海洋工程钢结构设计2共81页文档
海洋平台钢结构的承重详细设计
样是不符合规范的 ， 因为斜撑管 内部是无法喷涂 的， 以管 内部很 所 容易被雨水和海水腐蚀 。遇到这样的问题 ， 我们可以将 Ｈ型钢向外 加 长 １０毫米 以确保 覆 盖斜 撑 。 ５ 接 下 来 我们 还 要 对节 点 强 度进 行 分 析 。在 该项 目的 ３ Ｏ个节 点 中只 有 ２ 个 自由节 点 ， 以我 们 只 计 算 这 ２ 个 节 点 的 强 度 ， 面 １ 所 １ 下 仅 以 Ａ号 节 点 为例 ，论 述节 点分 析 与 局 部 加 强 的方 法 ，计算 利 用 Ａ Ｓ Ｓ０ Ｎ Ｙ １ ． ｓｅ 单元 来 实 现 。 学模 型 的建 立 用 Ａ Ｔ Ｃ Ｄ ０ ８ ０的 ｈｌ ｌ 力 Ｕ Ｏ Ａ ２０
工 业 技 术
２ 第４ ｌ 技创 新与应 用 ０年 期 科 １ ３
海洋平 台钢 结构有限公 司， 天津 ３ ０ ５ ） ０ ４ ２
摘 要 ： 文 主要 论 述 海上 石 油 钻 井平 台钢 结构 在 承 重状 态下 的详 细设 计 ， 本 以实 际项 目为例 ， 绍承 重 设 计 的整 个 过程 以及相 关 介 软 件 的应 用方 法 ， 目的 在于提 高设计 人 员的 工作 效 率 、 少错 误 的发 生 。 减 包括 如 下几 个部 分 ： 、－ 一 ＿￣ 述 和初 步设 计 ； 、 材 选 ｖＬ概 － 二 型 用 和 结构 力学 计算 ； 、 三 节点 分 析和 加 强 。 关 键 词 ： 重 ； 限 元 ； Ｃ值 ； 点 承 有 Ｕ 节 １ 况 概述 和 初 步设 计 海 上 石 油 钻井 平 台是 以钢 结 构 为 主 体 的多 专 业 协 同 Ｔ作 的采 油 平 台 ， 结构 作 为 承受 所 有 荷 载 的 载 体 ， 学 计 算 就 成 为 钢 结 构 钢 力 设 计 的 主要 依 据 。本 文 以平 台改 造 项 目为例 ， 述 承 重 状 态下 的详 论 细 设 计 的 基本 方 法 和＿ 思路 。 Ｔ作 １ ． 况 概 述 ： 台改 造 项 目的 目的是 为 了在 平 台 上 增加 一 台 １工 平 既然 有 了梁 格 接 下来 就 可 以铺 甲板板 了 ， 甲板 板 的设 计 要 以 实 际采 办到 的 规格 为 准 。全 部 采 用纵 向摆 放 甲板 板 以减 小 焊接 变 形 。 根 据 规范 ， 甲板板 需 距 离 平 台最 外 边缘 ２ 毫 米 ， 样 一来 甲板板 的 ０ 这 设 计 就完 成 了 。 在建 立 三维 模 型后 先 检 查 一下 结 构 的合 理 性 ， 们发 现 斜撑 和 我 Ｈ 型钢 的位 置关 系设 计 的并 不 合 理 ， 钢 没有 完 全 覆盖 斜 撑 。这 Ｈ型
海洋工程钢结构设计(1)
同其他构件一样，拉、压弯构件也需同时满足正常使用及 承载能力两种极限状态的要求。
拉弯构件的承载能力由强度条件控制，而压弯构件就要同 时考虑强度和稳定性两方面的要求。
截面形式：型钢截面和组合截面两类，而组合截面又分实 腹式和格构式两种截面。
－－轴力单独作用时最大承载力 －－弯距单独作用时最大承载力
海洋工程钢结构设计(1)
公式6.3可以绘成图6.7中的 曲线1。
对于其它形式的截面也可以 用上述类似的方法得到净截面形 成塑性铰时的相关公式，截面形 式不同，相应的相关公式不尽相 同，且同一截面(如工字型)绕强 轴和弱轴弯曲的相关公式亦将有 差别，并且各自的数值还因翼缘 与腹扳的面积比不同而在一定范 围内变动。
海洋工程钢结构设计(1)
《规范》采用下式计算压弯构件在弯矩作用平面外的稳 定：
(6.21)
式中 ——均匀弯曲梁的整体稳定系数；对压弯构件，可 按第5章表5.7的近似公式计算，公式中已考虑了构件的弹塑 性问题，当 大于0.6时不需再换算；
