1、4.6 板件的穩(wěn)定和屈曲后強(qiáng)度的利用,均勻受壓板件的屈曲現(xiàn)象,均勻受壓板件的彈性屈曲應(yīng)力,求解板件的穩(wěn)定承載力與求解構(gòu)件的穩(wěn)定承載力的思路是相同的。 找出板件彈性屈曲時(shí)的臨界狀態(tài)，列出平衡微分方程（式4-100） 給出邊界條件 求出最大變形值（撓度） （式4-101） 得出臨界力（式4-104） 算出彈性屈曲臨界應(yīng)力（式4-107）,式4-107中的系數(shù)：,板的屈曲系數(shù)K（式4-106）：與荷載分布和支承邊數(shù)有關(guān)。四邊簡(jiǎn)支K =4；三邊簡(jiǎn)支一邊自由K =0.425。 嵌固約束系數(shù) ：板件與板件之間不能像簡(jiǎn)支板那樣自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而是強(qiáng)者對(duì)弱者起約束作用。彈性嵌固的程度取決于相互連接的板件的剛度。這種

2、受到約束的板邊緣稱(chēng)為彈性嵌固邊緣，彈性嵌固板的屈曲應(yīng)力比簡(jiǎn)支板的高，嵌固系數(shù)大于1進(jìn)行修正。 對(duì)工字形截面的軸心壓桿，一個(gè)翼緣的面積可能接近于腹板面積的二倍，翼緣的厚度比腹板大得多，而寬度又小得多，因此是翼緣對(duì)腹板有嵌固作用，計(jì)算腹板的屈曲應(yīng)力時(shí)考慮了殘余應(yīng)力的影響后可用嵌固系數(shù)1.3。相反，對(duì)腹板起嵌固作用的翼緣因提前屈曲而需要小于1.0的約束作用系數(shù)。,均勻受壓板件的非彈性屈曲應(yīng)力,考慮板件的初始缺陷和殘余應(yīng)力的影響，板件屈曲時(shí)已進(jìn)入非彈性階段。處理板件的非彈性屈曲時(shí)，只是把鋼材的彈性模量E用板件受力方向的變形切線模量Et代替， 與受力垂直的方向仍用彈性模量E，得出式（4-108）。,我們

3、將板件的非彈性屈曲應(yīng)力值控制在什么范圍內(nèi)才認(rèn)為板件是穩(wěn)定的？,一種是不允許板件的屈曲先于構(gòu)件的整體屈曲，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017）對(duì)軸心壓桿就是這樣規(guī)定的。 另一種是允許板件先屈曲。雖然板件屈曲會(huì)降低構(gòu)件的承載能力，但由于構(gòu)件的截面較寬，整體剛度好，從節(jié)省鋼材來(lái)說(shuō)反而合算，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB 50018）就有這方面的條款。有時(shí)對(duì)于一般鋼結(jié)構(gòu)的部分板件，如大尺寸的焊接組合工字形截面的腹板，也允許其先有局部屈曲。,軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定：,根據(jù)局部屈曲不先于整體屈曲的原則，板件的臨界應(yīng)力和構(gòu)件的臨界應(yīng)力相等即可確定出構(gòu)件的腹板高厚比（式4-113）和翼緣的寬厚比（式4-115）

4、。 注意公式的使用條件： 只針對(duì)于工字型截面； 取構(gòu)件兩個(gè)方向長(zhǎng)細(xì)比的較大者； 當(dāng)30時(shí)，取=30 ；當(dāng) 100時(shí)，取=100 。 實(shí)際軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先驗(yàn)算截面的強(qiáng)度和桿件的整體穩(wěn)定性，然后驗(yàn)算局部穩(wěn)定。當(dāng)翼緣不滿足要求時(shí)，應(yīng)重新選擇截面尺寸；當(dāng)腹板不滿足要求時(shí)，可設(shè)置縱向加勁肋。,受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定,這里的翼緣是指受壓翼緣的穩(wěn)定。 采用薄板彈塑性屈曲的臨界應(yīng)力（式4-108）使其不小于0.95f y可推導(dǎo)出式4-118（彈性設(shè)計(jì)）、119（塑性設(shè)計(jì)）、120（彈塑性設(shè)計(jì)）。（0.95為受壓翼緣截面的平均應(yīng)力）,腹板的局部穩(wěn)定,控制有兩種考慮方法： 考慮腹板屈曲后強(qiáng)度：僅對(duì)承受靜力荷載和

5、間接承受動(dòng)力荷載的組合梁，計(jì)算其腹板的抗彎和抗剪承載力。若用此法，其計(jì)算及構(gòu)造要求應(yīng)滿足4.6.4節(jié)內(nèi)容。 不考慮腹板屈曲后強(qiáng)度：僅對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的組合梁及不考慮腹板屈曲后強(qiáng)度組合梁，其腹板的穩(wěn)定是通過(guò)設(shè)置加勁肋來(lái)保證的。由于梁截面腹板高度很高，當(dāng)采用腹板高厚比限值時(shí)，腹板厚度將很厚，浪費(fèi)材料。將梁腹板做的高而薄，通過(guò)設(shè)置加勁肋來(lái)保證其穩(wěn)定性是很經(jīng)濟(jì)的。,加勁肋的分類(lèi),如何設(shè)置腹板加勁肋？,當(dāng)h0/tw80235/fy 時(shí)，對(duì)有局部壓應(yīng)力的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋；但對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力的梁，可不配置加勁肋。 當(dāng)80 235/fy h0/tw 250 235/fy時(shí)，應(yīng)配置橫向加勁肋，并對(duì)各區(qū)

