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1、钢结构专题讲座 按上接本刊年第期钢结 构设计规范一专题技术讲座 受弯钢构件腹板的局部稳定性计算天津大学刘锡良教 授提要对受弯钢构件腹板局部稳定问题,新订钢结构设计规范仍是在腹板晰己钊加 劲肋的办法 加以 控制本文即是 对新订规 范中规 定的加劲肋间距计算式或验算式的 由来进行了详细讲解通过相关条件、临界条件和简化、调整等步骤,对规范第条第条和附录二等有关条款及有关尺寸规定逐条进行了论述。关键词局部稳定加劲肋相关条件稳定边界为保证受弯构件 的腹板局部稳定,在新订 钢结构设计规 范 玉一中仍采用了在腹板上配制加 劲肋的办法控制。加 劲肋的间距或,在规范 中都 作了规 定。对于无局部压应 力的 梁和
2、简支 吊车梁,在 采 用横向加劲肋或同时采用纵横向加 劲肋时,新订规范还对其间跃规定了简化计算式见第条第条对于其它种情况,则在附录二中另例 出了验算式。不论是简化 以还是验算式,其来 源都是 沿用以往采用的相关公式 及共临界条件获得,只是为了使计算方便,新规范在 某些方面作了些调整。现分述于后一、对无局部压应力二梁 的计算公式关于规范第条规定来源是相关条件二 之气二二二二二二二二二二二二之二二二二二二二二二二二一二二二二二吮 八。 丫一五弓一戈。式 中,氏二汪。、以 公式 中的“。、为 函数,七卜算相应获得的刃谊见新规范表所列。由公式可得、少、刀户、少任匕六了、月妞 、了了、矛一,刃岌万当局二
3、时二一,。肴当念时、 、二、十一、迄仁万嘿“一儿口、 、厂七、二一生、一、犯之令素一曲线公式可 归纳成了,一冬叮叮夭津大学任兴华教授少、同参加了木文丁研 工作 作者注。、了户,工口山、, 丫叭年第期总一期式 中当最时一”丫”众当瓷时一。丫 之众曲线,这两条直线的分界点即为众一,共方程式 为当最镇时“万,当瓷时将值绘成曲线如 图所 示的具体数值列 见表众与表,了,咨,票一关系值,卜。现将公式代入公式中得瓦毛侧刃将公式代入公式中得当肴簇,时,亿时州州洲 而的、 飞、 、 、 、 不气气气、 资资了了了移移移移尸尸卜 广广广广娜尹尹尹尹尹下下洲洲洲洲洲洲洲, , , , , , ,最争撰丽当最时,石
4、一导下一一一一一一一一 “。一导丫不一横向加劲肋 间距。的确定因公式,的分界点是式一,故令其。 中之一的最一,贝” 得图,典一曲线几一曲线,一,李一,儿了杯衍“卜器。为了简化 计算,可 用两条直线来代替,同时在受弯构件中,规定氢的最大值为则由公式算得钢结构、拼。一式丫“了一“相关条件公式,实际是 一 个圆的方程式,见图所示。洲很故新规范第条中规 定,当会丫、时,横向加劲肋。显洲叼犷 间距,不应超过第条规 定的最大间距。人 当五丫叮簇时。 未 ,二 二一 式“一上。泛今口氏、一 十少只 兄久风 此 即为新规范的公式一。八当戈丫刃丁夕“时图横向加劲肋的相关条件图一了、留有的余地一丁、留有的余地簇此
5、 即为新规范的公式一。规声中这两个公式一不,的适用范 围,是 在戈一。一之间。当然,公式一算得的瓷,女口大于第条规 定的最大值时,贝。 应采取最的最大限制值。女。公式“”一算得的戈,”,即式侧牡“。时,则说 明 所选 腹 板太薄,应加厚腹板。二、对用横 向加劲肋加 强的简支吊车梁的计算公式新规范第条规定来源是、相关条件当公式左端算得的数据,如果小于或等于,则说明所计算的腹板区格是稳定的,反之是不稳定的。但公式中的氏,二,和丁都 是瓦的函数,因此,只有在加劲肋布置妥 当的情况下,才能用公式进行验算,同时还 要使验算的结果接近于。稳定的边界必须对加 劲肋的布置进行 多次调整才有可能。这样对 吊车