——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数；
—— 截面影响系数，闭口截面 ＝0.7，其他截面 ＝1.0；
截面受压边缘纤维屈服时N 与M 的相关公式，然后考虑初始
缺陷的影响和适当的塑性发展得到计算公式。 假定N 、M 为独
立变量，它们联合作 用使杆件受压边缘纤 维屈服，故有直线相 关公式(图6.11中直线 1)。
(6.9)
图海洋6.工1程1钢相结构关设曲计(线1)
——无弯矩时，全截面屈服的极限承载力； ——无轴心力时，边缘屈服的最大弯矩； ——弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面抵抗矩
钢结构课程设计(2)
目录一钢结构课程设计任务书 (1)二钢结构课程设计计算书 (3)1 支撑布置 (3)2 荷载计算 (4)3 内力计算 (6)4 杆件设计 (7)5 节点设计 (18)三附图1钢屋架施工图2钢屋架节点详图和材料表一、 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书一、设计资料 1、结构形式某厂房跨度为21m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。
地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t 。
2、 屋架形式及选材屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为：1班学号为单号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型，学号为双号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型；2班学号为单号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型，学号为双号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型。
3、荷载标准值（水平投影面计）① 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式L=计算： KN/m212.0+.0q11悬挂管道： 0.15 KN/m2②可变荷载：屋面活荷载标准值：27.0mkN/雪荷载标准值： 0.35KN/m2积灰荷载标准值： 1.0 KN/m2(按附表取)二、设计内容1、计算书部分进行桁架支撑布置，画出屋架结构及支撑的布置图；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内力计算、内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。
钢结构基本原理 5.海工钢结构设计的一般准则
c. 钻井船Drillship：把钻井设备安装在船体上，靠锚系或动力定位， 在漂浮的状态下钻井。一般都有自航能力，可在几百米或上千米水
深的海域工作，但对风浪极为敏感。
d.半潜式平台（Semi-submersible Unit） ：主要由上
部结构、下潜体、立柱及斜撑组成。它既可在10～600米 深的海域工作,又能较好地适应恶劣的海况，但其经济水深 一般为100～300米。
深海工程（Deep Ocean Engineering ）：位于大 陆架以外的工程。
在通常情况下，这三者之间又有所重叠。
海底地形
1-陆地，2-大陆架，3-大陆坡，4-大陆架海隆，5-海盆
2
海洋工程（从结构角度）
固定式建筑物（Stationary Construction）： 用桩或者是靠自身重量固定在海底，或是直接 坐落在海底。
