第4章 单个构件的承载能力

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1、第4章 单个构件的承载能力一一稳定性 4.1稳定问题的一般特点 4.1.1失稳的类别 传统上，将失稳粗略地分为两类：分支点失稳和极值点失稳。 分支点失稳的特征是：在临界状态时，结构从初始的平衡位形突变到与其临 近的另一平衡位形，表现出乎衡位形的分岔现象。在轴心压力作用下的完善直杆 以及在中面受压的完善平板的失稳都属于这一类型。 没有平衡位形分岔，临界状态表现为结构不能再承受荷载增量是极值点失稳 的特征，由建筑钢材做成的偏心受压构件，在经历足够的塑性发展过程后常呈极 值点失稳。 如果着眼于研究结构的极限承载能力，可依屈曲后性能分为如下三类： (1) 稳定分岔屈曲。分岔屈曲后，结构还

2、可承受荷载增量。轴心压力作用下 的杆以及中面受压的平板都具有这种持征。 (2) 不稳定分岔屈曲。分岔屈曲后，结构只能在比临界荷载低的荷载下才能 维持平衡位形。承受轴向荷载的圆柱壳、承受均匀外压的球壳都呈不稳定分岔屈 曲形式。 (3) 跃越屈曲。结构以大幅度的变形从一个平衡位形跳到另一个平衡位形。 铰接坦拱和油罐的扁球壳顶盖都属于这种失稳情形。 缺陷的存在使得结构不再呈分岔失稳形式。但是缺陷的存在并不改变它们屈 曲后的性态：在稳定分岔屈曲中极限荷裁仍然高于临界荷裁；而在不稳定分岔屈 曲中，缺陷导致极限荷裁大幅度跌落。由此可见，不稳定分岔屈曲的结构对缺陷 特别敏感，无视缺陷对承裁力的影响将对

3、设计造成严重的不安全后果。 4.1.2 一阶和二阶分析 经典梁理论(亦称欧拉梁理论)本质上是构建在曲率与弯矩成正比的基础上 的： 其中耐.E和I分别表小构件轴线的前率-半轻、驾更、猝性模量巨截面惯性 抒.在u与1相比n以忽略时，取 一 对于图44所示的构件.我明可依是否号虚变渺对平衡方 时土 程的影响而分同写出弯距： 「 一…' ：W| =危｛ it - *'；• M _ 工)+ 心-YJ ° r* 其:中虬是不停息变形形响而计算的弯矩，称为一阶弯矩；肘』 是在变形后的位形上计算弯窘的，称为二阶弯弛■:,辂143,式 \ 『 代人31)式分别得 ! W 兰 cPi h -

4、*),以¥ = aP( fl -八 1 P" - y) N-V f 在分析中取匕州第一个方程称为一阶分析I职第二个方程称为 -+ // -y f / 《4-5) 4-4同时承: 受纵横荷就 的构什 二阶分析、将I 一式租分,利用边界条件yW = /(D) =d分别得到 、 rPh’ 由 g性 * - kh J 其中k2二FIEM由上列第—式不难看出 ..Inn kh _ kh Inri , “ J 77 x H-6） 就｛ kh） 由kh = M即得到构件的欧拉临界荷载 I 显然.稳定分析就是二阶分析，枝二阶分析并非仅限于稳定分析，在结枸的 变形对内力的影响不可忽视

5、时（如大事数的悬索结构、部必须采用―阶分析口 当燃.上列二阶分析不是严格意义上的几何非线性分析.因为它不是从（4-1） 式的大挠食方程挡发的. 当Pf P,时，〔4-5）式中的二阶位移有这个事实表明，在达到临界荷 载时，构件的刖度退化为零，从而无法保挤稳定平衡白从这个意义上讲，失稳的 过程本质上是反力使构件弯曲刚度减小，直至哨失的迂程'这是稳定分析中的… 个重要概念“版谟里可以清晞•地体会到，失稳是构件的整体行为，它的性质和个 别裁面强度破坏完全亦同。尽管上述分析和结论屈惜合单入构件引出的，但同样 适用于•整个结构的稳定分析。 由（4^5）式中的二阶位移表达式不廉看出『位移与外力之间的线性

