【文章內(nèi)容簡介】 半徑與截面高度h，寬度b之間的近似關(guān)系求現(xiàn)所需要的截面高度與寬度：式中αα2為系數(shù)。3）根據(jù)所需的An、b、h并考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求，可以初選截面尺寸，確定b、t、h、tw。4）計算出所選截面的幾何特征截面積A，繞x軸和繞y軸的慣性矩Ix、Iy：5）如果所選截面驗算，證明不滿足整體穩(wěn)定要求時，可直接修改截面，或重新假定λ，重復(fù)上述步驟，直到滿足為止。6）若有孔洞截面削弱較大時，還應(yīng)驗算凈截面強度。3 實腹軸心受壓柱，彎曲失穩(wěn)時柱中剪力很小，故翼緣與腹板的連接焊縫，可按構(gòu)造要求選用hf=4～8mm。1）當(dāng)實腹軸心受壓柱的腹板高厚比較大時（h0/tw＞80），應(yīng)采用橫向加勁肋，其間距不得大于3h0,通常在腹板兩側(cè)成對配置。其尺寸應(yīng)滿足外伸寬度厚度2）如果柱截面高度較大，高厚比要求的腹板又過厚，顯然是不經(jīng)濟的。這時有兩種方法處理，一種方法設(shè)置縱向加勁肋，以加強腹板，減小其截面計算高度?？v向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對布置。其尺寸要求：外伸寬度bs≥10twmm，厚度ts≥；另一種方法是，認(rèn)為腹板中間局部屈曲，退出工作，在計算強度時，僅考慮腹板高度邊緣范圍內(nèi)兩側(cè)各為20tw(235/fy)。在計算構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)時，仍用全部面積。此外，為了保證構(gòu)件截面幾何形狀不變，提高構(gòu)件抗扭剛度，對大型實腹式構(gòu)件在受有較大橫向力作用處和每個運送單元的兩端，還應(yīng)設(shè)置橫隔板，其間距不得大于截面最大寬度的9倍或8m。4 焊縫厚度翼緣與腹板采用自動焊，焊縫厚度Hf = –1。六 格構(gòu)式軸心受壓柱只要求出單位剪切角變形γ1，即可求出λ0y。1 綴條格式構(gòu)件的換算長細(xì)比2 綴板式格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比：分肢在綴板范圍內(nèi)剛度大，變形小。分肢計算長度l01可用兩綴板間的凈距，則λ1=l01/i1。3 三分肢綴條格構(gòu)式柱 4 四肢格構(gòu)式柱綴條式格構(gòu)柱： 綴板式格構(gòu)式柱 5 格構(gòu)式軸心受壓柱的截面設(shè)計當(dāng)格構(gòu)式軸心受壓柱的軸力設(shè)計值N，計算長度lox，loy材料、截面類型都已知時，截面設(shè)計分兩步：首先，按實軸穩(wěn)定要求選擇分肢，其次按等穩(wěn)原則，確定分肢間距。1）按實軸穩(wěn)定條件確定分肢截面假定繞實軸長細(xì)比λ=60～100，根據(jù)鋼號和截面類型查得穩(wěn)定系數(shù)φx，求出所需截面面積An和回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)所需An、ix初選分肢型鋼或分肢截面尺寸，驗算對實軸的剛度與穩(wěn)定是否滿要求。2）按等穩(wěn)原則，對虛軸確定分肢間距ca 根據(jù)等穩(wěn)原則λx=λoy由換算長細(xì)比求出所需的λy的最大值：b 綴條式格構(gòu)式 綴板格構(gòu)式 c 根據(jù)λy球所需iy=loy/λyd 確定肢間距 七 格構(gòu)式軸心受壓柱的綴材設(shè)計格構(gòu)式軸心受壓柱的剪力2 綴材計算1）綴條每一綴條平面承受剪力為： 斜綴條所受壓力： 綴材平面通常采用單角鋼連接，考慮到連接的偏心影響，其折減系數(shù)如下：2）綴板綴板的剪力： 綴板端部最大彎矩為： 八 軸心受壓柱的柱頭和柱腳1 設(shè)計要求：傳力明確，傳力過程簡捷，安全可靠，經(jīng)濟合理，并且具有足夠的剛度而構(gòu)造又并不復(fù)雜。