塔架型平台(Tower-based platform): 另一种适于软土地基的 桩基平台。为减小挡水面积，桩均设置在腿柱内,排成 圆形，桩顶与腿柱焊接，空隙内灌入水泥浆，以防止 薄壁腿柱发生局部压屈，并使桩固定在腿柱下端。
b.重力式平台（gravity platform）：以其自身重力而 不靠特殊的锚系获得永久条件下的稳定。
Connection 设计过程 Design Process 安全要求 Safety Requirement 建造 Build 拖航、装配与转移 Towing、Fitting and
Transfer 经济性 Economy
引言 Introduction
结构设计的目的：安全、合理、经济 设计者必须具备多方面知识
平台结构系统 Platform Structure System
海洋石油平台是海洋工程构筑物的典型代表。
海洋平台模块的钢结构设计
海洋平台模块的钢结构设计摘要：随着社会的发展海洋工程的施工环境日趋恶劣，对于平台的质量要求在逐渐提高，钢结构所需的工艺更加的复杂，模块的重量也在不断的增加，传统的模式已经无法满足难度日益增加的施工要求。
因此，模块化建造方式在海洋钢结构平台施工中开始得到广泛的应用。
关键词：钢结构；模块；建造引言随着经济的发展对于海上平台的要求也日趋严格，在难度不断提高的背景下模块建造技术在海洋钢结构平台建造中得到了广泛的应用。
通过在不同的场地建造模块最终再运到目的地进行组装的方式使得海洋恶劣气候对于施工的影响有所降低，同时还能将安装时间得到很大程度上的缩短，进而使得项目工程的安全性得到保证。
甲板片预制的方式不仅能够使得工期大大的减少，同时还有利于保证平台的质量问题。
1.模块化建造模块化建造是随着全球经济一体化进程的发展而逐渐演变出来的，海洋平台的建造必须要面对恶劣的环境，其建造的动因大多是由于本地资源无法满足发展的需求需要开采海洋资源，因此造成了海洋平台建造的位置越来越偏远，环境越来越恶劣，传统的方式已经无法满足需求，模块化建造开始应运而生。
采用模块化建造的方式主要有以下几点优势：第一，效率高。
相比于传统的建造方式而言将平台划分为不同的模块就可以在不同的场地进行生产最后进行安装，因此效率能够得到显著的提升，与此同时还能有效缩短施工周期。
第二，质量好。
模块是由钢管、工字钢、钢板以及甲板片和发动机等多种构件组成的，一旦通过焊接等工艺加工成型则不可调整，传统加工模式下一次加工成型，一旦出现问题无法做出有效的调整，模块化建造的方式化整为零能够对整个过程分化，从而更好的控制平台的质量。
第三、节约成本。
海洋平台属于大型或超大型的项目，有的工期甚至需要几年甚至是几十年，时间越长对于资本的控制就越难，然而采用模块化建造的方式可以在不同的场地进行生产，这样整个模块所需的时间将大幅缩短，有利于对费用进行更精准的控制，合理的利用企业资金，节约成本，加快资金的运转。
海洋工程中的新型结构设计
海洋工程中的新型结构设计海洋，这一广阔而神秘的领域，蕴含着无尽的资源和潜力。
随着人类对海洋探索和开发的不断深入，海洋工程的重要性日益凸显。
而在海洋工程中，结构设计是至关重要的一环，它直接关系到工程项目的安全性、可靠性和经济性。
新型结构设计的出现，为海洋工程的发展带来了新的机遇和挑战。
在海洋环境中，结构物需要承受各种复杂的载荷，如海浪、海流、风、冰等。
同时，海洋的高腐蚀性也对结构材料提出了严格的要求。
传统的海洋工程结构设计往往基于经验和简化的理论模型，在面对日益复杂的海洋工程需求时，逐渐显得力不从心。
因此，新型结构设计的研究和应用成为了必然趋势。
一种常见的新型海洋工程结构是张力腿平台（TLP）。
与传统的固定平台相比，TLP 通过张力腿与海底基础相连，能够有效地减少平台在波浪中的运动响应。
