薄腹板工形梁横向加劲肋的性能及设计
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摘要
钢结构的梁截面多为工字型，从强度方面考虑梁腹板宜做得高而薄。为了提高腹板的临界应力，通常都设有腹板横向加劲肋，有时还在梁中段加设纵向加劲肋。目前，只有极少资料简单介绍了薄腹板梁横向加劲肋的受力及设置等问题，尚未见薄腹板梁横向加劲肋的系统研究文献。因此，实际工程设计中主要是依靠经验，所取加劲肋的刚度、截面都比较大，耗材比较多，既浪费材料，也不一定合理。本文对受多个集中荷载作用的薄腹板梁的横向加劲肋进行了研究，分析了利用腹板屈曲后强度时，横向加劲肋的受力状态、破坏机理，以及加劲肋局部承压的强度计算公式和稳定计算方法。
The sections' shape of the beam in the steel structure is mostly I. With thinking of the strength factor, it's necessary to make the beam web high and thin. To raise the critical stress of the web, we always lay some transverse stiffeners on the web, and also lay some longitudinal stiffeners sometime. At present, there are no information or specification on studying the transverse stiffener of the thinned-web beam systemically. And there are a small few literatures related on load-bearing ability and laying of the transverse stiffeners of the thinned-web beam. Therefore the designs of stiffeners in the structures mostly depend on engineers' experience, then lead to the using stiffeners' stiffness and section are bigger. That make the waste of material too much and the design maybe not advisable. In this paper we study the transverse stiffeners of the thinned-web beam bearing several concentrated longitudinal strain actions. Thinking of using post-buckling strength of web plate, we study some facts about tran
sverse stiffeners including strain ability, condition of breaking, calculation of strength and stabilization of the stiffener bearing regional load action.
The sections' shape of the beam in the steel structure is mostly I. With thinking of the strength factor, it's necessary to make the beam web high and thin. To raise the critical stress of the web, we always lay some transverse stiffeners on the web, and also lay some longitudinal stiffeners sometime. At present, there are no information or specification on studying the transverse stiffener of the thinned-web beam systemically. And there are a small few literatures related on load-bearing ability and laying of the transverse stiffeners of the thinned-web beam. Therefore the designs of stiffeners in the structures mostly depend on engineers' experience, then lead to the using stiffeners' stiffness and section are bigger. That make the waste of material too much and the design maybe not advisable. In this paper we study the transverse stiffeners of the thinned-web beam bearing several concentrated longitudinal strain actions. Thinking of using post-buckling strength of web plate, we study some facts about tran
sverse stiffeners including strain ability, condition of breaking, calculation of strength and stabilization of the stiffener bearing regional load action.
引文
[1] 陈绍蕃 编著，《钢结构设计原理》(第二版)；科学出版社2001
[2] 陈骥 编著，《钢结构稳定理论与设计》；科学出版社2001
[3] 王荫长、刘铮、周文群、李清宁 编著，《结构力学》；冶金工业出版社 1998
[4] 乔洪洲 主编，《理论力学》；中国建筑工业出版社
[5] 陈君驹 编，《塑性力学》；西安建筑科技大学研究生教材
[6] 夏建国，《钢板梁的加劲肋》；《铁道设计标准》1995、04
[7] 李平、赵焕军，《钢梁腹板稳定性检算实用计算方法》；《中国市政工程》1997年第一期(总第76期)
[8] 丁阳、刘锡良，《(钢结构设计规范)(GB50017-2002)焊接工字梁腹板的局部稳定和考虑屈曲后强度的计算》；《建筑结构学报》第23卷第3期、2002年6月
[9] 陈玉骥、叶梅新，《竖向加劲肋间距及腹板鼓曲对钢板梁承载力影响的研究》；《长沙铁道学院学报》第20卷第21期、2002年6月
[10] 虞皓影、张伟欣、李瑜萍，《钢结构中工字钢梁腹板厚度的确定》；《洛阳工学院学报》第23卷第2期、2002年6月
[11] 高轩能、龚政、肖金生，《纵向加劲肋对钢梁腹板弹塑性屈曲承载力影响的研究》；《南昌大学学报》(工科版)第21卷第3期、1999年9月
[12] 《21世纪钢结构建筑在中国将大有可为》；《钢结构》2001年第3期第16卷
[13] 柴旭，《我国建筑钢结构用钢材的现状与展望》；《钢结构》2001年第1期第16卷(总第51期)
[14] 陈绍蕃，《工形截面钢构件腹板屈曲后强度利用》；《建筑结构》1998年8月第8期
[15] 雷昌龙、文武松、党志杰，《厚板焊接压杆的极限承载力研究》；《桥梁建设》1998年第3期
[16] 韩邦飞、夏建国，《对桥规钢板梁腹板稳定性检算的修订建议》；
[17] 童根树、张磊，《薄壁钢梁稳定性计算的争议及解决》；《建筑结构学报》第23卷3期、2003年6月。
[18] Falby W E, lee G C. Tension-field design of tapered webs. Engineering J, AISC, 1st quarter 1976:11-17.
