同样是负弯矩区失稳，轻钢屋面梁和楼面梁有何不同？

转自公众号：非常稳定

前面小编对轻钢屋面梁负弯矩区的失稳进行过讨论，实际上多高层钢结构建筑中的框架梁在负弯矩区同样存在稳定问题，但是与轻钢屋面梁的破坏机理存在非常大的差别，因此防止失稳的方法也截然不同。

楼面梁负弯矩区的失稳机理

我国钢结构设计标准GB50017的6.2.7-3条规定，当框架梁负弯矩区稳定性不满足计算要求时，需要设置隅撑或者横向加劲肋来防止负弯矩区发生失稳。这里实际上隐含着一个前提，就是钢梁上应布置刚性铺板且刚性铺板与梁的上翼缘存在牢固连接，即梁的上翼缘不仅不能发生侧向位移，并且不能发生转动。 对于多高层楼面梁来说，梁的上翼缘利用栓钉与混凝土楼板连接，当栓钉为两列布置时，可以保证刚度较大的混凝土楼板为钢梁提供侧向和扭转约束 。

在这种情况下，负弯矩区的钢梁下翼缘因受压发生侧向失稳变形时，因上翼缘扭转被约束，钢梁无法发生整个截面的扭转变形。但是， 由于钢梁截面一般较为高窄且腹板较薄易发生弯曲变形，因此即使上翼缘无法发生转动，整个下翼缘仍可能因腹板的弯曲而发生侧向弯曲和扭转变形，这种失稳模式即为畸变屈曲 （图1）。除了设置隅撑防止受压下翼缘的侧向位移外，还可以通过设置横向加劲肋，使截面保持原有的形状，来防止畸变屈曲的发生。

轻钢屋面梁负弯矩区的失稳机理

对于轻钢屋面梁来说，屋面梁的约束作用主要来自屋面板。一般情况下，由于轻钢结构采用的屋面彩钢板较薄（小于1.0mm），弯曲刚度很小， 无法为屋面梁提供足够的扭转约束 。因此，一般认为轻钢屋面梁的上翼缘无法发生侧向位移，但是可以扭转。在这种情况下，轻钢屋面梁负弯矩区的稳定性由整体弯扭失稳控制。 对于轻钢屋面梁的弯扭屈曲，设置横向加劲肋并不能提高截面的抗扭能力，因此也无法提高稳定性 。

楼面梁稳定性对栓钉设置的补充说明

前文提到，楼面梁的负弯矩区由于上翼缘受到楼板的约束作用，无法发生侧向和扭转变形，因此其稳定性由畸变屈曲控制。这里实际上隐含一个条件，就是与楼板连接的栓钉必须能够防止钢梁的扭转变形，因此 理论上说，栓钉必须大于一列，否则无法为钢梁提供扭转变形约束 （图3），也可能导致弯扭失稳的发生。

本文小结

1. 多高层结构的楼面梁一般情况下由于上翼缘无法发生侧移和扭转，负弯矩区稳定性由畸变屈曲控制，可以通过设置横向加劲肋来防止；  

2. 轻钢屋面梁由于屋面板薄，无法为屋面梁提供有效扭转约束，负弯矩区稳定性由整体弯扭失稳控制，不能通过设置横向加劲肋来提高稳定性；  

3. 对于多高层结构楼面梁来说，设置单列栓钉只能提供侧向约束，负弯矩区存在弯扭失稳风险。

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