2 柱頭對于實腹式柱，梁傳來的全部壓力N通過梁端突緣和墊板間的端面承壓傳給墊板，墊板又以擠壓傳給頂板（頂板厚度≥14mm），而墊板只需用一些構(gòu)造焊縫和頂板焊連。柱頂板將N力分傳給前后兩個加勁肋，每根加勁肋和柱頂板之間可以采用局部承壓傳入N/2的力（當(dāng)力較大時），也可以采用兩根焊縫①傳力（當(dāng)力不大時），焊縫①受均布的向下剪力作用。加勁肋在N/2的偏心力作用下，用兩根角焊縫②把向下剪力N/，猶如懸臂梁的工作一樣。通常先假設(shè)加勁肋的高度b1，它就是焊縫②的長度，再進行焊縫驗算。加勁肋的寬度 b1參照柱頂板的寬度b來定，厚度t1應(yīng)符合局部穩(wěn)定的要求，取≥ b1及≥10mm。同時不宜比柱腹板厚度超過太多。在驗算焊縫②的同時，應(yīng)按懸臂梁驗算加勁肋本身的抗剪和抗彎強度。柱頭加勁肋的兩側(cè)邊各用兩根角焊縫②連接在柱肢的綴板上，加勁肋近似地按承受均布線荷載N/a的簡支梁計算，均布荷載由角焊縫①傳給加勁肋，然后此加勁肋的支反力（N/2）又經(jīng)二根角焊縫②傳給綴板，后者也看作簡支梁，經(jīng)焊縫③把力傳給柱肢。加勁肋的高度取決于焊縫②的長度；加勁肋的厚度應(yīng)滿足穩(wěn)定的要求，不小于a/40且不小于10mm。加勁肋按抗彎和抗剪強度驗算。作為加勁肋支點的柱端綴板也按簡支梁計算，在跨中承受由焊縫②傳來的集中力N/2，然后經(jīng)貼角焊縫③把力傳給柱肢。顯然，柱端綴板和柱身的綴板不同，在滿足簡支梁的強度要求的同時，它的高度還應(yīng)滿足焊縫②、③長度的要求，它的厚度要求和加勁肋相同。按一側(cè)梁無活荷時對柱可能產(chǎn)生偏心受壓來驗算柱的承載力。3 柱腳 1）假設(shè)基礎(chǔ)對底板的反力是均勻分布的，根據(jù)這一條件來設(shè)計底板。首先確定底板的平面尺寸：（fcc——是混凝土的軸心抗壓設(shè)計強度。）2）根據(jù)構(gòu)造要求定出底板寬度：3）底板厚底由其抗彎強度來確定。底板受混凝土基礎(chǔ)向上的均布反力的作用，可把柱身和靴梁看作是它的支承，這就形成了四邊支承板、三邊支承板和懸臂板等三種受力狀態(tài)的區(qū)域，近似地按照各不相關(guān)的板塊進行抗彎計算。（1）懸臂板部分 式中：（2）三邊支承部分 a 1——自由邊的長度；β——系數(shù)。（3）四邊支承部分a——四邊支承板中的短邊長度（后者）；a——系數(shù)算得各區(qū)域板塊所受的彎矩值MM2和M4后，按其中最大者確定底板厚度：合理的設(shè)計應(yīng)使MM2和M4基本相近，這可通過調(diào)整底板尺寸和加設(shè)膈板等辦法來實現(xiàn)。（4）靴梁作強度驗算最后，應(yīng)該對靴梁作強度驗算?？砂蜒チ航频乜醋髦С性谥砩系碾p懸伸梁，受均布反力的作用 由b1/a1比值查系數(shù)β值錨栓應(yīng)放在垂直于主梁軸線的位置，在底板上開一缺口，便于柱子安裝，用螺帽及蓋板直接固定在底板上。這樣的錨栓不能抵抗彎矩作用，保證了柱腳的鉸接要求。受彎構(gòu)件一 梁的強度和剛度1 梁的強度計算1）承受靜力荷載或間接承受動力荷載時，在彎矩Mx作用下： 在彎矩Mx和My共同作用下： γ為截面塑性發(fā)展系數(shù)。2）直接承受動力荷載時，仍按上式計算，即不才慮載面發(fā)展塑性變形，按彈性設(shè)計。γ為截面塑性發(fā)展系數(shù)2 剪應(yīng)力在主平面內(nèi)受彎的實腹梁，按彈性設(shè)計時，截面上最大剪應(yīng)力達鋼材的抗剪屈服點時為棚限狀態(tài)。型鋼由于腹板較厚，一般均能滿足上式要求，因此，只在最大剪力處截面有較大削弱時，方需進行剪應(yīng)力的計算。3 局部壓應(yīng)力梁在固定集中荷載（包括支座反力）處無支承加勁肋，或有移動的集中荷載（如吊車輪壓）時，應(yīng)計算腹板邊緣的局部壓力。