6、美系不 复存在，因此普遍存在的送加原辟在稚定分析中已不再适月， 4.1.3稳定极限承载能力 杆件的初始弯曲、初始偏心以及板件的初始不平度等都属于几何缺陷；力学 缺陷一般表现为初始应力和力学参数（如弹性模量、强度极限等）的不均匀性。 对稳定承载能力而言，残余应力是影响最大的力学缺陷。残余应力在构件截 面上是自相平衡的，它并不影响强度承载能力。但是它的存在使得构件截面的一 部分提前进人屈服，从而导致该区域的刚度提前消失，由此造成稳定承载能力的 降低。 实际结构稳定承载能力的确定是一个计及缺陷的非线性问题。一般而言，这 种非线性问题只能以数值方法（如数值积分法，有限单元法等）进行求解。也有一

7、 些简化方法来处理杆件的非弹性稳定问题，其中最著名的是切线模量理论和折算 模量理论。 ⑴ 切线模量理论。认为在非弹性应力状态，应当职应力应变关系曲线上相 应应力点的切线斜率R （祢为切线模量）代替城噂性模童如是,图4-4所示 轴心压杆的非弹性临界.」」为 （?）折算模量通论（亦称双模量理论九氐为荷载达到临界值后杆件即行弯 曲，这将导致械面_L一部分加压，低另一部分减压,.减压区应当果用押性模it K,整f■截面的非弹性状态以折算模量反映口如是，图4-4所小轴心压杆的非 竦性临界力为 牛静，虬=* （4-7） 其中/＞和/3分别是截面的加斥区和诚压区对中性轴的惯性矩。 I

8、试验研究表明，临界力都达不到孔，而和H比较接近白原因在于\失稳的 蹴间既有弯曲应力又有轴压力增量，因而弁K出现试压应力反向，整个械面仍然 处在非弹性状态，并应以切线模量描述= 4.1.4稳定问题的多样性、整体性和相关性 结构的所有受压部位在设计中都存在处理稳定的问题。 整体性是稳定问题的另一特点。构件作为结构的组成单元，其稳定性应当考 虑相邻构件对它的约束作用。这种约束作用显然要从结构的整体分析来确定。 单轴对称截面的轴心受压构件在其对称平面外失稳时，总表现为弯曲和扭转 的相关屈曲。这种相关性还表现在局部和整体屈曲中。局部屈曲一般并不立刻导 致整体构件丧失承载能力，但它对整体稳定临界力

9、却有影响。 4.2轴心受压构件的整体稳定性 影响轴心受压构件的整体稳定性的主要因素是截面的纵向残余应力，构件的 初弯曲，荷载作用点的初偏心以及构件的端部约束条件等。 4.2.1纵向残余应力对轴心受压构件整体德定性的影响 残余应力对构件来说是存在于截面内自相平衡的初始应力。来源于焊接的残 余应力是钢结构的一种主要残余应力。 构件中残余应力的分布和数值可以通过先将短柱锯割成条以释放应力，然后 就每条在应力释放后出现的应变直接计算确定。残余应力的分布和数值不仅与构 件的加工条件有关，而且还受截面的形状和尺寸的很大影响。 残余应力对弱袖的影响比对强轴严重得多，因为远离弱铀的部分正好是残余

10、压应力的部分，这部分屈服后对截面抗弯刚度的削弱最为严重。 4.2.2构件初弯曲对轴心爱压构件整体稳定性的影响 杆件愈细长，值大而N值小，初弯曲的不利影响愈大。中等长细比的杆， E 由于初弯曲的存在，使截面更早进入塑性，对承载能力的不利影响也很显著。 4.2.3构件初偏心对轴心爱压构件整体稳定性的影响 初偏心对压杆的影响本质上和初弯曲是相同的，但影响的程度有差别。因为 初偏心的数值很小，除了对短杆稍有影响外，对长杆的影响远不如初弯曲大。 4.2.4杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响 在实氛结构中两端钗接的压杆很少.釉心压杆当与其他构件相连接而端部受 到约束时，可以根据杆端的约束

