工字梁稳定性.pdfVIP

工字梁腹板的稳定和极限承载力 1.1 钢梁在工程中的应用及分类 钢梁在工业与民用建筑中有着广泛的应用。在房屋建筑领域，钢梁主要用于多层和高层房 屋中的楼盖梁、工厂中的工作平台梁、吊车梁、墙架梁以及屋盖体系中的檩条等。在其他土木 建筑领域钢梁也有着广泛的应用，如各种大跨度桥梁，水工结构中的钢闸门等。 图 1.1 钢梁在工程中的应用 按支承情况可将钢梁分为简支梁、连续梁、悬臂梁等。单跨简支梁在制造、安装、拆换等 方面均较为方便，且内力不受温度变化或支座沉陷等的影响，在工程中应用最多。 按制作方法的不同，钢梁可分为型钢梁和组合钢梁两大类。型钢梁又分为热轧型钢梁和冷 弯薄壁型钢梁两种。目前常用的热轧型钢主要包括热轧普通工字钢、热轧普通槽钢和热轧 H 型 钢，如图 1.2 （a～c ）。型钢梁加工方便，成本较低，在结构设计中宜优先采用。但由于轧制条 件的限制，其腹板厚度一般偏大，用钢量较多。冷弯薄壁型钢梁截面种类较多，目前我国常用 的有 C 形钢和 Z 形钢，如图 1.2 （d、e ）。冷弯薄壁型钢是通过冷轧加工成形的，板壁较薄，截 面尺寸较小。在梁跨较小、承受荷载不大的情况下采用比较经济，例如屋面檩条和墙梁等。 当荷载和跨度较大时，型钢梁由于受到尺寸和规格的限制，常不能满足承载力或刚度的要 求，此时应考虑采用组合梁。所谓组合梁，是指其截面由钢板组合而成的钢梁，目前绝大多数 组合梁都是焊接而成的。为了避免在名称上和钢与混凝土组合梁相混淆，又称其为板梁。板梁 有工字形板梁和箱形板梁两大类。工字形板梁由于制作方便、受力合理，得到了广泛的应用。 - 1 - 当抗弯承载力不足时可在翼缘上加焊一层翼缘板，成为双层翼缘板梁，如图 1.2 （f、g ）。当荷 载较大且梁的截面高度受到限制或对梁的抗扭性能要求较高时，一般采用图 1.2 （h ）所示的箱 形截面梁。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （h） 图 1.2 各种形式的钢梁 除了上述广泛采用的型钢梁和板梁外，目前还有一些特殊形式的钢梁。例如，为了充分利 用钢材的强度，在板梁中对受力较大的翼缘板采用强度等级较高的钢材，而对受力较小的腹板 采用强度较低的钢材，形成异钢种钢板梁。又如为了增加梁的高度以提高梁的截面惯性矩，将 型钢梁按锯齿形割开，然后把上、下两部分左右错动并焊接成为腹板上有一系列六边形孔的所 谓蜂窝梁，见图 1.3 （a ）。蜂窝梁腹板中的孔洞可作为设备通道，在高层钢结构中多有应用。又 如，利用混凝土的优良抗压性能和钢材的优良抗拉性能，可制成钢与混凝土组合梁，如图 1.3（b ）。 楼面中的钢筋混凝土楼板兼用作组合梁的受压翼缘板，支承混凝土板的钢梁用作组合梁的受拉 翼缘而得到经济效果。 混凝土翼板 切割线 1 h 2 h 45 托板 焊接线 1 h 1 钢梁 h 2 1 h