梁的局部稳定与加劲肋设计
十四、吊车梁的设计与验算
十四、吊车梁的设计与验算吊车梁跨度L=6m ，无制动结构，钢材采用Q235，焊条采用E43系列，吊车梁资料如下：吊车采用LH 型的15t 中级电动葫芦桥式吊车，查《实用建筑结构荷载手册》知：桥架宽度B=4.716m ，轨道中心至吊车外端距离b=165㎜，主梁底面至轨面距离为H 2=720㎜，轨道至起重机顶距离为H=1.43m ，大车轮距K=4.0m ，小车Q 1=3t ，大车Q=18.8t ，最大轮压P max =141KN 。
1、吊车荷载计算吊车竖向荷载动力系数05.1=α，可近似轮压乘荷载增大系数β=1.03吊车荷载分项系数4.1=Q γ，软钩吊车取10.0=η则：竖向计算轮压：KN P P mzx Q 49.2131414.103.105.1=⨯⨯⨯==αβγm KN L M ⋅===65.28462maxKN L a LP V c 33.1426)13(49.2132)2(2=-⨯⨯=-∑=（2） 吊车梁的最大剪力：KN L a L P P V c 65.2846)46(49.21349.213)(1max =-⨯+=-+= （3） 计算强度时吊车梁的最大水平弯矩：m KN M P T M c T ⋅=⨯==80.1665.28449.2136.12max（4） 吊车梁竖向荷载标准值作用于下最大弯矩（求竖向挠度用）：m KN Y M M Q X ⋅=⨯=⋅=64.1934.105.165.284max α 3、截面选择（1）按经济要求确定梁高2/215mm N f = 36max 15802151065.2842.12.1cm f M W =⨯⨯==所需经济梁高度：cm W h 553015803.7303.733=-=-=（2）按刚度要求确定梁高：容许相对挠度取，故750=⎥⎦⎤⎢⎣⎡υl 。
[min6.0⨯=f h 采用h w 700=(3) h t w w 37=+=（4f h v t v w w 2.1max ==采用h 700=截面特征：14300A +⨯=mm y 6.30813028)514676(10300)142/676(86767143300=++⨯⨯++⨯⨯+⨯⨯=12103006.3011433012143304.43867612676832323⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯=x I4621039.10844.38610300mm ⨯=⨯⨯+366105139.36.308/1039.1084mm W a x ⨯=⨯= 366107705.24.391/1039.1084mm W b x ⨯=⨯=上翼缘对Y 轴惯性矩：463109265.411233014mm I y ⨯=⨯=366102541.0165/109265.41mm W c y ⨯=⨯= 4、强度验算 （1）、正应力： 上翼缘226666max ./215/1.147102541.01080.16105139.31065.284mm N mm N W M W M c y t a x c <=⨯⨯+⨯⨯=+=σ 可以。
加劲肋设计
x
14
x
1200
10
14
y 5ql 4 5n 2 − 4 3 v= + Pl 384 EI 384nEI 5 × 1.6 × 12 4 × 1012 5 × 4 2 − 4 × 201× 103 × 123 × 109 = + 5 4 384 × 2.06 × 10 × 453511× 10 384 × 4 × 2.06 × 105 × 453511× 10 4 l l l = 18.9mm = < vQ = < [vT ] = F F 635 500 400 F / 2 F F /2
F /2
F
F
F
F /2
区格4右侧：V4 = 395.5 − 256 − 1.2 ×1.6 × 6 = 128kN M 4 = 1570kN ⋅ m My1 1570 × 10 × 600 σ= = = 202.4 N / mm 2 453511×10 4 Ix
6
3m
3m
3m
3m
M2 V2
M4
V4
V1 128 ×103 τ= = = 10.7 N / mm 2 hwt w 1200 ×10
> 0.8 235 = 1.04 235 < 1.2
τ cr = [1 − 0.59(λs − 0.8)] f v = [1 − 0.59 × (1.04 − 0.8)]× 125 = 107.3N / mm 2
(σ σ cr )2 + (τ τ cr )2 = (151.3 215)2 + (32.5 107.3)2 = 0.59 < 1
1
2
3
关于加劲肋设置的讨论
