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)定問題的核心內(nèi)容。國內(nèi)外關(guān)于鋼梁整體穩(wěn)定問題的研究取得了豐碩的成果，近年來，中國鋼結(jié)構(gòu)體系雖然有長足的進(jìn)步，但仍有待完善。對于實際工程中的鋼梁，大多采用簡支梁來進(jìn)行計算，雖然比較安全且便于計算，但對于工程中兩端剛接的梁過于保守，不夠經(jīng)濟(jì)。中國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)中也只給出了簡支梁和懸臂梁在橫向荷載作用

2、下整體穩(wěn)定承載力計算的相關(guān)設(shè)計公式，因此有必要對這一問題進(jìn)行研究。由于鋼框架梁的計算與節(jié)點剛度和節(jié)點位移有關(guān)，本文假設(shè)節(jié)點剛度足夠大，將框架梁簡化為兩端固支梁，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)定臨界彎矩的計算公式。借鑒中國鋼結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計規(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。從而使固支梁的計算公式與簡支普通受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定設(shè)計公式形式一致，方便計算與應(yīng)用。
　　本文采用有限元計算軟件ANSYS利用三維板殼單元SHELL181建立模型對不同截面、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)果相對比，驗證了理論推導(dǎo)的正確性。分析了不同因素對固支梁整體穩(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)簡化計算公式。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對有限元分析結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到了簡便計算公式，并說明了適用范圍。在已有理論的基礎(chǔ)上，考慮幾何非線性和材料非線性的影響，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。為了驗證所得公式的適用性，本文將新公式的計算結(jié)果與美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范ANSI/AISC360-2005進(jìn)行了對比分