简述钢梁的承载力,刚度和稳定性的要求

Question

如题所述

Answer 1

　　影响钢结构稳定的因素主要有以下几个：
　　（1）刚度对钢结构的稳定承载力会产生影响。随着刚度的增大稳定承载力也会提高。
　　（2）支承条件。因为支承条件不一样，其约束程度也就不一样。例如，固端梁梁端对梁的约束程度高，简支梁梁端对梁的约束程度低，在其它条件相同的前提下，梁的内力分布不一样。比方说，固端梁和简支梁都承受跨中竖直向下的集中力作用，固端梁梁端存在负弯矩，下翼缘受压，跨中存在正弯矩，上翼缘受压；简支梁在跨度范围内，只有正弯矩，全跨范围内都是上翼缘受压，由钢梁整体稳定的概念可知，钢梁的整体失稳是由受压翼缘的侧向位移引起的，因此，固端梁的整体稳定性能和简支梁的整体稳定性能是不一样的。
　　（3）侧向支撑系统。侧向支撑能够减少梁的平面外计算长度，提高梁的侧扭刚度，因此，侧向支撑的间距不同，梁的稳定承载能力不同，还有，梁的整体稳定是由受压翼缘的侧向位移引起的，要提高梁的整体稳定承载能力，主要就是要抑制受压翼缘的侧向位移，所以当侧向支撑设置在梁的受压翼缘平面内时，其效果是最好的。但是由于构造原因或者是施工方面的原因，侧向支撑无法设置在受压翼缘平面内，此时侧向支撑的有效性必然会遭到不同程度的降低。
　　（4）截面形式和尺寸。现行的钢结构设计中，用的比较多的有单轴对称工字形截面梁、双轴对称工字形截面梁、箱形截面梁等，为了提高钢梁的整体稳定承载能力，就是要提高钢梁的侧扭刚度，在上面
　　提到的三种截面形式的梁中，当截面面积差不多时，箱形截面梁的侧扭刚度最大，其整体稳定承载能力也就最大。同一截面形式的梁，梁的截面尺寸越大，其整体稳定承载能力越大。
　　（5）梁所承受的荷载形式及荷载作用在梁截面上的位置。梁通常承受的荷载形式有纯弯矩、集中荷载、均布荷载以及三种荷载形式的不同组合，因为梁的整体稳定破坏是由受压翼缘的侧向位移引起的，所以在荷载作用下梁的弯矩图越不饱满，梁的受压区段越短，梁的稳定承载能力越大。在三种荷载单独作用下，纯弯矩作用时，梁的弯矩图是饱满的，均布荷载次之，集中荷载作用时最不饱满，因此，纯弯矩作用时，梁的稳定承载能力最小，均布荷载次之，集中荷载作用时梁的稳定承载能力最大。还有，荷载在梁截面上的作用位置也会影响到梁的稳定承载能力，例如都是承受竖直向下的荷载作用，当荷载作用在截面剪心时，在梁发生屈曲的过程中，荷载不会改变梁的扭矩作用，梁的稳定承载能力不变；当荷载作用在截面剪心以上的位置时，在梁发生屈曲的过程中，荷载会使梁的扭矩作用增加，梁的稳定承载能力下降；当荷载作用在截面剪心以下的位置时，在梁发生屈曲的过程中，荷载会使梁的扭矩作用减少，梁的稳定承载能力提高。所以，在同一形式的荷载作用下，荷载作用在上翼缘时整体稳定临界荷载最小，作用在剪心处时整体稳定临界荷载次之，作用在下翼缘时整体稳定临界荷载最大。
　　（6）截面的塑性发展情况，当受力进入弹塑性阶段以后，弹性模量会降低，抗扭刚度会下降，所以塑性发展越充分，稳定性能越差。
　　（7）钢材的性能，梁所用钢材的性能越好，梁的稳定承载能力就越大。
　　（8）节点刚度也是影响稳定承载力的一个重要因素，节点刚度在某个范围稍有增加就会对稳定承载力产生显著地影响，在范围外则变化不明显，具体对稳定承载力产生显著影响的范围要视结构体系而定。
　　（9）初始几何缺陷。钢结构中钢梁和钢柱的初始几何缺陷一般包括构件的初始弯曲，初始扭转与荷载初偏心等。由于构件总是存在一些初始几何缺陷，在稳定分析中，已经比较普遍地作为不可忽视的因素加以考虑，不过不同的构件或结构对缺陷的敏感程度不同，对于某些情况，缺陷的影响是可以忽略不计的。例如，就梁的整体稳定性来说，在几何缺陷对构件的承载力影响中，荷载初始偏心最为不利。初始弯曲和初始扭转也起不利作用，但不一定会和荷载初始偏心同向叠加。
　　(10)初始力学缺陷。对工字型截面梁进行焊接,在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束,从而在焊件内引起较高的温度应力,并在焊接过程中,随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力，焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，使焊缝区产生纵向拉应力。这种力学缺陷也会对钢结构的稳定承载力产生影响。