钢结构之_钢梁 PPT
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钢结构算量之钢梁
第三部分：钢梁
一、钢梁包括：钢梁和钢吊车梁；
二、H248*124*5*8表示H型钢，腹板宽248mm、厚5mm，翼缘宽124mm、厚8mm；
三、钢梁里包括横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋、支撑板；
四、□表示方钢；
五、1.钢梁
清单工程量计算规则：按设计图示尺寸以重量计算。
不扣除孔眼的重量，焊条、铆钉、螺栓等不另行增加重量，制动梁、制动板、制动桁架、车档并入钢吊车梁工程量内。
定额工程量计算规则：①金属结构制作按图示钢材尺寸以吨计算，不扣除孔眼，切边的重量，焊条、铆钉、螺钉等重量已包括在定额内不另计算。
在计算不规则或多边形钢板重量时均以其最大对角线乘最大宽度的矩形面积计算。
②制动梁的制作工程量包括制动梁、制动桁架、制动板重量。
2.钢吊车梁
清单工程量计算规则同钢梁清单工程量计算规则。
定额工程量计算规则：①金属结构制作按图示钢材尺寸以吨计算，不扣除孔眼，切边的重量，焊条、铆钉、螺钉等重量已包括在定额内不另计算。
在计算不规则或多边形钢板重量时均以其最大对角线乘最大宽度的矩形面积计算。
②实腹钢柱、吊车梁、H型钢按图示尺寸计算，其中腹板及翼板宽度按每边增加25mm计算。
③制动梁的制作工程量包括制动梁、制动桁架、制动板重量。
钢结构PPT
5、冷弯性要求
6、耐久性要求
第二章 钢结构的材料
2.1 建筑钢材在单轴应力作用下的工作性能 一、 六大性能要求 1、强度要求 （1）屈服强度和抗拉强 度必须得到保证
σ fy fp
上屈服点
fu
下屈服点 比例极限
图2-1 单轴应力 ① 屈服强度fy是钢结构强 度设计时，钢材的极限强度，其重要性可想而知。采 用高的屈服强度可减轻自重，节约钢材，降低造价。
第一章 钢结构的基本概念
1.1 钢结构特点及其应用 三、钢结构的发展 1、高效钢材 低合金钢材
利用添加少量合金元素提高钢材的强度，改善其他一些 性能，代替普通碳素钢，从而达到降低钢材用量和延长钢材 使用寿命等目的。结构上常用锰、钒低合金钢材。 以提高耐候性为主要目的发展起来的低合金钢为耐候钢 （耐大气腐蚀钢）
1 k 1.35 1.0 1.7 0.8
345 [ ] 200 MPa 1. 7
（2）钢材标准强度与设计强度
见教材附表4-1。
此外，钢材设计强度指标或允许应力指标的取值还
与如下因素有关：
钢材种类：
受力特点：受拉、剪切、弯曲等 钢材尺寸：同一种类钢材，厚度不同，屈服强度也 会不同。因此，对各类钢材给出了设计强度（或允 许应力）。对同一类钢材，又按照其厚度分组，给
第一章 钢结构的基本概念
1.1 钢结构特点及其应用 一、 特点 1、轻质高强
6、耐腐蚀性差
7、防火性差
2、塑性、韧性好
3、材质均匀
4、具有可焊性
5、制造简便
第一章 钢结构的基本概念
1.1 钢结构特点及其应用
二、钢结构的应用前景
1、钢结构发展的历史机遇 钢结构发展的基础 钢结构发展的技术政策 钢结构发展的市场需求 2、钢结构是一项绿色环保建筑产业 钢结树材料可再生利用，大气污染物少 工厂化生产，现场施工周期短，最大限度地减少了施工工地 对环境的影响 钢结构体系可以带动其他"节能环保"型建筑材料的推广应用Biblioteka f fy fpfu
6、耐久性要求
第二章 钢结构的材料
2.1 建筑钢材在单轴应力作用下的工作性能 一、 六大性能要求 1、强度要求 （1）屈服强度和抗拉强 度必须得到保证
σ fy fp
上屈服点
fu
下屈服点 比例极限
图2-1 单轴应力 ① 屈服强度fy是钢结构强 度设计时，钢材的极限强度，其重要性可想而知。采 用高的屈服强度可减轻自重，节约钢材，降低造价。