互动空间w w 协办关于加劲肋设置的讨论1 问题的提出何杰梁、柱腹板加劲肋在什么情况下需设置?《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102∶2002)(简称“门规”)中的规定比较含糊,只指明在有集中力作用的位置应设置,但是如果腹板高厚比超过《钢结构设计规范》(G B50017-2003) (简称“钢规”)限值时,应按“钢规”设置吗?若按“钢规”,势必增加用钢量。
只要满足“门规”规定,就可以不用设置腹板加劲肋吗?zc1985梁腹板高厚比不满足“钢规”时,可设置横向加劲肋,而不必加厚腹板,当不满足《建筑抗震设计规范》(G B50011-2001)(简称“抗震规范”)要求时,可否按“钢规”使用横向加劲肋,而不加厚腹板。
2 “门规”与“钢规”的区别w anyeqing2003“门规”与“钢规”的要求是有差别的。
“钢规”中梁高厚比超过80235Πfy时就要设横向加劲肋,而“门规”则仅要求高厚比不超过250235Πfy。
见过许多门式刚架结构都没有设横向加劲肋。
如果设的话,用钢量将会增加很多。
DX M200100Π2004210210按“门规”61111条,腹板高厚比较大时可不设加劲肋,这一点与“钢规”是不同的。
设计时应首先判断结构形式是否符合“门规”的规定。
如属于门式刚架则只需满足“门规”61111条即可,不必按“钢规”设计。
AQ轻钢设计不设置加劲肋是考虑利用腹板屈曲后强度,注意变截面时满足楔率的有关要求。
“钢规”只要通过第41411条验算即可,第413条的规定是不考虑腹板屈曲后强度的。
xxy“门规”第61111条第二款最后一段话和第61112条第三款有涉及,但没明确未考虑腹板屈曲后抗剪强度时设置加劲肋。
关于这点,可参考陈绍蕃教授的《钢结构稳定设计指南》中第八章第四节。
依个人理解,除柱边的梁加腋端之外,梁跨中部分弯矩较大,剪力较小,可按无拉力场设计,无需设置加劲肋。
笔者曾根据承受M和V的梁段推导出保证腹板局部稳定而不设置横向加劲肋的最大高厚比:在平均剪应力Π屈服强度为011时,为170;在平均剪应力Π屈服强度为014时,为110。
steel---beam解析
Mx f Wx b
不进行梁的整体稳定验算的条件：P93
第四节 梁的局部稳定和加劲肋设计
一、概述
1、同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳定承载力， 应遵循“肢宽壁薄”的设计原则，从而引发板件的局部稳定承载力 问题。
2、翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法来保证局部 稳定性。 3、腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较大，如仍采 用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹板取值很大，不经济，一般 采用加劲肋的方法来减小板件尺寸，从而提高局部稳定承载力。 图中：1－横向加劲肋 2－纵向加劲肋 3－短加劲肋
第五章 受弯构件-梁
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概 述 梁的强度和刚度 梁的整体稳定 梁的局部稳定和加劲肋设计 钢梁的设计
第一节 概 述
1、梁主要是用作承受横向荷载的实腹式构件，主要 内力为弯矩与剪力。 2、梁的截面主要分型钢与钢板组合截面。 3、梁格形式主要有：简式梁格、普通梁格及复式梁格。 4、梁的正常使用极限状态为控制梁的挠曲变形。 5、梁的承载能力极限状态包括：强度、整体稳定性及局 部稳定性。
570bt 235 当b 0.6时用公式 3、简支轧制槽钢：b l1h f y 附6 - 2修正稳定系数b。
My Mx f 双向受弯的整体稳定验算： Wx b yWy
梁的截面形状和尺寸
梁的整体稳定的影响因素：
荷载的种类和荷载作用位置 梁的受压翼缘自由长度
梁的整体稳定计算方法：
4、加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布 置， 支承加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布置。 5、加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足 一定的要求 6、横向加劲肋应按右图示切角，避免多向焊缝相交， 产生复杂应力场。
加强筋基本设计守则
加强筋基本设计守则为了加强筋基本设计的守则，我们需要理解什么是筋基本设计以及它的重要性。
筋基本设计是指建筑结构中用于抵抗荷载的主要构件，它承担着建筑物的重量，必须具备足够的强度、稳定性和刚度。