张力腿的预张力使得平台在水平方向上具有较大的刚度，同时在垂直方向上又具有一定的柔性，从而能够更好地适应海洋环境的变化。
这种独特的结构设计使得 TLP 在深海油气开发中得到了广泛的应用。
另一种具有创新性的结构是浮式生产储油卸油装置（FPSO）。
FPSO 集生产、储存和外输功能于一体，可以在海上长期作业。
其结构设计的关键在于如何保证在复杂海洋环境下的稳定性和安全性。
例如，通过优化船体形状、采用先进的系泊系统以及合理布置生产设备等措施，可以提高 FPSO 的性能。
在新型结构设计中，材料的选择也是一个重要的方面。
高强度、耐腐蚀的新型材料不断涌现，为海洋工程结构的创新提供了可能。
例如，钛合金具有优异的耐腐蚀性和高强度，在海洋工程中的应用前景广阔。
此外，复合材料如碳纤维增强复合材料也因其良好的性能而受到关注。
然而，新型结构设计并非一帆风顺，也面临着诸多困难和挑战。
首先，海洋环境的复杂性和不确定性给结构设计带来了很大的难度。
准确预测海洋载荷和结构响应是一个亟待解决的问题。
其次，新型结构的研发和应用需要大量的资金和时间投入，这在一定程度上限制了其推广速度。
水工钢结构课程设计
水工钢结构课程设计1. 简介这是一份关于水工钢结构课程设计的文档。
本课程设计要求我们设计一座钢结构水工建筑，要能够承受水流的冲击和重力荷载，并能在洪水等自然灾害中保持稳定。
在本文档中，我们将详细介绍设计过程以及设计所考虑的因素和标准。
2. 设计过程2.1. 数据收集在设计之前，我们首先收集了有关水工建筑的相关资料。
我们查阅了大量的文献和实验数据，了解了水流的特性和水工建筑的设计原则，还进行了现场考察，获取更详细的建筑参数。
2.2. 结构设计在这一阶段，我们首先定义了所需的结构类型，确定了钢结构的材料和规格，并进行了结构计算。
这些计算包括：水流对结构产生的冲击力、钢结构的强度和刚度、结构的稳定性等。
我们通过软件模拟和手动计算，得出了结构的尺寸和标准。
2.3. 连接设计为了保证结构的稳定和安全，我们需要对结构进行连接设计。
连接设计包括螺栓连接、焊接等方式。
我们在这个阶段要保证连接的牢固性、耐用性和紧密性。
2.4. 结构细节设计在完成了结构整体设计之后，我们需要进行结构细节设计。
这一阶段的任务是：确定每个部件的尺寸、计算连接构件的厚度和孔的直径、设计支撑结构和夹具等。
3. 设计考虑因素在设计过程中，我们需要考虑以下因素：3.1. 建筑安全设计的水工建筑必须满足安全的要求。
我们要确保建筑不会发生结构失稳、结构破坏、材料老化等安全问题。
3.2. 经济性建造一座水工建筑需要很大的投资。
我们需要在满足安全要求的前提下，尽可能减少成本，提高经济效益。
3.3. 强度和刚度要求由于水流对建筑的冲击，所以我们需要保证建筑的强度和刚度。
这样才能保证建筑在水流的冲击下保持稳定。
3.4. 材料的选择钢结构材料在水工建筑中使用较为广泛。
我们需要选择适合的材料以满足强度、刚度和稳定性的要求。
3.5. 水流对结构的影响水流对建筑的冲击是设计中的最主要因素。
我们要对冲击力进行准确的计算，并在设计中进行充分考虑。
4. 结论本文档介绍了水工钢结构课程设计的过程和考虑因素，详细阐述了设计中需要进行的各个步骤。
水工钢结构课程设计 (2)
水工钢结构课程设计简介水工钢结构是指在水利工程、水电站、船舶等领域中应用的钢结构体系，在这些领域中占据着重要的地位。
本文以某典型型船为例，结合相关的标准和规范，进行水工钢结构的课程设计。
船型介绍本文选取的船型为DL2400型，该船型为一种散货船，主要用于海洋运输领域中。
该型船的总长为240m，型宽为32.26m，型深为18.0m，受承载能力限制，设计载货量为7,500吨，船舶排水量为19,500吨。
船舶的建造符合中国海洋局制定的《船舶设计规范》（GB 50158-2013）的规定。