第一章 钢结构的基本概念
1.1 钢结构特点及其应用 三、钢结构的发展 1、高效钢材 低合金钢材
利用添加少量合金元素提高钢材的强度，改善其他一些 性能，代替普通碳素钢，从而达到降低钢材用量和延长钢材 使用寿命等目的。结构上常用锰、钒低合金钢材。 以提高耐候性为主要目的发展起来的低合金钢为耐候钢 （耐大气腐蚀钢）
1 k 1.35 1.0 1.7 0.8
345 [ ] 200 MPa 1. 7
（2）钢材标准强度与设计强度
见教材附表4-1。
此外，钢材设计强度指标或允许应力指标的取值还
与如下因素有关：
钢材种类：
受力特点：受拉、剪切、弯曲等 钢材尺寸：同一种类钢材，厚度不同，屈服强度也 会不同。因此，对各类钢材给出了设计强度（或允 许应力）。对同一类钢材，又按照其厚度分组，给
第一章 钢结构的基本概念
1.1 钢结构特点及其应用 一、 特点 1、轻质高强
6、耐腐蚀性差
7、防火性差
2、塑性、韧性好
3、材质均匀
4、具有可焊性
5、制造简便
第一章 钢结构的基本概念
1.1 钢结构特点及其应用
二、钢结构的应用前景
1、钢结构发展的历史机遇 钢结构发展的基础 钢结构发展的技术政策 钢结构发展的市场需求 2、钢结构是一项绿色环保建筑产业 钢结树材料可再生利用，大气污染物少 工厂化生产，现场施工周期短，最大限度地减少了施工工地 对环境的影响 钢结构体系可以带动其他"节能环保"型建筑材料的推广应用Biblioteka f fy fpfu
《钢结构设计原理》第五章课件 梁的设计
纵向加劲肋应满足:
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
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
钢结构之钢梁
(2) 当a/b≤2时，用横加劲肋来减小各板段旳 a/b值，临界剪应力伴随稳定系数k增大旳 比率较大，故较经济。这就是规范要求横 加劲肋最大间距a ≤2h0旳原因之一。
提升临界应力旳措施 （1）减小矩形薄板旳长度可有效提升σcr （2）按一定要求设横向加劲肋，减小矩形薄
板旳长度，可提升σcr
4、弹塑性阶段旳临界应力
第三节 钢梁旳整体稳定
一、整体稳定 1、整体失稳
当弯应力还未到达屈服点之前，而弯矩超 出临界线值，使钢梁发生侧向弯扭屈曲，从 稳定平衡状态转变为不稳定状态。
2、原因 受压翼缘发生侧向失稳
3、整体失稳形式 受拉翼缘对受压翼缘旳侧向变 形有牵制作用，从而使受压翼 缘发生较大旳侧向变形，受拉 翼缘发生较小旳侧向变形
形板 为计算临界应力，采用通用高厚比 （正则化宽厚比）
s fvy / cr
s
h0 / tw
41
fy 235
当a/h0≤1(a为短边)时 k 4 5.34（/ a ）2 h0
当a/h0>1(a为长边)时 k 5.34 4（/ a ）2 h0
当a/h0≤1(a为短边)时
s
41
h0 / tw 4 5.34（/ h0/a）2
cr 1.1 f / b2
（4－62c）
3、腹板在局部横向压应力下旳屈曲
梁在集中荷载作用处未设支承加劲肋及 在吊车轮压作用下，都受到局部横向压应 力
腹板不发生局部失稳的h0 / tw 限值
h0 82 235
tw
fy
规范取为 h0 80 235
tw
fy
当0.5≤ a/h0≤1.5时
c
28
（2）形心轴旳位置
fy
钢结构基本知识ppt课件
30
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6、吊车梁：吊车的轨 道，通常表示为DCL， 构造较为复杂，不介 绍了
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35
次构件部分