一个优秀的筋基本设计不仅能够保证建筑物的安全性和可靠性，还能够提高结构的使用寿命和抗灾能力。
首先，加强筋基本设计的守则之一是确保结构的强度。
筋基本设计必须能够承受来自荷载的作用，包括静载、动载和临时荷载等。
所选用的材料必须具备足够的抗拉、抗压和抗剪强度，以确保结构的稳定性和安全性。
在设计过程中，需要精确计算结构所承受的各项荷载，并使用适当的设计方法和公式进行强度校核，从而保证结构的安全。
其次，加强筋基本设计的守则是提高结构的稳定性。
结构的稳定性是指结构在荷载作用下不会发生倾覆和失稳的能力。
为了确保结构的稳定性，设计人员应该考虑结构的整体稳定性和局部稳定性。
整体稳定性包括结构整体的稳定性和构件之间的相互作用，而局部稳定性则是指构件的稳定性。
选择合适的构件形状和尺寸、合理设置筋骨架和横向约束、采取适当的支承和固定方式等措施可以提高结构的稳定性。
此外，加强筋基本设计的守则还包括提高结构的刚度。
结构的刚度是指结构对荷载作用下变形的抵抗能力，刚性结构可以减小结构的变形，提高结构的稳定性和可靠性。
为了提高结构的刚度，设计人员应该合理选择构件的截面形状和尺寸，增加结构的受压区面积和剪切强度，采用适当的刚性连接方式等。
此外，选择合适的构件材料和增加横向约束也可以有效提高结构的刚度。
最后，加强筋基本设计的守则还包括考虑结构的使用寿命和抗灾能力。
结构的使用寿命是指结构在设计寿命内可安全使用的时间，而抗灾能力则是指结构在发生灾害情况下能够继续运行的能力。
为了提高结构的使用寿命和抗灾能力，设计人员应该考虑结构的耐久性和韧性。
选择适当的材料和保护措施可以提高结构的耐久性，并能够有效抵抗腐蚀、疲劳和震动等外力的侵蚀。
此外，合理设置构件的抗震支撑和阻力矩墙等结构形式可以提高结构的抗震能力。
《钢结构设计原理》第五章课件 梁的设计
短向加劲肋最小间距为0.75h1,外伸宽度应取为横向加劲肋外伸宽 度的0.7-1.0倍,厚度同样不小于短向加劲肋外伸宽度的1/15。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第五章 梁的设计
5.3.3 支承加劲肋计算
1.端面承压
t
≤2t
第五章 梁的设计
t hw h1 h
2）腹板尺寸
腹板高度hw 梁高确定以后腹板高也就确定了，腹板高为梁高 减两个翼缘的厚度，在取腹板高时要考虑钢板的 尺寸规格，一般使腹板高度为50mm的模数。
腹板厚度tw 抗剪强度要求:
tw
1.2Vm a x hw fV
局部稳定和构造因素: tw hw / 3.5
按支承条件分：
简支梁、连续梁 、悬臂梁 钢梁一般都用简支梁，简支梁制造简单，安装方便，且可避免支 座不均匀沉陷所产生的不利影响。不论何种支承的梁，当截面内力 已知时，进行截面设计的原则和方法是相同的。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第五章 梁的设计
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第五章 梁的设计
§5.2 梁的设计
一般说来，梁的设计步骤通常是先根据强度和刚度要求，同 时考虑经济和稳定性等各个方面，初步选择截面尺寸，然后对所 选的截面进行强度、刚度、整体稳定和局部稳定的验算。
如果验算结果不能满足要求，就需要重新选择截面或采取一 些有效的措施予以解决。对组合梁，还应从经济考虑是否需要采 用变截面梁，使其截面沿长度的变化与弯矩的变化相适应。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
考虑加劲肋构造的简支钢梁整体稳定性
考虑加劲肋构造的简支钢梁整体稳定性摘要：受弯构件的整体失稳是弯扭失稳，因此保证受弯构件的整体稳定显得特别重要。
在板件局部稳定不满足情况下，采用加劲肋支承能保证结构的局部稳定，但在计算整体稳定时没有考虑加劲肋的作用，或者说，在整体稳定系数公式中，没法考虑加劲肋的作用。
加劲肋与钢梁组成的组合截面，很难用公式来反映，因此本文通过建立有限元模型，用数值计算方法来考虑加劲肋在整体稳定计算中的作用。