设计要求在进行水工钢结构的课程设计过程中，需要遵循以下的设计要求：1.满足船舶的必要强度要求，同时保证结构的安全可靠；2.保证船体的刚度和稳定性；3.最小化船体的自重；4.合理利用材料，降低造价成本。
结构设计框架结构设计该型船采用通用梁双底槽式结构的强度布置，分舱垂向各设置一层纵向筋。
当船底宽达20m-30m时，采用槽式结构的强度布置会比板式结构经济，而且该结构还比较稳定，可用于大型散货船的建造。
在本船设计中，采用316l不锈钢制作了水箱支架和水箱，这样设计既满足了强度要求，又降低了自重。
舱壳结构设计舱壳是船舶的主要承重构件，为了保证船壳的安全可靠，需要把船体分成多个船舱，在每个船舱设置舱壁，舱壁的厚度应符合规范的要求。
同时应保证船舶的良好的密封状态，防止船体进水。
结果分析经过以上的水工钢结构的课程设计，得到的设计方案符合了相关的规范要求，同时还满足了设计要求，并且对于设计的材料和结构，进行了合理的优化，可以进一步减轻船体自重，降低造价成本。
结论本文以某典型型船为例，结合相关的标准和规范，进行了水工钢结构的课程设计，并给出了相关结果分析和结论。
这些优化措施，不仅可以降低设计成本，还能有效提高船舶的安全性和可靠性，使船舶在特定环境条件下更加适用。
钢结构在海洋工程中的应用及设计理论研究
钢结构在海洋工程中的应用及设计理论研究随着现代技术的发展，钢结构逐渐成为人们建设海洋工程的主要材料之一。
钢结构具有强度高、耐腐蚀、长寿命等优点，被广泛应用于海洋钻井平台、海洋风力发电厂、海底油气输送管道等海洋工程中。
本文将探讨钢结构在海洋工程中的应用及设计理论研究。
一、钢结构在海洋工程中的应用1.1 海洋钻井平台海洋钻井平台是一种用于开采海底油气田的装备，也是海洋工程中最重要的应用之一。
钢结构制成的钻井平台具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，能够满足恶劣海洋环境下的工作要求。
钢结构的应用大大扩展了海洋钻井平台的使用范围，提高了其稳定性和安全性。
1.2 海洋风力发电厂海洋风力发电厂是利用海洋能源发电的设施，钢结构作为主要建材之一，能够有效减轻海风和海浪造成的冲击力，提高海洋风力发电厂的安全性和可靠性。
同时，钢结构的重量轻易于安装和拆卸，适合于大规模的海洋风力发电厂的建设。
1.3 海底油气输送管道海底油气输送管道是一种将海底油气输送至陆地的设施。
其所处的海洋环境极其恶劣，钢结构的应用可以有效提高其抗风、抗波和抗腐蚀的能力，保证海底油气输送系统的安全运行。
同时，钢结构重量轻易于安装和维护，能够节约成本并提高效率。
二、钢结构的设计理论研究2.1 桥梁钢结构设计钢结构桥梁设计是钢结构设计领域的重要研究方向之一。
钢结构桥梁具有重量轻、强度高、容易维护等优点，其设计理论也日臻成熟。
目前，国内外钢结构桥梁设计中，采用了风荷载和地震荷载技术，用有限元方法和连续多晶体理论模拟桥梁的应力分布，以达到提高桥梁抗风、抗震和减少疲劳的目的。
2.2 大跨度钢结构设计大跨度钢结构是广泛应用于体育场馆、会展中心等大型活动场所的建筑，其设计理论也日臻完善。
目前，国内外学者主要采用有限元分析方法、大位移理论和完整性理论等，对大跨度钢结构的受力情况和结构安全性进行研究，以保证大跨度钢结构的稳定性和安全性。
三、钢结构在海洋工程中的发展前景随着海洋工程的快速发展，钢结构也将会得到越来越广泛的应用。
海洋工程结构设计
海洋工程结构设计海洋工程结构设计是一门复杂而重要的学科，它涉及到海洋资源开发、海洋环境保护、海洋工程建设等方面。
本文将重点探讨海洋工程结构设计的重要性、挑战以及未来发展方向。
一、海洋工程结构设计的重要性海洋是地球上最广阔的领域之一，拥有丰富的资源和潜力。
而海洋工程结构的设计在开发利用海洋资源、建设海上基础设施以及保护海洋环境等方面起着至关重要的作用。
