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一级建筑师(建筑结构)辅导:局部稳定

  ( 3 )局部稳定
   1 )基本概念
  为了增加板梁截面的惯性矩,选用板梁截面尺寸时常需加大其截面各板件的宽厚比或高厚比。例如当已确定所需工字形截面翼缘板的截面积 A , , bt ,具体选用 b 与 t 时,采用 b / t 比值较大,则所得截面的 I ,也就较大因而整体稳定性好。又如,增加腹板高度对增大惯性矩 I 二的影响远较增加腹板厚度为显著。增大板梁的板件高(宽)厚比显然可得到较经济的梁截面,但同时却又带来另一个问题,即各板件有可能先行局部失去稳定性。轧制型钢梁,由于轧制条件限制,梁的翼缘和腹板的厚度都较大,因而没有局部稳定性问题,而在板梁的设计中却必须考虑及此。梁丧失局部稳定性的后果虽然没有丧失整体稳定性会导致梁立即失去承载能力那样严重,但丧失局部稳定性会改变梁的受力状况、降低梁的整体稳定性和刚度,因而对局部稳定性问题仍必须认真对待。
  2 )受压翼缘板的局部稳定采用限制翼缘板的宽厚比以保证不使其局部失稳:
  ( a )自由外伸的宽厚比:

 式中 b1和 t ― 受压翼缘板的自由外伸宽度和厚度。
 ( b )箱形截面梁受压翼缘板在两腹板之间的宽厚比:

 式中b0和t分别是箱形截面梁受压翼缘板在两腹板之间的无支承宽度(图 6-36 )和厚度(即图 6-36 中的 tl 或 t2 )。
  3 )腹板的局部稳定
 对不考虑腹板屈曲后强度的板梁,通过设置各种加劲肋来保证其腹板不失去局部稳定性。最常用的加劲肋设置方法是采用两块矩形钢板条分别焊接于腹板的两侧,如图 6-38 所示。根据腹板的高厚比 h0/tw 大小( h0为腹板的计算高度)和所受荷载的情况,腹板加劲肋有图 6-38 所示的四种:支承加劲肋、横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋。支承加劲肋用于承受固定集中荷载(如梁端支座反力),它和横向加劲肋在板梁中常均需设置。纵向加劲肋和短加劲肋则并非所有板梁中均有。加劲肋通常采用 Q235 钢,一般不用低合金高强度钢。
规范中对腹板加劲肋的配置规定为:

 (受压翼缘扭转未受到约束时)时,或按计算需要时,应在弯曲应力较大区格的受压区配置纵向加劲肋。对局部压应力σc很大的梁,必要时尚应在受压区配置短加劲肋。此处 h0为腹板的计算高度;对单轴对称梁,当确定是否需要配置纵向加劲肋时, h0应取为腹板受压区高度 hc的 2 倍; tw 为腹板的厚度。任何情况下 h0/ tw 均不应超过 250 。

 (c)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。
 设置各种加劲肋后腹板局部稳定性的计算,见规范第 4 . 3 . 3 条至 4 . 3 . 5 条的规定。  ( 4 )刚度
  受弯构件的刚度要求就是限制其在荷载标准值作用下的挠度不超过容许值:
  式中υ一受弯构件在荷载标准值作用下的最大挠度,可按材料力学中的公式计算;
  [υT] ― 永久和可变荷载标准值产生的挠度(如有起拱应减去拱度)的容许值;
  [υQ]― 可变荷载标准值产生的挠度的容许值。
  挠度容许值[υT]和[υQ]按规范附录 A 表 A . 1 . 1 采用。
   4 .工字形板梁截面轮廓尺寸的初选
  ( 1 )最小高度 hmin
  根据正常使用极限状态的要求,梁在荷载标准值作用下的挠度不得超过设计规范规定的容许值。在初选梁的高度时应考虑到这个条件。据此刚度要求可估算最小梁高,例如对楼盖主梁,其挠度容许值为[υT]=L / 400 ( L 是梁的跨度),其最小梁高的近似值为:

  ( 2 )截面宽度 b
  翼缘板宽度 b 与梁高 h 间的关系通常可取:

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