兩端固支工字形截面鋼梁的整體穩(wěn)定性分析.pdf

1、鋼材輕質(zhì)高強(qiáng)的特性決定了鋼構(gòu)件的承載力在大部分情況下不是由材料強(qiáng)度控制的，而是由穩(wěn)定性控制的，其中整體穩(wěn)定又是穩(wěn)定問(wèn)題的核心內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外關(guān)于鋼梁整體穩(wěn)定問(wèn)題的研究取得了豐碩的成果，近年來(lái)，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)體系雖然有長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍有待完善。對(duì)于實(shí)際工程中的鋼梁，大多采用簡(jiǎn)支梁來(lái)進(jìn)行計(jì)算，雖然比較安全且便于計(jì)算，但對(duì)于工程中兩端剛接的梁過(guò)于保守，不夠經(jīng)濟(jì)。中國(guó)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)中也只給出了簡(jiǎn)支梁和懸臂梁在橫向荷載作用

2、下整體穩(wěn)定承載力計(jì)算的相關(guān)設(shè)計(jì)公式，因此有必要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究。由于鋼框架梁的計(jì)算與節(jié)點(diǎn)剛度和節(jié)點(diǎn)位移有關(guān)，本文假設(shè)節(jié)點(diǎn)剛度足夠大，將框架梁簡(jiǎn)化為兩端固支梁，力求得出兩端固支工字形鋼梁的整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)公式，為新一輪的鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂提供必要的參考。
　　本文先介紹并且分析對(duì)比了目前幾種不同的整體穩(wěn)定理論，并肯定了傳統(tǒng)理論的正確性。在傳統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，利用能量法推導(dǎo)出了兩端固支工字形截面鋼梁整體穩(wěn)定臨界彎矩的計(jì)算公式。借鑒中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)規(guī)范中采用等效彎矩系數(shù)考慮不同荷載形式的思路，推導(dǎo)出兩端固支工字形截面鋼梁的等效彎矩系數(shù)βb。從而使固支梁的計(jì)算公式與簡(jiǎn)支普通受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)公式形式一致，方便計(jì)算與應(yīng)用。
　　本文采用有限元計(jì)算軟件ANSYS利用三維板殼單元SHELL181建立模型對(duì)不同截面、不同跨度以及不同荷載作用形式的固支梁進(jìn)行彎扭屈曲分析，與理論推導(dǎo)的結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性。分析了不同因素對(duì)固支梁整體穩(wěn)定的影響，并找出了影響兩端固支鋼

4、梁整體穩(wěn)定的規(guī)律及相關(guān)簡(jiǎn)化計(jì)算公式。圍繞參數(shù)ξ與等效彎矩系數(shù)βb進(jìn)行研究，并得到了重要結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)分析軟件ORIGIN對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到了簡(jiǎn)便計(jì)算公式，并說(shuō)明了適用范圍。在已有理論的基礎(chǔ)上，考慮幾何非線(xiàn)性和材料非線(xiàn)性的影響，本文提出了兩端固支鋼梁的整體穩(wěn)定系數(shù)在非彈性范圍內(nèi)的彈塑性近似修正公式。為了驗(yàn)證所得公式的適用性，本文將新公式的計(jì)算結(jié)果與美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范ANSI/AISC360-2005進(jìn)行了對(duì)比分