《钢结构》之型钢梁与组合梁的设计.docx

Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.《钢结构》网上材料六 型钢梁和组合梁的设计一、考虑腹板屈曲后强度的组合梁设计腹板受压屈屈曲和受受剪屈曲曲后都存存在继续续承载的的能力，称称为屈曲曲后强度度承受静力荷荷载和间间接承受受动力荷荷载的组组合梁，宜宜考虑腹腹板屈曲曲后强度度，则腹腹板高厚厚比达到到2500时也不不必设置置纵向加加劲肋1． 受剪剪腹板的的极限承承载力腹板极限剪剪力设计计值 Vu应按下下列公式式计算：：当时 （1a）当时 （1b）当时 （11c） 式中 ls──用于于腹板受受剪计算算时的通通用高厚厚比 2．受弯腹腹板的极极限承载载力 腹板高厚比比较大而而不设纵纵向加劲劲肋时，在在弯矩作作用下腹腹板的受受压区可可能屈曲曲屈曲曲后的弯弯矩还可可继续增增大，但但受压区区的应力力分布不不再是线线性的，其其边缘应应力达到到时即认认为达到到承载力力的极限限。

图1 受受弯矩时时腹板的的有效宽宽度假定腹板受受压区有有效高度度为rhc，等分分在hc的两端端，中部部则扣去去（1--r）hc的高度度，梁的的中和轴轴也有下下降为为计算简简便，假假定腹板板受拉区区与受压压区同样样扣去此此高度，这这样中和和轴可不不变动梁截面惯性性矩为（忽忽略孔洞洞绕本身身轴惯性性矩） （22）梁截面模量量折减系系数为 （3）腹板受压区区有效高高度系数数按下列列原则确确定： 当时 ==1.00 （4aa）当时 （4bb）当时 （44c）梁的抗弯承承载力设设计值为为 （5）以上式中的的梁截面面模量WWx和截面面惯性矩矩Ix以及腹腹板受压压区高度度均按截截面全部部有效计计算3．弯矩和和剪力共共同作用用下梁的的极限承承载力 图2 弯矩矩与剪力力相关曲曲线梁腹板同时时承受弯弯矩和剪剪力的共共同作用用，承载载力采用用弯矩MM和剪力力V的相关关关系曲曲线确定定 假定弯矩不不超过翼翼缘所提提供的弯弯矩时，腹腹板不参参与承担担弯矩作作用，即即在的范范围内相相关关系系为一水水平线，。

当截面全部部有效而而腹板边边缘屈服服时，腹腹板可以以承受剪剪应力的的平均值值约为左左右对对于薄腹腹板梁，腹腹板也同同样可以以负担剪剪力，可可偏安全全地取为为仅承受受剪力最最大值的的0.55倍，即即当时，取取 在图2所示示相关曲曲线A点点（，1）和和B点（11，0..5）之间的的曲线可可用抛物物线表达达，由此此抛物线线确定的的验算式式为 这样，在弯弯矩和剪剪力共同同作用下下梁的承承载力为为当1.0时时 （6aa）当时 （6bb） 其他情况 （6cc） （7）式中 MM，V ──梁的的同一截截面处同同时产生生的弯矩矩和剪力力设计值值；当VV<0..5Vu， 取VV=0..5Vu；当M<

4．考虑腹腹板屈曲曲后强度度的梁的的加劲肋肋的设计计当仅配置支支承加劲劲肋不能能满足式式（6）的的要求时时，应在在两侧成成对配置置中间横横向加劲劲肋1）腹板板高厚比比超过1170（受压压翼缘扭扭转受到到约束时时）或超超过1550（受受压翼缘缘扭转未未受到约约束时）也可只设置横向加劲肋，其间距一般采用2）中间间横向加加劲肋 梁腹腹板在剪剪力作用用下屈曲曲后以斜斜向张力力场的形形式继续续承受剪剪力，梁梁的受力力类似桁桁架，张张力场的的水平分分力在相相邻区格格腹板之之间传递递和平衡衡，而竖竖向分力力则由加加劲肋承承担，为为此，横横向加劲劲肋应按按轴心压压杆计算算其在腹腹板平面面外的稳稳定，其其轴力为为 （8）若中间横向向加劲肋肋还承受受固定集集中荷载载F，则则 （9）（3）支座座加劲肋肋 支支座加劲劲肋除承承受梁支支座反力力R外，还还承受张张力场斜斜拉力的的水平分分力Htt （100）Ht的作用用点可取取为距上上翼缘hh0/4处（图3aa）图3 梁梁端构造造 为为了增加加抗弯能能力，还还应在梁梁外延的的端部加加设封头头板。

可可采用下下列方法法之一进进行计算算：①将封头头板与支支座加劲劲肋之间间视为竖竖向压弯弯构件，简简支于梁梁上下翼翼缘，计计算其强强度和稳稳定；②②将支座座加劲肋肋按承受受支座反反力R的的轴心压压杆计算算，封头头板截面面积则不不小于，式式中e为为支座加加劲肋与与封头板板的距离离；f为为钢材强强度设计计值梁端构造还还有另一一方案：：即缩小小支座加加劲肋和和第一道道中间加加劲肋的的距离aa1（图33b），使使范围内内的，此此种情况况的支座座加劲肋肋就不会会受到HHt的作用用二、型钢梁梁的设计计型钢梁中应应用最广广泛的是是工字钢钢和H型型钢型钢梁设计计一般应应满足强强度、整整体稳定定和刚度度的要求求型钢钢梁腹板板和翼缘缘的宽厚厚比都不不太大，局局部稳定定常可得得到保证证，不需需进行验验算首先按抗弯弯强度（当当梁的整整体稳定定有保证证时）求求出需要要的截面面模量 （111） 由截面模量量选择合合适的型型钢，然然后验算算其他项项目由由于型钢钢截面的的翼缘和和腹板厚厚度较大大，不必必验算局局部稳定定；端部部无大的的削弱时时，也不不必验算算剪应力力。

