鋼梁的整體穩(wěn)定教材

1、梁的整體穩(wěn)定當(dāng)梁的截面又高又窄時，就可能在達到強度極限承載力之前，喪失整體穩(wěn)定。如圖1所示的工字形截面梁，在梁的最大剛度平面內(nèi)，受有垂直荷載作用時，如果梁的側(cè)面沒有支承點或支承點很少時，當(dāng)荷載增加到某一數(shù)值時，梁將突然發(fā)生側(cè)向彎曲（繞弱軸的彎曲）和扭轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力，這種現(xiàn)象稱為梁的彎曲扭轉(zhuǎn)屈曲（彎扭屈曲）或梁喪失整體穩(wěn)定。圖1梁喪失整體穩(wěn)定的情況使梁喪失整體穩(wěn)定的彎矩或荷載稱為臨界彎矩或臨界荷載。分析影響梁的臨界彎矩的主要因素，可得如下結(jié)論： 梁的側(cè)向抗彎剛度和抗扭剛度愈大，梁的臨界彎矩越大；梁受壓翼緣自由長度愈小， 梁的側(cè)彎及扭轉(zhuǎn)變形愈小，因此梁的臨界彎矩也愈大；荷載作用在梁的上翼

2、緣（圖2a）時，荷載將產(chǎn)生附加扭矩 pe,對梁側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)起助長作用，使梁 的臨界彎矩降低。當(dāng)荷載作用在梁的下翼緣（圖 2b）時，將產(chǎn)生反方向的附加扭矩pe,有利于阻止梁的側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)，使梁的臨界彎起增大。圖2荷載位置對整體穩(wěn)定的影響1.整體穩(wěn)定驗算為保證梁的整體穩(wěn)定，要求梁在荷載作用下最大應(yīng)力b應(yīng)滿足下式要求<J=Mr-<Pbf（公式 1）Wx式中 Mx、o荷載設(shè)計值在梁內(nèi)產(chǎn)生的繞強軸（ X軸）作用的最大彎矩及最大壓應(yīng)Wx按受壓纖維確定的梁毛截面模量；-b 梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。各類情況的（fb計算方法如下: 焊接工字形等截面簡支梁（公式2a） 式中 Zy =乜一一梁對應(yīng)于弱軸（y

3、軸）方向的長細比，iy為梁毛截面對弱軸（y軸）的回 i y轉(zhuǎn)半徑；A一梁截面面積；Wx一一按受壓纖維確定的梁毛截面模量；h一梁截面高度；ti一一梁受壓翼緣厚度。對于非純彎曲荷載、單軸對稱截面及fyW235N/mm2情況*國擎包j 工y Wx J 14.4h J式中自一一梁整體穩(wěn)定的等效彎矩系數(shù)，見表235（公式2b）1;巾一一截面不對稱影響系數(shù)； 雙軸對稱工字形截面 （圖3a）4=0;單軸對稱工字形 截面（圖3b、c）加強受壓翼緣 坨=0.8（2%-1）,加強受拉翼緣3=2 “b-1;Ii一國一 Ii和I2分別為受壓翼緣和受拉翼緣對 y軸的慣性矩。I1 I 2圖3焊接工字形截面觀尾tt*岬厚I

4、I曲 I.MM I.B工字形截面簡支梁系數(shù)0耕帽-ErrrrrrTTQ4W.川 Mb-m支 就HHM IhU釀部小那f鼬式朋f的也M）皓）：翦國湖鞠tiHR9mfir ,卷一梯,ft=cli： 船恥招班尾埼叫由il,LMM擢時后電鏟相注稗M 口北需爭產(chǎn)就或轉(zhuǎn)科電，| 卜陽.UfftMlWItili -悚地a腫露15稍戟IM業(yè)月北惘 我.就腫秋I二博儲捐I都椒，咻，腫II曲嫻曲U2,考慮殘余應(yīng)力等因素影響后，由式公式瓶郵2b算得.的I如0.6時，說明鋼梁進入了彈塑性工 輸觸讖娜師惻It鼬醺例瞰、：9* ，作階段，應(yīng)將公式 2b算得的M予以降低年以較小的甘維；,代替 小器】，1機幅班1扁g=1.0

5、7-0.282/如 1.0.褊（IM /蟠（公式3）H型鋼岫值計算與上述方法相同，其中廿0。表2軋制工字鋼簡支梁的也加 荷羞情q注:同表1的注3、5;中的也適用于Q235鋼，對其它鋼號，表中數(shù)值應(yīng)乘以235/ f y軋制普通工字鋼簡支梁軋制普通工字鋼簡支梁的加可根據(jù)荷載情況、工字鋼型號及受壓翼緣自由長度查表2,當(dāng)查得 加0.6時，同樣應(yīng)按公式 3代之以 出。對于軋制槽鋼簡支梁，不論其荷載形式及荷載作用點在截面高度上的位置如何，均按 下式計算（公式4）_ 570bt 235一 lhfy式中 h、b、t分別為槽鋼截面的高度、翼緣寬度和翼緣平均厚度。同樣，當(dāng)按公式4算得的標>0.6時，應(yīng)按公式

6、3換算成加。其他形式梁的如計算方法，詳見鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范。2.整體穩(wěn)定性的保證梁喪失整體穩(wěn)定是突然發(fā)生的，事先并無明顯預(yù)兆，因而比強度破壞更危險，設(shè)計、施工中要特別注意。在實際工程中，梁的整體穩(wěn)定常由鋪板或支撐來保證，梁常與其它構(gòu)件相互連接，有利于阻止梁喪失整體穩(wěn)定。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)符合下列情況之一時，都不必計算梁的整體穩(wěn)定性：有鋪板（各種鋼筋混凝土板或鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻 止梁的受壓翼緣的側(cè)向位移時； 工字形截面簡支梁受壓翼緣自由長度li與其寬度bi之比不超過表3規(guī)定的數(shù)值時，例如圖4a所示，梁受壓翼緣的跨中側(cè)向連有支撐，可以作為其側(cè)向不動支承點，li則為梁的半跨長度；為提高

7、梁的穩(wěn)定承載能力，在梁的上翼緣設(shè)置可靠的側(cè)向支撐，如圖ii.2.23b所示的梁， 其下翼緣連于支座，上翼緣也用鋼板連于支承構(gòu)件上以防止側(cè)向移動和梁截面扭轉(zhuǎn)。高度不大的梁也可以靠在支座截面處設(shè)置的支承加勁肋來防止梁端的扭轉(zhuǎn)。箱形截面梁（圖 5）,其截面尺寸滿足 不必計算梁的整體穩(wěn)定性h/bo<6,且li/bo不超過下列規(guī)定的數(shù)值時,對 Q235 鋼95;對16Mn鋼和16Mnq鋼65;對 15MnV 鋼和 15MnVq 鋼57。任何鋼梁在其端部支承處都應(yīng)采取構(gòu)造措施,以防止其端部截面的扭轉(zhuǎn)，即保證梁端或支座處夾支（圖 6）。表3 工字形截面簡支梁不需計算整體穩(wěn)定性的最大值l1/b1席中無需向支半點的擎* 號荷黑fl用在EJtH商取陳用由1箕聿*曼作用】艮0:絲限L0345la 51X0li&C115Q