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第七节 组合梁设计 1 、 梁截面高度 h 一、 截面选择 先估算梁的高度 h 翼缘的宽度 b 和厚度 t 。 腹板的高度 h w 和厚度 t w 梁的截面高度必须满足净空要求,( h max =H-h o ) 由建筑高度H决定。 梁的截面高度 h 应根据建筑高度、刚度要 求和用钢经济三方面条件确定。

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Παρουσίαση με θέμα: "第七节 组合梁设计 1 、 梁截面高度 h 一、 截面选择 先估算梁的高度 h 翼缘的宽度 b 和厚度 t 。 腹板的高度 h w 和厚度 t w 梁的截面高度必须满足净空要求,( h max =H-h o ) 由建筑高度H决定。 梁的截面高度 h 应根据建筑高度、刚度要 求和用钢经济三方面条件确定。"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 第七节 组合梁设计 1 、 梁截面高度 h 一、 截面选择 先估算梁的高度 h 翼缘的宽度 b 和厚度 t 。 腹板的高度 h w 和厚度 t w 梁的截面高度必须满足净空要求,( h max =H-h o ) 由建筑高度H决定。 梁的截面高度 h 应根据建筑高度、刚度要 求和用钢经济三方面条件确定。 (1)梁的容许最大高度h max :

2 (2)梁的容许最小高度h min 一般是由刚度要求决定的。 根据不同的容许挠度可以计算出梁的容许最小高度h min , 查表,表中数据虽然是根据均布荷载作用下所得,对其它 荷载作用下的简支梁,初选截面时同样可以参照应用。 第七节 组合梁设计

3 (3)梁的经济高度h e : 式中 W x ── 梁所需要的截面抵抗矩; (cm 3 ) h min ≤h≤h max h≈h e 根据以上三个条件,实际所取用的梁高 h 一般应满足: 是指使梁的总用钢量最小即用钢经济决定。 第七节 组合梁设计

4 2 、腹板尺寸 (2)腹板的厚度 t w 可取稍小于梁高 h 的数值,并考虑钢 板 的规格尺寸,将腹板高度 hw 取为 50 mm的倍数。 ( 1 )腹板的高度h w 第七节 组合梁设计

5 由上式计算的腹板厚度 t w 一般较小,设计 时,为了局部稳定和构 造要求 注意: 1. 选用的腹板厚度应符合钢板的现有规格, 2. 太小,锈蚀影响大,加工时易变形,太大则不经济, 所以尽量偏薄,以节约钢材,但一般不小于8mm,跨度 小时不小于6mm。 8mm≤t w ≤20mm 经验公式 第七节 组合梁设计

6 3 、 翼缘尺寸(宽度b 和厚度 t ) 可以根据需要的截面抵抗矩和腹板截面尺寸计算。 第七节 组合梁设计

7 1 、初选截面时可取 : h ≈h 1 ≈h w 先初选 b 求 t, 所求的 t 按钢材规格选用与之相近的厚度 b 和 t 选出后验算 : 再求 b 考虑截面塑性发展时 (γx=1.05): h/2.5>b>h/6 或 h/3>b>h/5 一般翼缘宽度 常在下属范围内 : 第七节 组合梁设计

8 2、抗剪验算: 1 、抗弯验算: 二、 截面验算 几何特征: 截面面积 A ,截面惯性距 I , 截面抵抗矩 W ,截面面积矩 S 等 荷载作用:最大弯矩 M , 剪力 V 第七节 组合梁设计

9 3、局部承压验算: 4、折算应力验算: 第七节 组合梁设计

10 5、梁的整体稳定验算 二、 截面验算 6、刚度验算: υ ≤[υ] 7、承受动力荷载作用的梁,必要时应进行疲劳验算。 在两个主平面内弯曲作用下的 工字形截面构件: 在最大刚度主平面内弯曲的构件 经过强度、刚度和整体稳定的验算,如初选截面有不满 足要求之处时,则应适当修改截面重新验算。 第七节 组合梁设计

11 三、梁截面沿长度的改变:(对于跨度较大的梁) 1 、翼缘宽度的改变: 位置:在距两端支座 L /6 处改变截面 第七节 组合梁设计

12 三、梁截面沿长度的改变:(对于跨度较大的梁) 2 、多层翼缘板的焊接梁,可用切断外层板的方法改变梁的截面: 3 、 腹板高度的改变:可以降低建筑物的高度和简化连接构造 位置:在距两端支座( 1/5~1/6 ) L 处改变截面 。 梁端部的高度应满足抗剪强度的要求不小于跨中高度的二分之一 第七节 组合梁设计

13 四、翼缘焊缝的计算: 沿梁单位长度的剪力为: S 1 —— 翼缘对中和轴的面积距。 第七节 组合梁设计

14 剪力由双面角焊缝承受应满足: 第七节 组合梁设计 四、翼缘焊缝的计算:

15 [ 例 2] 试设计主梁。跨度 12m ,永久荷 载与可变荷载 之和为 30KN/m 2 ( 设计 值 ) ,其上放置 5 根次梁。采用焊接工字 形截面组合梁,改变翼缘宽度一次。 钢材Q 235 , E43 系列焊条。 第七节 组合梁设计

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17 解:一、截面选择 最大剪设计值 ( 不包括主梁自重 ): V max =1/2×5×303.5=760kN 次梁传来的集中荷载设计值: F= (2×30+1.2×0.587)5=303.5kN