6、梁 的计算来说,其工作量是 相 当大 的,因为加劲肋布置变化后,计算各腹板区格的弯矩对、剪力厂等都较为费事。公式看来简单,但 吊车梁加劲肋 的间距布置,要能使验算结果接近理 想,却是 很麻烦的。相关条件 的应用根据简支吊车梁在 弯矩大的地方,剪力不是主要因素在剪力大的地方,弯矩不是主要因素的受力特点,特取下列两个公式作为控制腹板局部稳定的条件,即对于梁跨中。、,。、泣、 十, 丁、毛口,越万万十对 于梁端,年第期总期口。、 】气,匕吞弋 、仃尸广一、一、,、气, 万吕日如果上述两个 条件 同时控制加 劲肋的间则公式可变换为一丫蕊距,则从 图中可 以看出,当奇十口,口。门 一可骊马厄几可平了“时
7、,根据“稳定 边界,可算得会经整理得,即跨中虽 然没 有考虑会的影响,但 当朴达到时,腹板也是稳定的同样对于梁端,如果会一”,则以为稳定边界,可算出之万一如以为稳定边界,可算得会资炭万一,即当以为稳定边 界时,可 留有会一卜“的余地。这对于简支 吊车梁,上述 的余地均能按为稳定边界保证腹板的局部稳定。如采用公式控制其 间距时,用公式验算,可算得左端的数 字为一,因而,这就使计算简单而合理。在公式和公式中,因各仅有两个变量,所以亦可以 按无局部压应 力二的 梁决定控制横 向加 劲肋间距 的思路去进行简化,即可得 到规范 中 的公式一和公式一用以计算加劲肋间距。对于剪力最大处梁端 加劲肋 间距的确
8、定令公式中刃 万一宁丫万而、冬导、 头 ,、,友刀 侧二式中,刀二不万鱼坠一下杯、万牙一一二一十花二万,、,一详见新规范附录二所述 一一见本文 公式。由于、。均为瓮的 函数,因 此 当争为定值时, 刀为又瓦的函数。此 同 无局部压应 力的梁一样,可绘 出瓷一刀的曲线束,然后取一组相交于一点的直线束来代替该 曲线束如图所示,由于该图的具体数 字过多,此 处仅为示意。直线束的方程为召、。牛、,一。式中,直线的斜率,直线在轴上的截距。将公式代入公式中得、噬些丫了矛了 、了了 、,二,二钢结构经整理 得 二二二二兰二二塑一一 、一侧乙石丫众兹令一侧 石式 中,丫下丫六 六会。同样,当玉为定值时,是票的
9、函数,图下卜不同半的曲线束,“一“目,一月 曲线亦可绘出曲线束从略。然 后根据其 曲线束的情况,取其两组各交于一点的直线束 来代 一交于一点的直线束,十化 几左。 式侧丁一“替曲线束,其中誉乡白”直线束 的交点取 在“轴上,故其截距二常数。直线束的方 程式为左口左。,。石一此 即新规范公式一。、值可 由新规 范 表一查取。对于弯矩最 大处跨 中加劲肋 间 距的确定令公式中式中,掩直线的斜率。一直线在夕轴的截距。左。、值可由新规范表一查取。将公式代入公式中得口一鹦一是丛碧丛,典十、旦求竺兴止一丫一。,乒或丁一一。月。一 瓦“一“口,青一即”一则公式可变 换为,仃。 十 乏之、硬川、“二,、 、一
10、八二一八注】 、以日此即新订规范公式一。注意事项在一般设计中,大都采用沿全长等距布置加劲肋的,故 应 用公式一和一同时控制 加 劲肋间距。在了解了本公式的来源后,则可对简支 吊车梁的梁端一 乡范 围 “,力,劲肋的间距采用公式“控制跨中兽范 围内加 劲肋的间距,年第期总一期为 采用公式一控 制。因此,横向加劲也可 设计成不等距 的布置。新规 范公式一或中的分母,如为负值时,则说明可 以按构、二,几。川、,。、,。上万一万下咒汉直纵叫 刀划取刀月,一任。、一。、,。二 ,。、双,叮且牛仁了育盯也小灯坪伎。“刁、弓了一气了、七,怀一冲不奋儿右于、 、这即造布置力日劲肋,即众越女口公式右端算得 的的