[19] 熊贵林，《武钢—炼钢厂平炉跨间7.15m平台钢梁加固》；《工业安全与防尘》2000年第4期
[20] 《<钢结构设计规范>GB50017—2003》，2004年4月25日颁布
[21] 丁阳、韩庆华、尹越、刘锡良，《焊接工字梁腹板屈曲后强度的利用》；《建筑结构》1999年第6期(总第186期)
[22] 《横向加劲板在局部载荷作用下的稳定分析》；孙光复《建筑机械》1995年(2)
[23] 曹平周，《不设加劲肋的钢梁腹板高厚比限值研究》；《钢结构》1999年第1期第14卷(总第43期)
[24] 任小平、薛正庭，《一个直接确定钢板梁腹板加劲肋问距的方法》；《西南交通大学学报》第32卷第1期、1997年2月
[25] 陈绍蕃 主编，《钢结构》(第二版)；中国建筑工业出版社
[26] L. Dunai、J. Nezo, 《Interaction of stiffener-end-gap and stiffener size in the ultimatestrength of thin-walled girders》; 6th International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures Timisoara, Romania 9-11 September 1999
[27] J. Nezoe;, L. Dunai, 《Effects of steel material on the ultimate behavior of plate girders》; Third International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures CIMS'2000, 3rd, Sep 21-23,2000, Lisbon-Portugal
[28] S.R. Fox、R. M. Schuster, 《strength of bearing stiffeners in cold formed C-sections》;Fifteenth International SpecialtyConference on Cold-Formed Steel Structures, 19-20,2000, St. Louis, Missouri, U.S.A.
[29] Paul Howell, 《Stiffener Requirements》; 《Modern steel construction》V.41, no. 9, 2001
[30] Kolakowski Z., Teter. A.,《Interactive buckling of thin-walled beam-columns with intermediate stiffeners or/and variable thickness》;《International Joumal of Solids and Structures》Vol.37, No. 24, 2000
[31] Max A. M. Herzog,《Design formulas for unstiffened and stiffened plate girders in shear》;
[32] D.A. Danielson,、D. P. Kihl,、D. H. Hodges,《Tripping of thin-walled plating stiffeners in axial compression》; 《Thin-walled structures》10 (1990)
[33] M.A. Bradford & M. Azhari, 《Design of transversely stiffened webs of I-beam《J. Construct. Steel Research》25 (1993)
[34] 张利若、陈绍蕃、顾强，《工形截面纯弯曲梁翼缘腹板的相关屈曲》；西安建筑科技大学学报》第28卷第4期、1996年12月
[35] 程鹏、童根树，《考虑腹板局部屈曲的薄壁工形截面压弯强度简化计算》；《建
筑结构》2001年6月，第31卷第6期
[36] 童根树、张磊，《薄壁钢梁种的横向正应力及其对强度和稳定性的影响》；《土木工程学报》2003年4月，第36卷第4期
[37] 高轩能、张建文《工字钢梁腹板的弹塑性屈曲强度研究及其高厚比计算》；
[38] 高轩能，《钢梁腹板弹塑性屈曲强度的试验研究》；《工程力学》2000年10月，第17卷第5期
[39] 王玉琴，《如何在ANSYS中实现自定义梁截面》；《陕西工学院学报》2003年6月，第19卷第2期
[40] 《ANSYS基本分析过程指南》
[41] 陈淮、曾庆元、熊正元、杨斌，《钢板梁面内极限承载力的半解析初应力解法》；《铁道学报》第20卷第1期、1998年2月
[2] 陈骥 编著，《钢结构稳定理论与设计》；科学出版社2001
[3] 王荫长、刘铮、周文群、李清宁 编著，《结构力学》；冶金工业出版社 1998
[4] 乔洪洲 主编，《理论力学》；中国建筑工业出版社
[5] 陈君驹 编，《塑性力学》；西安建筑科技大学研究生教材
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[9] 陈玉骥、叶梅新，《竖向加劲肋间距及腹板鼓曲对钢板梁承载力影响的研究》；《长沙铁道学院学报》第20卷第21期、2002年6月
[10] 虞皓影、张伟欣、李瑜萍，《钢结构中工字钢梁腹板厚度的确定》；《洛阳工学院学报》第23卷第2期、2002年6月
