薄壁钢梁的稳定,是结构设计领域的一个重要课题。本文综合运用理论分析、有限元模拟等方法,较系统地研究了这一问题。 本文就国内近年来存在的两种不同的薄壁钢梁弯扭失稳理论,进行了较全面分析,指出了两种理论在理论上存在不足或错误,并对理论进行了重新推导,提出了改进理论,运用 Galerkin 方法,对理论计算公式中系数 C1、C2、C3的取值,进行了复核和修正。 利用 ANSYS 通用有限元程序,建立了两种有限元模型:梁元模型、壳元模型。按钢梁跨度、截面形式、荷载作用形式、荷载作用点位置的不同,共计算了162 根钢梁,并就有限元结果、规范理论结果、改进理论结果及非线性改进理论结果进行对比,从中发现:ANSYS 通用有限元程序梁元模型不能正确反映钢梁失稳行为,壳元模型能较好反映钢梁失稳行为;非线性改进理论得到的钢梁稳定承载力较高,改进理论得到的钢梁稳定承载力次之,规范理论得到的稳定承载力最低。基于上述结果,本文对钢梁稳定承载力设计提出了设计建议。 通过理论推导,将平面弯曲梁的侧扭屈曲稳定分析理论推广到复合弯扭的作用情形,得到了相应的理论解,对该理论解进行了有限元验证,并与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)相应公式进行了比较验证。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》给出的稳定计算公式,较为保守,但与本文理论解公式的计算结果相差不大(20%左右),可用于解决钢梁在竖向荷载、水平荷载同时作用下的稳定性问题。