4.梁的稳定计算_图文_百度文库
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4.梁的稳定计算
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钢梁整体稳定性的概念
钢梁整体稳定性的概念
钢结构稳定设计的基本概念2.1 强度与稳定的区别[2]　　强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度,因此是一个应力问题.极限强度的取值取决于材料的特性,对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则常取它的屈服点.稳定问题则与强度问题不同,它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题.如轴压柱,由于失稳,侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩,因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度.显然,轴压强度不是柱子破坏的主要原因.　　2.2钢结构失稳的分类[1]　　（1）第一类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题（也叫分支点失稳）.完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类.　　（2）第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题（也叫极值点失稳）.由建筑钢材做成的偏心受压构件,在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力,属于这一类.（3）跃越失稳是一种不同于以上两种类型,它既无平衡分岔点,又无极值点,它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态.区分结构失稳类型的性质十分重要,这样才有可能正确估量结构的稳定承载力.随着稳定问题研究的逐步深入,上述分类看起来已经不够了.设计为轴心受压的构件,实际上总不免有一点初弯曲,荷载的作用点也难免有偏心.因此,我们要真正掌握这种构件的性能,就必须了解缺陷对它的影响,其他构件也都有个缺陷影响问题.另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究.2.3钢结构设计的原则根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则,以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定.（1）结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求　　目前结构大多数是按照平面体系来设计的,如桁架和框架都是如此.保证这些平面结构不致出平面失,需要从结构整体布置来解决,亦即设计必要的支撑构件.这就是说,平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致.就如上述的1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落,1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落,这两次事故都和没有设置适当的文撑而造成出平面失稳.由平面桁架组成的塔架,基于同样原因,需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系.2）结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致,这对框架结构的稳定计算十分重要[3].　　目前任设计单层和多层框架结构时,经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算.在采用这种方法时,计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数,自应通过框架整体稳定分析得出,才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算.然而,实际框架多种多样,而设计中为了简化计算工作,需要设定一些典型条件.GBJl7—88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数 采用了五条基本假定,其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的,即各柱同时达到其临界荷载”.按照这条假定,框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法,往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的,设计者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正确应用.在实际工程中,框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种,即附有摇摆拄的框架和横梁受有较大压力的框架.这两种情况若按规范的系数计算,都会导致不安全的后果.所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致.（3）设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合,使二者有一致性.　　结构计算和构造设计相符合,一直是结构设计中大家都注意的问题.对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接,应分别赋与它足够的刚度和柔度,对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的.但是,当涉及稳定性能时,构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑.例如,简支梁就抗弯强度来说,对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移,同时允许在平面内转动.然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了.支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转,同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲,以符合稳定分析所采取的边界条件.2.4钢结构稳定设计特点 （1）失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法.（2）稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体.稳定分析必须从整体着眼.（3）稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中,除了需要考虑结构的整体性外,还有一些其他特点需要引起重视,首先要做的就是二阶分析,这种分析对柔性构件尤为重要,这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响,其次,普遍用于应力问题的迭加原理[4]．在弹性稳定计算中不能应用.这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提：提问回答都赚钱
