带腹板开洞钢梁弹性挠度计算.pdf

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1、四川建筑科学研究第37卷第6期14SiehuanBuildingScience2011年12月带腹板开洞钢梁弹性挠度计算耿璐，周东华，赵慧敏，郭稳娟(昆明理工大学建筑工程学院，云南昆明650224)摘要：钢梁腹板上开洞，使得洞口区域不再满足平截面假定，梁的挠度曲线也不能再用梁理论求解，针对目前还没有较好的计算H型钢钢梁腹板开洞的弹性挠曲线的方法，本文推导了计算钢梁腹板开洞的计算公式，该法力学模型简洁清晰，计算结果精度也较高，与有限元软件计算的结果吻合性较好。关键词：带腹板开洞钢梁；挠度；次弯矩；抗弯刚度中图分类号：TU311．4文献标

2、识码：A文章编号：1008—1933(2011)06—014—04ElasticdeformationofbeamswithwebopeningsGENGLu，ZHOUDonghua，ZHAOHuimin，GUOWenjuan(FacultyofCivilandArchitecturalEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650224，China)Abstract：Ifawebopeningexistsinasteelbeam，thewholesecti

3、onintherangeofwebopeningremainsnolongerinaplane．Inthiscasetheflexuraldeflectioncannotbecalculatedwithelementarytheoryofbeams．Currentlythereisstilnotamethodavailableforcalculationofdeflectionbeamswithwebopenings．Inthispaperacalculationmethodisdeveloped，whichissimpleandpr

4、ovidesagoodaccuracyofresuhs，whichshowsagoodagreementwiththosefromFE—method．Keywords：steelbeamswithwebopenings；deflection；secondarybendingmoments；flexuralstifness洞梁洞口随高宽变化及位置变化与不带洞梁在相同0引言荷载作用下挠度曲线进行了对比。H型钢钢梁腹板开洞后其受力性能发生了改1计算模型变，目前国内已有文献大部分集中于研究开孔梁的强度性能，但其变形性能却很少引起人们的重视。带

5、腹板同心开洞H型钢钢梁在荷载作用下的理论与实验研究表明，H型钢钢梁腹板开洞后，会导计算简图如图1(a)所示。在集中力荷载作用下，沿致洞口处顶部和底部的T形截面上产生局部弯矩钢梁跨度方向任一距离处的截面总弹性挠曲变形F(也叫次弯矩)，在荷载作用下，洞口外的附近区域()由两部分叠加而成，如图1(b)，(c)所示，即：有明显的剪切变形，平截面假定不再成立，虽然洞口F()=()+()(1)上方和下方的截面各自仍为平截面，但这两个局部式中．()为未开洞完整钢梁的挠曲变形(图1的平截面有相互错动，不能在全截面内形成一个平洞口U性臂厂

6、一截面，这就

7、使得洞口区域内外的一段长度内不能采用传统梁理论的方法来计算挠度，我国的GB50017—2003《钢结构设计规范》也没有给出H型钢钢梁l!』i垒}腹板开洞后挠曲变形的计算方法。(a刚性臂模型本文在孔洞变形的刚性臂模型假设基础之上，对腹板同心开洞的H型钢简支钢梁在跨中集中力荷载作用下的弹性挠曲变形问题进行了分析和研fb)未开洞完整钢梁的挠曲变形究，提出了一个简单、合理的计算方法。并且，对带收稿日期：2010—10-20作者简介：耿璐(1985一)，男，河南洛阳人，硕士生，主要从事组合(c)洞口区域由次弯矩引起的挠曲变形结构研究。基金项目：

8、国家自然科学基金项目(50778086)；教育部博士点基金图1钢梁腹板开洞时的挠度曲线项目(20095314110008)；建工学院博士基金项目(14078041)Fig．1ThedeflectionofsteelbemswithwebopeningsE—mail：fenghuachulou@126．con耿璐，等：带腹板开洞钢梁弹性挠度计算l5(b))，在洞口区域内仅为一近似假设，因洞口区域将式(3)代人式(7)可得的变形应为主弯矩引起的变形(主弯矩为洞口上下2¨+=(8)方截面内的轴力形成的力偶)；f2()为洞口上方和式中Q为梁截

9、面的剪力，Q=P下方T形截面内的次弯矩引起的弯曲变形，如图1。(c)中所示的转动和相对竖向位移，洞口两端的钢联立求解式(5)，(6)和式(8)，得：梁部分(梁段)可视为刚臂，洞口内的梁段的变形只引起洞口外的梁段(刚臂)产