[钢结构][笔记] 钢梁的局部稳定与腹板加劲肋 (Local Stability of Steel Beam and Web Stiffeners)
实干、实践、积累、思考、创新。 （1）对于轧制型钢梁，由于翼缘及腹板的厚度相对较大，一般没有局部稳定问题。焊接板梁则通常需要验算板件的局部稳定。 （2）工字钢翼缘的局部稳定通常通过宽厚比来保证，宽厚比的限值的取值一般根据以下两种方法来确定：a.（等稳定条件）板件的屈曲不早于构件的整体屈曲 b.板件的屈曲临界应力等于材料的屈服应力。 （3）腹板的局部稳定可通过高厚比来保证，当高厚比无法满足要求时或梁顶存在加大局部荷载时，通过设置加劲肋来保证梁的局部稳定性。从这个角度来说，腹板加劲肋是与梁腹板的曲屈相关的，这是腹板加劲肋的第1次出现，此处设置腹板加劲肋是防止腹板的屈曲。 （4）钢梁腹板加劲肋包括：横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋、支撑加劲肋。各类加劲肋的设置均有不同的功能及侧重点。横向加劲肋主要用于提高腹板的抗剪曲屈能力，纵向加劲肋主要用于提高腹板的抗弯曲屈能力，短加劲肋则主要用于防止腹板的局压曲屈。支撑加劲肋当然是用于处理存在较大集中荷载的位置，防止腹板出现类似柱的受压曲屈，如支座位置或者存在较大集中荷载的其他位置。 （5）规范中曲屈后强度利用指的是钢梁腹板的曲屈后强度的利用，不是别的其他位置的曲屈后强度利用。那么为何是考虑腹板的曲屈后强度，而不说考虑翼缘板的曲屈后强度利用？又为何钢梁存在考虑腹板屈曲后强度这一说，为何压杆件屈曲没有曲屈后强度利用一说？简单说是因为，四边支承的薄板的屈曲与普通压杆的屈曲特性不同，普通压杆屈曲就破坏了，屈曲荷载通常就是破坏荷载及峰值荷载，而四边支承的薄板屈曲出现了所谓的张力场，屈曲后依然可以继续承载，不至于立刻破坏，除非四边的支承破坏。 （6）考虑腹板曲屈后强度，钢梁的抗剪承载力可以提高，而抗弯承载力呢？而梁的抗弯承载力会有所减少（PS. 为何是这样，可以思考一下）。腹板曲屈后依然可以继续承受更大的荷载，因此，允许腹板屈曲可一定程度充分利用材料。我国钢结构设计规范规定，承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁，宜考虑屈曲后强度进行设计，以节省材料。比如，让梁的翼缘尽量厚一点，充分提高抗弯能力，同时腹板尽量设计得薄一点（高厚比大一点），屈曲也没关系。 （7）对于考虑腹板曲屈后强度进行设计的钢梁，需对梁的各控制截面进行同时考虑抗弯、抗剪的基于屈服面的承载力设计（具体公式可看规范，比较复杂）。当无法满足的时候，需要设置腹板加劲肋，以提高腹板的曲屈后强度。这理腹板加劲肋是第2次出现，这里加劲肋与前面高厚比不满足时候设置加劲肋的概念不太相同。前者设置加劲肋是为了不让钢梁腹板曲屈，后者设置加劲肋是为了提高梁腹板曲屈后的强度，充分发挥腹板屈曲后的材料利用。 （8）对于考虑腹板曲屈后强度设计的梁，在腹板高厚比一定的情况下，设置横向加劲肋和减小横向加劲肋的间距，均可提高腹板的曲屈后抗剪承载能力。横向加劲肋对提高腹板的屈服后抗弯承载力没作用。 。。。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号
