论文部分内容阅读
钢梁的整体稳定是钢结构设计中十分重要的内容。当无法提供可靠的侧向支撑时,钢框架梁容易发生平面外弯扭屈曲。我国现行钢结构设计规范对受弯构件的整体稳定承载力计算仅限于两端简支梁,荷载形式限于端弯矩、均布荷载、集中荷载单独作用。钢框架梁端部边界条件复杂,且梁跨度范围内弯矩有正有负,导致钢框架梁的整体稳定计算与简支梁有很大不同,而规范对此并没有明确的规定。由于钢框架梁端部边界条件复杂,本文提出如下模型:梁端绕强轴弯曲受相邻梁柱的平面内约束,通过梁端加端弯矩的形式模拟其约束程度;梁端侧向弯曲、扭转和翘曲均为固定。本文选取合适的无侧移刚接框架的子结构,采用转角位移法推导出钢框架梁考虑相邻杆件平面内约束的内力计算公式。基于梁的内力计算公式,本文采用能量法,对双轴对称工字型截面钢框架梁的整体稳定进行理论分析,列出总势能方程。针对均布荷载和跨中集中荷载两种荷载情况,用瑞利-里兹法推导出钢框架梁的弹性临界弯矩公式。本文利用推导出的临界弯矩理论公式,分析框架柱轴压力、框架梁截面扭转刚度参数、相邻梁柱线刚度对横向荷载作用下钢框架梁弹性弯扭屈曲的影响,并将理论计算结果与Trahair通过数值方法得到的临界弯矩数据进行对比。结果表明本文推导出的理论公式与Trahair的数据吻合良好,具有一定的适用性。利用统计分析软件SPSS分别对均布荷载和跨中集中荷载作用在上翼缘这两种情况下的等效弯矩系数进行回归分析,拟合得到等效弯矩系数的简化公式,从而得到横向荷载作用下钢框架梁的整体稳定计算公式。利用Trahair的数据对拟合公式进行验证,为规范和工程应用提供参考。