11、条件用等效的计算长度L来代替杆熊几何长度 II：取即 S *，从而把它简化为陶端较接的杆。这里产称为计算度系数，ffl 成的杆件临界力是NCI=^EI/ （讪）,表4-3列举了几种具有理想端部条件的轴 心压杆计算长度系数,l考虑到理想条件糖于妖构造上完全实现，表中还结山r 用于实际设计的建议值「对于端部饺接的梓’因连接构造而存在的约束所带来拘 有利彩响没有考虑，而对于无转动的固定端部，因实际上很难完仝实现，所以产 的建议值有所增加： 辂心受压柱计算恍度系帷〃 *4^ 明中度我表折任眨职曲胎式 匕¥ 1 ft的理定值 0 50 0 70 1 .

12、0 2.0 2-0 点的决议值 0.65 ].(] 12 2J 端部条件符号 T自尤蚓秽 亍无转动.自由■侧眷 【自由移①、自由列暮 4.2.5轴心受压构件整体稳定计算（弯曲屈曲） 理论分析表明，考虑初弯曲和残余应力两个最主要的不利因素比较合理，初 偏心不必另行考虑。初弯曲的矢高取柱长度的千分之一，而残余应力则根据柱的 加工条件确定。 图4-15是翼缘经火焰切割后再刨边的焊接工字形截面轴心受压柱承载力曲 线，纵坐标是柱的截面平均应力a M与屈服强度a的比值，可以用符导甲表示， 称为轴心受压构件稳定系数，横坐标为柱的正则化长细比。 在钢结构中轴心

13、受压构件的类型很多，当构件的长细比相同时，其承载力往 轴心受压柱应按F式计算整体稳定： 炒 wf （4-23） 式中 N——轴心受医构件的压力设计值； 4—— 构件拘毛截面面积； 中——轴心受压构件的稳定系数，见附表17; /一钢材的抗压弼度设订痕，见附襄】I。 往有很大差别。可以根据设计中经常采用柱的不同截面形式和不问的加工条件， 画出考虑初弯曲和残余应力影响的一系列柱的曲线，即无量纲化的中一兄曲线。 经过数理统计分析认为，把诸多柱曲线划分为四类比较经济合理。图4—16 中，a,b,c和d四条柱曲线各自代表一组截面柱的甲值的平均值。我国钢结构设 计规范的a,b,c和d四类截面

14、的轴心受压构件的稳定系数见附表17中。 4.2.6轴心受压构件的扭转屈曲和弯扭屈曲 一般而言，截面的形心和剪切中心重合时，弯曲屈曲和扭转屈曲不会耦合； 单轴对称截面的构件在绕非对称主轴失稳时亦不会出现弯扭屈曲，而呈弯曲屈 曲，但当其绕对称轴失稳时通常呈弯扭屈曲。 4.3实腹式柱和格构式柱的截面选择计算 4.3.1实腹式柱的截面选择计算 1.截面形式（略） 2.实腹式轴心压杆的计算步骤 在确定了钢材的标号、压力设计值"计算R复以反截面形式以后，可按照F 列步骤设汁裁面尺寸° （H并假定杆的我细比.根据L 乂壮的设计绛编，对于荷载小§ I500KN,计 算长度为5 Mm的压杆］可偶

