鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力分析

第三章構(gòu)件的截面承載力—強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure1、軸心受力構(gòu)件的截面形式強(qiáng)度和剛度

2、梁的類型和強(qiáng)度

3、梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力

4、按強(qiáng)度條件選擇梁截面

5、拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和強(qiáng)度計算當(dāng)前第1頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure3.1.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式§3.1軸心受力構(gòu)件的截面形式及強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件（軸心拉桿）和軸心受壓構(gòu)件（軸心壓桿）。a)++++++++++++b)圖3.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。

第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第2頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure圖3.2柱的形式支承屋蓋、樓蓋或工作平臺的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱。柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成。傳力方式：上部結(jié)構(gòu)－柱頭－柱身－柱腳－基礎(chǔ)實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第3頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructurea）型鋼截面；b)實腹式組合截面；c)格構(gòu)式組合截面圖3.3軸心受力構(gòu)件的截面形式實腹式截面格構(gòu)式截面實腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸較大時鋼材用量較多；而格構(gòu)式構(gòu)件容易實現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較好，用料較省。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第4頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure圖3.4柱的形式格構(gòu)式構(gòu)件實軸和虛軸格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分肢腹板的主軸叫實軸，通過分肢綴件的主軸叫虛軸。綴條和綴板一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時產(chǎn)生的剪力。綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第5頁\共有49頁\編于星期三\12點格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式綴板柱第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第6頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure軸心受力構(gòu)件以截面上的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度作為強(qiáng)度計算準(zhǔn)則。

N

——軸心力設(shè)計值；

A——構(gòu)件的毛截面面積；

f

——鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。3.1.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計算1.截面無削弱

構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計時，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第7頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure2.有孔洞等削弱

◎

彈性階段－應(yīng)力分布不均勻；

◎

極限狀態(tài)－凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。

（5.2.2）圖3.5截面削弱處的應(yīng)力分布NNNNs0

smax=3s0

fy

(a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力構(gòu)件以凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計時應(yīng)滿足（3-1）

An——構(gòu)件的凈截面面積第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第8頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure3.1.3軸心受力構(gòu)件的剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）P185軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長細(xì)比來衡量，越大，表示構(gòu)件剛度越小；長細(xì)比過大，構(gòu)件在使用過程中容易由于自重產(chǎn)生撓曲，在動力荷載作用下容易產(chǎn)生振動，在運輸和安裝過程中容易產(chǎn)生彎曲。因此設(shè)計時應(yīng)使構(gòu)件長細(xì)比不超過規(guī)定的容許長細(xì)比。max——構(gòu)件最不利方向的最大長細(xì)比；l0——計算長度，取決于其兩端支承情況；i——回轉(zhuǎn)半徑；[]——容許長細(xì)比，查P185表6.1，表6.2。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第9頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計算1.截面無削弱2.有孔洞等削弱軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時最危險凈截面的計算軸心受力構(gòu)件的剛度計算（正常使用極限狀態(tài)）第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第10頁\共有49頁\編于星期三\12點

截面特性計算截面積：上、下翼緣及腹板截面積之和中和軸（形心）位置：按全截面對某軸的面積矩等于各塊板分別對該軸的面積矩之和求得。慣性矩：各板塊自身慣性矩再加上各板塊面積乘以板塊中心至中和軸距離的平方。40080－200×20－100×2010圖3.6截面特性計算第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第11頁\共有49頁\編于星期三\12點各點抵抗矩：慣性矩除以該點至中和軸的距離。各點面積矩：該點以上（或以下）的截面積對中和軸的面積矩。如按b點以下面積矩計算，中和軸以上部分取負(fù)值，以下部分取正值40080－200×20－100×2010圖3.6截面特性計算第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第12頁\共有49頁\編于星期三\12點[例3.1]

圖3.1所示一有中級工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為2∟100×10，角鋼上有交錯排列的普通螺栓孔，孔徑d=20mm。試計算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的最大計算長度。鋼材為Q235鋼。(c)例3.1圖第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第13頁\共有49頁\編于星期三\12點查得2∟100×10,2/215mmNf=ii==yx4.52cm.3.05cm,A=2×19.26cm2AnⅡ

