工字形受压翼缘板的宽度和侧向支撑对钢梁整体稳定的影响

摘要

钢梁的整体稳定性能是钢结构设计、施工过程中必须重点考虑的问题。提高钢梁整体稳定承载力的方法一般有两种，即增加受压翼缘板的宽度和设置侧向支撑。增加受压翼缘板的宽度可以提高钢梁的平面外刚度，因此可以提高钢梁的整体稳定性能;设置侧向支撑则通过减小钢梁的平面外计算长度以提高钢梁整体稳定承载力。
　　本文主要通过改变工字型受压翼缘板的宽度以及侧向支撑的位置，研究其对简支钢梁整体稳定的影响。研究主要包括三大部分:理论分析、有限元分析和结果对比分析。主要内容如下:
　　①理论分析。首先从钢梁整体稳定的实质出发，阐述了钢梁整体稳定的类型以及计算钢梁整体稳定的传统理论。然后对于无侧向支撑的单轴对称工字型截面，用能量法等理论推导出不同边界条件、不同荷载作用下钢梁的临界弯矩。最后对于有侧向支撑点的钢梁，其着重介绍了几种考虑梁段之间相互约束的计算方法即“NT法”以及陈绍蕃教授、Dux P F等提出的对“NT法”改进的方法。
　　②有限元分析。本文采用ABAQUS软件作为分析工具，对总跨度为15m的工字型截面简支钢梁，通过改变受压翼缘板宽度和侧向支撑位置，分别对其进行特征值屈曲分析，得到相应的临界荷载。且对这些钢梁运用《钢结构设计规范》(GB50017-2003)[4]指定的计算方法即能量法（理论解1）进行计算，得到相应的临界荷载;对于设置两道支撑的简支钢梁还采用陈绍蕃教授在文献[41]建议的近似方法（理论解2），计算其理论解。
　　③结果对比分析。在一定形式荷载的作用下，先对几种计算方法各自得到的整体稳定临界荷载值进行对比分析，考察该种形式荷载作用下侧向支承条件和受压翼缘板宽度对钢梁整体稳定承载力的影响;然后将整体稳定临界荷载理论解与有限元解进行对比分析，评价该种形式的荷载作用下其理论计算方法的计算精度与适用性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 钢梁整体稳定的特点

1．3 影响钢梁整体稳定的因素及提高措施

1．4 钢梁整体稳定的研究历史与发展现状

1．5 钢梁整体稳定研究中存在的问题

1．6 本文研究的主要内容

第二章 钢梁整体稳定的理论研究

2．1 概述

2．2 钢梁整体稳定的理论计算方法

2．2．1 平衡法

2．2．2 能量法

2．2．3 动力法

2．2．4 瑞利—里兹法

2．2．5 迦辽金法

2．3 无侧向支撑梁的弹性弯扭屈曲理论

2．3．1 纯弯曲梁的弹性弯扭屈曲

2．3．2 横向荷载作用下梁的弹性弯扭屈曲

2．4 有侧向支撑梁的弹性弯扭屈曲理论

2．4．1 Nethercot和Trahair建议使用的弹性弯扭屈曲理论

2．4．2 陈绍蕃教授提出的弹性弯扭屈曲理论

2．4．3 Dux P F等提出的弹性弯扭屈曲理论

2．5 有侧向支撑点的简支钢梁的稳定承载力计算

2．5．1 满跨均布荷载作用下钢梁的稳定计算

2．5．2 纯弯矩作用下钢梁的稳定计算

2．6 小结

第三章 钢梁整体稳定的有限元建模分析

3．1 概述

3．2 ABAQUS有限元软件简介

3．3 特征值屈曲分析原理

3．4 有限元模型介绍

3．4．1 单元类型的选取

3．4．2 模型的材料特性

3．4．3 建模过程中主要参数的说明

3．4．4 模型截面参数的选取与支撑位置的设置

3．4．5 模型的网格划分

3．4．6 模型的边界条件

3．5 有限元模型的校核

3．6 小结

第四章 钢梁整体稳定的有限元计算结果分析

4．1 概述

4．2 设置一道支撑对钢梁的整体稳定承载力影响

4．2．1 均布荷载作用下钢梁整体稳定承载力对比分析

4．2．2 集中荷载作用下钢梁整体稳定承载力对比分析

4．2．3 等端弯矩作用下钢梁整体稳定承载力对比分析

4．3 设置二道支撑对钢梁的整体稳定承载力影响

4．3．1 均布荷载作用下钢梁整体稳定承载力对比分析

4．3．2 集中荷载作用下钢梁整体稳定承载力对比分析

4．3．3 等端弯矩作用下钢梁整体稳定承载力对比分析

4．4 加强受压翼缘板对钢梁的整体稳定承载力影响

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果