1、水平支撑：增加屋盖的整体刚度；减 少弦杆出平面的计算长度，节约钢材； 增加弦杆侧向稳定性。一般表示为SC， 由圆钢制作而成
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16
3、抗风柱：简单的个 人理解就是 传递荷 载、连接作用，通常 表示为KFZ，一般也 是用H型钢制作的
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4、檩条：作用是将屋面荷载（墙面荷载） 通过檩传递到梁（柱）上；通常的表示 方法为屋面檩条 LT，墙面檩条称为墙梁 QL，一般为C型钢和Z型钢
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3、拉条：减小檩条的侧向变形和扭转， 提高檩条承载力。拉条一般由圆钢加工 成的，表示为直拉条T，斜拉条XT
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4、系杆：系杆的作用主要是提高结构的 整体刚度，使结构发挥空间作用，保证 结构的几何稳定性和受压构件的侧向稳 定。表示为XG或者ST，一般是有圆管 加工成的
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5
钢结构厂房的主要构件
• 主构件
1、钢柱； 2、钢梁，也称为屋架梁； 3、抗风柱； 4、屋面檩条、墙面檩条
（也称为墙梁）； 5、钢板天沟； 6、吊车梁
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
钢结构施工全过程ppt课件
验收文件资料整理要求
验收文件资料应包括
工程设计文件、钢材与连接材料的合格证 明、焊接工艺评定报告、焊接质量检查记 录、紧固件连接质量检查记录、隐蔽工程 检查记录、分项工程和分部工程质量检验 评定表、工程竣工图等。
VS
文件资料整理要求
应保证文件资料的真实性、完整性和可追 溯性，按照工程进展及时整理、归档，确 保验收时能够提供完整、齐全的文件资料。
发展趋势
未来，随着科技的不断进步和人们对建筑品质要求的提高，钢 结构将朝着更高强度、更轻量化、更耐久化和更环保化的方向 发展。同时，智能化和自动化技术的应用也将推动钢结构施工 技术的创新和升级。
02
施工前准备工作
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
设计图纸审查与技术交底
要求。
布局设计
通风设备的布局需考虑空气流动 路径和通风效果，避免设备之间 相互干扰或产生死角。
安装要求
通风设备的安装需符合相关规范， 确保设备稳定可靠，同时便于日 常维护和清洁。
节能环保
在选择通风设备时，应优先考虑 节能环保型产品，以降低能耗和
减少对环境的影响。
节能环保政策解读
节能标准
国家和地方相继出台了一系列节能标准，对钢结构施工中的 节能环保要求进行了明确规定，包括墙体材料、保温材料、 门窗等方面的节能指标。
混凝土浇筑与振捣
将混凝土浇筑到模板内，并用 振捣器进行振捣，确保混凝土 密实、无空洞。
施工准备
制定施工方案，准备施工材料 和设备，组织施工队伍。
钢筋绑扎
按照设计要求，对钢筋进行下 料、加工和绑扎，形成钢筋骨 架。
养护与拆模
混凝土浇筑完成后，进行养护， 待混凝土强度达到设计要求后， 拆除模板。
钢结构设计PPT
