Chapter 3-2

Chapter3Load-CarryingCapacityofMemberSections---Strength第3章构件的截面承载能力—强度3.1StrengthofAxiallyLoadedMembersandSelectionofSections轴心受力构件的强度及截面选择3.2TheTypeandStrengthofBeams梁的类型和强度3.3LocalCompressionStressandCombinedStressofBeam梁的局部压应力和组合应力3.4SelectionofBeamSectionperStrengthCondition按强度条件选择梁截面3.6ApplicationofTensionBendingandCompressionBendingMembersandCalculationofStrength拉弯、压弯构件的应用和强度计算3.3LocalCompressionStressandCombinedStressofBeam梁的局部压应力和组合应力3.3.1LocalCompressionStressofBeam梁的局部压应力3.3.2Combinedeffectofmultiplicativestresses多种应力的组合效应3.3.1LocalCompressionStressofBeam梁的局部压应力梁在承受固定集中荷载处，或承受移动荷载作用时，荷载通过翼缘传至腹板使之受压。腹板压应力的实际分布并不均匀。在计算中假定压力均匀分布在一段范围内。规范规定分布长度为：图a、clz=a+5hy+2hR(3-28)图blz=a+2.5hy(3-29)a—集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取为50mmhy—自梁顶面（或底面）至腹板计算高度边缘的距离。对焊接梁，hy为翼缘厚度；对轧制型钢梁，hy包括翼缘厚度和圆弧部分。hR—轨道高度。对无轨道的梁，hR=0。腹板计算高度边缘处的局部压应力验算公式：(3-30)F——集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；ψ——集中荷载增大系数。对重级工作制吊车梁取ψ=1.35，其他梁取ψ=1；f——钢材抗压强度设计值。见附表11。fltFzwc若验算不满足，对于固定集中荷载可设置支承加劲肋；对于移动集中荷载可重选腹板厚度。3.3.2Combinedeffectofmultiplicativestresses多种应力的组合效应梁在受弯的同时会受剪。当一个截面上弯矩和剪力都较大时，需要考虑它们的组合效应。验算公式为：(3-31)当还有对腹板边缘产生局部压力的集中荷载时，折算应力公式为：（3-32）当σ与σc异号时，β1=1.2；当σ与σc同号时，β1=1.1。f1.1322fcc122233.4SelectionofBeamSectionperStrengthCondition按强度条件选择梁截面3.4.1Primarychosensection初选截面3.4.2Sectioncheckingcomputations截面验算3.4.1Primarychosensection初选截面1.Rolledshapesteelsection轧制型钢截面抗弯能力的指标是截面模量：塑性发展系数γx取1.05。算得Wnx后可直接由型钢规格表中选出适用的截面。见附表1～6。窄翼缘（HN）型钢适用于梁，Wx值高，用钢量小。fMWxxnx2.Built-upsection焊接截面fMWxxx1.）Beamheight梁的高度h：（1）Allowablemaximumheight容许最大高度hmax：必须满足净空要求；（2）Allowableminimumheight容许最小高度hmin：由刚度条件决定，与梁的容许挠度[ν]相关，见p186表6-4。p65表3-2给出均布荷载作用下简支梁的最小高度，其他情况可以参考。（3）Economicheight经济高度he：（cm）Wx——梁所需要的截面抵抗矩，以cm3计；根据上述三个条件，取hmin≤h≤hmax及h≈he，最好为50mm的倍数。3073xeWh2.）Webthickness腹板的厚度tw：（1）Consideringthemaximumshearforceatbeamend考虑梁端最大剪力：vwwfhVt当梁端翼缘截面无削弱时，=1.2；当梁端翼缘截面有削弱时，=1.5。hw比h略小。（2）Experientialformulaconsideringtheweblocalstability考虑腹板局部稳定的经验公式：（3-40）式中hw和tw均以cm计。选用腹板厚度应符合钢板现有规格，并不小于6mm。11wwht3.）Flangedimensions翼缘的尺寸：6yxyxftbftb23515,0.123513,05.111考虑翼缘局部稳定的要求，通常取b=25t，且翼缘宽度b取值范围：h/2.5bh/6。3.4.2Sectioncheckingcomputations截面验算验算项目包括弯曲正应力、剪应力、局部压应力和折算应力。梁的稳定计算和刚度验算见第四、六章。【例题3-3】【例题3-4】(p66)课后作业：第三章习题(p81)：3.7，3.8，3.9，3.103.4.3梁截面沿长度的变化（仅从梁的强度需要来考虑）梁的最优形状是将净截面抵抗矩按照弯矩变化，使梁各截面的强度充分发挥作用，则可节约钢材。但实际上，梁不仅承受有弯矩作用，同时还有剪力作用，而且做成曲线形状的钢板比较费工，对钢板的有效使用上也并不有利。焊接梁截面沿长度的改变常采用两种方式一是变化梁的高度，将梁的下翼缘做成折线外形，翼缘板的截面保持不变，仅在靠近梁端处变化腹板的高度，使梁的支座处高度显著减小。梁端部的高度应满足抗剪强度的要求，且不宜小于跨中高度的二分之一。下翼缘板的弯折点一般取在距梁端（1/5~1/6）L处，在翼缘由水平转为倾斜的两处均需设置腹板加劲肋，使梁本身的构造较为复杂。另一种比较常用的方式是变化翼缘板面积来改变梁的截面。对于单层翼缘板的焊接梁，改变翼缘板的宽度，不致产生严重的应力集中，且使梁具有平的外表面。根据设计经验，改变一次截面约可节省钢材10％-20％。改变次数增多，其经济效益并不显著，反而增加制造工作量。对于承受均布荷载或多个集中荷载作用的简支梁，约在距两端支座1／6处改变截面比较经济。为了减少应力集中，应将宽板由截面改变位置以1：2.5（需要进行疲劳验算的梁1：4）的斜角向弯矩较小侧过渡，与窄板相对接。对于多层翼缘板的梁，可以采用切断外层翼缘板的方法来改变梁的截面，理论切断点的位置x可依计算确定。上述有关梁截面变化的分析是仅从梁的强度需要来考虑的，适合于有刚性铺板而无须顾虑整体失稳的梁。由整体稳定控制的梁，如果它的截面向两端逐渐变小，特别是受压翼缘变窄，梁整体稳定承载力将受到较大削弱。因此，由整体稳定控制设计的梁，不宜于沿长度改变截面。