15、定A =80- AK），荷载为3000-3500kN的压歼.可 I假定A=60 - 70„再根据截面形式和加工条件由表4W知截面并类，而后从附表 17查出相应的稳定系数叩.并算出对应于假定长细比的回转半径i二 W 概照整体稳定的莫术算出所需要的截面积Ae M/ 3）、同时利用附表 14中栽面回转半径邦其轮廓尺寸的近板关系，和七=m 确定截面的高 度血和宽度卜 井根据等稳条咛"使丁加工和板件稳定的要求确定被面各部分的 尺寸＜ 截面各部分的尺寸也叫以参考已有的设计资料确定,不一定从假定杆的长绸 比开始『 〈3）先算出祗而特性，再技式（4-23）验算杆的整体榆定，如有右合适的地 方.对截面尺寸

16、加以调整并重新计算截固特性，应使；V/（＜-4） ＜4）当截面有较大削届时，还应险算净哉面的掘度，应使t；二N/An fo （5）对于内力较小的压杆，如果按照整体稳定的要我冼择.祓面的尺寸.会出 现截面过小致使构件过于细长，刖度不足使杆件容易弯曲，不仅影响所设计构件 本身的承载能力，有时还可能影响与此压杆有关结构体系的可靠性，为此，规范 规云村柱和主实压杆，其容许长细比为［*］ - 150,对次爰构什如支律等则取 =200.遇到内力很小的压杆，截面尺寸应该用容许长细比来确定「使它具 右■一足螺大的回陵半衽以满足刚度要求』 4.3.2格构式柱的截面选择计算 格构式轴心受压构件绕实轴的计

17、算与实腹式构件相同，但绕虚轴的计算不 同，绕虚轴屈曲时的稳定承载力比相同长细比的实腹式构件低。 实腹式轴心受压构件在发生整体弯曲后，构件中产生的剪力很小，而其抗剪 刚度很大，因此横向剪力产生的附加变形很微小，对构件临界荷载的降低不到 1%，可以忽略不计。对于格构式轴心受压构件，绕虚轴失稳时的剪力要由较弱 的缀材承担，剪切变形较大，产生较大的附加变形，对构件临界荷载的降低不能 忽略。经理论分析，可以用换算长细比/0代替对x轴的长细比l来考虑剪切变 形对临界荷载的影响。对于双肢格构式构件，换算长细比为：% 缀条构件 丛=/"兀商 .⑷如） 缀板构件 扁=vW + 启 （4 31） 式中

18、 如——整个构件对虚轴的长细比； A—整个构件的横截面的毛面枳、 ——恂件截面中垂直于脚轴各斜缀条的毛袱面面琪之和： &——单肢对平行于虚轴的形心轴的长细比，其计算长度取策板之间的净 距离，如图4-24 （e）中之I （当缀板用螺栓或柳钉连接时取缀板 边缘螺柱中心线之间的距离L 4.4受弯构件的弯扭失稳 4.4.1梁丧失整体稳定的现象 如下图所示绕强轴单向受弯的梁（即只在一个主平面内弯曲的梁），当弯矩 不大时，构件只发生平面内的弯曲变形，当弯矩增大到某一数值时，构件突然产 生平面外的弯曲和扭转，称为梁的弯扭失稳。 g） （b） 图4-30丧失整体稳定现象 4.4.

19、2梁的临界荷载 EI d 2u x dz 2 =—]M 中 xx 根据材料力学中弯矩与曲率符号关系及内外扭矩间的平衡关系，两端简支纯 （4-43） （4-44） （4-45） d2十 一,d3◎…du t~dZ2 — 3 石=x 瓦 弯梁的平衡微分方程为： 式中：u、v 梁沿两主轴方向的位移； 中——扭转角； Ix、I ——对截面主轴的惯性矩； I、七——抗扭惯性矩、扇形惯性矩； 'm3―端弯矩。第一式是平面弯曲的微分方程，后两式则是弯 扭屈曲的微分方程。 根据梁两端为简支条件：z = 0和z = l时，中=0，d 2中/ dz 2 =0。得梁弯 扭屈曲临