=2(1926-20×10)=3452mm2AnI

=2×

(2×45+402+1002-2×20)×10=3150mm2N=AnIf

=3150×215=677250N=677kNlox=[λ]·ix=350×30.5=10675mm[]350=lloy=[λ]·iy=350×45.2=15820mm[解]：例3.1圖(b)第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第14頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure只承受彎矩或彎矩與剪力共同作用的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件。§3.2梁的類型和強(qiáng)度結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件主要以梁的形式出現(xiàn)，以彎曲變形為主或發(fā)生彎扭變形的構(gòu)件稱為梁。梁在鋼結(jié)構(gòu)中是應(yīng)用較廣泛的一種基本構(gòu)件。例如房屋建筑中的樓蓋梁、墻梁、檁條、吊車梁和工作平臺梁。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度

1.梁的強(qiáng)度計算主要包括抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力等強(qiáng)度應(yīng)足夠。

2.剛度主要是控制最大撓度不超過按受力和使用要求規(guī)定的容許值。當(dāng)前第15頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure梁的類型及梁格布置按彎曲變形狀況分：

單向彎曲構(gòu)件——構(gòu)件在一個主軸平面內(nèi)受彎雙向彎曲構(gòu)件——構(gòu)件在二個主軸平面內(nèi)受彎1梁的類型按支承條件分：

簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁鋼梁一般都用簡支梁，簡支梁制造簡單，安裝方便，且可避免支座不均勻沉陷所產(chǎn)生的不利影響。不論何種支承的梁，當(dāng)截面內(nèi)力已知時，進(jìn)行截面設(shè)計的原則和方法是相同的。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第16頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure圖3.7梁的截面形式dh熱軋型鋼梁(a)焊接組合截面梁(b)冷彎薄壁型鋼梁(c)空腹式截面梁(d)組合梁(e)

梁的截面形式第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第17頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure1彎曲強(qiáng)度c)彈性塑性塑性My<M<Mpaaσ=fyεya)M<Myσ<fyd)全部塑性M=Mpσ=fyxyb)M=Myσ=fy圖3.8各荷載階段梁截面上的的正應(yīng)力分布受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度彈性階段構(gòu)件邊緣纖維最大應(yīng)力為：Wnx—截面繞x軸的凈截面模量第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第18頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure當(dāng)最大應(yīng)力達(dá)到屈服點fy時，是梁彈性工作的極限狀態(tài)，其彈性極限彎矩（屈服彎矩）My

截面全部進(jìn)入塑性狀態(tài)，應(yīng)力分布呈矩形。彎矩達(dá)到最大極限稱為塑性彎矩MpWp—截面對x軸的截面塑性模量xp—截面繞x軸的塑性系數(shù)在鋼梁設(shè)計中，如果按照截面的全塑性進(jìn)行設(shè)計，雖然可以節(jié)省鋼材，但是變形比較大，會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。因此規(guī)范規(guī)定可以通過限制塑性發(fā)展區(qū)有限制的利用塑性，一般的a為h/8-h/4之間。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第19頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure

（塑性發(fā)展系數(shù)）與截面形狀有關(guān)，而與材料的性質(zhì)無關(guān)，所以又稱截面形狀系數(shù)。不同截面形式的塑性發(fā)展系數(shù)見表3-3

P79。梁的抗彎強(qiáng)度應(yīng)滿足：（3-6）（1）繞x軸單向彎曲時（3-7）（2）繞x、y軸雙向彎曲時Mx、My

——梁截面內(nèi)繞x、y軸的最大彎矩設(shè)計值；Wnx、Wny

——截面對x、y軸的凈截面模量；x、y

——截面對x、y軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)，小于；f

——鋼材抗彎設(shè)計強(qiáng)度；

第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第20頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure根據(jù)局部穩(wěn)定要求，當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于