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容许应力法在下列(
)情况中采用。
A．吊车梁的强度计算
B．吊车梁的局部稳定计算
C．吊车梁的整体稳定计算
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容许应力法在下列( & &)情况中采用。 & &A．吊车梁的强度计算 & &B．吊车梁的局部稳定计算 & &C．吊车梁的整体稳定计算 & &D．吊车梁的疲劳计算
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& 钢梁的设计要求和方法
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钢梁的设计要求和方法&
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&钢梁的制作，在荷载比较小的情况下，可采用热轧型钢制作，例如采用热轧工字钢、槽钢、H型钢等。现以单向弯曲普通工字钢为例说明型钢梁的设计要求和方法。
　　一、计算梁的内力
　　根据梁的荷载、计算跨度和支承形式，计算梁的最大弯矩设计值及最大剪力设计值。
　　二、计算梁需要的净截面抵抗矩，选出钢号
　　从抗弯强度及整体稳定性考虑：
　　若梁的整体稳定得到保证，可按抗弯强度要求计算，计算需要的净截面抵抗矩为：
　　Wnx&Mx/(&x&f);
　　若整体稳定性不能保证，且整体稳定系数&b较小时，可按整体稳定性要求，计算需要的毛截面抵抗矩为：
　　Wx&Mx/(&b&f)。
　　根据需要的毛截面抵抗矩，初选型钢。
　　三、强度验算
　　㈠、抗弯强度
　　根据包括所选型钢自重所产生的最大弯矩设计值Mx，计算型钢的净截面抵抗矩Wnx，验算梁抗弯强度。
　　㈡、抗剪强度
　　计算包括型钢自重所产生的最大剪力设计值V验算梁抗剪强度。由于型钢梁腹板较厚，一般都可满足抗剪强度要求，故可不计算。
　　㈢、局部承压强度
　　对需要验算局部承压强度部位进行局部压应力验算。
　　四、整体稳定性验算
　　对无整体稳定保证措施的梁进行整体稳定性验算。
　　五、刚度验算
　　正常使用状态荷载标准值验算。
　　【焊接组合梁设计】
　　组合梁的型式多采用焊接工字形截面。对于这种梁的截面设计与型钢梁设计不同，对型钢梁只要确定型钢的型号即可。对组合梁则需要确定腹板的高度及厚度、翼缘的宽度及厚度等几个尺寸，而谢谢尺寸又是互相联系的。总的设计原则是既要保证梁的强度、稳定性、刚度等要求，又要使钢材用量经济合理。因此，需要根据各方面要求综合分析计算。具体方法是先根据各方面要求逐项选择截面每一个尺寸，然后进行验算。
　　一、梁截面选择
　　㈠、梁截面高度确定
　　确定梁的截面高度应根据建筑设计要求(确定最大允许高度hmax)、刚度要求(确定梁最小高度hmin)，且使钢材用量最小(经济高度he)等条件确定。
　　㈡、腹板高度hw
　　腹板高度hw的确定与梁高h尺寸有关。由于上下翼缘厚度一般较小，所以腹板高度hw可略小于梁高，并按钢板规格尺寸取50mm的倍数。
　　㈢、腹板厚度tw
　　腹板的主要作用是抗剪，在腹板高度hw确定后可根据抗剪强度公式计算腹板厚度tw。为简化计算，可近似假定最大剪应力为腹板平均剪应力的1.2倍。
　　以上确定的腹板高度及厚度两尺寸，还关系到腹板本身的局部稳定及梁的总用钢量。为满足梁的刚度及抗弯等要求，所确定的腹板高度一般都比较大，此时腹板厚度如取值太小(如按抗剪要求计算的厚度就很小)，腹板本身很薄，会引起局部失去稳定，为此，要考虑配置纵横加劲肋。此外，厚度太小，容易由于锈蚀而降低承载能力，在制造过程中也易发生较大变形。而腹板厚度取值过大，又会使用钢量迅速增加。因此应全面考虑上述因素。腹板厚度tw应符合钢板现有规格，最小尺寸6~8mm。
　　㈣、翼缘尺寸b、t
　　根据截面对x轴的惯性矩公式及截面对x轴的抵抗矩公式，反解出一个翼缘的截面面积(近似取h&h1&hw)，则翼缘面积A1为：
　　A1=Wx/hw-(tw&hw)/b
　　当已知腹板尺寸hw及tw时，可根据上式求出需要的翼缘面积A1;A1=b&t，可先选定翼缘板宽度&b，后确定厚度&t。
　　确定翼缘尺寸b及t值，关系到以下几方面：宽度b太小，对梁的整体稳定不利。宽度b太大、厚度t很小，则可能影响翼缘在抗弯强度计算中考虑塑性发展以及对翼缘局部稳定的保证。且要求受压翼缘的自由外伸宽度b1与厚度t之比，b1/t&13&235/按翼缘的局部稳定要求b1/t&15&235/fy。
　　一般可取b=(1/3~1/5)h，且取10mm的倍数;厚度t不应小于8mm，取2mm的倍数。
　　二、截面验算
　　截面尺寸选定后，根据相关要求计算梁的实际荷载(包括梁自重)、内力，并计算截面面积、截面惯性矩、截面抵抗矩等各种几何特性，然后进行强度、稳定性、刚度验算。
　　三、翼缘焊缝计算
　　组合成工字形截面的翼缘与腹板，应用角焊缝焊接，以抵抗翼缘与腹板之间的剪力，保证截面能够整体工作，防止相互错动。
　　四、截面沿梁长度方向改变
　　组合梁的截面设计，按简支梁在均布荷载作用下的弯矩计算时，弯矩图曲线为抛物线，取跨中最大弯矩为计算依据，所设计截面尺寸在弯矩较小处，材料强度未充分利用。简支梁两端支座处剪力最大，但等截面两端材料抗剪能力也未充分发挥。为节约钢材，可使梁的截面沿梁长度方向改变，达到经济效果。具体方法：
　　㈠、改变翼缘的宽度，在梁跨中部分宽度b较大，在两端离支座各1/6跨度处减小至宽度b'。宽度b'按截面改变处的弯矩M'计算确定。宽度从b减少至b'，应做成不大于1:4的坡度，以减少应力集中。采用对接焊缝，上翼缘受压可用直缝，下翼缘受拉可直缝或斜缝。这种改变宽度的方法较改变厚度方法好，可避免应力集中，且使外表面在一个平面内。经过一次变截面节约钢材约10%~20%。
　　㈡、采用多层翼缘板改变截面，即沿梁跨度方向改变翼缘板层数，使梁的截面大小改变。梁的翼缘有两层，切断外层翼缘板，从而减小截面。外层板实际切断点的位置应由理论切断点处延伸长度La，以保证外层板在理论切断点处部分能参加工作。
　　㈢、改变梁的高度，在靠近梁两端(1/5~1/6)L处，将下翼缘做成折线形，翼缘的截面不变，腹板的高度逐渐减小。梁端部高度应满足抗剪要求，且不应小于抗剪要求的一半。这种方法可以降低建筑物的高度，但梁的构造较为复杂。
嘉兴钢结构
金华钢结构/pdetail_162688.htm?pid=73221
绍兴钢结构/pdetail_162688.htm?pid=73238
丽水钢结构/pdetail_162688.htm?pid=73267
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门刚梁为何可以不验算平面内稳定
门​刚​梁​为​何​可​以​不​验​算​平​面​内​稳​定
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