钢结构建筑的建设特点决定了它在建筑信息化中具有较其它结构更明显的优势。 （1）施工图设计阶段及深化图设计阶段，钢结构建筑的所有零件和建筑部品均可按工厂制造的需要将其物理信 息数字化表达，直接为制造厂所用；建筑信息模型的建立，既能起到碰撞检查的作用，又能起到虚拟建造的作 用，为可视化现场施工安装方案提供了可视化的依据； （2）工厂制造阶段，融入了BIM控制技术后，可将BIM信息直接输入智能机器人和数控机床，实现钢结构构件的 数字化制造，使钢结构建筑工业化产生质的提升，从高度自动化的生产逐步发展为可自律操作的智能生产系统； （3）运输阶段，通过信息化技术，可根据现场安装进程，对构件现场批次及堆放次序等运输方案做合理安排， 大幅度提高运输管理效率； （4）现场安装阶段，可应用信息化技术，将现场安装中的误差及时反馈给钢结构制造厂，以调整后续构件的加 工，满足整体结构的安装精度，实现精细化管理。
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装配式钢结构建筑是指：标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应 用，支持标准化部品部件的钢结构建筑。
2016年供给侧结构改革开官之年
钢结构1.0
2月1日国务院《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》其明确指出推广应用钢结构建筑，结
合棚户区改造、危房改造和抗震安居工程实施，开展钢结构建筑推广应用试点，大幅提高钢结构应用比
薄涂型防火涂料涂装技术适用于工业、民用建筑楼盖与屋盖钢结构；厚涂型防火涂料涂装技术适用 于有装饰面层的民用建筑钢结构柱、梁。
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装配式钢结构建筑是指：标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应 用，支持标准化部品部件的钢结构建筑。
2016年供给侧结构改革开官之年
钢结构1.0
2月1日国务院《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》其明确指出推广应用钢结构建筑，结
合棚户区改造、危房改造和抗震安居工程实施，开展钢结构建筑推广应用试点，大幅提高钢结构应用比
薄涂型防火涂料涂装技术适用于工业、民用建筑楼盖与屋盖钢结构；厚涂型防火涂料涂装技术适用 于有装饰面层的民用建筑钢结构柱、梁。
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bWx yWy
3、整体稳定系数 （1）焊接工字形等截面简支梁
b b 432y20WAhx [
1
(
yt1 )2
4.4h
b
]
235 fy
y l1 / iy, iy Iy / A
b
， I1
I1 I2
b
—截面Leabharlann 不对称影
响
系数
I1、I2 —受 压 、 受 拉 翼 缘 对 弱 y 的轴惯 性 矩
（2）轧制普通工字钢简支梁 附录 6 表 3 查取
O1
中和轴
形心轴
O
O2
下半面积 = A / 2
fy
a. 中和轴平分截面
b. 不对称截面的中和轴与形心轴不重合
（2）形心轴的位置
fy
上半面积 = A / 2
ydA 0
A1aO 1 A2aO 2 0 ao1 ao2 a / 2
O1
中和轴
形心轴
O
O2
下半面积 = A / 2
fy
形心轴对称于上、下等截面的形心.
跨中无侧向支承点的梁
钢
荷载作用
荷载作用
号
在上翼缘
在下翼缘
跨中有侧向 支承的梁 不论荷载
作用于何点
Q235
13
Q345
11
Q390
10
20 16.5 15.5
16 13 12.5
2、整体稳定的验算公式
单向弯曲
Mx cr Wx R
cr
fy
fy
R
b f
Mx f
bWx
双向弯曲 Mx My f
bh 2 6
bh h bh 2
W p 2S
2
2
4
4
F M p W p 1.5 Me We
b. 工字形截面 F = 1.08 ～1.17 F 与截面形状有关，随边缘面积的增大而