但不超過

時，塑性發(fā)展對翼緣局部穩(wěn)定會有不利影響，應(yīng)取x＝1.0。對于需要計算疲勞的梁，因為有塑性區(qū)深入的截面，塑性區(qū)鋼材易發(fā)生硬化，促使疲勞斷裂提前發(fā)生，宜取x=y

=1.0。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第21頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure

在構(gòu)件截面上有一特殊點S，當(dāng)外力產(chǎn)生的剪力作用在該點時構(gòu)件只產(chǎn)生線位移，不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，這一點S稱為構(gòu)件的剪力中心，也稱彎曲中心。1.剪力中心2抗剪強(qiáng)度

若不通過剪力中心，梁在彎曲的同時還要扭轉(zhuǎn)，由于扭轉(zhuǎn)是繞剪力中心取矩進(jìn)行的，故S點又稱為扭轉(zhuǎn)中心。剪力中心的位置僅與截面的形狀和尺寸有關(guān)，而與外荷載無關(guān)。剪力中心S位置的一些簡單規(guī)律

（1）雙對稱軸截面和點對稱截面（如Z形截面），S與截面形心重合；（2）單對稱軸截面，S在對稱軸上；（3）由矩形薄板中線相交于一點組成的截面，每個薄板中的剪力通過該點，S在多板件的交匯點處。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第22頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure常用開口薄壁截面的剪力中心S位置第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第23頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure圖3.9工字形和槽形截面梁中的剪應(yīng)力

Vy——計算截面沿腹板平面作用的剪力；Sx——計算剪應(yīng)力處以上或以下毛截面對中和軸的面積矩；Ix——毛截面慣性矩；fv——鋼材抗剪設(shè)計強(qiáng)度；t——計算點處板件的厚度。（3-10）根據(jù)材料力學(xué)知識，實腹梁截面上的剪應(yīng)力計算式為：2.彎曲剪應(yīng)力計算第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第24頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure

當(dāng)梁上有集中荷載（如吊車輪壓、次梁傳來的集中力、支座反力等）作用時，且該荷載處又未設(shè)置支承加勁肋時，集中荷載由翼緣傳至腹板，腹板邊緣存在沿高度方向的局部壓應(yīng)力。為保證這部分腹板不致受壓破壞，應(yīng)計算腹板上邊緣處的局部承壓強(qiáng)度。1.局部承壓強(qiáng)度圖3.10腹板邊緣局部壓應(yīng)力分布第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度3.3梁的局部壓應(yīng)力和組合應(yīng)力當(dāng)前第25頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure腹板邊緣處的局部承強(qiáng)度的計算公式為：（3-30）

要保證局部承壓處的局部承壓應(yīng)力不超過材料的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。F—集中荷載，動力荷載作用時需考慮動力系數(shù)，重級工作制吊車梁為1.1，其它梁為1.05；—集中荷載放大系數(shù)（考慮吊車輪壓分配不均勻），重級工作制吊梁=1.35，其它梁及所有梁支座處=1.0；

tw—腹板厚度lz—集中荷載在腹板計算高度上邊緣的假定分布長度，可按下式計算：第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第26頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructurehy—自梁頂面至腹板計算高度上邊緣的距離。hR—軌道的高度，對梁頂無軌道的梁hR=0。b—梁端到支座板外邊緣的距離，按實際取值，但不得大于2.5hya—集中荷載沿梁長方向的實際支承長度。對于鋼軌上輪壓取a=50mm；跨中集中荷載：lz=a+5hy+2hR梁端支座反力：lz=a+2.5hy+b第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第27頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure1）軋制型鋼，兩內(nèi)孤起點間距;2）焊接組合截面，為腹板高度;3）鉚接（或高強(qiáng)螺栓連接）時為鉚釘（或高強(qiáng)螺栓）間最近距離。hobt1hobt1ho腹板的計算高度h0

第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第28頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure

《規(guī)范》規(guī)定，在組合梁的腹板計算高度邊緣處，若同時受有較大的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力c，應(yīng)對折算應(yīng)力進(jìn)行驗算。其強(qiáng)度驗算式為：2折算應(yīng)力（3-32）圖3.11、、c的共同作用yyxτσcσ——彎曲正應(yīng)力——剪應(yīng)力c——局部壓應(yīng)力、c

拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第29頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructureM、V—驗算截面的彎矩及剪力；In—驗算截面的凈截面慣性矩；y1—驗算點至中和軸的距離；S1—驗算點以上或以下截面面積對中和軸的面積矩；如工字形截面即為翼緣面積對中和軸的面積矩。1—折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)。和c同號時，1=1.1；和c異號時，1=1.2。

在式（3-32）中將強(qiáng)度設(shè)計值乘以增大系數(shù)1，是考慮到某一截面處腹板邊緣的折算應(yīng)力達(dá)到屈服時，僅限于局部，所以設(shè)計強(qiáng)度予以提高。

同時也考慮到異號應(yīng)力場將增加鋼材的塑性性能，因而b1可取得大一些；故當(dāng)和c異號時，取1=1.2。當(dāng)和c同號時，鋼材脆性傾向增加，故取1=1.1。

第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第30頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure3受彎構(gòu)件的剛度

計算梁的剛度是為了保證正常使用，屬于正常使用極限狀態(tài)。控制梁的剛度通過對標(biāo)準(zhǔn)荷載下的最大撓度加以限制實現(xiàn)。根據(jù)公式：

≤[]

——標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度，按186頁表6.3規(guī)定采用[]——受彎構(gòu)件的撓度限值，186頁表6-3梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算。均布荷載下等截面簡支梁集中荷載下等截面簡支梁式中，Ix——跨中毛截面慣性矩Mx——跨中截面彎矩第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第31頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure§3.4按強(qiáng)度條件選擇梁截面

一般說來，梁的設(shè)計步驟通常是先根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求，同時考慮經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性等各個方面，初步選擇截面尺寸，然后對所選的截面進(jìn)行驗算。如果驗算結(jié)果不能滿足要求，就需要重新選擇截面或采取一些有效的措施予以解決。對組合梁，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)考慮是否需要采用變截面梁，使其截面沿長度的變化與彎矩的變化相適應(yīng)。此外，還必須妥善解決翼緣與腹板的連接問題，受鋼材規(guī)格、運輸和安裝條件的限制而必須設(shè)置拼接的問題，梁的支座以及與其他構(gòu)件連接的問題等等。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第32頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure3.4.1梁的截面選擇

1.型鋼梁截面的選擇

只需根據(jù)計算所得到的梁中最大彎矩按下列公式求出需要的凈截面模量，然后在型鋼規(guī)格表中選擇截面模量接近的Wnx的型鋼做為試選截面。Mx——梁截面內(nèi)繞x軸的最大彎矩設(shè)計值；Wnx——截面對x軸的凈截面模量；x——截面對x軸的有限塑性發(fā)展系數(shù)；f

——鋼材抗彎設(shè)計強(qiáng)度；

第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第33頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure2.組合梁截面的選擇梁的內(nèi)力較大時，需采用組合梁。常用的形式為由三塊鋼板焊成的工字形截面。組合梁的截面選擇設(shè)計包括：確定截面高度、腹板尺寸和翼緣尺寸。1）截面高度

最大高度hmax建筑高度；

最小高度hmin剛度要求，根據(jù)容許撓度查表；經(jīng)濟(jì)高度he

滿足使用要求的前提下使梁的總用鋼量為最小。

以受均布荷載的簡支梁為例：第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第34頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure梁的經(jīng)濟(jì)高度he，經(jīng)驗公式：綜上所述，梁的高度應(yīng)滿足：并符合鋼材尺寸規(guī)格第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度(3-35)當(dāng)前第35頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure2）腹板尺寸

腹板高度hw梁高確定以后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個翼緣的厚度，在取腹板高時要考慮鋼板的尺寸規(guī)格，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。腹板厚度tw

抗剪強(qiáng)度要求:局部穩(wěn)定和構(gòu)造因素:一般來說，腹板厚度最好在8-22mm范圍內(nèi)，對個別小跨度梁，腹板最小厚度可采取6mm。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第36頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure3）翼緣板尺寸