18 最大弯矩设计值 ( 不包括主梁自重 ): 需要的截面抵抗矩 ( 按翼缘宽度  20mm 取 f=215kN/mm 2 ) M max =1/2×5×303.5 × ×(4+2)=2730kN.m

19 梁的最小高度:根据查表容许挠度 [v]/L=1/400 梁的经济高度: 取腹板高度 1250mm ,梁高约为 1290mm 。

20 腹板厚度: 需要翼缘面积:

21 可按部分截面发展塑性 进行抗弯强度计算。 取上、下翼缘宽度 400mm ,厚度 20mm A 1 =400×20=8000mm 2 ≈8557mm 2 ( 略小 ) 翼缘外伸宽度与其厚度之比为 195/20=9.75<13(235/f y ) 1/2

22 二、强度验算 跨中最大弯矩设计值: 最大剪力设计值(支座处): 梁截面面积: A=125×1+2×40×2=285cm 2 梁自重:(钢的重力密度为 76.98kN/m 3 ) g 0 =285× ×76.98=2.19kN/m

23 抗剪强度验算于截面变更后进行。 截面几何特性: 抗弯强度:

24 次梁作为主梁的侧向支承, 小于表中规定的 16 ,可以保证。 三、整体稳定验算

25 变更点处的弯矩设计值和剪力设计值: 四、 截面改变 变更点:

26 变更点处截面强度验算 : 需要的截面抵抗矩: 需要翼缘面积: 取翼缘尺寸:

27 折算应力 : 抗弯强度 :

28 抗剪强度 : 截面变更后端部梁段的整体稳定性 :

29 五、刚度验算 弯矩标准值:

30 六、边缘焊缝

31 例:某简支梁,焊接工字型截面,跨度中点及两端 设有侧向支承,可变荷载标准值及梁截面如图所示。 荷载作用在梁的上翼缘。设梁的自重为 1.57kN/m, 材 料为 Q235-A.F ,试计算此梁的整体稳定性。 例:某简支梁,跨度为 6m, 跨中无侧向支承,集中 荷载作用于上翼缘,截面如图,钢材为 Q345 ,此梁 的整体稳定系数。 例:某工作平台,其梁格布置如图所示,次梁简支 于主梁上,平台上无动力荷载,平台上永久荷载的 标准值为 3.0N/mm 2, 可变荷载标准值为 4.5N/mm 2, 钢 材为 Q235-AF ,假定平台板为刚性铺板并可保证梁 的整体稳定,试选择中间次梁截面。

32 填空题: 1 、组合梁的截面最小高度,是根据()条件 导出的,即梁的最大()应不超过规定的限值; 2 、当荷载作用在简支梁的()翼缘时,梁整 体稳定性较高; 3 、当 应在梁腹板上配置 ()向加劲肋

33 判断题 1 、没有截面削弱的梁,保证了梁的整体稳定, 并不一定也保证了梁的强度。 2 、为了提高工字型梁的整体稳定,加大翼缘 板和腹板的厚度是最合理的方法。因为加大翼 缘板和腹板的厚度均使梁的抗扭刚度增大,梁 的抗扭刚度增大,整体稳定性也就提高了。 3 、直接承受动力荷载的工字梁,应区塑性发 展系数 γ x =γ y =1.1, 即有限制得发展塑性变形

34 选择题: 1 、在梁的整体稳定计算中, φ b / =1, 说明所设计 梁() A 处于弹性工作阶段 B 不会丧失整体稳定 C 梁的局部稳定必定满足要求 D 梁不会发生强度破坏

35 2 、梁受固定集中荷载作用,当局部挤压应力 不能满足要求时,采用()是较合理的措施。 A 加厚翼缘 B 在集中荷载作用处设支承加劲肋 C 增加横向加劲肋的数量 D 加厚腹板

36 3 、为了提高荷载作用在上翼缘的简支工字形 梁的整体稳定性,可在梁的()加侧向支承, 以减小梁超出平面的计算长度 A 梁腹板高度的 1/2 处 B 靠近梁下翼缘的腹板的( 1/5-1/4 ) h 0 处 C 靠近梁上翼缘的腹板的( 1/5-1/4 ) h 0 处 D 上翼缘处

37 4 、验算工字形截面梁的折算应力,公式为 式中 στ 应为 A 验算截面中的最大正应力和最大剪应力 B 验算截面中的最大正应力和验算点的剪应力 C 验算截面中的最大剪应力和验算点的正应力 D 验算截面中验算点的正应力和剪应力

38 5 、工字形受压翼缘宽厚比限值为 式中 b 1 为() A 翼缘板外伸宽度 B 翼缘板全部宽度 C 翼缘板全部宽度的 1/3 D 翼缘板的有效宽度

39 6 、一悬臂梁,焊接工字形截面,受向下垂直 荷载作用,欲保证此梁的整体稳定,侧向支承 应加在() A 梁的上翼缘 B 梁的下翼缘 C 梁的中和轴部位 D 梁的上翼缘和中和轴部位

40 7 、钢结构规范对梁塑性设计时的截面塑性发 展区高度限制为() A 截面形成塑性绞 B 梁高的 1/3 C 梁高的 1/4-1/8 D 截面边缘应力达到 f y


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