《钢结构设计原理》受弯构件文件.PDF

第五章 受弯构件 5.1 梁的类型和应用 承受横向荷载的构件称为受弯构件，包括实腹式和格构 式两大类。 实腹式受弯构件通常称为梁，例如房屋建筑中的楼盖梁 、工作平台梁、吊车梁、屋面檩条和墙架横梁等。 按制作方法钢梁分为型钢梁和组合梁两种。 型钢梁构造简单，制造省工，应优先采用。型钢梁有 热轧工字钢、热轧H型钢和槽钢三种，其中以H型钢的 翼缘内外边缘平行，与其他构件连接方便，应优先采 用。宜为窄翼缘型(HN型)。 槽钢截面扭转中心在腹板外侧，弯曲时将同时产生扭 转，只有在构造上使荷载作用线接近扭转中心，或能 适当保证截面不发生扭转时才被采用。 热轧型钢腹板的厚度较大，用钢量较多。某些受弯构 件(如檩条)采用冷弯薄壁型钢较经济，但防腐要求较 高。 荷载较大或跨度较大时，由于轧制条件的限制，型钢 的尺寸、规格不能满足梁承载力和刚度的要求，就必 须采用组合梁。 组合梁一般采用三块钢板焊接而成的工字形截面，或由 T型钢(用H型钢剖分而成) 中间加板的焊接截面。当焊接 组合梁翼缘需要很厚时，可采用两层翼缘板的截面。受 动力荷载的梁如钢材质量不能满足焊接结构的要求时， 可采用高强度螺栓或铆钉连接而成的工字形截面。荷载 很大而高度受到限制或梁的抗扭要求较高时，可采用箱 形截面。组合梁的截面组成比较灵活，可使材料在截面 上的分布更为合理，节省钢材。 钢梁可做成简支梁、连续梁、悬伸梁等。简支梁的用钢 量虽然较多，但由于制造、安装、修理、拆换较方便， 而且不受温度变化和支座沉陷的影响，因而用得最为广 泛。 梁的设计必须同时满足承载力极限状态 （强度、整体稳 定和局部稳定）和正常使用极限状态 （挠度）。 5.2 梁的强度和刚度 5.2.1 梁的强度 包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、折算应力。 1. 抗弯强度 梁上作用荷载不断增加时，弯曲应力的发展过程可分为 三个阶段：( 1)弹性阶段；(2)弹塑性阶段；(3)塑性阶段 。 (1)弹性工作阶段 截面上各点的弯曲应力均小于屈服点， 荷载增加，边缘纤维应力达到 ，相应的弯矩为梁弹性 工作阶段的最大弯矩，其值为 M W f e n y Wn—梁的净截面模量。 (2)弹塑性工作阶段荷载继续增加，截面上、下各有一 个高度为a的区域，其应力σ为屈服应力。截面的中间部 分区域仍保持弹性。 (3)塑性工作阶段 当荷载再继续增加，梁截面的塑性区 便不断向内发展，弹性核心不断变小。当弹性核心完全 消失时，荷载不再增加，而变形却继续发展，形成“塑 性铰”，梁的承载能力达到极限。极限弯矩为 M (S S )f W f p 1n 2n y pn y 弯矩M 与弹性最大弯矩Me之比为 M W p p pn F M W e n  F 值只取决于截面的几何形状而与材料的性质无关，称 为截面形状系数。 在计算抗弯强度时，考虑截面塑性发展节省钢材,。但 按形成塑性铰来设计，梁的挠度过大，受压翼缘过早失 去局部稳定。因此，只是有限制地利用塑性，取塑性发 展深度a  0.125h 。 在弯矩M 作用下： x M x  f  W