东北农业大学水利与土木工程学院钢结构课件 第五章（4）.ppt

第四节 受弯构件的局部稳定和加劲肋设计 一、受弯构件中板件的局部失稳临界应力 受弯构件截面主要由平板组成，在设计时，从强度方面考虑，腹板宜高一些，薄一些；翼缘宜宽一些，薄一些；翼缘的宽厚比应尽量大。但如设计不当，则在荷载作用下在受压应力和剪应力作用的腹板区及受压翼缘有可能偏离其正常位置而形成波形屈曲—即局部失稳。局部失稳的本质是不同约束条件的平板在不同应力分布下的屈曲。局部失稳临界应力的一般表达式为： 式中:? —— 板的局部失稳临界应力； —— 弹性嵌固系数； —— 板的稳定系数； a、b、t —— 分别为板的长、短边长和板厚； ? m —— 板屈曲时沿长边方向半波数； E —— 弹性模量； ? v?—— 泊松比。 二、保证板件局部稳定的设计标准 使板件局部失稳的临界应力不小于材料的屈服强度，承载能力由强度控制 使板件局部失稳的临界应力不小于构件的整体稳定临界应力，承载能力由整体稳定控制 使板件局部失稳的临界应力不小于实际工作应力 由于 是板件宽厚比与长宽比的函数，根据以上准则，设计公式可以转化为对板件宽厚比和长宽比的几何要求。 三、防止受弯杆件局部失稳的途径 1.增加腹板的厚度t，但此法不很经济； 2.设置加劲肋作为腹板的支承，将腹板分成尺寸较小的区段，以提高其临界应力，此法较为有效，其布置方式有： A.仅用横向加劲肋（有助于防止剪力作用下的失稳） 图5-11 横向加劲肋 B.同时使用横向加劲肋和纵向加劲肋（有助于防止不均匀压力和单边压力作用下的失稳 C.同时使用横向加劲肋和在受压区的纵向加劲肋及短加劲肋（有助于防止不均匀压力和单边压力作用下的失稳） 图5-12 纵、横向加劲肋 图5-13 纵、横向和短加劲肋 四、腹板的局部稳定 1.理论分析结果 ①当 时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部压应力的单独作用下均不会失稳； ②当 时，腹板在弯曲应力的单独作应下不会失稳，但在剪应力、局部压应力单独作用下有可能失稳； ③当 时，腹板在弯曲应力、剪应力、局部应力的单独作用下都可能失稳。 2.规范规定 ①当 时，对有局部压应力（ ）的梁， 宜按构造配置横向加劲肋；对无局部压应力（ ）的梁，可不配置加劲肋。 ②当 时，应配置横向加劲肋，并应按规范计算横向加劲肋的间距或计算腹板的局部稳定性（对无局部压应力的梁，当 时，可不计算）。 ③当 时，应配置横向加劲肋和在受压区配置纵向加劲肋，必要时尚应在受压区配置短加劲肋，并均应按规范计算加劲肋间距或计算腹板的局部稳定性。 ④梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋，并应计算支承加劲肋的稳定性。 五、支承加劲肋的计算 1)稳定性计算 在支座反力或集中荷载作用下，支承加劲肋 （图5-14） 连同其附近腹板可能在腹板平面外失稳。为了保证其稳定性，应作为轴心受压构件按下式计算： 图5-14 支承加劲肋 N ——支承加劲肋所承受的支座反力或集中荷载； 式中: A ——加劲肋和加劲肋每侧 （t为腹板厚度）范围内腹板的面积； ——轴心受压稳定系数，由 查表。 对(a)截面型式为b类截面； 对(b)截面型式，对于对称轴的轴心受压稳定计算时为c类截面。 计算长度 l0可取为腹板计算高度 h0 ， iz为绕z-z轴的回转半径。 2）端面承压应力计算 当支承加劲肋端部刨平顶紧于梁翼缘或柱顶时，其端面承压应力按下式计算： 式中： ——端面承压面积，即支承加劲肋与翼缘板或柱顶接触面的面积； ——钢材的端面承压（刨平顶紧）强度设计值。 突端加劲肋（如上图b）的伸出长度不得大于其厚度的二倍。 如端部为焊接时，应计算其焊缝应力。 支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按承受全部支座反力或集中荷载计算时可假定应力沿焊缝全长均匀分布。 六、翼缘的局部稳定 工字形截面 b ——受压翼缘自由外伸宽度；对焊接梁，取腹板边至翼缘板边缘之距，对轧制梁，取内圆弧起点至翼缘板边缘之距。 t ——受压翼缘厚度 箱形截面 相关知识四 加劲肋按其作用可分为两种：一种是为了把腹板分隔成几个区格，以提高腹板的局部稳定性，称为间隔加劲肋；另一类除了上述的作用外，还有传递固定集中荷载或支座反力的作用，称为支承加劲肋。 加劲肋宜在腹板两侧成对配置，也允许单侧配置，但支承加劲肋和重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。 加劲肋可以采用钢板或型钢。 横向加劲肋的最小间距为0.5h0 ，最大间距为2 h0（对无