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腹板屈曲后强度计算

作者：屈明

来源：《科技创新导报》2011年第21期

摘 要:《钢结构设计规范》(GB50017-2002)4.3.1条,不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字钢梁的腹板局部稳定计算与考虑腹板屈曲后强度的焊接工字钢梁抗剪、抗弯承载力计算。引用了具体实例说明腹板屈曲后强度的应用。从受压翼缘压入腹板来分析腹板高厚比的最大限值,其次分别论述腹板受弯或压弯屈曲后有效宽度的确定、受剪屈曲后的极限剪力计算、以及正应力和剪应力联合作用下屈曲后相关关系的计算。 关键词:腹板宽厚比屈曲后强度有效宽度拉力场

中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:1674-098x(2011)07(c)-0048-02

在钢结构设计中,对工字型截面受弯构件而言,由荷载产生的弯矩主要由翼缘承担,腹板主要承担剪力,腹板的抗弯作用远不如翼缘有效,增大腹板的高度可显著增加翼缘的抗弯能力。因而,先进的设计方法是采用高(宽)厚比较大的腹板,从而获得最佳的经济效益。此做法虽然会出现腹板的高(宽)厚比超过按小挠度理论确定的局部稳定所要求的限度,引发腹板的局部屈曲,但并不表明构件丧失了承载能力,而是有相当可观的屈曲后强度可以利用。规范对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度,按考虑腹板屈曲后强度来计算梁的抗剪和抗弯承载力,而不再验算腹板的局部稳定。对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字梁,要求按规定配置加劲肋,并验算腹板的局部稳定性。规范采用有效截面法考虑腹板屈曲后强度,同时也是符合钢结构设计规范4.3.1条。

天津西站无站台柱雨棚工程主体结构大部分构件(拱形钢梁)均采用了腹板高而薄的焊接H型工字钢梁和焊接箱型钢梁。充分利用了腹板屈曲后强度、有效截面的概念,既得到了很大的经济效益,又达到了建筑美观的要求。

西站雨棚整个结构体系为纵向(顺股道向)刚架,横向(垂直股道向)为多跨拱形钢梁,基本柱网为30mx21.5m。雨棚分东西两部分(Y-1至Y-6轴和Y-7至Y-12轴),两部分的宽度均为138m,长度均为290.75m,总高度为18m。东西雨棚均在纵向设置温度缝二道,在Y-M与Y-L轴之间设置一道温度缝,在Y-C与Y-D轴之间设置一道温度缝,最大温度区段长度为150m,宽度为138m。雨棚纵向钢梁采用两榀实腹箱形钢梁,截面规格为Φ1500x300x12x14。中部横向钢梁为变截面拱形实腹工字钢梁,截面分为Η(1500～500)x220x8x12和Η(1700～1500)x220x12x12两种规格。边部横向钢梁为焊接变截面箱形钢梁加T形钢结构,规格为Φ(1500～500)x220x8x12和 T350x220x6x8。刚架柱主要采用4根钢管混凝土柱,截面为4Φ351x14。如附图1、2。