普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部穩(wěn)定為第一類穩(wěn)定設(shè)計問題,設(shè)計時不利用板件屈曲后極限強度。典型的工字形截面的局部失穩(wěn)波形和屈曲應力。未加勁板件的屈曲雖然沒有橫向薄膜應力,支承邊的彈性約束可以使板件所承受的荷載有所增大,理論上仍有一定的屈曲后強度可以利用;但是由于當翼緣屈曲后有效寬度減小,有效截面的形心偏移,造成荷載對截面形心產(chǎn)生偏心力矩從而影響翼緣的屈曲后承載能力。所以未加勁板件的屈曲后強度一般都只作為強度儲備。
邊緣加勁構(gòu)件對翼緣一邊是相鄰板件的彈性支承,一邊是板件卷邊對板件的簡支支承;對卷邊則是一邊翼緣簡支支承,一邊自由。兩塊板件相互支承,相互影響。其屈曲模式復雜,當卷邊具有適當?shù)膶捄癖?,卷邊不先于翼緣屈曲,翼緣同加勁板件;當卷邊過窄,則出現(xiàn)象軸心壓桿似的平面內(nèi)屈曲,翼緣隨同卷邊變形,當卷邊過寬,則卷邊也趨于先屈曲。當然,卷邊對翼緣是否能充分加勁是一個非常復雜的問題,不僅同截面上卷邊同翼緣尺寸有關(guān),還同縱向構(gòu)件的支撐長度有關(guān)。
例如對于卷邊槽鋼構(gòu)件,腹板作為加勁板件來處理,翼緣為邊緣加勁板件,但是腹板和翼緣之間屈曲也有相關(guān)性。相鄰的強板會對弱板起支承作用,各板件屈曲后,整個截面具有屈曲后強度,直至各板件相交轉(zhuǎn)角處達到屈服點為止。在有效寬厚比設(shè)計方法中需要考慮板組效應的約束影響。
與板件有效寬度概念相對應的是截面的有效面積。在截面強度和構(gòu)件整體穩(wěn)定設(shè)計時,采用有效截面的特性(面積、抵抗矩)替代相應的全截面特性進行計算,意味著設(shè)計時已經(jīng)利用了截面板件的屈曲后強度。這樣的設(shè)計思想意味著容許截面板件在承載能力階段發(fā)生局部失穩(wěn)。但是,驗算結(jié)構(gòu)的位移和剛度時取全截面特性,說明在正常使用階段不考慮截面板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)。
由于設(shè)計時考慮了構(gòu)件板件的屈曲后極限承載力,一般而言,輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中無需配置加勁肋。但是,構(gòu)件在起吊按裝過程中往往因為截面抗扭剛度較小而發(fā)生破壞。所以,對于跨度較大的輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應該設(shè)置構(gòu)造加勁肋以防止安裝過程中截面產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)折曲。
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