20、界弯矩： T12EI /2 G/ /2 ' Tl 2EI co 7 受一般荷载(横向荷载或不相等的端弯矩)的单轴对称截面简支梁的弯扭屈 曲临界弯矩的一般式可用能量法推导得： 4. 4.3整体稳 定系数 对于双轴 对称工字形截 P «+ P B + |(P « + p B )2 + 2 3 y 2 3 y 式中 礼 (4 - 49) 为单轴对称截面的一珅几何特性，当为双轴京秣时，& = 0； 知=-(】仇-上庭/匕——明力中心的纵坐标，得正值时，剪力中心在形心之 面简支梁，在 (4-50) 心之间的距离, 取正值，反之 取为负值;

21、 纯弯曲作用 下，式(4-48) 与式(4-47) 相同，可以改 写为： 匕和心——分别为受压翼缘和受拉翼缘对腹板轴线。轴) 的惯性= I:= 6^/12； Ai和刑——分别为受压翼缘和受拉翼缘形心至整个截面形心 的距离I G、G和G—依荷费类型而定的系数：其值如麦46所示』 荷藏悄沃 系 赦 & & 跨度中电集中荷哉 1J5 0.55 0.40 摘跨均布荷栽 L13 0.46 0.53 纯零曲 J .0U 0.00 1.00 系锹c” G和j 亲4-« (4-51) (4-52) 在修订钢结构设计规范肘，为了简化计笋，引用

22、： f 1.25v, . I” 1・25 演/ 1 公 L.h2 /w = ~r 式中4—梁的毛截面面积； tl—梁受压翼缘板的厚度； h—梁截面的全高度。 并以£=206xl03N/mm?及E/C = 2.6代入式(4.50),可以得到临界弯矩为: • mm 砰 10J7 x 103 %= - (4・53) 式中有关薇面尺寸均以xnm为单位。 临界应力孔应为 Ms 10.17 x 105 .. L …克=两%/1 + 式;中 W,—按受压翼缘确定的毛截面抵抗矩， 在上述情况下，若保证梁不丧失整体稳定，应使梁受压翼缘的最大应力小于 临界应力

23、久r除以抗力分项系数＞R .即 M* Jr 页三元 4.4力 (4-54) (4-55) 取梁的整体稳定系数孔为: (4-56) 以啊代入式(4-55),得到 (4-57) 亦即 (4-58) 上式即为规范中梁的整体稳定计算公式， A (4-56)中的£为钢材的屈服强度，若以厚度wl6mm的＜?235钢的/'产 235N/mm2代人，则得到稳定系数的近似值为 4320 Ah 1井| 4.4A (4-59) 对于屈服强度人不同于255N/nim2的钢材，显然式（4-59）应写为: (4-60) | 235 \4.4hl A 当梁上承受

24、横向荷载时，临界弯角的理论值应按式（448）计算，并可由式 （4-56）算得相应的稳定系数件，但这样计算很繁。通过选取较多的常用截面尺 寸，进行电算和数理统计分析，得出了不同荷载作用下的稳定系数与纯弯曲作用 下稳定系数的比值为队。同时为了能够应用于单轴对称焊接工字形截面简支梁 的一般情况.梁整体稳定系数孙的计算公式可以写为如下的形式： 广 4320 Ak\ j I Ep (金)+ 235 处］£ (4-61) 式中3b—工字形截面简支梁的等效弯矩系数，参见附表15； 处一一截面不对称影响系数：双轴对称工宇形截面取仇=0,加强受压算 缘的工字形截面取小=。・8 （2诳-1）,加遇

25、受拉翼缘的工字形截面 取 = 2«b - 1 j Qb二Z|/（/i ,星』和上分别为受压翼缘和受拉翼缘对J釉的惯性矩（参见 图 4-33）。 白上述关系可见，对加强受压翼缘的工字形截面，加为正值，将使依式 （4-61）算得的整体稳定系数处加大，反之，对加强受拉翼缭的工字形截面，如 为负值，将使整体稳定系数孔降低。显然，应用加强受压翼缘的工字形截面更 有利于提高梁的整体稳定性。 上述公式（心59） ~ （4-61）都是按，照弹性工作阶段导出的.对于钢梁，当 考虑残余应力影响时，可取比例极限已=0,6人。因此，当＜7qO.6A_.即当尊褂 的稳定系数件＞0.6时.梁已进入了弹塑性工作阶段，

