钢结构1_第5章 受 弯 构 件
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g)、h)、i)薄壁型钢檩条 j)、k)起重机梁
5.1 梁的强度计算
5.1.1 梁的抗弯强度计算 1.梁在弯矩作用下 截面上正应力发展的三个阶段。 (1) 弹性工作阶段 弯矩较小时，梁截面应力为直线分布，最外边缘 正应力σ不超过屈服点fy，其弹性极限弯矩为：Me=Wn×fy，Wn为净截 面弹性抵抗矩(图5-2b、c)。
5.2 梁的刚度计算
5.3 梁的整体稳定
图5-4 梁丧失整体稳定的变形示意图
5.3.1 梁的整体稳定计算
5.3 梁的整体稳定
梁在丧失整体稳定时的荷载称临界荷载或临界力，梁受压翼缘相应 的最大应力叫临界应力。 5.3.2 梁的整体稳定系数 理论分析表明，影响梁整体稳定承载力的因素很多，主要有：梁的 侧向抗弯刚度EIy，梁的跨度或受压翼缘侧向自由长度，荷载的种类 和荷载的作用位置以及梁的支座约束和梁的截面形式等。 (1) 对于均匀弯曲的双轴对称工字形截面受弯构件，当λy≤120时，其 整体稳定系数可按下列近似公式计算： (2) 对于轧制普通I字钢简支梁的可由型钢型号和受压翼缘侧向支承点 的间距等参数按表5-2和表5-3直接查出，当＞0.6时，应按表5-2中的 φ′b代替，φ′b为考虑塑性影响时梁整体稳定系数，φb′=1.07-(0.282/φb)≤ 1.0。
Baidu Nhomakorabea 5.4 梁的局部稳定
图5-6 加劲肋的布置
(1) 当h0/tw≤80时，对有局部压应力(σc≠0)的梁，宜按构造配置横向加 劲肋；但对无局部压应力(σc=0)的梁可不配置加劲肋。 (2) 当80＜h0/tw≤170时，应配置横向加劲肋，并按照《钢结构设计规 范》第4.3.3条计算。
5.4 梁的局部稳定
5.4 梁的局部稳定
(4) 短加劲肋可提高纵向、横向加劲肋的作用，当有较大移动集中荷 载时具有减小局部轮压导致的腹板局部失稳的作用。 4. 加劲肋的构造要求 (1) 加劲肋的布置要求 加劲肋宜在腹板两侧成对配置，除支承加劲 肋和重级工作制起重机梁加劲肋外也可单独配置；横向加劲肋的间 距a应满足下列要求：0.5h0≤a≤2.0h0，对无局部压应力的梁，当h0/tw≤ 100时，可采用2.5h0；纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘距离应在 hc/2.5～hc/2范围内。 (2) 加劲肋的刚度要求 对成对配置在腹板两侧的横向加劲肋，截面 外伸宽度bs和厚度ts应符合下列要求： (3) 短加劲肋的最小间距a=0.75h1；短加劲肋的外伸宽度bs′应取横向 加劲肋外伸宽度bs的0.7～1.0倍，厚度取tw′≥bs′/15。
图5-2 梁的应力分布
(2) 弹塑性工作阶段 弯矩继续增加，截面边缘区域出现塑性变形， 但中间部分仍保持弹性工作状态(图5-2d)。
5.1 梁的强度计算
(3) 塑性工作阶段 弯矩再继续增加，截面塑性变形向深处发展，直 至弹性核心消失，截面全部进入塑性状态，形成塑性铰区(图5-2e)。 2.梁的抗弯强度计算公式
(3) 当h0/tw＞17(受压翼缘扭转受到约束，如连接刚性铺板、制动板或 焊有钢轨时)或h0/tw＞150(受压翼缘扭转未受到约束)或按计算需要时， 应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。 (4) 梁的支座处和上翼缘受较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋， 并应满足稳定性的计算要求。 (5) 任何情况下，h0/tw均不应超过250。 3. 加劲肋的作用 加劲肋有如下作用。 (1) 在集中荷载较大处设置的支承加劲肋的作用是将集中荷载逐步均 匀地传递到腹板上。 (2) 横向加劲肋主要作用是抵抗因切应力引起的腹板局部失稳；横向 加劲肋不应布置在腹板屈曲的两波峰或波谷之间。 (3) 纵向加劲肋主要作用是抵抗因弯曲正应力导致的腹板局部失稳。
5.4 梁的局部稳定
5.4.1 保证梁局部稳定的措施 保证梁局部稳定的主要措施有： 1.受压翼缘局部稳定 (1) I形截面受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度t之比，应符合下式要 求： (2) 箱形截面受压翼缘板与腹板间无支承，宽度b0与其厚度t之比，应 满足： 2. 设置腹板加劲肋，以保证腹板局部稳定性 加劲肋的布置如图5-6 所示。
5.3 梁的整体稳定
表5-2 整体稳定系数φ
(3) 轧制槽钢简支梁的不论荷载类型和作用位置均按下式计算：
5.3 梁的整体稳定
表5-3 轧制普通I
5.3 梁的整体稳定
表5-3 轧制普通I
2.荷载作用于上翼缘，系指作用点在翼缘表面，方向指向截面形心； 作用于下翼缘，则背向截面形心。
5.3 梁的整体稳定
表5-1
5.1.2 梁的抗剪强度计算