而局局部压应应力也只只在有较较大集中中荷载或或支座反反力处才才验算三、梁的拼拼接和连连接1．梁的拼拼接 梁的拼接分分为工厂厂拼接和和工地拼拼接两种种由于于钢材规规格和现现有钢材材尺寸的的限制，必必须将钢钢材接长长，这种种拼接常常在工厂厂中进行行，称为为工厂拼拼接由由于运输输或安装装条件的的限制，梁梁必须分分段运输输，然后后在工地地进行拼拼装连接接，称为为工地拼拼接 型钢梁的拼拼接可采采用对接接焊缝连连接（图4aa），但由由于翼缘缘与腹板板连接处处不易焊焊透，故故有时采采用拼接接板拼接接（图4bb）拼接接位置均均宜设在在弯矩较较小处图4 型型钢梁的的拼接焊接组合梁梁的工厂厂拼接，翼翼缘和腹腹板的拼拼接位置置最好错错开并用用直对接接焊缝相相连腹腹板的拼拼接焊缝缝与横向向加劲肋肋之间至至少应相相距100 （图55）对接接焊缝施施焊时宜宜加引弧弧板，并并采用一一级或二二级焊缝缝，这样样焊缝可可与主体体金属等等强 图5 组组合梁的的工厂拼拼接梁的工地拼拼接应使使翼缘和和腹板基基本上在在同一截截面处断断开，以以便分段段运输高高大的梁梁在工地地施焊时时应将上上、下翼翼缘的拼拼接边缘缘均做成成向上开开口的VV形坡口口，以便便俯焊（图6）。

有时时将翼缘缘和腹板板的接头头略为错错开一些些（图6bb） 图6 组合合梁的工工地拼接接 图图7 采用高高强度螺螺栓的工工地拼接接较重要或受受动力荷荷载的大大型梁，其其工地拼拼接宜采采用高强强度螺栓栓（图7）当梁拼接处处的对接接焊缝采采用三级级焊缝时时，应对对受拉区区翼缘焊焊缝进行行验算对对用拼接接板的接接头，应应按下列列规定的的内力进进行计算算的内力力进行计计算：翼翼缘拼接接板及其其连接所所承受的的内力为为翼缘板板的最大大承载力力 （112）式中 ———被拼接接的翼缘缘板净截截面积 腹板拼接板板及其连连接，主主要承受受梁截面面上的全全部剪力力V，以及及按刚度度分配到到腹板上上的弯矩矩，式中中为腹板板截面惯惯性矩；；I为整个个梁截面面的惯性性矩 2．次梁与与主梁的的连接 次梁与主梁梁的连接接型式有有叠接和和平接两两种 叠接将次梁梁直接搁搁在主梁梁上面，用用螺栓或或焊缝连连接，构构造简单单，但需需要的结结构高度度大，其其使用常常受到限限制。

图图8a是是次梁为为简支梁梁时与主主梁连接接的构造造，而图图8b是是次梁为为连续梁梁时与主主梁连接接的构造造示例如如次梁截截面较大大时，应应另采取取构造措措施防止止支承处处截面的的扭转图8 次次梁与主主梁的叠叠接平接（图99）是使次次梁顶面面与主梁梁相平或或略高、略略低于主主梁顶面面，从侧侧面与主主梁的加加劲肋或或在腹板板上专没没的短角角钢或支支托相连连接图图9a、bb、c是是次梁为为简支梁梁时与主主梁连接接的构造造，图88d是次次梁为连连续梁时时与主梁梁连接的的构造平平接虽构构造复杂杂，但可可降低结结构高度度，在实实际工程程中应用用较广泛泛 图9 次次梁与主主梁的平平接四、组合梁梁的设计计1．截面选选择组合梁截面面应满足足强度、整整体稳定定、局部部稳定和和刚度的的要求设设计组合合梁时，首首先需要要初步估估计梁的的截面高高度、腹腹板厚度度和翼缘缘尺寸1）梁的的截面高高度 确定梁的截截面高度度应考虑虑建筑高高度、刚刚度和经经济三个个方面的的要求 建建筑高度度是指梁梁的底面面到铺板板顶面之之间的高高度，通通常由生生产工艺艺和使用用要求决决定确确定了建建筑高度度也就确确定了梁梁的最大大高度。

刚刚度要求求确定了了梁的最最小高度度刚度度条件要要求梁在在全部荷荷载标准准值作用用下的挠挠度v不大于于容许挠挠度梁的经济高高度，梁梁用钢量量最少的的高度经经验公式式为 （113）式中的单位位为mmm3， 的单位位为mmm 实实际采用用的梁高高，应介介于建筑筑高度和和最小高高度之间间，并接接近经济济高度梁梁的腹板板高度可可稍小于于梁的高高度，一一般取腹腹板高度度为500mm的的倍数 （22）腹板板厚度 腹腹板厚度度应满足足抗剪强强度的要要求初初选截面面时，可可近似的的假定最最大剪应应力为腹腹板平均均剪应力力的1..2倍，根根据腹板板的抗剪剪强度计计算公式式 （114） 由由式（114）确确定的值值往往偏偏小为为了考虑虑局部稳稳定和构构造等因因素，腹腹板厚度度一般用用下列经经验公式式进行估估算 。