《钢结构》网上辅导材料六
型钢梁和组合梁的设计
一、考虑腹板屈曲后强度的组合梁设计
腹板受压屈曲和受剪屈曲后都存在接着承载的能力，称为屈曲后强度。
承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁，宜考虑腹板屈曲后强度，则腹板高厚比达到250时也不必设置纵向加劲肋。
1． 受剪腹板的极限承载力
腹板极限剪力设计值 Vu应按下列公式计算：
当?s?0.8时 Vu?hwtwfv （1a）
当0.8??s?1.2时 Vu?hwtwfv?1?0.5(?s?0.8)? （1b）
当?s?1.2时 Vu?hwtwfv/?1s.2 （1c）
式中 s──用于腹板受剪计算时的通用高厚比。
2．受弯腹板的极限承载力
腹板高厚比较大而不设纵向加劲肋时，在弯矩作用下腹板的
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受压区可能屈曲。屈曲后的弯矩还可接着增大，但受压区的应力分布不再是线性的，其边缘应力达到fy时即认为达到承载力的极限。
图1 受弯矩时腹板的有效宽度
假定腹板受压区有效高度为
hc，等分在hc的两端，中部则
扣去（1-）hc的高度，梁的中和轴也有下降。为计算简便，假定腹板受拉区与受压区同样扣去此高度，如此中和轴可不变动。
梁截面惯性矩为（忽略孔洞绕本身轴惯性矩）
Ixe?Ix?2(1??)hctw(c)2?Ix?1(1??)hc3tw （2）
2h2梁截面模量折减系数为
WxeIxe(1??)hc3tw?e???1?WxIx2Ix
（3）
腹板受压区有效高度系数?按下列原则确定： 当?b?0.85时
?=1.0 （4a）
（4b）
当0.85??b当?b?1.25时 ??1?0.82(?b?0.85)
?1.25时 ??(1?0.2/?b)/?b （4c）
梁的抗弯承载力设计值为
Meu??x?eWxf
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（5）
以上式中的梁截面模量Wx和截面惯性矩Ix以及腹板受压区高度均按截面全部有效计算。
3．弯矩和剪力共同作用下梁的极限承载力
图2 弯矩与剪力相关曲线
梁腹板同时承受弯矩和剪力的共同作用，承载力采纳弯矩M和剪力V的相关关系曲线确定。
假定弯矩不超过翼缘所提供的弯矩Mf时，腹板不参与承担弯矩作用，即在M?Mf的范围内相关关系为一水平线，V/Vu?1.0。
当截面全部有效而腹板边缘屈服时，腹板能够承受剪应力的平均值约为0.65fvy左右。关于薄腹板梁，腹板也同样能够负担剪力，可偏安全地取为仅承受剪力最大值Vu的0.5倍，即当V/Vu?0.5时，取M/Meu?1.0。
在图2所示相关曲线A点（Mf/Meu，1）和
B点（1，0.5）
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之间的曲线可用抛物线表达，由此抛物线确定的验算式为
M?Mf?V????0.5V?1??M?M?1 ueuf??2如此，在弯矩和剪力共同作用下梁的承载力为
当M/Mf?1.0时 V?Vu （6a） 当V/Vu?0.5时
M?Meu
（6b）
其他情况 ( （6c）
M?MfV?1)2??1.0 0.5VuMeu?Mfh12Mf?(Af1??Af2h2)fh2
（7）
式中 M，V ──梁的同一截面处同时产生的弯矩和剪力设计值；当V<0.5Vu，
取V=0.5Vu；当M Af2、h2——较小翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离； Meu，Vu──梁抗弯和抗剪承载力设计值。 4 / 18 4．考虑腹板屈曲后强度的梁的加劲肋的设计 当仅配置支承加劲肋不能满足式（6）的要求时，应在两侧成对配置中间横向加劲肋。 （1）腹板高厚比超过170235/fy（受压翼缘扭转受到约束时）或超过150235/fy（受压翼缘扭转未受到约束时）也可只设置横向加劲肋，其间距一般采纳a?(1.0~1.5)h0。 （2）中间横向加劲肋 梁腹板在剪力作用下屈曲后以斜向张力场的形式接着承受剪力，梁的受力类似桁架，张力场的水平分力在相邻区格腹板之间传递和平衡，而竖向分力则由加劲肋承担，为此，横向加劲肋应按轴心压杆计算其在腹板平面外的稳定，其轴力为 Ns?Vu?h0tw?cr （8） 若中间横向加劲肋还承受固定集中荷载F，则 Ns?Vu?h0tw?cr?F （9） （3）支座加劲肋 支座加劲肋除承受梁支座反力R外，还承受张力场斜拉力的水平分力Ht。 Ht?(Va?h0tw?cr)1?(a/h0)2 （10） Ht的作用点可取为距上翼缘h0/4处（图3a）。 5 / 18
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