4.1 强度

4.1.1 在主平面内受弯的实腹构件（考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条），其抗弯强度应按下列规定计算：

式中 M_x、M_y——同一截面处绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截面：x轴为强轴，y轴为弱轴）；
W_nx、W_ny——对 x 轴和 y 轴的净截面模量；
γ_x、γ_y——截面塑性发展系数；对工字形截面，γ_x＝1.05，γ_y＝1.20；对箱形截面，γ_x＝γ_y＝1.05；对其他截面，可按表5.2.1采用；
f—一钢材的抗弯强度设计值。
当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于

而不超过

时，应取γ_x＝1.0。f_y为钢材牌号所指屈服点。
对需要计算疲劳的梁，宜取γ_x＝γ_y＝1.0。
4.1.2 在主平面内受弯的实腹构件（考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条），其抗剪强度应按下式计算：

式中 V——计算截面沿腹板平面作用的剪力；
S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；
I——毛截面惯性矩；
t_w——腹板厚度；
f_v——钢材的抗剪强度设计值。
4.1.3 当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算：

式中 F——集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；
ψ——集中荷载增大系数；对重级工作制吊车梁，ψ＝1.35；对其他梁，ψ＝1.0；
l_z——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算：

a——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm；
h_y—一自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离；
h_R——轨道的高度，对梁顶无轨道的梁h_R＝0；
f——钢材的抗压强度设计值。
在梁的支座处，当不设置支承加劲肋时，也应按公式(4.1.3-1)计算腹板计算高度下边缘的局部压应力，但ψ取1.0。支座集中反力的假定分布长度，应根据支座具体尺寸参照公式(4.1.3－2)计算。
注：腹板的计算高度h₀；对轧制型钢梁，为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的距离；对焊接组合梁，为腹板高度；对铆接（或高强度螺栓连接）组合梁，为上、下翼缘与腹板连接的铆钉（或高强度螺栓）线间最近距离（见图4.3.2）。
4.1.4 在梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力（如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变处等）时，其折算应力应按下式计算：

式中 σ、τ、σ_c——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，τ和σ_c应按公式(4.1.2)和公式(4.1.3-1)计算，σ应按下式计算：

σ和σ_c以拉应力为正值，压应力为负值；
I_n——梁净截面惯性矩；
y₁——所计算点至梁中和轴的距离；
β₁——计算折算应力的强度设计值增大系数；当σ与σ_c异号时，取β₁＝1.2；当σ与σ_c同号或σ_c＝0时，取β₁＝1.1。

条文说明

4.1.1 计算梁的抗弯强度时，考虑截面部分发展塑性变形，因此在计算公式(4.1.1)中引进了截面部分塑性发展系数γ_x和γ_y。γ_x和γ_y的取值原则是：①使截面的塑性发展深度不致过大；②与第5章压弯构件的计算规定表5.2.1相衔接。双轴对称工字形组合截面梁对强轴弯曲时，全截面发展塑性时的截面塑性发展系数γ_u与截面的翼缘和腹板面积比b₁t₁/h₀t_w及梁高和翼缘厚度比h/t₁有关。当面积比为0.5和高厚比为100时，γ_u＝1.136，当高厚比为50时，γ_u＝1.148；当面积比为1、高厚比为100时，γ_u＝1.082，当高厚比为50时，γ_u＝1.093。现考虑部分发展塑性，取用γ_x＝1.05，在面积比为0.5时，截面每侧的塑性发展深度约各为截面高度的11.3％；当面积比为1时，此深度约各为截面高度的22.6％。因此，当考虑截面部分发展塑性时，宜限制面积比b₁t₁/h₀t_w＜1，使截面的塑性发展深度不致过大；同时为了保证翼缘不丧失局部稳定，受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比应不大于

。
原规范对梁抗弯强度的计算是否考虑截面塑性发展有两项附加规定：一是控制受压翼缘板的宽厚比，以免翼缘板沿纵向屈服后宽厚比太大可能在失去强度之前失去局部稳定，这项是必要的；二是规定直接承受动力荷载只能按弹性设计，这项似乎不够合理。世界上大多数国家的规范，并没有明确区分是否直接受动力荷载。国际标准化组织(ISO)的钢结构设计标准1985年版本对于采用塑性设计作了两条规定：一是塑性设计不能用于出现交变塑性，即相继出现受拉屈服和受压屈服的情况；二是对承受行动荷载的结构，设计荷载不能超过安定荷载。所谓安定，是指结构不会由于塑性变形的逐渐积累而破坏，也不会因为交替发生受拉屈服和受压屈服使材料产生低周疲劳破坏。对通常承受动力荷载的梁来说，不会出现交变应力。而且荷载达到最大值后卸载，只要以后的荷载不超过最大荷载，梁就会弹性地工作，无塑性变形积累问题，因而总是安定的。直接承受动力荷载的梁也可以考虑塑性发展，但为了可靠，对需要计算疲劳的梁还是以不考虑截面塑性发展为宜。因此现将梁抗弯强度计算不考虑塑性发展的范围由“直接承受动力荷载”缩小为“需要计算疲劳”的梁。
考虑腹板屈曲后强度时，腹板弯曲受压区已部分退出工作，其抗弯强度另有计算方法，故本条注明“考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条”。
4.1.2 考虑腹板屈曲后强度的梁，其抗剪承载力有较大的提高，不必受公式(4.1.2)的抗剪强度计算控制，故本条也提出“考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条”。
4.1.3 计算腹板计算高度边缘的局部承压强度时，集中荷载的分布长度l_z，参考国内外其他设计标准的规定，将集中荷载未通过轨道传递时改为l_z＝a＋5h_y；通过轨道传递时改为l_z＝a＋5h_y＋2h_R。
4.1.4 验算折算应力的公式(4.1.4-1)是根据能量强度理论保证钢材在复杂受力状态下处于弹性状态的条件。考虑到需验算折算应力的部位只是梁的局部区域，故公式中取β₁为大于1的系数。当σ和σ_c同号时，其塑性变形能力低于σ和σ_c异号时的数值，因此对前者取β＝1.1，而对后者取β₁＝1.2。

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