首先，海洋工程结构设计是进行深海矿产资源开发的基础。
深海矿产资源蕴藏量巨大，但由于条件恶劣、压力巨大等因素，使得设计与开发工作异常困难。
只有通过科学的结构设计，才能实现对深海矿产资源的高效开发利用。
其次，海洋工程结构设计对于油气勘探与开发也具有关键意义。
海洋资源中蕴含着大量的石油和天然气，开展深海油气勘探成为未来的重要任务。
稳定可靠的海洋工程结构设计是保障深海油气开发成功的前提条件。
最后，海洋工程结构设计还与海洋环境保护密切相关。
在海洋工程建设过程中，必须充分考虑对海洋生态环境的影响，并采取相应的措施进行保护。
合理的结构设计可以最大程度地减少对海洋生态系统的干扰和破坏。
二、海洋工程结构设计的挑战在海洋工程结构设计中，面临着许多挑战。
首先，海洋环境的复杂性给结构设计带来了困难。
海洋环境的水动力特性、风浪、海底地质等因素都会对结构的安全性和稳定性产生重要影响，因此设计师需要充分了解海洋环境的特点并做出相应的应对措施。
其次，海洋工程结构常常面临极端条件的考验。
如海洋工程结构需要承受巨大的水压和波浪冲击，在极端环境中保持结构的可靠性和稳定性十分具有挑战性。
最后，海洋工程结构设计需要综合考虑各种风险因素。
如设计师需要考虑自然灾害、恶劣气候条件、人为破坏等因素对结构的影响，从而制定合理的设计方案。
三、海洋工程结构设计的发展方向为了应对海洋工程结构设计中的挑战，未来需要发展以下方向：首先，加强海洋环境监测与数据采集。
通过对海洋环境的全面了解，能够更准确地评估设计中的各种风险因素，为结构的设计提供可靠依据。
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布。弯矩达到最大极限，称为塑性弯矩 M p ，其值为：
M p Wpn f y (S1n S2n ) f y
Wpn 称为梁的净截面塑性抵抗矩。塑性抵抗矩为截面中 和轴以上或以下的净截面对中和轴的面积矩 S1n 和 S 2n 之和。
海洋工程钢结构设计
钢结构基础知识（5）
本章内容：
5.1 钢梁的类型和截面形式 5.2 梁的强度和刚度 5.3 梁的整体稳定计算 5.4 焊接组合梁的局部稳定 5.5 考虑腹板屈曲后强度的梁设计 5.6 型钢梁设计 5.7 焊接组合梁设计 5.8 钢梁的连接构造 5.9 其他梁设计
5.1 钢梁的类型和截面形式
实腹式钢梁常用于工作平台梁、楼盖梁、墙架梁和 吊车梁等。实腹式钢梁按材料和制作方法可分为型钢梁 和组合梁两大类。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)
梁的截面形式
(a)
(b)
蜂窝梁
根据梁的弯曲变形情况，梁可分为在一个主平面内弯 曲的单向受弯梁和在两个主平面内弯曲的双向受弯梁（或 称斜弯曲梁）。根据梁的支承情况，梁可分为简支梁和连 续梁。钢梁一般都用简支梁。简支梁制造简单，安装方便， 且可避免因支座不均匀沉陷所产生的不利影响。
此，对于绕强轴（ x ）受弯的梁，抗剪强度计算公式如下：
VS
I xtw
fv
式中
V ——计算截面的剪力；
x I x ——毛截面绕强轴（ ）的惯性矩；
S ——中和轴以上或以下截面对中和轴的面积
矩，按毛截面计算；
tw
tw ——腹板厚度；
fv ——钢材抗剪强度设计值，见附表1.1。 轧制工字钢和槽钢因受轧制条件限制，腹板厚度相对较 大，当无较大的截面削弱时，可不验算抗剪强度。 (3)腹板局部压应力
跨间等距离布置两个相等的集中荷载：
6.81 384
Pk l 3 EI
跨间等距离布置三个相等的集中荷载： 6.33 Pkl 3
384 EI
悬臂梁最大挠度计算公式分别为：
受均布荷载：
qkl 4 8EI
自由端受集中荷载作用： Pkl 3
3EI
梁的刚度验算：
[] / l []/ l