5.1 梁的强度计算
在主平面内受弯的实腹梁，其抗剪强度应按下式计算： 5.1.3 梁的局部承压强度计算 当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该荷载处又未设置 支承加劲肋，一般认为集中荷载从作用处以45°角扩散，均匀分布于 腹板边缘局部范围内(图5⁃3)，腹板计算高度上边缘局部承压强度应 按下式计算：
之比不超过表5-4所规定的数值时。
表5-4 H形、I
/
5.3 梁的整体稳定
2.梁的支座处，应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。 3.对跨中无侧向支承点的梁，l1为其跨度；对有侧向支点的梁，l1为 支点间距离。
5.4 梁的局部稳定
图5-5 梁的局部失稳现象 a)翼缘的失稳 b)腹板在正应力作用下的失稳 c)腹板在切应力作用下的失稳 d)腹板在轮压下的失稳
第5章 受 弯 构 件
5.1 梁的强度计算 5.2 梁的刚度计算 5.3 梁的整体稳定 5.4 梁的局部稳定 5.5 梁的拼接与连接 5.6 型钢梁的设计 5.7 组合钢梁的设计 1.2——系数，考虑腹板加劲肋增加20%后的截面积系数； 5.8 钢与混凝土组合梁
第5章 受 弯 构 件
图5-1 梁的截面形式 a)、b)型钢梁 c)、d)、e)组合梁 f)铆接组合梁
3.表中的适用于Q235钢。
5.3.3 保证梁整体稳定性的构造措施
提高钢梁整体稳定性的最有效措施是加大受压翼缘宽度b1和增加受 压翼缘的侧向支承点，以减小其侧向自由长度l1。 (1) 有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其
牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。
(2) 等截面H形或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1
图5-3 局部承压腹板边缘压应力分布 a)固定集中荷载作用在无支承加劲肋处 b)移动集中荷载作用在无支承加劲肋处
5.1 梁的强度计算
5.1.4 梁的折算应力计算 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、切应 力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和切应力，如连续梁支 座处或梁的翼缘截面改变处，其折算应力应按下式计算：
5.1 梁的强度计算
5.1.1 梁的抗弯强度计算 1.梁在弯矩作用下 截面上正应力发展的三个阶段。 (1) 弹性工作阶段 弯矩较小时，梁截面应力为直线分布，最外边缘 正应力σ不超过屈服点fy，其弹性极限弯矩为：Me=Wn×fy，Wn为净截 面弹性抵抗矩(图5-2b、c)。
5.2 梁的刚度计算
5.3 梁的整体稳定
图5-4 梁丧失整体稳定的变形示意图
5.3.1 梁的整体稳定计算
5.3 梁的整体稳定
梁在丧失整体稳定时的荷载称临界荷载或临界力，梁受压翼缘相应 的最大应力叫临界应力。 5.3.2 梁的整体稳定系数 理论分析表明，影响梁整体稳定承载力的因素很多，主要有：梁的 侧向抗弯刚度EIy，梁的跨度或受压翼缘侧向自由长度，荷载的种类 和荷载的作用位置以及梁的支座约束和梁的截面形式等。 (1) 对于均匀弯曲的双轴对称工字形截面受弯构件，当λy≤120时，其 整体稳定系数可按下列近似公式计算： (2) 对于轧制普通I字钢简支梁的可由型钢型号和受压翼缘侧向支承点 的间距等参数按表5-2和表5-3直接查出，当＞0.6时，应按表5-2中的 φ′b代替，φ′b为考虑塑性影响时梁整体稳定系数，φb′=1.07-(0.282/φb)≤ 1.0。
Baidu Nhomakorabea 5.4 梁的局部稳定
图5-6 加劲肋的布置
(1) 当h0/tw≤80时，对有局部压应力(σc≠0)的梁，宜按构造配置横向加 劲肋；但对无局部压应力(σc=0)的梁可不配置加劲肋。 (2) 当80＜h0/tw≤170时，应配置横向加劲肋，并按照《钢结构设计规 范》第4.3.3条计算。
5.4 梁的局部稳定
5.4 梁的局部稳定
(4) 短加劲肋可提高纵向、横向加劲肋的作用，当有较大移动集中荷 载时具有减小局部轮压导致的腹板局部失稳的作用。 4. 加劲肋的构造要求 (1) 加劲肋的布置要求 加劲肋宜在腹板两侧成对配置，除支承加劲 肋和重级工作制起重机梁加劲肋外也可单独配置；横向加劲肋的间 距a应满足下列要求：0.5h0≤a≤2.0h0，对无局部压应力的梁，当h0/tw≤ 100时，可采用2.5h0；纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘距离应在 hc/2.5～hc/2范围内。 (2) 加劲肋的刚度要求 对成对配置在腹板两侧的横向加劲肋，截面 外伸宽度bs和厚度ts应符合下列要求： (3) 短加劲肋的最小间距a=0.75h1；短加劲肋的外伸宽度bs′应取横向 加劲肋外伸宽度bs的0.7～1.0倍，厚度取tw′≥bs′/15。
