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1、第七节第七节组合梁设计组合梁设计1、梁截面高度梁截面高度h一、一、截面选择截面选择先估算梁的高度先估算梁的高度h翼缘的宽度翼缘的宽度b和厚度和厚度t。腹板的高度腹板的高度hw和厚度和厚度tw梁的截面高度必须满足净空要求，（梁的截面高度必须满足净空要求，（maxo）由由建筑高度建筑高度决定。决定。梁的截面高度梁的截面高度h应根据应根据建筑高度、刚度要建筑高度、刚度要求和用钢经济求和用钢经济三方面条件确定。三方面条件确定。（）梁的容许（）梁的容许最大高度最大高度max：（）梁的容许（）梁的容许最小高度最小高度min一般是由一般是由刚度要求刚度要求决定的。决定的。根根据据不不同同的的容容许许挠挠度度
2、可可以以计计算算出出梁梁的的容容许许最最小小高高度度min，查表，表中数据虽然是根据均布荷载作用下所得，对其它查表，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。荷载作用下的简支梁，初选截面时同样可以参照应用。第七节第七节组合梁设计组合梁设计（）梁的经济高度（）梁的经济高度e：式中式中Wx梁所需要的截面抵抗矩；梁所需要的截面抵抗矩；(cm3)hminhhmaxhhe根据以上三个条件，实际所取用的梁高根据以上三个条件，实际所取用的梁高h一般应满足：一般应满足：是指使梁的总用钢量最小即是指使梁的总用钢量最小即用钢经济用钢经济决定。决定。第七节第七节组合
3、梁设计组合梁设计 2、腹板尺寸腹板尺寸（）腹板的（）腹板的厚度厚度tw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的倍数。（1）腹板的）腹板的高度高度w第七节第七节组合梁设计组合梁设计由由上上式式计计算算的的腹腹板板厚厚度度w一一般般较较小小，设设计计时时，为为了了局局部部稳稳定定和和构构造要求造要求注意：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，跨度小时不小于。8mmtw20mm经验公式经验公式第七节第七节组合梁设计组合梁设计 3、翼缘尺寸（宽度翼缘尺寸（宽度和厚度和厚度）
4、可以根据需要的截面抵抗矩和腹板截面尺寸计算。可以根据需要的截面抵抗矩和腹板截面尺寸计算。第七节第七节组合梁设计组合梁设计1、初选截面时可取、初选截面时可取:hh1hw先初选先初选b求求t,所求的所求的t按钢材规格选用与之相近的厚度按钢材规格选用与之相近的厚度b和和t选出后验算选出后验算:再求再求b考考 虑虑 截截 面面 塑塑 性性 发发 展展 时时(x=1.05):h/2.5bh/6或或h/3bh/5一般翼缘宽度一般翼缘宽度常在下属范围内常在下属范围内:第七节第七节组合梁设计组合梁设计、抗剪验算：、抗剪验算：1、抗弯验算：、抗弯验算：二、二、截面验算截面验算几何特征：几何特征：截面面积截面面积
5、A，截面惯性距，截面惯性距I，截面抵抗矩截面抵抗矩W，截面面积矩，截面面积矩S等等荷载作用：最大弯矩荷载作用：最大弯矩M，剪力剪力V第七节第七节组合梁设计组合梁设计、局部承压验算：、局部承压验算：、折算应力验算：、折算应力验算：第七节第七节组合梁设计组合梁设计、梁的整体稳定验算、梁的整体稳定验算 二、截面验算截面验算、刚度验算：、刚度验算：、承受动力荷载作用的梁，必要时应进行疲劳验算。、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在两个主平面内弯曲作用下的工字形截面构件：工字形截面构件：在最大刚度主平面内弯曲的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
6、验算，如初选截面有不满经过强度、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。足要求之处时，则应适当修改截面重新验算。第七节第七节组合梁设计组合梁设计三、梁截面沿长度的改变：（对于跨度较大的梁）三、梁截面沿长度的改变：（对于跨度较大的梁）1、翼缘宽度翼缘宽度的改变：的改变：位置：在距两端支座位置：在距两端支座L/6处改变截面处改变截面第七节第七节组合梁设计组合梁设计三、梁截面沿长度的改变：（对于跨度较大的梁）三、梁截面沿长度的改变：（对于跨度较大的梁）2、多层翼缘板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：的焊接梁，可用切断外层板的方法改变梁的截面：
