钢梁的局部稳定与加劲肋设置

梁的稳定性包括整体稳定和局部稳定，局部稳定包括翼缘的局部稳定和腹板的局部稳定。

在钢梁中，当 腹板或翼缘的高厚比或宽厚比过大时 ，就有可能在梁发生强度破坏或丧失整体稳定之前，组成梁的腹板或翼缘出现偏离其原来平面位置的波状屈曲，这种现象称为钢梁的 局部失稳 。

对直接承受动力载荷的钢梁或不考虑腹板屈曲后强度的钢梁，其腹板局部稳定可用 限制腹板高厚比和设置加劲肋 来保证，因增加腹板的厚度不经济，所以一般设置加劲肋。翼缘的局部稳定主要靠 限制翼缘板的宽厚比 保证。

           

一、 腹板的局部稳定 问题（即局部屈曲问题）

梁的加劲肋和翼缘使腹板成为若干四边支承的矩形板区格。这些区格一般受有弯曲正应力、剪应力及局部压应力。

1.在弯曲正应力单独作用下，腹板的失稳形式如下图所示，凸凹波形的中心靠近压应力合力的作用线。

弯曲应力单独作用在剪应力单独作用下，腹板在45度方向产生主应力，主拉应力和主压应力数值上都等于剪应力。在主压应力作用下，腹板的失稳形式如下图所示，为大约45度方向倾斜的凸凹波形。

2.在局部压应力单独作用下，腹板的失稳形式如下图所示，产生一个靠近横向压应力作用边缘的鼓曲面。

3.设置横向加劲肋主要防止由剪应力和局部压应力可能产生的腹板失稳，设置纵向加劲肋主要防止由弯曲压应力可能引起的腹板失稳，短加劲肋主要防止由局部压应力可能引起的腹板失稳。

二、 不 考虑腹板屈曲后强度（ 不发生局部屈曲）， 加劲肋的设置

加劲肋的设置依据《钢结构设计标准》和《钢结构参考设计手册》，焊接截面梁腹板配置加劲肋应符合下列规定：

对于不考虑腹板屈曲后强度的焊接截面梁：当h0/tw＞80εk时，应计算腹板的稳定性，且应设置加劲肋。h0为腹板的计算高度，tw为腹板的厚度(图6.3.2)。轻级、中级工作制吊车梁计算腹板的稳定性时，吊车轮压设计值可乘以折减系数0.9。

图6.3.2

对于 不考虑腹板屈曲后强度的焊接截面梁 应按《钢结构设计标准》GB50017-2017第6.3.2条设置加劲肋：

1 当h0/tw≤80εk时，对有局部压应力的梁，宜按构造配置横向加劲肋；当局部压应力较小时，可不配置加劲肋。

2 直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件，应按下列规定配置加劲肋(图6.3.2)：

1)当h0/tw＞80εk时，应配置横向加劲肋；

2)当受压翼缘扭转受到约束且h0/tw＞170εk、受压翼缘扭转未受到约束且h0/tw＞150εk，或按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚宜在受压区配置短加劲肋；对单轴对称梁，当确定是否要配置纵向加劲肋时，h0应取腹板受压区高度hc的2倍。

3 不考虑腹板屈曲后强度时，当h0/tw＞80εk时，宜配置横向加劲肋。（指承受静力荷载和间接承受动力荷载的焊接截面梁，可以考虑屈曲后强度但是人为要求不考虑的情况，当h0/tw＞80εk时宜设置横向加劲肋，且应满足腹板稳定性的计算要求。）

4 h0/tw不宜超过250（即所有不考虑腹板屈曲后强度的焊接截面梁腹板高厚比不大于250）。

5 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。

6 腹板的计算高度h0(图6.3.2)应按下列规定采用：对轧制型钢梁，为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的距离；对焊接截面梁，为腹板高度；对高强度螺栓连接(或铆接)梁，为上、下翼缘与腹板连接的高强度螺栓(或铆钉)线间最近距离。

以上要求为不考虑腹板屈曲后强度时的最低要求 ，可根据项目实际情况设置。钢梁腹板设置加劲肋后各个区格的局部稳定性计算详钢标6.3.3～6.3.5条，加劲肋的具体构造要求详钢标6.3.6～6.3.7条。

计算腹板稳定性时，先布置加劲肋，再计算各区格板的平均作用应力和相应的临界应力，使其满足稳定条件。如果不满足（或太富余），再调整加劲肋间距重新计算。

三 、考虑腹板屈曲后强度（ 允许 腹板 局部屈曲）， 加劲肋的设置

对承受静力荷载或间接承受动力荷载的焊接截面钢梁，则 容许腹板发生局部失稳（即局部屈曲）， 可以考虑腹板屈曲后强度 。此时，应按规范要求计算腹板弯曲后抗弯和抗剪承载力，且计算应满足《钢结构设计标准》GB50017-2017第6.4节要求。

钢梁腹板的屈曲后强度来源于腹板面内横向的薄膜张力。腹板面内横向的薄膜张力对板的进一步弯曲起约束作用，使板能够继续承受增大的压力，即钢梁腹板在局部屈曲后还能继续承载。主要发生在薄壁构件中，如冷弯薄壁型钢。

当腹板仅配置支承加劲肋且较大荷载处尚有中间横向加劲肋，同时考虑屈曲后强度的工字形焊接截面梁[图6.3.2(a)]，应按《钢结构设计标准》GB50017-2017第6.4.1条验算钢梁受弯和受剪承载能力。

加劲肋的设计应符合钢标6.4.2的规定： 考虑腹板屈曲后强度的梁，腹板高厚比不应大于250，可按构造需要设置中间横向加劲肋。 此处注意：前面在叙述不考虑腹板屈曲后强度的梁时，不考虑腹板屈曲后强度的焊接截面梁腹板高厚比也不应大于250，即所有焊接截面钢梁腹板的高厚比限值均为250。

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