关键词：受弯构件；整体稳定；加劲肋Abstract: the flexural overall instability is bending and twisting instability, thus ensure the flexural overall stability is very important. In the local stability of the panel does not meet the conditions, the stiffening rib support can ensure structural local stability, but in overall stability calculation when the role of no account of the stiffening rib, or, in the overall stability coefficient formula, can’t consider the role of stiffening rib. Stiffening rib and steel beam combination of section, it is difficult to use the equation to reflect, so this paper, a finite element model by use of numerical method to consider in the overall stability calculation of stiffening rib in the role.Keywords: flexural members; The overall stability; Stiffening rib引言只有弯矩作用或受弯与剪力共同作用的构件称为受弯构件。
钢梁稳定性实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过实际操作和数据分析，验证钢梁在受力过程中的整体稳定性和局部稳定性，并探讨影响钢梁稳定性的主要因素。
通过实验，深入了解钢梁在受压、受弯等工况下的力学行为，为钢结构设计和安全评估提供理论依据。
二、实验原理钢梁的稳定性是指钢梁在受力过程中，能够保持原有形态，不发生过大变形或破坏的能力。
钢梁的稳定性包括整体稳定性和局部稳定性。
1. 整体稳定性：指钢梁在受压或受弯等工况下，不发生整体失稳的能力。
整体失稳是指钢梁在微小干扰下，发生侧向弯曲或扭转变形，导致承载能力急剧下降的现象。
2. 局部稳定性：指钢梁在受压或受弯等工况下，不发生局部失稳的能力。
局部失稳是指钢梁的腹板或翼缘在受压或受弯等工况下，发生偏离原平面位置的波状屈曲现象。
三、实验设备与材料1. 实验设备：万能试验机、钢梁、测力计、百分表、卷尺、剪刀、扳手等。
2. 实验材料：Q235钢材，规格为200mm×100mm×20mm的钢梁。
四、实验步骤1. 准备工作：将钢梁固定在万能试验机上，调整测力计和百分表，确保其正常工作。
2. 加载试验：a. 整体稳定性试验：在钢梁的跨中施加均布荷载，逐渐增加荷载，观察钢梁的变形情况。
当钢梁发生侧向弯曲或扭转变形时，记录荷载值。
b. 局部稳定性试验：在钢梁的腹板或翼缘上施加集中荷载，逐渐增加荷载，观察钢梁的变形情况。
当钢梁发生局部屈曲时，记录荷载值。
3. 数据记录与分析：记录实验过程中的荷载值、变形值、失稳荷载值等数据，并进行分析。
五、实验结果与分析1. 整体稳定性试验：a. 实验结果表明，当荷载达到一定值时，钢梁发生侧向弯曲或扭转变形，导致整体失稳。
b. 通过对比不同长细比的钢梁，发现长细比越大，钢梁的整体稳定性越差。
2. 局部稳定性试验：a. 实验结果表明，当荷载达到一定值时，钢梁的腹板或翼缘发生局部屈曲，导致局部失稳。
b. 通过对比不同高厚比和宽厚比的钢梁，发现高厚比和宽厚比越大，钢梁的局部稳定性越差。
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2－纵向加劲肋
3－短加劲肋
受弯构件中板件的局部失稳临界应力
• 受弯构件截面主要由平板组成，在设计时，从强度
方面考虑，腹板宜高一些，薄一些；翼缘宜宽一些， 薄一些；翼缘的宽厚比应尽量大。但如设计不当， 则在荷载作用下在受压应力和剪应力作用的腹板区 及受压翼缘有可能偏离其正常位置而形成波形屈 曲—即局部失稳。局部失稳的本质是不同约束条件 的平板在不同应力分布下的屈曲。局部失稳临界应 力的一般表达式为：
1.81 0.255 h0 a 1.683 h0 tw 84 235 f y
• 复合应力作用板件屈曲 ➢ 仅配置横向加劲肋
( )2 c ( )2 1
cr
ccr
cr
➢ 配有纵向加劲肋的上区格（偏心受压）
( )2 c ( )2 1
cr1
ccr1
cr1
➢ 配有纵向加劲肋的下区格（偏心受压，σc2≈σc）
h0 tw 85 235 f y
• 弯曲应力弹性屈曲
➢如不设加劲肋， k≈23.9,χ=1.66（1.23,扭转不约
束） cr
k
2
12(1
E 2
)
(
tw h0
)
2
793(100tw )2 h0
fVy
h0 tw 177 235 f y
h0 tw 153 235 f y
• 局部压应力弹性屈曲 ➢按a/h0=2设置横向加劲肋， k≈18.4,η=1.0
cr( cr )
k
2 E 12(1 2 )
