扭矩對(duì)簡(jiǎn)支工字形截面鋼梁整體穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、鋼材具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、力學(xué)性能良好的優(yōu)點(diǎn)，是建造結(jié)構(gòu)物的一種極好的建筑材料。因?yàn)殇摬牡倪@些特性，使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的極限承載能力往往不是由材料的強(qiáng)度控制，而是由構(gòu)件的穩(wěn)定性決定，構(gòu)件在材料發(fā)生強(qiáng)度破壞之前已經(jīng)發(fā)生失穩(wěn)破壞。對(duì)開(kāi)口截面薄壁構(gòu)件的整體穩(wěn)定性研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的理論研究及試驗(yàn)工作，并取得豐碩的研究成果;但是，對(duì)于鋼梁在橫向偏心荷載作用下的整體穩(wěn)定性問(wèn)題的相關(guān)研究工作還比較少，而此類問(wèn)題又在工程中廣泛存在，且我國(guó)現(xiàn)行《鋼結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)中也沒(méi)有相關(guān)的驗(yàn)算公式，因此有必要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和探討。
　　 本文從鋼結(jié)構(gòu)的基本穩(wěn)定理論出發(fā)，介紹工字鋼梁整體穩(wěn)定的傳統(tǒng)理論。在此基礎(chǔ)上，對(duì)橫向偏心荷載及端彎矩作用下工字形鋼梁的穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行理論研究，分別運(yùn)用平衡法和能量法列出其平衡微分方程和總勢(shì)能方程。運(yùn)用瑞利-里茲法得到一組非齊次方程組，并針對(duì)跨中偏心集中荷載這一種情況，在一系列假定的基礎(chǔ)上，得到一個(gè)包含兩個(gè)待定參數(shù)的彎扭相

3、關(guān)方程。由于無(wú)法得到該方程的解析解，因此本文借鑒Linder公式及我國(guó)《冷彎薄壁型鋼規(guī)范》(GB50018-2002)中荷載偏離鋼梁截面剪心但與主軸平行時(shí)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算公式的形式，引入一個(gè)扭矩影響系數(shù)k(ω)，來(lái)調(diào)整約束扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的翹曲正應(yīng)力對(duì)工字鋼梁整體穩(wěn)定的影響，從而提出工字鋼梁在考慮扭矩影響時(shí)的整體穩(wěn)定承載力驗(yàn)算公式。
　　 運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)偏心集中荷載作用下工字鋼梁的整體穩(wěn)定進(jìn)行非線性屈曲分析，得到其極限承載力。

4、分析時(shí)主要考慮偏心距e、鋼梁跨度l和受壓翼緣寬度b1等截面參數(shù)的影響，得到鋼梁在偏心集中荷載作用下，考慮不同參數(shù)影響的整體穩(wěn)定極限荷載值，并求出不同取值下的k(ω)值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析偏心距e、鋼梁跨度l和受壓翼緣寬度b1等截面參數(shù)對(duì)鋼梁整體穩(wěn)定極限荷載的影響，以及扭矩影響系數(shù)k(ω)隨各參數(shù)變化而變化的規(guī)律。對(duì)影響參數(shù)采用T/T0進(jìn)行無(wú)量綱化處理，并利用數(shù)據(jù)分析軟件ORIGIN對(duì)扭矩影響系數(shù)k(ω)和無(wú)量綱變量T/T0進(jìn)行回歸分析，