26、其怙界弯矩有明显的降 低。此时，应按下式对稳定系数进行修正： 机=1・07 - 0.282/甲b w （4-62） 进而用修正所得系数乎，代替式（4-58）中的饥值作整体慈定计算° X寸于轧制普通工字钢简支梁的整体稳定系数饥，可由附衣16直接查得，当 查得的啊值大于0.6时，同样应按（4-62）式进行修正。 4.4.4整体稳定系敷％值的近似计算 对于受均布弯矩（纯弯曲）作用的构件，当4Q20 （235/£"时，其整体 稳定系数也可按下列近似公式计算： （1）工字形截面 双轴对称时: h m 1.07 — y 44000 235 (4・63) 苣辅对称

27、封: ：4-64) 1 A-r 一中比 好人 儿「皿-⑵赤。」｝而诙/ 式中 吼、——截面最大受压纤维的毛截面抵抗矩, (2) T形截面(弯矩作用在对称轴平面，绕式轴) 弯矩使翼缘受压时二 双角铜组成的T形截面 啊=1 -°'0017^V235 (4-65) 部分T型钢板组成的T形截面 恤=1 -O.(n22A^/- (4-66) 育矩使翼缘受拉且腹板宽厚比不大于18，顽林时， 件八-0.0005Ay y/y/235 <4-67) 式(4-63) - (4-67)中的务值已经考虑了3|■弹性屈曲问题.因此当算得的 网值大于0.6时不需要再换算成时匕值，当算得的噩

28、值大于L0时，取啊= 1血 4.4.6整体稳定性的保证 在实际工程中，梁常与其他构件相互连接.有利于阻止梁盛失整体稳定.具 体说,符合下列任一情况时，都不必5算梁的整体稳定性. (1) 有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢圈 相连接，能阻止梁受压翼缘的僧向位株畦； (2) H型钢或工字形截面简交梁受承翼缘的自由泾度I】与其宽度机之比不 超过^4-7所规定的数值时，例如国4 31谆)所示，梁受压翼缘的跨中侧向连 有支撑.可以作为其倒向不动斐承点，九则为粱的半跨长度； 钢 0 踏中r凋向主捍点成罪 样中壁氐第釜.有焉宜玄at点的梁 毛讹荷觌作用F何虻 眄载作

29、想在上H笔 ! 荷裁作云在下翼编t Q±35 n„c 20.0 16.0 以345 1心 16,5 13.0 Q3W 10 C 13.5 12.5 Q4G0 9.5 J5.D 12.0 H型钢或工亭弛翻面前支梁不骨计董整炫稳定性的景太I/加值 衰5 汗，其他钢号的我不需计算整怵稼定性的景太1.「由值，应取Q2书钢的敷■值来以、4刀/1； ⑶箱形截面简支梁（图4-35）,其截面尺寸满足业/如且S如不超过 95 （235//P时，不必'计算梁的整体稳定性。 对于不符合上述任 条件的梁，则应遮行整体稳定性的计算. 在最大刚度主平面内弯曲的构件，应按

30、〔4-58）式验算整体稳定性； 虬 ， 最大刚度平面内的最大弯矩； 按受洋翼缘确定的毛截面抵抗炬； 整体稳定系散I按设计规范确定， 这些系数只适用于等截面梁° 按受压纤维确定的对』辅和f轴的毛截面抵抗矩； 在最大榭度主平面内弯曲的整体稳定系数； 绕V轴弯曲的塑性发展系数n 4.5压弯构件的面内和面外稳定性及截面选择计算 4.5.1压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性 单向压弯构件的整体稳定破坏分为弯矩作用平面内和弯矩作用平面外两种 情况。单向压弯构件弯矩作用平面内的失稳不存在分枝现象，失稳曲线有极值点， 属于极值点失稳。弯矩作用平面内的失稳必须考虑轴力对侧移所产生的附加弯矩 影响，

