用钢材制造的主要承受横向荷载产生的弯矩和剪力,有时也承受扭矩的构件。 钢梁分为型钢梁和组合钢梁两类。型钢梁又可分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁两种。热轧型钢梁常采用H形钢、普通工字钢、槽钢或Z形钢。对于承受荷载较小和跨度不大的梁,可采用冷弯薄壁槽钢或Z形钢。型钢梁加工方便,制造成本低。当型钢梁不能满足承载能力或刚度要求时,应采用组合钢梁。组合钢梁按其连接方法和使用材料的不同,可分为焊接组合梁(简称焊接梁)、异种钢组合梁等。组合钢梁截面的组成比较灵活,可使材料在截面上的分布更为合理。最常用的是由两块翼缘板加一块腹板焊成的焊接工字形截面组合梁,它的构造简单,制作方便。当荷载较大而高度受到限制时,可采用由4块钢板焊成的箱形梁。箱形梁具有较高的抗扭刚度。
变截面组合钢梁 (a)截面高度改变;(b)翼缘宽度改变1—腹板;2—翼缘;3—加劲肋
等截面钢梁构造简单、制作方便。对于跨度较大的梁,为了合理使用钢材,常参照弯矩沿梁长变化的情况,在沿梁跨度方向改变梁的高度或翼缘的宽度,把梁设计成变截面钢梁(见图)。在水工钢闸门中,为了缩小门槽高度和节约钢材,常采用变高度的主梁。 为了充分发挥钢材强度的作用,可考虑在钢梁应力较大处的翼缘板采用强度较高的钢材,而腹板采用强度稍低的钢材,做成异种钢组合梁。或按弯矩图的变化规律,沿跨长方向分段采用不同强度等级的钢材,既可更充分地发挥钢材强度的作用,又可保持梁截面尺寸沿跨长不变。 组合钢梁的制作大多采用焊接,对于主要承受直接动力荷载的钢梁,可采用高强度螺栓连接。 钢梁的强度和刚度往往对梁的截面设计起控制作用,钢梁必须进行强度和刚度计算。强度计算通常包括钢梁的抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和梁在联合应力作用时的强度。设计时可根据梁的具体情况,根据设计规范的要求,采用弹性设计、弹塑性设计和塑性设计的方法。 通常钢梁的截面高而窄,有可能发生侧向弯曲扭转屈曲,丧失整体稳定性。需采用构造措施或整体稳定性验算来防止,保证钢梁的整体稳定。 组成组合钢梁的板件,宽(高)厚比一般较大,在荷载作用下受压翼缘板和腹板有可能发生波形鼓曲,造成梁丧失局部稳定。因此组合钢梁设计时,还常设置加劲肋以满足局部稳定要求。 进行梁的连接结点设计时,构造做法应尽量与梁的计算简图中支座特性一致或相近。
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