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1、第38卷第5期西安建筑科技大学学报(自然科学版)Vol.38No.52006年10月J1Xi’anUniv.ofArch.&Tech.(NaturalScienceEdition)Oct.2006钢梁支承加劲肋的计算长度申红侠,陈绍蕃(西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055)摘要:现行钢结构设计规范(GB5001722003)规定梁的支承加劲肋计算长度取腹板高度.这相当于把支承加劲肋看作两端铰接且压力不变的轴心受压构件.计算长度的取值正确与否,将直接影响到支承加劲肋的稳定性验算.ANS
2、YS有限元分析结果表明,端部支承加劲肋的计算长度系数位于0.43—0.7之间;中间支承加劲肋的计算长度系数位于0.73—1.0之间.因此,规范GB5001722003对钢梁支承加劲肋计算长度取值偏大,致使支承加劲肋稳定验算偏于保守.最后通过数值拟合给出支承加劲肋计算长度系数的计算公式,供进一步修订规范参考.关键词:钢梁;支承加劲肋;计算长度;有限元3中图分类号:TU391文献标识码:A文章编号:100627930(2006)0520660204.[1]现行钢结构设计规范(GB5001722003)
3、规定梁的支承加劲肋稳定性计算中计算长度取腹板高度h0,如图1.这相当于把支承加劲肋看作两端铰接且压力不变的轴心受压构件.计算长度的取值正确与[223]否,将直接影响到支承加劲肋的稳定性验算.本文借助ANSYS有限元分析软件对此问题加以讨论,得出计算长度系数的计算公式.1ANSYS有限元分析1.1支承加劲肋计算简图的选取[425]梁的支承加劲肋按所在位置不同,可分为端部支承加劲肋和中间支承加劲肋,如图1.端部支承图1梁的支承加劲肋Fig.1Bearingstiffenerofgirders加劲肋下端
4、承受梁支座反力,而上端的集中荷载较小,并同时承受梁腹板传来的剪力作用.这种工况下,杆件的稳定承载力不同于两端压力相同者.由于梁端加劲肋直接或间接抵承于支座,故在腹板平面外的转动受到一定的约束作用,而上端常有出平面的支承板.因此,对端部支承加劲肋,可看作下端固定,上端铰接.其计算简图如图3(a).中间支承加劲肋上端承受的集中荷载向梁腹板逐渐扩散.另外,还应区分为有无拉力场效应两种情况.图2(a)是无拉力场时所受的力,图2(b)是有拉力场时所受的力,偏安全3收稿日期:2006203205作者简介:申红
5、侠(19692),女,陕西澄城人,讲师,博士研究生,主要从事钢结构研究工作.第5期申红侠等:钢梁支承加劲肋的计算长度661地假定拉力场竖向分力Q集中在两端.由于中间加劲肋下端由受拉翼缘支承,上端有次梁及楼板或制动梁提供支承,故为两端铰接,其计算简图如图3(b).当Q=0时,即为无拉力场.1.2ANSYS有限元建模本文采用Beam3单元,弹性模量E=30×63210psi(206.7×10N/mm),泊松比γ=0.3,惯性-744矩Iz=52083×10in(2167.7mm),杆长l=100in(
6、2540mm).杆件划分为11个单元,节点编号图2中间支承加劲肋的受力情况如图4.杆上的均布荷载看作作用于每个节点的集Fig.2Forcescarriedbyintermediatebearingstiffeners中力.试算结果表明,划分为11个单元计算结果足够精确.图3计算简图Fig.3Diagramforcalculation图4有限元模型Fig.4Finiteelementmodel1.3ANSYS有限元计算对图3(a)所示杆件,令α=P/R,0≤α≤1,计算中分别取α=0,0.1,0.2
7、,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,018,0.9,1.0.对每一种荷载工况,第一步先要获得静力解,此时必须激活预应力影响.由于屈曲分析计算出的特征值表示屈曲荷载系数,因此在杆端施加单位荷载,均布荷载按相应的值求得.静力求解完成后必须退出求解器.第二步获得屈曲解,重新进入求解器,设置分析类型为屈曲分析,特征值的提取方法为凝聚法,提取特征值的数目为1,并设置扩展模态数为1,求解即得R的临界值.同样,对图3(b),令,β=Q/(P+Q),0≤β≤1,计算中也分别取α=0,0.1,0.2,0.3,
8、0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0.求出P+Q的临界值.最后求得计算长度系数,计算结果见表1、表2.表1端部支承加劲肋的临界力和计算长度系数Tab.1Criticalloadsandeffectivelengthcoefficientsofendbearingstiffenersα00.10.20.30.40.5Criticalloads(R)2.636PE2.316PE2.069PE1.824PE1.640PE1.487PEEffectivelengthcoe