31、称为“二阶效应”或P-5效应。 压弯构件的极限承载力可以按下述两种方法确定：根据大量实验数据，采用 统计的方法确定；根据力学模型，采用数值分析方法确定。前一种方法客观直接， 但成本较大且不可能对各种条件进行穷尽实验，也很难得出简洁明了的解析解。 数值方法必须经过必要的实验验证。 实腹式压弯构件，采用稳定极限承载力准则时： (4-85) + __5 “ J f ¥ Y w （1-0.8当 d x x1 N' 对于单轴对称工字形截面和T形截面且弯矩使较大翼缘受压时，还应计算： (4-86) N,—。/― A N A Y W （1 -1.2^—） 尤尤2 n ' EX 式中

32、：NEX =兀2EA/（1.1处），平面内弯矩等效系数P按表4-8取用。 4.5.2压弯构件在弯矩作用苹面外的稳定性 单向压弯构件在压力和弯矩作用下，发生弯曲平面外的侧移和扭转，称为压 弯构件弯矩作用平面外的整体失稳，这种失稳具有分枝失稳的特点。 单向压弯构件在弯矩作用平面外的侧移和纵轴的扭转是耦联的，说明面外整 体失稳呈弯扭状态。 平面外整体稳定设计公式为: —+门 上性 < f （4-96） 中A 中W d 式中：览为受弯构件的整体稳定系数；门为截面影响系数，闭口取0.7,开 口取1.0；平面外弯矩等效系数P按第132页所述选取。 4.5.3格构式压弯构件的设计依 1.

33、弯矩作用平面内格构式压弯构件的受力性能和计算 以实轴为弯曲轴的双肢格构式构件，弯矩作用平面内的稳定计算与实腹式相 同，即稳定计算采用公式（4-96）。 格构式压弯构件绕虚轴的弯曲失稳采用边缘纤维屈服准则作为设计公式: -N +匕气< f ¥ Wx1（1 -^xNL）d 计算绕虚轴的截面粮量W = I /*时， 整体稳定系数甲应按换算长细比*计算。 0 x 2. 单肢计算 当弯矩绕虚轴作用时，按公式（4-98） （4-97） *按图4-50取用；轴心受压构件的 和公式（4-99）确定两肢的轴力，单 肢按轴压构件计算稳定。 对于缀条式构件的单肢，可按轴压构件计算单肢

34、的稳定性。单肢在弯矩作用 平面内的计算长度取缀条节间的轴线距离，在弯矩作用平面外的计算长度取相邻 侧向支撑点间的距离。 3. 格构式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定性 平面外的稳定计算转变为单肢在弯矩作用平面外的稳定计算。 4. 缀条的稳定性 缀材剪力剪力取实际和公式（4-37）的较大值，受压缀条按轴心压杆计算其 稳定性。但在计算平面外稳定时，长细比取该方向的换算长细比，平取1.0。 4.6板件的稳定和屈曲后强度的利用 人 4.6.1轴心受压构件的板件稳定 对于局部屈曲问题，通常有两种考虑方法：一是不允许板件屈曲先于构件整 体屈曲，目前一般钢结构的规定就是不允许局部屈曲先于整体屈曲

35、来限制板件宽 厚比。另一种做法是允许板件先于整体屈曲，采用有效截面的概念来考虑局部屈 曲对构件承载力的不利影响，冷弯薄壁型钢结构，轻型门式刚架结构的腹板就是这样考虑的。 这里板件宽厚比的规定是基于局部屈曲不先于整体屈曲考虑的，根据板件 的临界应力和构件的临界应力相等的原则即可确定板件的宽厚比。经分析并简化 可得到工形截面和H形截面的板件的宽厚比： (1)翼缘的宽厚比 w (10+0.U) —(10+0.U) (2)腹板的高厚比 (4-113) (4-115) ^15 235 A [235 受压翼缘扭转未受约束时 受压翼缘扭转受到约束时 235 (2

