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)高強的特性決定了鋼構件的承載力在大部分情況下不是由材料強度控制的，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，中國鋼結構體系雖然有長足的進步，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。中國《鋼結構設計規(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設計公式，因此有必要對這一問題進行研究。由于鋼框架梁的計算與節(jié)點剛度和節(jié)點位移有關，本文假設節(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)定設計公式，為新一輪的鋼結構規(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)理論的基礎上，利用能量法推導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。借鑒中國鋼結構

3、設計規(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件的整體穩(wěn)定設計公式形式一致，方便計算與應用。
　　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行彎扭屈曲分析，與理論推導的結果相對比，驗證了理論推導的正確性。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)律及相關簡化計算公式。圍繞參數(shù)ξ與等效彎矩系數(shù)βb進行研究，并得到了重要結論。在此基礎上，利用數(shù)據(jù)分析軟件ORIGIN對有限元分析結果進行回歸分析，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果與美國鋼結構設計規(guī)范ANSI/AISC360-2005進行了對比分