( 2 )整體穩(wěn)定
1 )基本概念
鋼梁最常用的截面是工字形(含 H 形),工字形截面的一個(gè)顯著特點(diǎn)是兩個(gè)主軸慣性矩相差極大,即 Ix ≥Iy (設(shè) x 軸為其強(qiáng)軸如圖 6-33 示, y 軸為其弱軸)。因此,當(dāng)跨度中間無(wú)側(cè)向支承的梁在其剛度平面內(nèi)受荷載作用時(shí),當(dāng)荷載還不大,梁基本上在其剛度平面內(nèi)彎曲,但當(dāng)荷載大到一定數(shù)值后,梁將同時(shí)產(chǎn)生較大的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形,最后很快地使梁?jiǎn)适Ю^續(xù)承載的能力。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí),就稱為梁?jiǎn)适Я苏w穩(wěn)定性,或稱發(fā)生側(cè)扭屈曲。對(duì)于跨中無(wú)側(cè)向支承的中等或較大跨度的梁,其喪失整體穩(wěn)定性時(shí)的承載能力往往低于按其抗彎強(qiáng)度確定的承載能力。因此,這些梁的截面大小也就往往由整體穩(wěn)定性所控制。但是,符合下列情況之一時(shí),可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性:
( a )有鋪板(鋼筋混凝土板和鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連,能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移。
( b ) H 型鋼或工字形等截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度 l1 與其寬度 b ,之比不超過(guò)表 6 -6 所規(guī)定的數(shù)值。L1是梁受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離(梁的支座處視為有側(cè)向支承) , 當(dāng)無(wú)中間側(cè)向支承點(diǎn)時(shí),l1為梁的跨度。 b1是梁受壓翼緣的寬度。
(c)箱形截面(見(jiàn)圖 6-36 )簡(jiǎn)支梁,其截面尺寸滿足:h / b0 ≤ 6 ,且l1/b0≤95(235/fy)。(實(shí)際工程上通常都能滿足這兩個(gè)要求,因而規(guī)范中沒(méi)有給出箱形截面簡(jiǎn)支梁整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算方法)。
不符合以上條件之一的梁,必須按下列規(guī)定計(jì)算其整體穩(wěn)定性。
2 )計(jì)算公式
在剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件,其整體穩(wěn)定性應(yīng)按式( 6-35 )計(jì)算:
式中 Mx ― 繞截面強(qiáng)軸( x 軸)作用的彎矩設(shè)計(jì)值;
Wx― 按受壓纖維確定的梁毛截面模量;
ψb― 梁的整體穩(wěn)定系數(shù)(下角標(biāo) b 是 beam 的縮寫(xiě)),應(yīng)按規(guī)范附錄 B 確定。
3 )主要影響因素
梁的整體穩(wěn)定性主要與以下五方面因素有關(guān):
( a )梁受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1。 l1愈小,則整體穩(wěn)定性能愈好。
( b )梁截面的尺寸,包括各種慣性矩。慣性矩Iy、 It ,和Iω愈大,則梁的整體穩(wěn)定性能就好,特別是受壓翼緣寬度 b1的加大,可大大提高梁的整體穩(wěn)定性能。
( c )梁端支座對(duì)截面的約束大,整體穩(wěn)定性能好。
( d )梁所受荷載類型。對(duì)三種典型荷載,即純彎曲、滿跨均布荷載和跨度中點(diǎn)一個(gè)集中荷載,在彎矩相等情況下,跨度中點(diǎn)一個(gè)集中荷載時(shí)的整體穩(wěn)定性能,滿跨均布荷載次之,純彎曲則最差。
( e )沿梁截面高度方向的荷載作用點(diǎn)位置。如圖 6-37 所示,當(dāng)荷載作用在梁的上翼緣時(shí),荷載對(duì)梁截面的轉(zhuǎn)動(dòng)有加大作用因而降低梁的穩(wěn)定性能;反之,則提高梁的穩(wěn)定性能。