7、3、腹板高度腹板高度的改变：可以降低建筑物的高度和简化连接构造的改变：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（位置：在距两端支座（1/51/6）L处改变截面处改变截面。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第七节组合梁设计组合梁设计四、翼缘焊缝的计算：四、翼缘焊缝的计算：沿梁单位长度的剪力为：沿梁单位长度的剪力为：S1翼缘对中和轴的面积距。翼缘对中和轴的面积距。第七节第七节组合梁设计组合梁设计剪力由双面角焊缝承受应满足：剪力由双面角焊缝承受应满足：第七节第七节组合梁设计组合梁设计四、翼缘焊缝的计算：四
8、、翼缘焊缝的计算：例例2试试设设计计主主梁梁。跨跨度度12m，永永久久荷荷载载与与可可变变荷荷载载之之和和为为30KN/m2(设设计计值值)，其其上上放放置置5根根次次梁梁。采采用用焊焊接接工工字字形形截截面面组组合合梁梁，改改变变翼翼缘缘宽宽度度一一次次。钢材钢材235，E43系列焊条。系列焊条。第七节第七节组合梁设计组合梁设计解：一、截面选择解：一、截面选择最大剪设计值最大剪设计值(不包括主梁自重不包括主梁自重):Vmax=1/25303.5=760kN次梁传来的集中荷载设计值：次梁传来的集中荷载设计值：(230+1.20.587)5=303.5kN最大弯矩设计值最大弯矩设计值(不包括主梁
9、自重不包括主梁自重):需要的截面抵抗矩需要的截面抵抗矩(按翼缘宽度按翼缘宽度 20mm取取f=215kN/mm2)Mmax=1/25303.56-303.5(4+2)=2730kN.m梁的最小高度：根据查表容许挠度梁的最小高度：根据查表容许挠度v/L=1/400梁的经济高度：梁的经济高度：取腹板高度取腹板高度1250mm，梁高约为，梁高约为1290mm。腹板厚度：腹板厚度：需要翼缘面积：需要翼缘面积：可可按按部部分分截截面面发发展展塑塑性性进行抗弯强度计算。进行抗弯强度计算。取上、下翼缘宽度取上、下翼缘宽度400mm，厚度，厚度20mmA1=40020=8000mm28557mm2(略小略小)
10、翼缘外伸宽度与其厚度之比为翼缘外伸宽度与其厚度之比为195/20=9.7513(235/fy)1/2二、强度验算二、强度验算跨中最大弯矩设计值：跨中最大弯矩设计值：最大剪力设计值（支座处）：最大剪力设计值（支座处）：梁截面面积：梁截面面积：A=1251+2402=285cm2梁自重：（钢的重力密度为梁自重：（钢的重力密度为76.98kN/m3）g0=28510-476.98=2.19kN/m抗剪强度验算于截面变更后进行。抗剪强度验算于截面变更后进行。截面几何特性：截面几何特性：抗弯强度：抗弯强度：次梁作为主梁的侧向支承，次梁作为主梁的侧向支承，小于表中规定的小于表中规定的16，可以保证。，可以
11、保证。三、整体稳定验算三、整体稳定验算变更点处的弯矩设计值和剪力设计值：变更点处的弯矩设计值和剪力设计值：四、四、截面改变截面改变变更点：变更点：变更点处截面强度验算变更点处截面强度验算:需要的截面抵抗矩：需要的截面抵抗矩：需要翼缘面积：需要翼缘面积：取翼缘尺寸：取翼缘尺寸：折算应力折算应力:抗弯强度抗弯强度:抗剪强度抗剪强度:截面变更后端部梁段的整体稳定性截面变更后端部梁段的整体稳定性:五、刚度验算五、刚度验算弯矩标准值：弯矩标准值：六、边缘焊缝六、边缘焊缝例：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
12、/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/mm2,可变荷载标准值为4.5N/mm2,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。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（）向加劲肋判断题1、没有截面削弱的
13、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x=y=1.1,即有限制得发展塑性变形选择题：1、在梁的整体稳定计算中，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3、为了提高荷
14、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）h0处C靠近梁上翼缘的腹板的（1/5-1/4）h0处D上翼缘处4、验算工字形截面梁的折算应力，公式为 式中应为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5、工字形受压翼缘宽厚比限值为式中b1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1/3D翼缘板的有效宽度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1/3C梁高的1/4-1/8D截面边缘应力达到fy