鋼梁截面尺寸必須計算確定,并滿足強(qiáng)度.三個主要要求:整體穩(wěn)定性和剛度。前兩個呼和浩特鋼結(jié)構(gòu)保證了鋼梁在使用中的安全,后者保證不會產(chǎn)生過大的變形,以方便正常使用。1.強(qiáng)度:鋼梁的強(qiáng)度包括抗彎.剪切和垂直局部承壓能力。材料力學(xué)中的彎曲應(yīng)力公式可以獲得抗彎能力(見梁的基本理論)。在設(shè)計彈性階段時,將計算截面的邊緣纖維應(yīng)力達(dá)到鋼的屈服點(diǎn)作為極限狀態(tài)。當(dāng)邊緣纖維應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時,梁實(shí)際上可以繼續(xù)承受荷載。隨著荷載的不斷增加,很大彎矩所在截面上的塑性變形沿截面從邊緣向中心不斷發(fā)展和擴(kuò)大,在截面處形成塑性鉸鏈。梁上出現(xiàn)一定數(shù)量的塑性鉸鏈,使梁成為可動機(jī)構(gòu),梁達(dá)到抗彎極限狀態(tài)并損壞。根據(jù)塑性設(shè)計,考慮梁上塑性鉸鏈的形成和內(nèi)力重分布。與彈性階段設(shè)計的梁相比,采用塑性設(shè)計的鋼梁可以減小截面尺寸,節(jié)約鋼材,但一般只適用于靜載荷的熱軋鋼梁和等截面焊接組合梁。同時,組合梁板的厚度比應(yīng)嚴(yán)格限制,避免局部不穩(wěn)定,降低梁的承載力。
2.鋼梁的抗剪能力
鋼梁的抗剪能力也可以根據(jù)材料力學(xué)中的相關(guān)公式計算。為了簡化,通常假設(shè)剪力完全由腹板的計算截面平均承受。型鋼腹板較厚,抗剪強(qiáng)度一般能滿足設(shè)計要求。當(dāng)梁的抗彎強(qiáng)度按塑性階段設(shè)計時,剪力的存在會加速塑性鉸鏈的形成;因此,呼和浩特鋼結(jié)構(gòu)價格應(yīng)嚴(yán)格限制很大彎矩截面上的剪應(yīng)力。當(dāng)荷載作用在翼緣上時,翼緣與腹板交界處的腹板水平截面應(yīng)具有足夠的抗垂直局部壓力能力。承受垂直局部壓力的腹板水平截面面積是計算水平截面上垂直壓力的假設(shè)分布長度和腹板厚度的乘積,以及水平截面上垂直壓力應(yīng)力的均勻分布。如果計算截面的抗垂直局部壓力不足,可以放大豎向荷載墊板的長度,或者設(shè)置腹板的加勁肋。
3.整體穩(wěn)定
在垂直荷載的作用下,鋼梁一般只產(chǎn)生垂直位移(即撓度),但對于橫向剛度較差的工字形截面或槽形截面,當(dāng)梁的自由長度(側(cè)向無支撐長度)較大時,荷載增加到一定程度,往往會迅速產(chǎn)生較大的側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)變形,使梁立即失去承載力,稱為失去整體穩(wěn)定性或側(cè)向扭曲。當(dāng)梁的自由長度較大,受壓翼緣寬度較小時,使梁失去整體穩(wěn)定性的臨界荷載往往小于強(qiáng)度損傷的荷載。因此,除了計算抗彎強(qiáng)度外,還必須計算梁的截面的整體穩(wěn)定性。影響臨界荷載大小的因素很多,如截面形狀和尺寸、荷載類型及其在截面上作用點(diǎn)的高度、自由長度的大小和梁端的支撐方式等。提高整體穩(wěn)定性有效的方法是在跨度中設(shè)置側(cè)向支撐,增加受壓翼緣板的寬度。此外,在任何鋼梁支撐處都應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施,使截面不能產(chǎn)生側(cè)向位移和繞梁軸旋轉(zhuǎn)(見結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性)。呼和浩特鋼結(jié)構(gòu)提高整體穩(wěn)定性的有效方法是在跨度中設(shè)置側(cè)向支撐和增加受壓翼緣板的寬度。