1 )基本概念
鋼梁最常用的截面是工字形(含 H 形),工字形截面的一個(gè)顯著特點(diǎn)是兩個(gè)主軸慣性矩相差極大,即 Ix ≥Iy (設(shè) x 軸為其強(qiáng)軸如圖 6-33 示, y 軸為其弱軸)。因此,當(dāng)跨度中間無(wú)側(cè)向支承的梁在其剛度平面內(nèi)受荷載作用時(shí),當(dāng)荷載還不大,梁基本上在其剛度平面內(nèi)彎曲,但當(dāng)荷載大到一定數(shù)值后,梁將同時(shí)產(chǎn)生較大的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形,最后很快地使梁?jiǎn)适Ю^續(xù)承載的能力。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí),就稱為梁?jiǎn)适Я苏w穩(wěn)定性,或稱發(fā)生側(cè)扭屈曲。對(duì)于跨中無(wú)側(cè)向支承的中等或較大跨度的梁,其喪失整體穩(wěn)定性時(shí)的承載能力往往低于按其抗彎強(qiáng)度確定的承載能力。因此,這些梁的截面大小也就往往由整體穩(wěn)定性所控制。但是,符合下列情況之一時(shí),可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性:
( a )有鋪板(鋼筋混凝土板和鋼板)密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連,能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移。
( b ) H 型鋼或工字形等截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度 l1 與其寬度 b ,之比不超過(guò)表 6 -6 所規(guī)定的數(shù)值。L1是梁受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離(梁的支座處視為有側(cè)向支承) , 當(dāng)無(wú)中間側(cè)向支承點(diǎn)時(shí),l1為梁的跨度。 b1是梁受壓翼緣的寬度。
(c)箱形截面(見(jiàn)圖 6-36 )簡(jiǎn)支梁,其截面尺寸滿足:h / b0 ≤ 6 ,且l1/b0≤95(235/fy)。(實(shí)際工程上通常都能滿足這兩個(gè)要求,因而規(guī)范中沒(méi)有給出箱形截面簡(jiǎn)支梁整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算方法)。
不符合以上條件之一的梁,必須按下列規(guī)定計(jì)算其整體穩(wěn)定性。
2 )計(jì)算公式
在剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件,其整體穩(wěn)定性應(yīng)按式( 6-35 )計(jì)算:
式中 Mx ― 繞截面強(qiáng)軸( x 軸)作用的彎矩設(shè)計(jì)值;
Wx― 按受壓纖維確定的梁毛截面模量;
ψb― 梁的整體穩(wěn)定系數(shù)(下角標(biāo) b 是 beam 的縮寫(xiě)),應(yīng)按規(guī)范附錄 B 確定。
3 )主要影響因素
梁的整體穩(wěn)定性主要與以下五方面因素有關(guān):
( a )梁受壓翼緣側(cè)向支承點(diǎn)間的距離l1。 l1愈小,則整體穩(wěn)定性能愈好。
( b )梁截面的尺寸,包括各種慣性矩。慣性矩Iy、 It ,和Iω愈大,則梁的整體穩(wěn)定性能就好,特別是受壓翼緣寬度 b1的加大,可大大提高梁的整體穩(wěn)定性能。
( c )梁端支座對(duì)截面的約束大,整體穩(wěn)定性能好。
( d )梁所受荷載類型。對(duì)三種典型荷載,即純彎曲、滿跨均布荷載和跨度中點(diǎn)一個(gè)集中荷載,在彎矩相等情況下,跨度中點(diǎn)一個(gè)集中荷載時(shí)的整體穩(wěn)定性能,滿跨均布荷載次之,純彎曲則最差。
( e )沿梁截面高度方向的荷載作用點(diǎn)位置。如圖 6-37 所示,當(dāng)荷載作用在梁的上翼緣時(shí),荷載對(duì)梁截面的轉(zhuǎn)動(dòng)有加大作用因而降低梁的穩(wěn)定性能;反之,則提高梁的穩(wěn)定性能。