减小，故称为形状系数。 实际设计时采用的抵抗矩为 We，1≤ <
F,只考虑部分塑性发展变形,边缘塑性区的深度
第四章 钢梁
第一节 钢梁的形式及应用 一、钢梁的形式
1、支承情况：简支梁、连续梁、悬臂梁 2、受力情况：单向弯曲、双向弯曲 3、制造方法：轧成梁、组合梁
4、外型：实腹梁、桁架梁、蜂窝梁
5、截面形式：工字形、槽形、箱形
6、材料性能：同种钢梁、异种钢梁、 钢与砼组合梁
7、截面对称情况：单轴对称、双轴对称 8、截面变化情况：等截面梁、变截面梁（变
一般控制在1/8。
采用塑性设计需考虑下列因素的影响： （1）较大变形影响正常使用 （2）弯应力、剪应力的共同作用使强度降低，
提前出现塑性铰 （3）由于薄板局部稳定的限制，对板件的宽
厚比有很严格的要求 （4）在动荷载或重复荷载的作用下，易发生
脆断或疲劳破坏
不能采用塑性设计的情况：
（1）直接承受动载的梁
（3）轧制槽钢简支梁
b
570bt l1h
235 fy
（4）双轴对称工字形等截面悬臂梁
按附6 － 1公式计算
（5）受均布弯矩作用的整体稳定近似计算 A. 工字形截面 B. T形截面
（6）系数修正
当b0.6 时 ， 钢 梁 进 入 弹 塑 性 阶 段 ，
2、原因 受压翼缘发生侧向失稳
3、整体失稳形式 受拉翼缘对受压翼缘的侧向变 形有牵制作用，从而使受压翼 缘发生较大的侧向变形，受拉 翼缘发生较小的侧向变形
4、临界荷载
Pcr kp
EIyGJ l12
,
k Mcr
EIyGJ l1
k
cr
EIyGJ l1W
EIy
—侧
向
抗
弯
刚Iy度 t， 1b13 6
梁高、变翼缘宽度）
二、应用 1、荷载或跨度较小时采用轧成梁；较大则采 用组合梁 2、工字形梁适合于强轴方向受弯 3、荷载或跨度较大，且梁高受限制或有较高 的抗扭要求时，可采用双腹式箱形截面梁
三、钢梁的设计内容 1、强度计算 抗弯、抗剪、局部压应力、折算应力强度 2、刚度计算 3、整体稳定计算 4、局部稳定计算
（3）塑性极限弯矩
M
p
A 2
(a1 a 2) f y
(S1 S2) fy
A 2
(a 0 a0) f y
2 Sf y
W p fy
上半面积 = A / 2
O1
中和轴
形心轴
O
O2
下半面积 = A / 2
fy fy
（4）形状系数 F a. 矩形截面
We
I y max
bh 3 / 12 h/2
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
10
第二节 钢梁的强度计算
一、弯曲强度
σ
弯曲应力与弯曲应变
fy
的关系类似于钢材简
单拉伸试验，并假设
钢材为理想的弹塑性
ε
材料。
1、弹性阶段 最大边缘应力 σ= M ymax / In
= M / Wnx ≤ fy 弹性极限弯矩 Me = Wnx fy
作用在下翼缘有减小侧向变形的趋势
（3）钢梁跨度
P上
（4）侧向支撑情况
（5）几何特性
P下
二、整体稳定性的验算方法
1、不需验算整体稳定性的情况
（1）有刚性面板
与受压翼缘相连
（2）工字形截面简支梁
tw
受压翼缘的自由
长度 l1 与其宽度 b1
A1
的比值不超过规定值
工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大 l1 / b1 值
b1 b
（2）采用容许应力法计算
t1
（3）受压翼缘的自由外伸宽度 b
与其厚度 t1 的比值：
b 13 235
t1
fy
二、钢梁的强度计算
1、弯曲强度计算
单向弯曲
Mx f, xW nx
M x [ ] W nx
双向弯曲
Mx My f xW nx yW ny
M x M y [ ] W nx W ny
GJ—抗 扭 刚 度 J ，At12 3
