上下翼缘同时受荷的H型钢梁整体稳定性研究

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整体稳定性是影响钢梁承载能力的重要因素。不少学者针对这一领域进行了大量的研究并获得了较丰富的成果,解决了一定的工程问题。我国钢结构设计规范(GB50017-2003)中给出了均布荷载、集中荷载、端弯矩单独作用于钢梁上下翼缘时梁的整体稳定系数计算公式。当钢梁在上下翼缘同时承受横向荷载时,这些公式显然就不再适用。虽然,Trahair,N.S在理论和实验的基础上,得出了各种荷载作用下工字梁的临界弯矩计算方法,但是这些公式仅适用于荷载同时作用在剪心的位置。实际工程中的横向荷载往往都是作用在钢梁的翼缘位置。因此,对于如何计算上下翼缘同时有荷载作用钢梁的整体稳定性显得非常重要。本文用能量法、有限元法和统计回归方法研究双轴对称H型钢梁在上翼缘均布荷载和下翼缘跨中集中荷载同时作用下的整体稳定性。得出了以下几点成果:1)用能量法推导出双轴对称HN型钢梁在上翼缘均布荷载和下翼缘跨中集中荷载同时作用下的临界弯矩计算公式,同时考虑屈曲前平面内变形对弯扭屈曲的影响,得出HM和HW型钢梁在这类荷载作用下的临界弯矩计算公式。2)用有限元方法对理论公式进行验证,当荷载比例系数α不超过3时,理论解与有限元解相差基本在5%以内。3)通过计算不同工况的等效弯矩系数,绘制了等效弯矩系数与荷载比例系数和ξ的关系曲线,深入分析了等效临界弯矩系数的影响因素。用统计回归分析方法拟合出了双轴对称HN、HM和HW型钢梁在上翼缘均布荷载和下翼缘跨中集中荷载同时作用下等效弯矩系数的计算公式。经验算,当ξ在区间[0.6,3]内时拟合公式的最大误差不超过8%,平均误差在3%左右。
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