图5-2 梁的应力分布
(2) 弹塑性工作阶段 弯矩继续增加，截面边缘区域出现塑性变形， 但中间部分仍保持弹性工作状态(图5-2d)。
5.1 梁的强度计算
(3) 塑性工作阶段 弯矩再继续增加，截面塑性变形向深处发展，直 至弹性核心消失，截面全部进入塑性状态，形成塑性铰区(图5-2e)。 2.梁的抗弯强度计算公式
(3) 当h0/tw＞17(受压翼缘扭转受到约束，如连接刚性铺板、制动板或 焊有钢轨时)或h0/tw＞150(受压翼缘扭转未受到约束)或按计算需要时， 应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。 (4) 梁的支座处和上翼缘受较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋， 并应满足稳定性的计算要求。 (5) 任何情况下，h0/tw均不应超过250。 3. 加劲肋的作用 加劲肋有如下作用。 (1) 在集中荷载较大处设置的支承加劲肋的作用是将集中荷载逐步均 匀地传递到腹板上。 (2) 横向加劲肋主要作用是抵抗因切应力引起的腹板局部失稳；横向 加劲肋不应布置在腹板屈曲的两波峰或波谷之间。 (3) 纵向加劲肋主要作用是抵抗因弯曲正应力导致的腹板局部失稳。
5.4 梁的局部稳定
5.4.1 保证梁局部稳定的措施 保证梁局部稳定的主要措施有： 1.受压翼缘局部稳定 (1) I形截面受压翼缘自由外伸宽度b1与其厚度t之比，应符合下式要 求： (2) 箱形截面受压翼缘板与腹板间无支承，宽度b0与其厚度t之比，应 满足： 2. 设置腹板加劲肋，以保证腹板局部稳定性 加劲肋的布置如图5-6 所示。
5.3 梁的整体稳定
表5-2 整体稳定系数φ
(3) 轧制槽钢简支梁的不论荷载类型和作用位置均按下式计算：
5.3 梁的整体稳定
表5-3 轧制普通I
5.3 梁的整体稳定
表5-3 轧制普通I
2.荷载作用于上翼缘，系指作用点在翼缘表面，方向指向截面形心； 作用于下翼缘，则背向截面形心。
5.3 梁的整体稳定
表5-1
5.1.2 梁的抗剪强度计算
5.1 梁的强度计算
在主平面内受弯的实腹梁，其抗剪强度应按下式计算： 5.1.3 梁的局部承压强度计算 当梁的翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该荷载处又未设置 支承加劲肋，一般认为集中荷载从作用处以45°角扩散，均匀分布于 腹板边缘局部范围内(图5⁃3)，腹板计算高度上边缘局部承压强度应 按下式计算：
之比不超过表5-4所规定的数值时。
表5-4 H形、I
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5.3 梁的整体稳定
2.梁的支座处，应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。 3.对跨中无侧向支承点的梁，l1为其跨度；对有侧向支点的梁，l1为 支点间距离。
5.4 梁的局部稳定
图5-5 梁的局部失稳现象 a)翼缘的失稳 b)腹板在正应力作用下的失稳 c)腹板在切应力作用下的失稳 d)腹板在轮压下的失稳
第5章 受 弯 构 件
5.1 梁的强度计算 5.2 梁的刚度计算 5.3 梁的整体稳定 5.4 梁的局部稳定 5.5 梁的拼接与连接 5.6 型钢梁的设计 5.7 组合钢梁的设计 1.2——系数，考虑腹板加劲肋增加20%后的截面积系数； 5.8 钢与混凝土组合梁
第5章 受 弯 构 件
图5-1 梁的截面形式 a)、b)型钢梁 c)、d)、e)组合梁 f)铆接组合梁
3.表中的适用于Q235钢。
5.3.3 保证梁整体稳定性的构造措施
提高钢梁整体稳定性的最有效措施是加大受压翼缘宽度b1和增加受 压翼缘的侧向支承点，以减小其侧向自由长度l1。 (1) 有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其
牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。
(2) 等截面H形或工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1
图5-3 局部承压腹板边缘压应力分布 a)固定集中荷载作用在无支承加劲肋处 b)移动集中荷载作用在无支承加劲肋处
5.1 梁的强度计算
5.1.4 梁的折算应力计算 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、切应 力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和切应力，如连续梁支 座处或梁的翼缘截面改变处，其折算应力应按下式计算：