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钢结构梁的设计步骤

文章出处:klh98.com责任编辑:原创人气:-发表时间:2016-07-20 09:00【

设计梁时,应满足下列要求:安全适用、用料节约、制造省工、安装方便。其中,安全适用要求必须确保,其他要求则根据情况灵活处理,尽可能达到降低造价、缩短工期,以使取得较好的经济效益。

一般梁的设计步骤如下:

(一)确定结构方案

根据使用要求,确定结构的平面图形状、尺寸、使用荷载、层高和净空要求等。选择几种不同的梁格布置形式,进行初步设计和技术经济比较。选定最佳或较好的梁格结构布置形式,确定各梁(主梁和次梁)的荷载、跨度、间距、最大容许高度等。

(二)确定梁的高度

根据经济条件求得梁的经济高度,再根据梁的刚度条件求得梁的最小高度,并考虑生产工艺和使用上的最大容许高度,经综合考虑初步决定梁的设计高度。

(三)梁的截面选择

在梁的设计高度(截面高度)确定后,根据梁的荷载和跨度,求得梁的最大弯矩。根据梁的正应力强度能够充分发挥的条件(应力接近而不超过强度设计值),选定梁的腹板厚度、翼缘宽度、翼缘厚度。

(四)验算梁的强度

必须验算梁中下列各个部位:有最大弯矩处、截面有削弱处(净截面)、截面改变处、有集中荷载而又无横向加劲肋处、剪力最大处、剪力和弯矩都较大处。各处的正应力、剪应力、折算应力都不能超过强度设计值。此外还要验算翼缘和腹板间焊缝的强度,以及接头处的连接焊缝或高强度螺栓等强度。

(五)验算梁的整体稳定性

有些梁在荷载作用下,虽然截面最大的正应力、剪应力、折算应力等都低于钢材的强度设计值。但梁的变形会突然偏离原来的弯曲变形平面,同时发生侧向弯曲和扭转(图1一6一4)。这就称为梁的整体失稳。必须充分重视梁的整体失稳的严重性。突然失稳破坏,与钢材脆性破坏具有同样的后果,它事先是没有预兆的。在确定结构方案和选择梁的截面时就要防止梁可能出现整体失稳问题。等到验算时才发现有问题而加大梁的截面则已经较迟了,也很不经济。

梁整体失稳的主要原因如下:侧向刚度不够,抗扭刚度太小,侧向支承点的间距太大等,设计时应尽量保证梁不会失去整体稳定。

(六)验算梁的刚度

梁的挠度过大常会使人感到不舒适,甚至感到不安全,或老影响设备的正常使用。吊车梁的挠度过大会使吊车运行时就像一会儿上坡,一会儿下坡,运行困难,吊车耗能增加。

根据工艺条件或使用要求,梁的挠度与其跨度的比值应有一定的限制。规范对各种用途的梁都规定了最大的容许比值。在选择梁的高度时已经考虑到根据刚度条件求得的最小高度。一般情况下刚度验算均能满足要求。

(七)验算梁的局部稳定

如果梁受压翼缘的宽度与厚度之比太大,或腹板的高度与厚度之比太大,则在受力过程中它们都会出现波状的局部屈曲,这种现象就叫局部失稳。为了保证受压翼缘不会局部失稳,应使翼缘的宽度与厚度的比值符合规定的要求。在选择截面时,就应满足这一规定。对于腹板则常用加劲肋将它分隔成较小的区格来保证腹板不会失去局部稳定。此外,还应设计和验算加劲肋的截面尺寸和刚度。

(八)构造设计

梁的截面改变,拼接接头和安装接头的设置,梁与梁的连接,梁的支座结构造和锚固连接等,也应经过周密考虑、仔细设计和逐项验算。

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