第五章第五章 受弯构件受弯构件5.1 梁的类型梁的类型 第五章第五章 受弯构件（梁）受弯构件（梁） Bending Members(Beams) 梁（梁（beam，girder) ：承受承受横向荷载横向荷载作用的直线或曲线作用的直线或曲线形构件。形构件。主要主要内力：内力：弯矩、剪力，有时也承受扭矩，弯矩、剪力，有时也承受扭矩，主要变形：主要变形：弯曲变形，有时为弯扭变形弯曲变形，有时为弯扭变形梁是钢结构中的常用构件，梁是钢结构中的常用构件，如铁路桥梁中的如铁路桥梁中的钢板梁、箱形梁钢板梁、箱形梁，工业与民用建筑中的工业与民用建筑中的吊车梁、屋盖梁、工作平台梁以吊车梁、屋盖梁、工作平台梁以及檩条及檩条等。等。一、一、 梁的类型梁的类型 第五章第五章 受弯构件受弯构件1.1.型钢梁型钢梁适于：跨度较小、内力相对不大适于：跨度较小、内力相对不大 第五章第五章 受弯构件受弯构件2.2.组合梁组合梁跨度或内力较大时，采用组合截面梁。跨度或内力较大时，采用组合截面梁。第五章第五章 受弯构件受弯构件梁梁梁梁的的的的布布布布置置置置形形形形式式式式第五章第五章 受弯构件受弯构件3 3从材料上分：从材料上分：钢梁、结合梁钢梁、结合梁原理：简支梁的上翼缘受压，混凝土抗压能力强且刚原理：简支梁的上翼缘受压，混凝土抗压能力强且刚度大，用混凝土度大，用混凝土 做上翼缘，钢做腹板和下翼缘，形成做上翼缘，钢做腹板和下翼缘，形成结合梁。结合梁。优点：梁的横向刚度大，铁路桥便于铺设石渣道床；优点：梁的横向刚度大，铁路桥便于铺设石渣道床；缺点：混凝土及钢梁之间的连接需特殊处理，接触面缺点：混凝土及钢梁之间的连接需特殊处理，接触面易锈蚀。易锈蚀。第五章第五章 受弯构件受弯构件 4 4 沿跨度方向分：沿跨度方向分：等截面梁、变截面梁等截面梁、变截面梁(简支梁所受弯矩大致为抛物线。简支梁所受弯矩大致为抛物线。) ) 第五章第五章 受弯构件受弯构件方式方式： 第五章第五章 受弯构件受弯构件二、二、二、二、 梁的强度和刚度梁的强度和刚度梁的强度和刚度梁的强度和刚度梁的梁的设计应满足第一、第二极限状足第一、第二极限状态的要求的要求 第一极限状态：承载力第一极限状态：承载力第二极限状态：正常使用第二极限状态：正常使用强度、整体稳定、局部稳定强度、整体稳定、局部稳定刚度（挠度满足容许挠度要求）刚度（挠度满足容许挠度要求）第五章第五章 受弯构件受弯构件按按强强度度和和刚刚度度设设计计梁梁截截面面，按按构构造造措措施施满满足足总总体稳定和局部稳定要求。体稳定和局部稳定要求。 三、梁的设计经验三、梁的设计经验大跨度梁：大跨度梁：刚度控制截面度控制截面设计 小跨度梁：强度控制截面设计；小跨度梁：强度控制截面设计；第五章第五章 受弯构件受弯构件梁截面在抗弯梁截面在抗弯时经历3 3个个阶段：段： （一）（一） 强度强度1、抗弯强度抗弯强度 弹性阶段：弹性阶段： 极限状极限状态： 绕x轴的的弹性抵抗矩。性抵抗矩。 x xf fy ya aa af fy yf fy y第五章第五章 受弯构件受弯构件绕绕 x x 轴的塑性抵抗矩，（怎样计算？）轴的塑性抵抗矩，（怎样计算？） 弹塑性阶段弹塑性阶段 :靠近中性轴附近区域靠近中性轴附近区域 弹性；弹性；靠外缘部分区域靠外缘部分区域 达到屈服达到屈服塑性阶段塑性阶段： 钢钢梁梁设设计计中中一一般般不不利利用用完完全全塑塑性性的的极极限限弯弯矩矩强强度度，而而只只能能部部分利用材料塑性，即使梁的工作状态处于阶段分利用材料塑性，即使梁的工作状态处于阶段2。q问题：问题：为什么不能最大限度地利用截面塑性？什么不能最大限度地利用截面塑性？截面形状系数。截面形状系数。 圆截面截面=1.7=1.7，矩形截面，矩形截面=1.5,=1.5,工字形截面工字形截面 第五章第五章 受弯构件受弯构件 当梁的受压翼缘自由外伸宽度与厚度之比在当梁的受压翼缘自由外伸宽度与厚度之比在范围时，截面塑性发展系数应取范围时，截面塑性发展系数应取1.0。规范关于塑性发展系数的取值规范关于塑性发展系数的取值 X XX XY YY Yb bt t保证翼缘的局部失稳保证翼缘的局部失稳第五章第五章 受弯构件受弯构件双向受弯构件双向受弯构件抗弯强度抗弯强度不满足？不满足？增加截面尺寸增加截面尺寸-增加梁高增加梁高第五章第五章 受弯构件受弯构件2. 抗剪强度VmaxMmaxtmax x x材料力学计算方法：材料力学计算方法：规范规范计算公式：计算公式：第五章第五章 受弯构件受弯构件提高提高抗剪强度的抗剪强度的有效措施有效措施?增大增大腹板面积，腹板面积，高度一定，由梁的刚度和构造要求确定，高度一定，由梁的刚度和构造要求确定，设计常采用设计常采用加大加大腹板厚度腹板厚度第五章第五章 受弯构件受弯构件3、局部承压应力、局部承压应力 当梁的上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且当梁的上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处未设置支承加劲肋时该处未设置支承加劲肋时移动的集中荷载移动的集中荷载移动的集中荷载移动的集中荷载第五章第五章 受弯构件受弯构件验算公式验算公式假定：假定：假定：假定：1 1）集中荷载从作用处以一定角度扩散）集中荷载从作用处以一定角度扩散）集中荷载从作用处以一定角度扩散）集中荷载从作用处以一定角度扩散2 2）边缘压应力均匀分布）边缘压应力均匀分布）边缘压应力均匀分布）边缘压应力均匀分布第五章第五章 受弯构件受弯构件局部承压强度不满足采取的措施局部承压强度不满足采取的措施1、在固定集中荷载处（包括支座），对腹板用、在固定集中荷载处（包括支座），对腹板用支承加劲肋加强，并验算支承加劲肋支承加劲肋加强，并验算支承加劲肋2 2、对移动荷载，只能修改梁截面，加大腹板厚度、对移动荷载，只能修改梁截面，加大腹板厚度第五章第五章 受弯构件受弯构件4 4、折算应力、折算应力应带各自符号，拉为正。应带各自符号，拉为正。 计算折算应力的设计值增大系数。计算折算应力的设计值增大系数。 异号时，异号时，同号时或同号时或 原因：原因：1 1只有局部某点达到塑性只有局部某点达到塑性 2 2异号力场有利于塑性发展异号力场有利于塑性发展提高设计强度提高设计强度 第五章第五章 受弯构件受弯构件（二）刚度（二）刚度分别为全部荷载下和可变荷载下受弯构分别为全部荷载下和可变荷载下受弯构件挠度限值，按规范取。件挠度限值，按规范取。梁的最大挠度，按梁的最大挠度，按荷载标准值荷载标准值计算。计算。