36、5 + 0.5A) (3)圆管的径厚比 (4-117) 4.6.2受弯构件的板件稳定 1. 翼缘板的局部稳定 规范规定，梁受压翼缘的自由外伸宽度气与其厚度，之比，即宽厚比应满足: (4-118) 当超静定梁采用塑性设计方法，即允许截面上出现塑 性铰并要求有一定转动能力时.翼缘的应变发展较大，甚至达到应变硬化的程度， 对其翼缘的宽厚比要求就十分严格，而应满足： (4-119) 当简支梁截面允许出现部分塑性，翼缘悬伸宽厚比应比式(4—118)严格，即 ；4-120' 要求： 2. 翼缘板的局部稳定 (1)在纯弯曲作用下 (4-127) (2)在纯剪切作用下 规范规

37、定：h0/tw < 80・J235/ f。 (3) 在横向压力作用下 ' GB50017规范给出了适用于不同范围的三个临界应力计算公式： (4-147) (4-148) (4-149) rf nr= j[l-O.79Uc-O.9)]/(0.9<^^L2) U. > 1.2) 3. 腹板加劲肋的设计 (1)〜(3)腹板加劲肋的配置、计算和构造要求(详见P147〜151) 翼支承加劲肋的端部应按所承受的固定集中荷载或支座反力计算，咨加劲肋 的瑞部刨平顼紧时，应用下式计算其端面承压应力； (4-166) ° - -呼包壬A 式中 X—钢材端面承压的强度设计值； &——支

38、承加劲肋与翼缘板或柱顶相接触的面积° 对于R14-71 (5)所示的突缘艾座，若应用式(4166)按端面承压验算，必 图#7]支承加劲肋 须保证支承加劲肋向下的伸出长度不大于2孔 1) 支承加劲肋的稳定性计算 支承加劲册按承受固定集山荷载或梁支座反力的轴心受压枸件，计算其在腹 板平面外的毯定性“此受压构件的载面面枳A包括加劲肋和加劲肋每侧15上范 围内的腹祓面积，汁算长度近但地取为内" 2) 承压强度计算 1） 支瓶加劲助的稳定性计算 支承加劲肋按承受固定集山荷载或梁支座反力的轴心受压构件，计算其在腹 板平面外的稳定姓以此受压构件的戴面面积A包括加劲肋和加劲肋每侧15R范

39、围内的腹板面积，计算长度近似地取为 2） 承压强度计算 (4-166) 梁支承加劲肋的端部应按所承受的固定集中荷栽或玄座反力计算，当加劲肋 的端部刨平顼紧时.应用下式计算其端面承医应力： 式中 鼠——钢材端面承压的强度设计值； 4——支藏加劲肋与翼缘板或柱顶相接触的面积， 4.6.3压弯构件的板件稳定 1.腹板的稳定 规范规定： 2.翼缘的稳定 根据受压最大的翼缘和构件等稳定的原则，压弯构件的翼缘一般都在弹塑性 状态屈曲。翼缘宽厚比的容许值可以按照式(4-108)确定。 (4-173) I 取平均应力“『-0.95.& 7=0.4.可以得到翼魏外伸宽厚比的容许值少心 二15035"。)区，这个数值适用于长细比在100以上的庞专构件。对于长细比较 小的压弯构件.团性发展更加充分，这一容许宽厚比之值偏大.取l = ?二0.L得到知4二12一46(235“)气如果构件的截面尺寸由平面内的程定控 制，且长如比小于】00,应力又用得较足，则g/j不宜超过13⑵*£)凹，此值 是规范规定的限值，规范还规定，当构件强度和稳定什算中取和二1时，限值 可以放宽为15(235/£.户气 4.6.4板件屈曲后的强度利用(略)