當(dāng)梁上翼緣有集中荷載且該荷載處梁的腹板又未用加勁肋加強時，應(yīng)按下式計算腹板計算高度上的邊緣局部壓應(yīng)力：支座反力并在梁端支座處（計算腹板計算高度下邊緣的局部壓應(yīng)力，）：腹板的計算高度應(yīng)按下列規(guī)定采用：1）軋制型鋼梁是腹板在與上、下翼緣相連處兩內(nèi)弧起點間的距離；2）焊接組合梁是腹板高度；3）鉚接（或高強度螺栓連接）組合梁是腹板與上、下翼緣連接的鉚釘（或高強度螺栓）釘線間的最近距離。4 折算應(yīng)力在組合梁的腹板計算高度的邊緣處，如同時受有較大的正應(yīng)力σ、較大的剪應(yīng)力τ和局部壓應(yīng)力σc，或同時受有較大的正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ（如連續(xù)梁支座處或梁的翼緣截面改變處等），應(yīng)按下式計算折算應(yīng)力：σ、τ、σc——在沿腹板平面的內(nèi)力作用下，腹板計算高度邊緣同一點上同時產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力。計算τ時，其S是受壓翼緣板對中和軸的面積矩。σ應(yīng)按下式計算：σ、σc 應(yīng)帶各自的下負(fù)號。式中：Inx——凈截面慣性矩；y——計算點至梁中和軸的距離。β1 ——系數(shù)。當(dāng)σ、σc 異號時，取β1 =；當(dāng)σ、σc 同號或σc =0 時，取β1 =。因為實際上是梁的某一截面處腹板邊折算應(yīng)力達到承載力極限，限于局部，所以將設(shè)計強度予以提高。同時考慮到異號應(yīng)力場將嗇鋼材的塑性性能，因而β1 取得更大些。σ、τ、σc 的共同作用二 梁的剛度計算各種梁的截面一般常由抗彎強度決定，如梁較粗而跨度較小時，則取決于抗剪強度；而較細(xì)長的梁則往往由剛度控制。當(dāng)剛度不足時不能保證正常使用。如樓蓋梁的撓度過大，會給人們一種不舒適感和不安全感，而且會因振動過大使某些附著物如天花板抹灰等脫落，影響整個結(jié)構(gòu)的使用功能；吊車梁撓度過大，可能使吊車不能正常運行等等。因此，對于梁的最大撓度應(yīng)加以限制。對截面沿長度改變的組合梁，以及受移動集中荷載作用的吊車梁，撓度的計算比較麻煩，可采用下列近似公式計算：對等截面的簡支梁翼緣截面改變的簡支梁式中：Ix——跨中毛截面慣性矩；I＇——支座附近毛截面慣性矩。三 型鋼梁的截面選擇根據(jù)梁的內(nèi)力計算所得到的最大彎矩，按下列公式求出需要的凈截面抵抗矩：然后，在型鋼規(guī)格表中選擇截面抵抗矩接近Wnx的即可。為了節(jié)約鋼材，設(shè)計時應(yīng)避免在最大彎矩作用的截面上開螺栓孔，以免削弱截面。四 組合梁的截面選擇1 截面高度：當(dāng)梁的最大彎矩已知時，需要的凈截面抵抗矩可由上式確定。組成截面時，為了滿足需要的截面抵抗矩，可以有很多方案；可以是高而窄，也可以是矮而寬。前者翼緣用鋼少而腹板用鋼多，后者則相反。合理的設(shè)計是使翼緣和腹板的總用鋼量為最少。根據(jù)這一原則確定的梁的高度叫經(jīng)濟高度，可按下式計算：式中：tw——腹板厚度；K——系數(shù)，不變截面的焊接梁 K=，不變截面的焊接吊車梁 K=。如果符合考慮塑性發(fā)展的條件，式中根號內(nèi)的分子應(yīng)乘以塑性系數(shù)γx 。以受均布荷載的簡支為例，撓度按下式計算：為了保證梁的剛度，而又使梁能充分發(fā)揮強度的作用，將設(shè)計強度f/（），即得截面的高度，并使 h≈he 。2 腹板尺寸：腹板的高度是截面高度減去2個翼緣板的厚度。腹板主要受剪力作用，應(yīng)根據(jù)梁端的最大剪力確定腹板的需要厚度，這時翼緣板不參加工作，按矩形腹板計算：從經(jīng)濟出發(fā)，腹板應(yīng)盡可能采用薄板，當(dāng)梁高h(yuǎn)≥1米，可按經(jīng)驗公式估計： 式中h以mm值代入。