临界荷载的大小取决于受压翼缘的自由长度 l1 和受压翼缘的宽度 b1
通过设置侧向支撑来减小受压翼缘的自由长 度 l1 和加大受压翼缘的宽度 b1
l1
l1
2×l1
5、影响整体稳定性因素 （1）荷载形式
最小
居中
最大
（2）荷载作用位置
作用在上翼缘有加大侧向变形的趋势
2、弹塑性阶段 边缘 σ= fy 塑性区由边缘向内部 发展,由于塑性区受弹 性区的约束，钢梁仍 能承受荷载
σ fy
ε
3、塑性阶段 塑性区扩展到整个截面, 塑性变形急剧发展，并 形成塑性铰，达到承载 能力的极限
（1）中和轴的位置
fy
上半面积 = A / 2
N 0 dA 0
A1 f y A2 f y 0 A1 A2 A / 2
x
x
y
Mx x
x
y
Mx作用
My
Mx y
y
My y
x
x
y
My作用
2、剪切强度计算
或
3、折算应力
VS It W
fV
VS [ ] It W
eq2c 2c3 2f
第三节 钢梁的整体稳定
一、整体稳定 1、整体失稳
当弯应力尚未达到屈服点之前，而弯矩超 过临界限值，使钢梁发生侧向弯扭屈曲，从 稳定平衡状态转变为不稳定状态。
3、整体稳定系数 （1）焊接工字形等截面简支梁
b b 432y20WAhx [
1
(
yt1 )2
4.4h
b
]
235 fy
y l1 / iy, iy Iy / A
b
， I1
I1 I2
b
—截面Leabharlann 不对称影
响
系数
I1、I2 —受 压 、 受 拉 翼 缘 对 弱 y 的轴惯 性 矩
（2）轧制普通工字钢简支梁 附录 6 表 3 查取
O1
中和轴
形心轴
O
O2
下半面积 = A / 2
fy
a. 中和轴平分截面
b. 不对称截面的中和轴与形心轴不重合
（2）形心轴的位置
fy
上半面积 = A / 2
ydA 0
A1aO 1 A2aO 2 0 ao1 ao2 a / 2
O1
中和轴
形心轴
O
O2
下半面积 = A / 2
fy
形心轴对称于上、下等截面的形心.
跨中无侧向支承点的梁
钢
荷载作用
荷载作用
号
在上翼缘
在下翼缘
跨中有侧向 支承的梁 不论荷载
作用于何点
Q235
13
Q345
11
Q390
10
20 16.5 15.5
16 13 12.5
2、整体稳定的验算公式
单向弯曲
Mx cr Wx R
cr
fy
fy
R
b f
Mx f
bWx
双向弯曲 Mx My f
bh 2 6
bh h bh 2
W p 2S
2
2
4
4
F M p W p 1.5 Me We
b. 工字形截面 F = 1.08 ～1.17 F 与截面形状有关，随边缘面积的增大而
减小，故称为形状系数。 实际设计时采用的抵抗矩为 We，1≤ <
F,只考虑部分塑性发展变形,边缘塑性区的深度
第四章 钢梁
第一节 钢梁的形式及应用 一、钢梁的形式
1、支承情况：简支梁、连续梁、悬臂梁 2、受力情况：单向弯曲、双向弯曲 3、制造方法：轧成梁、组合梁
4、外型：实腹梁、桁架梁、蜂窝梁
5、截面形式：工字形、槽形、箱形
6、材料性能：同种钢梁、异种钢梁、 钢与砼组合梁
7、截面对称情况：单轴对称、双轴对称 8、截面变化情况：等截面梁、变截面梁（变
一般控制在1/8。
采用塑性设计需考虑下列因素的影响： （1）较大变形影响正常使用 （2）弯应力、剪应力的共同作用使强度降低，
提前出现塑性铰 （3）由于薄板局部稳定的限制，对板件的宽
厚比有很严格的要求 （4）在动荷载或重复荷载的作用下，易发生
脆断或疲劳破坏
不能采用塑性设计的情况：
（1）直接承受动载的梁
（3）轧制槽钢简支梁
b
570bt l1h
235 fy
（4）双轴对称工字形等截面悬臂梁
按附6 － 1公式计算
（5）受均布弯矩作用的整体稳定近似计算 A. 工字形截面 B. T形截面
（6）系数修正
当b0.6 时 ， 钢 梁 进 入 弹 塑 性 阶 段 ，
