钢结构设计标准 [附条文说明] GB50017-2017 建标库

6.3  局部稳定

6.3.1  对无局部压应力且承受静力荷载的工字形截面梁推荐按本标准第6.4节利用腹板屈曲后强度。保留了原规范对轻、中级吊车轮压允许乘以0.9系数的规定,是为了保持与原规范在一定程度上的连续性。

6.3.2  需要配置纵向加劲肋的腹板高厚比,不是按硬性规定的界限值来确定而是根据计算需要配置,但仍然给出高厚比的限值,并按梁受压翼缘扭转受到约束与否分为两档,即170εk和150εk;在任何情况下高厚比不应超过250,以免高厚比过大时产生焊接翘曲。

6.3.3  本条基本保留了原规范的规定。由于腹板应力最大处翼缘应力也很大,后者对前者并不提供约束。将原规范式(4.3.3-2e)分母的153改为138。

    式(6.3.3-1)代表弯曲应力、承压应力和剪应力共同作用下腹板发生屈曲的近似的相关公式。在设计简支吊车梁时,需要计算部位是弯矩最大部位和靠近支座的区格,弯矩最大截面,剪应力的影响比较小,支座区格弯曲应力较小。

    相关公式各项的分母,在各自的正则化长细比较小的时候,弹塑性局部屈曲的承载力都能够达到各自对应的屈服强度。在最不利的均匀受压的情况下,局部屈曲的稳定系数取1.0对应的正则化长细比大约在0.7(美国AISI规范是0.673)。钢梁腹板稳定性计算的三种应力的稳定性应好于均匀受压的,稳定系数取1.0的正则化长细比应大于0.7,本条对弯曲、剪切和局部承压三种情况,分别取0.85,0.8和0.9;弹性失稳的起点位置的正则化长细比分别取1.25,1.2和1.2,弹性失稳阶段,式(6.3.3-5)、式(6.3.3-10)、式(6.3.3-15)的分子均有1.1,这同样是为了与原规范保持一定程度上的连续性。弹塑性阶段,承载力和正则化长细比的关系是直线。

6.3.4  有纵向加劲肋时,多种应力作用下的临界条件也有改变。受拉翼缘和纵向加劲肋之间的区格,相关公式和仅设横向加劲肋者形式上相同,而受压翼缘和纵向加劲肋之间的区格则在原公式的基础上对局部压应力项加上平方。这一区格的特点是高度比宽度小很多,在σc和σ(或τ)的相关曲线上凸得比较显著。单项临界应力的计算公式都和仅设横向加劲肋时一样,只是由于屈曲系数不同,正则化宽厚比的计算公式有些变化。

    局部横向压应力作用下,由于纵横加劲肋及上翼缘围合而成的区格高宽比常在4以上,宜作为上下两边支承的均匀受压板看待,取腹板有效宽度为h1的2倍。当受压翼缘扭转未受到约束时,上下两端均视为铰支,计算长度为h1;扭转受到完全约束时,则计算长度取0.7h1。规范式(6.3.4-4)、式(6.3.4-5)就是这样得出的。

6.3.5  在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短加劲肋使腹板上部区格宽度减小,对弯曲压应力的临界值并无影响。对剪应力的临界值虽有影响,仍可用仅设横向加劲肋的临界应力公式计算,计算时以区格高度h1和宽度a1代替h0和a。影响最大的是横向局部压应力的临界值,需要用式(6.3.5-1)、式(6.3.5-2)代替式(6.3.4-2)、式(6.3.4-3)来计算λn,cl

6.3.6  为使梁的整体受力不致产生人为的侧向偏心,加劲肋最好两侧成对配置。但考虑到有些构件不得不在腹板一侧配置横向加劲肋的情况(见图4),故本条增加了一侧配置横向加劲肋的规定。其外伸宽度应大于按公式(6.3.6-1)算得值的1.2倍,厚度应大于其外伸宽度的1/15。其理由如下:

图4  横向加劲肋的配置方式

    钢板横向加劲肋成对配置时,其对腹板水平轴(z-z轴)的惯性矩Iz为:

    故规定短加劲肋外伸宽度为横向加劲肋外伸宽度的0.7倍~1.0倍。

    本条还规定了短加劲肋最小间距为0.75h1,这是根据a/h2=1/2、h2=3h1、a1=a/2等常用边长之比的情况导出的。

     为了避免三向焊缝交叉,加劲肋与翼缘板相接处应切角,但直接受动力荷载的梁(如吊车梁)的中间加劲肋下端不宜与受拉翼缘焊接,一般在距受拉翼缘不少于50mm处断开,故对此类梁的中间加劲肋,本条第8款关于切角尺寸的规定仅适用于与受压翼缘相连接处。