钢梁梁板件的整体稳定

钢梁的稳定性包括梁的整体稳定性和局部稳定性。

在竖向荷戴作用下，钢梁一般只产生竖向位移，但对侧向刚度较差的工字形截面或槽形截面钢梁，当梁的自由长度较大时，荷载加大到一定程度，常会迅速产生较大的侧向位移和扭转变形，使梁随即丧失承载能力的现象称为丧失整体稳定或侧扭屈曲。当梁的自由长度较大和受压翼缘宽度较小时，使梁丧失整体稳定的临界荷载常小于强度破坏的荷载，因此，对梁的截面除应计算抗弯强度外，还必须验算整体稳定性。当梁板件宽而薄时，梁又会产生局部失稳问题。因此，梁的整体稳定性和局部稳定性对梁的正常工作都有着至关重要的影响。

一、梁的整体稳定性

(一)影响梁的整体稳定性的因素

1、与荷载类型有关；

纯弯：沿梁长方向弯矩图为矩形，受压翼缘的压应力沿梁长保持不变，梁易失稳；

跨中集中荷载：弯矩图呈三角形，靠近支座处M减少，受压翼缘的压应力随之降低，提高了梁的整体稳定性。

2、与荷载的作用位置有关；

横向荷载作用在上翼缘，荷载的附加效应加大了截面的扭转，降低了梁的临界弯矩。反之，可提高梁的稳定性。

3、与梁的侧向刚度Eh有关

提高梁的侧向刚度EIy可以显著提高梁的临界弯矩，而增大梁的抗扭刚度GI和抗翘曲刚度EIw虽然也可以提高M,但效果不大。

4、与受压翼缘的自由长度有关

减少何显著提高梁的临界弯矩M,这可以通过增设梁的侧向支承来解决。无论跨中有无侧向支承，在支座处均应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。

二、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。

三、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，钢梁模板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。

四、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）