2016第四章钢梁第十二次课.ppt

二、组合梁的设计 （一）、截面设计 组合梁的截面应满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要求。选择截面时先考虑抗弯强度（或对某些梁为整体稳定）要求，使截面有足够的抵抗矩，并在计算过程中随时兼顾其它各项要求。不同形式梁截面选择的方法和步骤基本相同，现以焊接双轴对称工形截面梁为例来说明设计方法。截面设计共需确定四个基本尺寸：h0(或h)、tw 、b和t。 1、初选截面 （1）梁高 梁的截面高度h根据 下面三个参考高度确定： ①、建筑容许最大梁高hmax ②、刚度要求的最小梁高hmin 刚度要求梁有一定的高度hmin，否则梁的挠度就会超过规定的容许值。简支梁 ③、经济高度he：一般来说，梁的高度大，腹板用钢量增多，而翼缘板用钢量相对减少；梁的高度小，则情况相反。最经济的截面高度应使梁的总用钢量为最小。根据抗弯强度条件，梁需要的截面模量Wx为 分析可得 he≈h0=2 Wx0.4 (2) 腹板厚度tw 采用的腹板厚度应符合钢板规格，一般为2mm的倍数。根据抗剪强度确定的腹板厚度往往偏小。设计时一般根据经验公式初选 tw 。 (3)翼缘的宽度b和厚度t 通常采用t和b分别为2和10mm的倍数，应使b适当大些，以利于整体稳定和梁上铺放面板，也便于变截面时将b缩小。实际采用的t应与前面的f的厚度范围一致。b还应符合教材151页中的条件。 2、截面验算 截面尺寸初步选定后，还应进行精确验算。验算项目包括强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性验算，可按前述方法进行。若不满足要求，应调整截面尺寸，直至完全满足要求为止。 二、组合梁的设计 （二）、梁截面沿梁长度的改变 将梁的截面随弯矩变化而加以改变，可节省钢材，但制造费用增加。设计时常用改变翼缘宽度或改变梁高两种方式。梁改变一次截面可节省钢材10~20%。如改变次数增多，其经济效益并不显著。为了便于制造，一般只改变一次截面。 梁的挠度可采用近似公式： 由整体稳定条件控制设计的梁，不宜沿长度改变截面。 二、组合梁的设计 （三）、腹板与翼缘间焊缝的计算 翼缘与腹板间采用焊透的T形连接焊缝时不必进行焊缝强度计算。对于角焊缝连接，必须通过焊缝强度计算来确定焊脚尺寸hf 。梁上弯矩变化时，在翼缘与腹板之间将产生剪力Vh。 Vh由腹板与翼缘间焊缝承受 当σc≠0时，焊缝不仅承受水平剪力Vh，同时还承受由σc引起的竖向剪力Tv。 焊缝的强度计算公式为： 可求得 对于直接承受动力荷载的梁，取上式βf=1.0；其它情况，取βf =1.22。 第七节 梁的拼接、连接和支座设计 一. 梁的拼接 梁的拼接分为工厂拼接（受钢材尺寸的限制，在工厂把钢材接长或接宽）和工地拼接（受运输或安装条件限制，梁须分段制造，运至建设现场后在工地进行的拼接）两种。 1. 工厂拼接 钢梁的拼接位置宜位于弯矩较小处。翼缘与腹板的 拼接位置宜错开，并避免与加劲肋或次梁连接处重合， 以防止焊缝密集与交叉。拼 接宜采用对接直焊缝。 一. 梁的拼接 2. 工地拼接 翼缘与腹板的拼接宜基本上在同一位置，减少分段运输碰损。采用对接焊缝时，上、下翼缘宜采用朝上的V形坡口，便于施焊。工地施焊条件较差，宜尽量采用摩擦型高强度螺栓进行拼接。 梁的拼接接头应按拼接截面的内力设计。腹板拼接可按受全部剪力和所分配的弯矩共同作用计算；翼缘拼接按所分配的弯矩设计。为避免梁接头部位刚度过分变差，接头抗弯承载力不应小于梁毛截面承载力的一半。 梁翼缘与腹板可按其毛截面惯性矩Ifx和Iwx分配弯矩 翼缘 Mf= M Ifx /Ix， Nf= Mf / h1 腹板 Mw= MIwx/Ix， V w=V 二. 次梁与主梁的连接 次梁与主梁的连接常采用铰接，当次梁为连续梁或跨度较大，要求减小次梁的挠度时采用刚接。 1.铰接连接 分为叠接和平接两种。叠接结构高度大，构造简单，便于施工。平接平接的结构高度较小，但次梁端部需做切割处理，以便把次梁连接于主梁的加劲肋或连接角钢上，制作较费工。 二. 次梁与主梁的连接 铰接连接需要的焊缝或螺栓数量应按次梁的反力计算，考虑到连接并非理想铰接，会有一定的弯矩作用，计算时宜将反力增大20%~30%。 2.刚性连接 刚性连接可做成叠接和平接。叠接可使次梁在主梁上连续贯通，施工简便，但结构高度较大。 三．梁的支座 钢梁支于钢柱的支座或连接将在第6章中讨论，本节介绍支于砌体或