2、原因 受压翼缘发生侧向失稳
3、整体失稳形式 受拉翼缘对受压翼缘的侧向变 形有牵制作用，从而使受压翼 缘发生较大的侧向变形，受拉 翼缘发生较小的侧向变形
4、临界荷载
Pcr kp
EIyGJ l12
,
k Mcr
EIyGJ l1
k
cr
EIyGJ l1W
EIy
—侧
向
抗
弯
刚Iy度 t， 1b13 6
梁高、变翼缘宽度）
二、应用 1、荷载或跨度较小时采用轧成梁；较大则采 用组合梁 2、工字形梁适合于强轴方向受弯 3、荷载或跨度较大，且梁高受限制或有较高 的抗扭要求时，可采用双腹式箱形截面梁
三、钢梁的设计内容 1、强度计算 抗弯、抗剪、局部压应力、折算应力强度 2、刚度计算 3、整体稳定计算 4、局部稳定计算
（3）塑性极限弯矩
M
p
A 2
(a1 a 2) f y
(S1 S2) fy
A 2
(a 0 a0) f y
2 Sf y
W p fy
上半面积 = A / 2
O1
中和轴
形心轴
O
O2
下半面积 = A / 2
fy fy
（4）形状系数 F a. 矩形截面
We
I y max
bh 3 / 12 h/2
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
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第二节 钢梁的强度计算
一、弯曲强度
σ
弯曲应力与弯曲应变
fy
的关系类似于钢材简
单拉伸试验，并假设
钢材为理想的弹塑性
ε
材料。
1、弹性阶段 最大边缘应力 σ= M ymax / In
= M / Wnx ≤ fy 弹性极限弯矩 Me = Wnx fy
作用在下翼缘有减小侧向变形的趋势
（3）钢梁跨度
P上
（4）侧向支撑情况
（5）几何特性
P下
二、整体稳定性的验算方法
1、不需验算整体稳定性的情况
（1）有刚性面板
与受压翼缘相连
（2）工字形截面简支梁
tw
受压翼缘的自由
长度 l1 与其宽度 b1
A1
的比值不超过规定值
工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大 l1 / b1 值
b1 b
（2）采用容许应力法计算
t1
（3）受压翼缘的自由外伸宽度 b
与其厚度 t1 的比值：
b 13 235
t1
fy
二、钢梁的强度计算
1、弯曲强度计算
单向弯曲
Mx f, xW nx
M x [ ] W nx
双向弯曲
Mx My f xW nx yW ny
M x M y [ ] W nx W ny
GJ—抗 扭 刚 度 J ，At12 3
临界荷载的大小取决于受压翼缘的自由长度 l1 和受压翼缘的宽度 b1
通过设置侧向支撑来减小受压翼缘的自由长 度 l1 和加大受压翼缘的宽度 b1
l1
l1
2×l1
5、影响整体稳定性因素 （1）荷载形式
最小
居中
最大
（2）荷载作用位置
作用在上翼缘有加大侧向变形的趋势
2、弹塑性阶段 边缘 σ= fy 塑性区由边缘向内部 发展,由于塑性区受弹 性区的约束，钢梁仍 能承受荷载
σ fy
ε
3、塑性阶段 塑性区扩展到整个截面, 塑性变形急剧发展，并 形成塑性铰，达到承载 能力的极限
（1）中和轴的位置
fy
上半面积 = A / 2
N 0 dA 0
A1 f y A2 f y 0 A1 A2 A / 2
x
x
y
Mx x
x
y
Mx作用
My
Mx y
y
My y
x
x
y
My作用
2、剪切强度计算
或
3、折算应力
VS It W
fV
VS [ ] It W
eq2c 2c3 2f
第三节 钢梁的整体稳定
一、整体稳定 1、整体失稳
当弯应力尚未达到屈服点之前，而弯矩超 过临界限值，使钢梁发生侧向弯扭屈曲，从 稳定平衡状态转变为不稳定状态。