根據(jù)翼緣所需要的截面慣性矩確定翼緣板尺寸：

選擇b和t時要符合鋼板規(guī)格尺寸，一般翼緣寬度取10mm的倍數(shù)，厚度取2mm的倍數(shù)。翼緣寬度b或厚度t只要定出一個，就能確定另一個。b通常?。?/3-1/5）h，同時為保證局部穩(wěn)定應(yīng)使b/t≤30，如果截面考慮發(fā)展部分塑性則b/t≤26。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第37頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure3.4.2截面驗算1.強(qiáng)度驗算：

包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、局部壓應(yīng)力驗算，對組合梁還要驗算翼緣與腹板交界處的折算應(yīng)力。（3-7）

(1)正應(yīng)力(2)剪應(yīng)力（3-10）(3)局部壓應(yīng)力（3-30）(4)折算應(yīng)力（3-32）第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第38頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure2.剛度驗算：均布荷載下等截面簡支梁集中荷載下等截面簡支梁≤[]

——標(biāo)準(zhǔn)荷載下梁的最大撓度[]——受彎構(gòu)件的撓度限值梁的最大撓度可用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第39頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure[例3-2]

跨度為3米的簡支梁，承受均布荷載，其中永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=15kN/m，各可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值共為q1k=18kN/m，整體穩(wěn)定滿足要求。試選擇普通工字鋼截面，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。（型鋼梁設(shè)計問題）[分析]

解題步驟（按塑性設(shè)計）荷載組合→計算彎矩→選擇截面→驗算強(qiáng)度、剛度。

[解]（1）荷載組合標(biāo)準(zhǔn)荷載

q0=qk+q1k=15+18=33kN/m

設(shè)計荷載

q=0(Gqk+ψG1q1k)0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。安全等級二級，

0=1.0G——永久荷載分項系數(shù)，一般取

G=1.2G1——可變荷載分項系數(shù)，一般取

G1=1.4ψ——荷載組合系數(shù)，取

ψ=1.0第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第40頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure（1）荷載組合

荷載設(shè)計值：q=1.0(1.2×15+1.0×1.4×18)=43.2kN/m荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q=1.0(15+18)=33kN/m（未包括梁的自重）（2）計算最大彎矩（跨中截面）在設(shè)計荷載下（暫不計自重）的最大彎矩

M=ql2/8=43.2×32/8=48.6kN-m

（3）選擇截面需要的凈截面抵抗矩

Wnx=M/gxf=48.6×103/1.05/215=215cm3由附錄，選用I20a，

Ix=2369cm4，Wx=237cm3，Ix/Sx=17.4cm， tw=7mm，g=0.27kN/m。第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度當(dāng)前第41頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure加上梁的自重，重算最大彎矩：M=ql2/8=（43.2+1.2×0.27)×32/8=49.0kN-m(4)強(qiáng)度驗算①抗彎強(qiáng)度驗算②抗剪強(qiáng)度驗算第三章構(gòu)件截面強(qiáng)度③局部壓應(yīng)力驗算在支座處有局部壓應(yīng)力。支座構(gòu)造被設(shè)計如圖，不設(shè)支承加勁肋。需驗算局部壓應(yīng)力。當(dāng)前第42頁\共有49頁\編于星期三\12點鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理DesignPrinciplesofSteelStructure§3.6拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式3.6.1拉彎、壓彎構(gòu)件的應(yīng)用構(gòu)件同時承受軸心壓（拉）力和繞截面形心主軸的彎矩作用，稱為壓彎（拉彎）構(gòu)件。根據(jù)繞截面形心主軸的彎矩，有單向壓（拉）彎構(gòu)件；雙向壓（拉）彎構(gòu)件。彎矩由偏心軸力引起時，也稱作偏壓（或拉）構(gòu)件。圖3.12壓彎、拉彎構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)中壓彎和拉彎構(gòu)件的應(yīng)用廣泛，例如有節(jié)間荷載作用的桁架上下弦桿、受