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[13] 柴旭，《我国建筑钢结构用钢材的现状与展望》；《钢结构》2001年第1期第16卷(总第51期)
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[17] 童根树、张磊，《薄壁钢梁稳定性计算的争议及解决》；《建筑结构学报》第23卷3期、2003年6月。
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[19] 熊贵林，《武钢—炼钢厂平炉跨间7.15m平台钢梁加固》；《工业安全与防尘》2000年第4期
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[22] 《横向加劲板在局部载荷作用下的稳定分析》；孙光复《建筑机械》1995年(2)
[23] 曹平周，《不设加劲肋的钢梁腹板高厚比限值研究》；《钢结构》1999年第1期第14卷(总第43期)
[24] 任小平、薛正庭，《一个直接确定钢板梁腹板加劲肋问距的方法》；《西南交通大学学报》第32卷第1期、1997年2月
[25] 陈绍蕃 主编，《钢结构》(第二版)；中国建筑工业出版社
[26] L. Dunai、J. Nezo, 《Interaction of stiffener-end-gap and stiffener size in the ultimatestrength of thin-walled girders》; 6th International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures Timisoara, Romania 9-11 September 1999
[27] J. Nezoe;, L. Dunai, 《Effects of steel material on the ultimate behavior of plate girders》; Third International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures CIMS'2000, 3rd, Sep 21-23,2000, Lisbon-Portugal
[28] S.R. Fox、R. M. Schuster, 《strength of bearing stiffeners in cold formed C-sections》;Fifteenth International SpecialtyConference on Cold-Formed Steel Structures, 19-20,2000, St. Louis, Missouri, U.S.A.
[29] Paul Howell, 《Stiffener Requirements》; 《Modern steel construction》V.41, no. 9, 2001
[30] Kolakowski Z., Teter. A.,《Interactive buckling of thin-walled beam-columns with intermediate stiffeners or/and variable thickness》;《International Joumal of Solids and Structures》Vol.37, No. 24, 2000
[31] Max A. M. Herzog,《Design formulas for unstiffened and stiffened plate girders in shear》;
[32] D.A. Danielson,、D. P. Kihl,、D. H. Hodges,《Tripping of thin-walled plating stiffeners in axial compression》; 《Thin-walled structures》10 (1990)
[33] M.A. Bradford & M. Azhari, 《Design of transversely stiffened webs of I-beam《J. Construct. Steel Research》25 (1993)
[34] 张利若、陈绍蕃、顾强，《工形截面纯弯曲梁翼缘腹板的相关屈曲》；西安建筑科技大学学报》第28卷第4期、1996年12月
[35] 程鹏、童根树，《考虑腹板局部屈曲的薄壁工形截面压弯强度简化计算》；《建
筑结构》2001年6月，第31卷第6期
[36] 童根树、张磊，《薄壁钢梁种的横向正应力及其对强度和稳定性的影响》；《土木工程学报》2003年4月，第36卷第4期
[37] 高轩能、张建文《工字钢梁腹板的弹塑性屈曲强度研究及其高厚比计算》；
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[39] 王玉琴，《如何在ANSYS中实现自定义梁截面》；《陕西工学院学报》2003年6月，第19卷第2期
[40] 《ANSYS基本分析过程指南》
[41] 陈淮、曾庆元、熊正元、杨斌，《钢板梁面内极限承载力的半解析初应力解法》；《铁道学报》第20卷第1期、1998年2月
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