11、数值,则说 明所选腹板太 薄,应 加厚腹板。,丽二一,。下丁一下丁一,只一二二下一乙上 日。乙。乙三、对有纵 向加 劲肋 的梁上段计算公式之间,且永远。泣泣泣泣口口月之之属属 日日日日日泛泛一一一一 第一次计算取一矛、口补万认一 ,鹦气瓦夕一、 、,少洲气一气图纵 向加劲川布 置图示上段的相关条件 见新规 范 附 录二止王一十口盈十上、“蕊一一卜劲 华,一,“示最斗方十亩经 分析,此 式第 三,去最 多达,为简化 计算并偏 于安全,取第三项值等于。因此,简化的相 关 条 件 可 改为、 、八,八、止止兰二 竺二一】,一一,几八、八“十二一一二下一百万厂一砚一, 竺、“尽丫、。、,、。旦干一旦立
12、延,对于 吊车梁新规范还规定,女。最时,取一”。贝 新规范规定,次 进行计算。当拐,且局时,分两氏二不一不不再 丁砰 一二生一、人。九。 吊车梁的上段是的最小值为,最大值音弩二鹦一,儿声了、,了叭一机 一一执一气旦钢结构式 中,一华一,一粤一杏卜。一。,如,住式中仍取一瓮一”取其平均值,对整个计算影响 甚微。则、 户产,二二 冬、二。,一锻子一鹦。同时,。,。、,。,一亩价,卫丝一工了互,、一石、一阶黔还规定。,仍按第一次计算式 计算,命、瓦但在式中取昙代替式中票,则,迎旦丝、一一卫 鱼坦则兰、 。一丛、。、 口一合十碑 不 万 、将公式、公式代人公式中得丛、八,八 不仃气万 二一十 一。生擎
13、鱼、卫舆些、刀。丛、鄂“ 鄂将 公式、公式代入公式簇整理后 得中得自”成一、产,黝一一了了宜 、一,一一、龟产气一气一一气 。一汀认,乓卜卜于一二于二井二一十汀为计算简便起见,取整理后得镇侧石浮不不,定、一于一二二下井一口口 此即新规范的公式一。第二次计算考虑上跌 出现两个“半波”的情况新规范中规定为计算简便起见,取,毛,斌。一哗黔公式的 和新规范公式一的分界线,应当在分界处两个公式算出的一一岛些址一一一热丫奥、不一八。,。值相等,目口丫。杯口。年第期总期解得 丫丛、 八。塑鱼八 。 一一雌 二二一只仄一厂。 一下二,二二丁万一一万二二, 土二,式甲仍 取一尹 月。旦二二口此 时,应 当对公式
14、或新规范公式中一的系数稍加调整,使在分界里了鱼 旦、 丛、之、杯、气时两式算得的令、。调整的方法可利用公式,令。将公式得一阶鄂,。代 入公式中,并取了 一不丁一一兰玉王兰一一一二口。一气了。擎丛笙、红、声气一气性 、解得劣一星即当粤”昧”、尹兴瓷此 即新规范的公式一当令。陈“、不粤兴箭此 即新规范的公式一。对于无 局部压 应 力的梁新规范附录二中规 定,“一,而最一为任何值,当。钾,而最镇时 无此种情况解得业丛些兰丝旦六、卫丝里生 丫口口此式为与 吊车梁公式一劝一 致特取, 斌口此 即新规范的公式一。四、关于单侧配置加劲肋 尺寸的规定新规 范 规 定,当腹板单侧配置加劲肋时,其外伸宽度应大于按
15、公式一算得值的倍,、厚度应大于共外伸宽度的奥。理 由如下一里四丛、图腹板两侧或单侧配置加劲肋尺寸示意一边帆一了、一一结构当腹板两侧成对配置 横向 加 劲肋时,见图,其对腹板 水平轴一轴的惯性矩为和 公式。在新规范中规定了分界线为票一,即当票簇时,采用公式“。“,八。、,元乙口,一一妾公一侧配置时,其惯性距厂为,一轰“、“普,。,、。,二二少一子上述两者的线刚度应当相等,才能使两者的加劲肋效果相等,即一计算,当最时,采用 公式一计算。五、对短加劲肋外伸宽度及其厚度的规定新规范还对短加劲肋的外伸宽度及厚度作了规定,其根据是,短加劲肋的线刚 度应等于横向加劲肋的线刚 度,即。乙爹“夕星聋。取二土欠将一翁一补氰一郭人 上式。上。则聋目纵向加劲肋截面对腹板 竖直轴线的惯性矩,应用时满足原一规范中的公式得“因此,新规范规定,短加劲肋外伸宽度应 为横向加劲肋外伸宽度的倍。另外还规定了短 加 劲肋最 小间距 为,这是根据最一合、一号等常用边长比的条件下导 出的。中国钢协线材制品行业协会第一届理事会名单邱宣恺辛 月斋王建英李光仁张书久沈世续费绿叶王御龄张乃 平谢仕柜吴中首王克 昌常务 理事矿卜卜卜气问乍嘴