6、格進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng) 170 235/fy h0/tw 250 235/fy(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束，如連有剛性鋪板、制動(dòng)板或焊有鋼軌時(shí))或 150 235/fy h0/tw 250 235/fy(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí))，或按計(jì)算需要時(shí)，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)不但要配置橫向加勁肋，還要配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)尚宜在受壓區(qū)配置短加勁肋。 梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處,宜設(shè)置支承加勁肋.,加勁肋的構(gòu)造要求,加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，也可單側(cè)配置，但支承加勁肋、重級(jí)工作制吊車(chē)梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。（見(jiàn)圖4-69） 在腹板兩側(cè)成對(duì)配置的鋼板橫向加勁肋，其截面尺寸應(yīng)

7、符合式（4-161、162） 在腹板一側(cè)配置的鋼板橫向加勁肋，其外伸寬度應(yīng)大于按公式(4-161)算得的1.2倍，厚度不應(yīng)小于其外伸寬度的115。 在同時(shí)用橫向加勁肋和縱向加勁肋加強(qiáng)的腹板中，橫向加勁肋的截面尺寸除應(yīng)符合上述規(guī)定外，其截面慣性矩尚應(yīng)符合式（4-163）；縱向加勁肋的截面慣性矩，應(yīng)符合式（4-164、165）,5.短加勁肋外伸寬度應(yīng)取橫向加勁肋外伸寬度的0.71.0倍，厚度不應(yīng)小于短加勁肋外伸寬度的115。 6.吊車(chē)梁不論其高厚比是多少，只應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，且雙側(cè)設(shè)置。加勁肋構(gòu)造如圖(4-70c)。 注意事項(xiàng)： (1)用型鋼(H型鋼、工字鋼、槽鋼、肢尖焊于腹板的角鋼)做成的加勁肋

8、，其截面慣性矩不得小于相應(yīng)鋼板加勁肋的慣性矩。 (2)在腹板兩側(cè)成對(duì)配置的加勁肋，其截面慣性矩應(yīng)按梁腹板中心線為軸線進(jìn)行計(jì)算。 (3) 在腹板一側(cè)配置的加勁肋，其截面慣性矩應(yīng)按與加勁肋相連的腹板邊緣為軸線進(jìn)行計(jì)算。,支承加勁肋的設(shè)計(jì),設(shè)置位置：梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處,宜設(shè)置支承加勁肋. 構(gòu)造要求：腹板兩側(cè)成對(duì)布置，也可以用凸緣式加勁肋,其凸緣長(zhǎng)度不得大于其厚度的2倍（圖4-71b） 。 計(jì)算： 應(yīng)按承受梁支座反力或固定集中荷載的軸心受壓構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。 支承加勁肋的端部一般刨平頂緊于梁翼緣或支座,應(yīng)按式4-166計(jì)算端面承壓應(yīng)力。 支承加勁肋端部也可以不用刨平

9、頂緊,而用焊縫連接傳力,此時(shí)則應(yīng)計(jì)算焊縫強(qiáng)度 。通常采用角焊縫連接，焊腳尺寸應(yīng)滿足構(gòu)造要求。,各區(qū)格的穩(wěn)定計(jì)算,按構(gòu)造要求在腹板上設(shè)置加勁肋，將腹板分成很多區(qū)格，對(duì)每個(gè)區(qū)格進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。驗(yàn)算公式4-153160。,壓彎構(gòu)件的板件穩(wěn)定,腹板：壓彎構(gòu)件的腹板處于剪應(yīng)力和非均勻壓應(yīng)力聯(lián)合作用下 ，這種不均勻性用應(yīng)力梯度來(lái)表示，此時(shí)薄板的穩(wěn)定性應(yīng)滿足式4-167。 規(guī)范規(guī)定腹板穩(wěn)定的條件：式4-171、172。,翼緣：依據(jù)受壓最大的翼緣和構(gòu)件等穩(wěn)定原則，可推導(dǎo)出受壓翼緣的寬厚比。 規(guī)范規(guī)定，當(dāng)構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算中取 時(shí)，翼緣外伸寬厚比的容許值的限值 其余情況滿足：,板件屈曲后強(qiáng)度的利用,四邊有支承的薄板發(fā)生屈曲時(shí)，其強(qiáng)度并不降低，仍能繼續(xù)承載，也就是說(shuō)具有屈曲后強(qiáng)度。 屈曲后強(qiáng)度的利用，主要用于冷彎薄壁型鋼截面和大跨度的薄腹梁。采用截面有效寬度的方法進(jìn)行計(jì)算。 有效寬度：計(jì)算時(shí)并不將強(qiáng)度提高而是將截面面積減小，將毛截面用有效截面代替，從而使截面強(qiáng)度提高。,冷