应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪 应力（如连续梁支座处或梁的翼缘截面改变处等）应验算其 折算应力。
如图中受集中荷载作用的梁，跨中的弯矩和剪力均为最 大值，同时还有集中荷载引起的局部横向压应力，在腹板
（压计应算力高c 度共）同边作缘用A，点应处按，下同式时验有算正其应折力算应1、力剪：应力1 及横向
W pn 与 W n 之比称为截面形状系数
FWpn/Wn
截面的形状系数也是截面塑性极限弯矩与截面弹性极限 弯矩之比。对于弹性设计而言，截面的形状系数越大，强度 储备越大。
Ix
(2)抗剪强度 《钢结构设计规范》（GB50017－2019）以截面最大剪
应力达到所用钢材抗剪强度作为抗剪承载力极限状态。因
梁截面的弯曲应力随弯矩增加而变化，可分为弹性、 弹塑性及塑性三个工作阶段。下面以工字形截面梁弯曲 为例来说明。
x
x
σ<f y
σ=f y
σ=f y
σ=f y
T m ax
M<M e
M=M e
M e< M < M p
M=M p
(a)
( b ) 梁截(面c ) 的应力分布( d )
(e)
(f)
1）弹性工作阶段：其外缘纤维最大应力为 M /Wn 。
5.2梁的强度和刚度
5.2.1 梁的强度 对于普通钢梁，要保证强度安全，就是要保证在危
险截面处（一般是弯矩最大处），梁净截面的抗弯强度 及抗剪强度不超过其钢材的抗弯及抗剪强度极限。对于 工字形、箱形截面的梁，在集中荷载处，腹板边缘（与 翼缘相连处）受局部压力作用，需满足局部受压的强度 条件；同时，该点还受弯曲应力、剪应力及局部压应力 的共同作用，故还应对该点的折算应力进行强度验算。 (1)抗弯强度
梁在工业与民用建筑结构中是不可缺少的基本构件之 一，主要用以承受横向荷载，故又称受弯构件。受弯构件 也包括实腹式受弯构件（梁）和格构式受弯构件（桁架） 两个系列。本课程仅介绍实腹式梁的设计方法。格构式受 弯构件（桁架）用于屋架、托架、吊车桁架以及大跨结构 中，其设计方法将在后续课程中介绍。
5.1.1 实腹式梁的类型和截面形式
F
1
hy 1
lz
tw
F a
hy lz
tw lz
+
+
-
梁腹板局部压应力
a1 a
R
当工字形、箱形等截面梁上有集中荷载作用时，集中荷 载由翼缘传至腹板。因而在集中荷载作用处的腹板边缘，会 有很高的局部横向压应力。为保证这部分腹板不至受压破坏，
必须计算集中荷载引起的局部横向压应力 c。
（4）折算应力 在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正
5.1.2 梁格布局 梁格是由许多梁排列而成的平面体系，例如楼盖和工
作平台梁等。梁格上的荷载一般先由铺板传给次梁，再由 次梁传给主梁，然后传到柱或墙上，最后传给基础和地基。
根据梁的排列方式，梁格可分为下列三种典型的形式：
主 梁
简式( a梁) 格
次梁 主梁
普通(梁b ) 格
主梁 横次梁 纵 次 梁
复式( c梁) 格
eq
2 1
2 c
1 c
3
2 1
1 f
P
l/2Biblioteka l/2Pσ1τ1
σc
A
M V
5.2.2 梁的刚度 梁的刚度按正常使用极限状态下，荷载标准值引起的最
大挠度来计算。 简支梁最大挠度计算公式：
均布荷载： 5qkl 4
384 EI
跨中一个集中荷载：
pkl 3 48 EI
这个阶段可持续到 达到屈服点 f y 。这时梁截面的弯矩达
到弹性极限弯矩 M e 。
M e Wn f y
式中 M e ——梁的弹性极限弯矩； Wn ——梁的净截面（弹性）抵抗矩。
2）弹塑性工作阶段：超过弹性极限弯矩后，如果弯矩继 续增加，截面外缘部分进入塑性状态，中央部分仍保持弹性。 这时截面弯曲应力不再保持三角形直线分布，而是呈折线分 布。随着弯矩增大，塑性区逐渐向截面中央扩展，中央弹性 区相应逐渐缩小。