【摘 要】
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钢材轻质高强的特性决定了钢构件的承载力在大部分情况下不是由材料强度控制,而是由其稳定性控制,其中整体稳定又是稳定问题的核心内容。国内外关于钢梁整体稳定问题的研究由
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钢材轻质高强的特性决定了钢构件的承载力在大部分情况下不是由材料强度控制,而是由其稳定性控制,其中整体稳定又是稳定问题的核心内容。国内外关于钢梁整体稳定问题的研究由来已久,也取得了丰硕的成果,不过对于工程中非常重要的弯扭联合作用下的工字形截面钢梁整体稳定承载力方面的研究却很少,我国《钢结构规范》(GB 50017-2003)中也没有给出相关的设计公式,因此本文认为有必要对这一问题展开研究,力求得出一个可用于工程设计中简洁的公式,也为新一轮的钢结构规范修订提供参考。本文先介绍并且分析对比了目前几种不同的整体稳定理论,指出了一些理论的不足,并得出了传统理论结果是正确的这一结论,在此基础上,利用能量法推导出了弯扭联合作用下钢梁的一个四阶非其次平衡微分方程,由于该方程很难得到解析解,所以借鉴我国钢结构规范中采用等效弯矩系数考虑不同荷载形式的思路,本文经过分析并确定重要的影响参数而后提出了一个反映弯扭联合荷载情形的等效弯矩系数β,从而使计算公式形式与普通受弯稳定设计公式形式一致。为了研究等效弯矩系数β,文章利用通用有限元计算软件ANSYS建立模型并在两种典型的偏心荷载和不同作用点作用下的情形分别进行数值计算,然后依据计算结果并对比薄壁型钢规范,围绕两个重要参数e和ξ分析它们与钢梁整体稳定临界荷载和等效系数的关系,并得到了一些重要结论。进而对这两种偏心荷载作用下梁的弯扭屈曲承载力有了定性的认识,在此基础上利用数据分析软件ORIGIN对有限元数值计算数据进回归分析,得到了四种荷载情形下的拟合公式与参数取值范围。
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