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钢结构梁的整体稳定

发布者:建铭  发布时间:2019/8/14 16:46:38

 钢结构梁的整体失稳现象 

在一个主平面(强轴)内受弯的梁,最常用的是工字形截面,截面经常设计得又高又窄,两个主轴的惯性矩相差很大。因此,若钢梁在主平面内承受横向荷载作用,荷载较小时,梁在主平面内弯曲,但当荷载逐渐增大到一定数值时,梁突然产生侧向弯曲和扭转变形,使梁丧失了继续承载的能力,这种现象就称为梁的整体失稳或梁的弯扭屈曲(图5-13)。
梁的整体失稳必然是侧向弯扭屈曲。梁承受横向荷载时,上翼缘受压,可以看成是一根轴心压杆,随着荷载的增大,上翼缘的压力也不断增大,压杆的刚度将下降,当压力达到一定程度时,压杆将会发生屈曲,由于在主平面内腹板的约束,压杆只能发生平面外屈曲。又由于梁的受拉部分对其侧向屈曲产生牵制,导致截面发生扭转变形。因此,梁的整体失稳必然伴随着侧向弯曲和扭转变形。
由于梁的整体失稳是由于梁的受压部分屈曲引起的,所以理想梁的弯扭屈曲与理想轴心压杆的屈曲一样,是平衡分岔的失稳问题。如图5-14所示,当弯矩小于临界弯矩Mer时,梁只在竖向平面内弯曲而无侧向弯曲和扭转。
保证钢结构梁整体稳定性的方法 
1.影响钢结构钢梁整体稳定性的主要因素
(1)截面侧向抗弯刚度Ely、扭转刚度GIl和翘曲刚度EIω愈大,临界弯矩愈大,整体稳定性愈好。
(2)梁的跨度(受压翼缘侧向支承点的间距) 11愈小,则整体稳定性愈好。 
(3)梁所受荷载类型对整体稳定也有影响,囱受弯构件弯扭失稳的机理可知,弯矩分 布图形越饱满,受压翼缘的应力分布越均匀,相邻截面之间相互支持作用就越小。因此,在最大弯矩相同的情况下,弯矩分布图形越饱满,对梁的整体稳定性越不利。
(4)梁端支座对截面的约束,尤其是对 截面y轴的转动约束程度越大,梁的整体稳定性越好。
(5)横向荷载沿梁截面高度方向的作用 点位置对临界荷载也有影响,当荷载作用在上翼缘时,如图5-17 (α)所示j在梁产生微小侧向弯曲和扭转时,荷载对梁截面的转动有促进作用,加速梁的整体失稳;反之,当荷载作用在下翼缘时,如图5-17 (b)所示,荷载对梁截面的转动有阻碍作用,延缓梁的整体失稳。
(6) By值愈大则临界弯矩愈大。加强受压翼缘的工字形截面By值为正,加强受拉翼 缘的工字形截面By值为负,因此前者的稳定性好于后者。
2.梁整体稳定性计算的基本公式 
在最大刚度主平面内受弯的构件,
 
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