( tw h0
)2
• 剪切应力屈曲
➢ 如不设加劲肋，a＞＞b，b/a→0，k≈5.34,χ=1.23
cr
k
2 E 12(1 2 )
(
tw h0
)2
123(100tw )2 h0
fVy
creq cr p fVy
p 0.8 fVy 0.8 f y 3
梁的局部稳定与加劲肋设计
一、概述
• 同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳定
承载力，应遵循“肢宽壁薄”的设计原则，从而引发 板件的局部稳定承载力问题。
• 翼缘板受力较为简单，仍按限制板件宽厚比的方法来
保证局部稳定性。
• 腹板受力复杂，而且为满足强度要求，截面高度较大，
如仍采用限制梁的腹板高厚比的方法，会使腹板取值 很大，不经济，一般采用加劲肋的方法来减小板件尺 寸，从而提高局部稳定承载力。
• 加劲肋必须具备一定刚度，截面尺寸及惯性矩应满足：
• 横向加劲肋的截面尺寸
➢ 双侧布置时
bs
h0 30
40mm
ts
bs 15
➢ 单侧布置时：bs不应小于上式的1.2倍。 • 截面惯性矩的要求（同时配置横、纵肋时）
➢横向肋： I z
3h0t
3 w
➢ 纵向肋：
当 a h0 0.85 时 I y 1.5h0tw3
③当
时，腹板在弯曲应力、剪应力、
局部应力的单独作用下都可能失稳
• 规范规定：
• 规范规定：
• ①当
时，对有局部压应力（ ）的
梁， 宜按构造配置横向加劲肋；对无局部压应力
（
）的梁，可不配置加劲肋。
• ②当
时，应配置横向加劲肋，
并应按规范计算横向加劲肋的间
• 纵向加劲肋距受压翼缘的距离应在 hc 2 ~ hc 2.5 范围
内；
• 上述各式中，h0为梁腹板的计算高度，hc为梁腹板受
压区高度，对于单对称截面，前述表5.10中4、5项中 有关纵向加劲肋规定中的h0应取2hc。
• 加劲肋可以成对布置于腹板两侧，也可以单侧布置，
支承加劲肋及重级工作制吊车梁必须两侧对称布置。
➢ 其作用除保证腹板的局部稳定外，还应承受集中力作
用，故除满足横向加劲肋的有关尺寸及构造要求外， 尚满足如下所述几方面承载力的要求。
稳定性计算
N f
A
注：平板式按b类；凸缘式按c类
端面刨平抵紧示应验算端面承压
ce
N Ac e
f
端面焊接时以及支承肋与腹板的焊缝应按第三章方法
验算焊缝强度
2、保证板件局部稳定的设计标准 使板件局部失稳的临界应力不小于材料的屈服强
度，承载能力由强度控制
使板件局部失稳的临界应力不小于构件的整体稳 定临界应力，承载能力由整体稳定控制
使板件局部失稳的临界应力不小于实际工作应力
由于 是板件宽厚比与长宽比的函数，根据以上 准则，设计公式可以转化为对板件宽厚比和长 宽比的几何要求。 P189
当 a h0＞0.85
时
Iy
(2.5 0.45
a h0
)(
a h0
)2
h0t w3
• 横向加劲肋应按右图示切角，
避免多向焊缝相交，产生复杂
应力场。
• 支承加劲肋构造与计算
➢ 在梁支座处及较大集中荷载作用处，应布置支承加劲
肋，支承加劲肋实际上就是加大的横向加劲肋，支承 加劲肋分梁腹板两侧成对布置的平板式，及凸缘式两 种。
时，
可不计算）。
• ③当
时，应配置横向加劲肋和在受
压区配置纵向加劲肋，必要时尚应在受压区配置短
加劲肋，并均应按规范计算加劲肋间距或计算腹板
的局部稳定性。
• ④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，
宜设置支承加劲肋，并应计算支承加劲肋的稳定性。
三、腹板的屈曲
• 屈曲应力统一表达式（k值相见p167，表5.9）
• C.同时使用横向加劲肋和在受压区的纵向加
劲肋及短加劲肋（有助于防止不均匀压力和 单边压力作用下的失稳） （图）
•
4、腹板的局部稳定
理论分析结果
①当
时，腹板在弯曲应力、剪应力、
局部压应力的单独作用下均不会失稳；
②当
时，腹板在弯曲应
力的单独作应下不会失稳，但在剪应力、局部压应
力单独作用下有可能失稳；
( )2 c ( )2 1
cr2
ccr2
cr2
四、加劲肋的配置与构造 1、配置规定（P169，表5.10）
2、加劲肋的构造
• 横向加劲肋贯通，纵向加劲肋断开； • 横向加劲肋的间距a应满足 0.5h0 a 2h0 ，当 c 0
且 h0 tw 100 235 f y 时，允许 a 2.5h0
3、防止受弯杆件局部失稳的途径
• 增加腹板的厚度 tw ，但此法不很经济；
• 设置加劲肋作为腹板的支承，将腹板分
成尺寸较小的区段，以提高其临界应力，
此法较为有效，其布置方式有：
• A.仅用横向加劲肋（有助于防止剪力作用下
的失稳）（图）
• B.同时使用横向加劲肋和纵向加劲肋（有助
于防止不均匀压力和单边压力作用下的失稳） （图）