過薄的腹板需要設(shè)置縱向加勁肋，使構(gòu)造復(fù)雜，一般梁從腹板的穩(wěn)定性出發(fā)，應(yīng)使：在確定梁經(jīng)濟高度時，先要知道腹板厚度，而決定腹板厚度時又需先知道梁高。因而計算時，都采取先假定腹板厚度的辦法，以后再進行調(diào)整。3 翼緣尺寸：已知需要的凈截面抵抗矩，整個截面城要的慣性矩為：由于腹板尺寸已定，其慣性矩為：則翼緣需要的慣性矩為：近似為由此可決定翼緣尺寸b通常?。?/3～1/5）h，過大，翼緣中的應(yīng)力分布不均勻性就越大，對梁的工作不利；過小，對梁的整體穩(wěn)定不利。厚度應(yīng)符合條件：t≥（b/30）(fy/235)，否則，太薄的翼緣板會發(fā)生局部失穩(wěn)，并因而引起整個梁過早的破壞。截面考慮部分發(fā)展塑性時，t≥（b/26）(fy/235)。式中fy是所用鋼材的屈服點。五 梁的整體穩(wěn)定梁的整體穩(wěn)定計算式式中梁的整體穩(wěn)定系數(shù)： （只能計算雙軸對稱焊接工字形截而簡支梁純彎屈時的整體穩(wěn)定系數(shù)。其他見設(shè)計規(guī)范。）為提高鋼梁的整體穩(wěn)定性，設(shè)計時應(yīng)選擇Iy較大的截面；有條件時，設(shè)置設(shè)置的側(cè)向支承；減小鋼梁側(cè)向彎扭屈曲的自由長度l1，是提高臨界力和最有效方法。側(cè)向支承應(yīng)設(shè)在受壓翼緣處，或盡可能接近受壓翼緣，如果設(shè)在受拉翼緣處，則不能起到阻止截面?zhèn)认驈澢团まD(zhuǎn)的作用。注意簡支梁的支座構(gòu)造，必須是叉支座的鉸接支座，不允許支座截面?zhèn)认騼A倒。對于在兩個產(chǎn)平面內(nèi)彎曲的構(gòu)件，按下式驗算整體穩(wěn)定：箱形截面梁的抗扭矩剛度大，一般情況下，只要滿足強度和剛度要，就不會喪失整體穩(wěn)定。這些條件是：（1）h/b0≤6（2）l1/b0:對Q235鋼，≤95；對16Mn和16Mnq鋼，≤65；對16MnV和16MnVq鋼，≤57。滿足了上列二條件的簡支梁，可不計算整體穩(wěn)定。式中l(wèi)1是側(cè)向支承點間的距離。此外，當(dāng)有颶性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上，并能阻止梁截面的扭轉(zhuǎn)時，可不計算梁的整體穩(wěn)定性。六 型鋼梁設(shè)計型鋼梁截面應(yīng)滿足強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的要求，由于熱軋型鋼翼緣和腹板有足夠的厚度，一般不必驗算局部穩(wěn)定。腹板不開洞時不必驗算剪應(yīng)力。設(shè)計型鋼梁時，道德根據(jù)梁的最大彎矩初選截面，然后進行各種驗算，設(shè)計步驟具體如下：1 單向彎曲型鋼梁1）截面選擇型鋼梁一般均設(shè)計成工字型截面梁，據(jù)荷載作用位置、梁的跨度，查熱軋普通工字鋼簡支梁的穩(wěn)定系數(shù)φb ：2）強度驗算3）穩(wěn)定驗算 4）剛度驗算2 雙向彎曲型鋼梁和檁條1）型鋼梁截面設(shè)計（1）雙向彎曲型鋼梁霰面選擇，通常按抗彎強度驗算：對于熱軋工字鋼，α取6～8，對于槽鋼，α取8～10。查型鋼表選取型鋼。2）鋼檁條槽鋼和Z型鋼檁條側(cè)向剛度小，為減少側(cè)向彎矩，當(dāng)跨度為4～6m時，可在跨中設(shè)一道鋼拉條；當(dāng)跨度大于6m時，在三分點處設(shè)兩道拉條，拉條通常用φ16鋼，設(shè)于靠近檁霰面頂部30～40mm處。斜放檁條受豎向荷載作用，可對霰面兩主軸分解：鋼檁條按簡支梁計算，qx 對 y — y 軸產(chǎn)生最大彎矩，qy 對 x — x 軸產(chǎn)生最大彎矩 ①當(dāng)檁條中點設(shè)一道拉條時，拉條作為檁條的側(cè)向支點，檁條在側(cè)向為兩跨連續(xù)梁，其支點最大負(fù)彎矩為：②當(dāng)檁條在三分點處設(shè)兩道拉條時，a 1/3處的負(fù)彎矩為