘的局部压应力,σ c=F/(lztw) τ —腹板平均剪应力,τ =V/(hwtw )；
z
图 加劲肋构造
z
支承加劲肋的计算
1.腹板平面外的稳定性(绕z轴):按轴心压杆计算 截面面积：加劲肋面积+2c c=15tw 计算长度：h0 235 fy F F
ts
F f jA
由 λ = h0/iz
z cc z cc
z
F--集中荷载或支座反力
φ—稳定系数
按b类查表
iz —绕z轴的回转半径
图 支承加劲肋
梁的局部稳定和腹板加劲肋设计
翼缘
腹板
焊接组合梁局部失稳
1）翼缘不发生局部失稳条件:
当采用塑性设计时
b1
235 fy
b / t 13
t
当采用弹性设计时
b / t 15
235 fy
b0
箱型梁翼缘板
b 0 / t 40 235 fy
t
梁的局部稳定和腹板加劲肋设计
2）腹板的局部稳定
提高梁腹板局部稳定可采取以下措施： ① 加大腹板厚度 — 不经济 ② 设 置 加 劲 肋 — 经济有效 腹板的高厚比限值（加紧肋布置见教材）
考虑加劲肋两端各切去 以减少焊接应力。
c
c
c
宽 30 mm ，高 50 mm 的斜角，
⑥支承加劲肋 1)次梁支承加劲肋 按轴心压杆验算支承加
可以计入支承加劲肋截 c = 15 t w 235 fy = 15 10 劲肋在腹板平面外的稳 加劲肋采用 2－ 90 8 板 面的腹板宽度为： 235 235
标准值为 201 kN ， 设计值256 kN ，钢材为 Q 235 钢，焊条为E 43系列, 手工焊。在次梁连接处设置有支 承加劲肋。试验算该梁 是否满足要求。
F /2
F
F
F
F /2
y
3m 3m
例图
3m
3m
300
14
[解]
① 计算截面特性
2
A = 2 30 1 . 4 + 120 1 = 204 cm
(s s cr ) 2
+ (t t cr
)2
= (151 . 3 215
)2
+ (32 . 5 107 . 3 ) = 0 . 59 < 1
2
F /2
F
F
F
F /2
区格 4 右侧： V 4 = 395 . 5 - 256 - 1 . 2 1 . 6 6 = 128 kN M
4
= 1570 kN m My 1 Ix 1570 10 600
t cr = fv
t cr = 1.1 fv /l s2
fy 235
图5.22
应力形式
当a h0 1.0 时：
l s=
41 4 + 5.34(h0 a ) 2
h0 t w
当a h 0 >1.0时：
l s=
41 5.34 + 4 (h0 a ) 2
h0 tw
fy
235
③ sc ,cr 的表达式，以 l c = fy sc ,cr 作为参数： 当 l c 0.9时，
为：
2
F /2
F
定性
= 150 mm
切角30×50
F F
支承加劲肋的截面特性
F /2
A s = 2 9 0 . 8 + 2 15 1 = 44 . 4 cm Iz = iz = 1 12 Iz As = 457 . 3 44 . 8 = 3 . 2 cm 0 . 8 ( 2 9 + 1 ) = 457 . 3 cm
cr c,cr τ cr σ σ
—临界应力。
图 应力形式
①s cr的表达式，以 lb = fy scr 作为参数： 当 l b 0.85时，
scr ＝ f
当 0.85 < l b 1.25时， scr =[ 1 - 0.75(l b - 0.85 ) ] f
当 l b >1.25时，
scr =1.1 f / l 2 b
ls =
41
h0 t w 5 . 34 + 4 ( h 0 a )
2
fy 235
= 41
1200 / 10 5 . 34 + 4 (1200 / 1500
235
)2
= 1 . 04
> 0 .8 < 1 .2
235
2
t cr = [1 - 0 . 59 ( l s - 0 . 8 )] f v = [1 - 0 . 59 (1 . 04 - 0 . 8 )] 125 = 107 . 3 N / mm
2
y
Pl
3
384 EI
384 nEI
4 12 4 5
5 1 . 6 12 10
384 2 . 06 10 453511 10 l 635 < vQ =
+
(5 4
l 400
2
- 4 201 10 12 10
3 3 5
)
9 4
384 4 2 . 06 10 453511 10
h0 t w
fy
235
当 1.5 < a h 0 2 时： fy h0 tw lc = 28 18.9 - 5a / h 0 235
加劲肋构造和截面尺寸
（1）双侧配置的横肋 （单侧增加20%）
y
bs ≧ h0 /30 ～40 ts ≧ bs /15
（2）横向加劲肋间距 0.5 h0≦a ≦ 2 h0 （3）腹板同时设横肋和纵肋，相交处切断纵肋, 横肋连续