正弦波纹腹板工字形钢梁稳定性研究

发布时间：2020-04-18 10:19

【摘要】：波纹腹板工字形钢梁的波纹腹板比等厚度平腹板具有更高的柱面刚度,使梁的整体承载力大幅度提高,腹板的高厚比更大,节省用钢量,造型优美,符合我国“适用、经济、绿色、美观”的建筑指导方针,值得推广使用。目前国内外对梯形波纹腹板工字梁的研究有很多,但对正弦波纹腹板的研究相对较少,本文主要对正弦波纹腹板工字梁稳定性进行研究。论文主要工作:借鉴梯形波纹腹板工字钢梁临界弯矩的处理方法,导出截面翘曲惯性矩,引入半波长影响参量,得到修正的集中荷载作用下正弦波纹腹板工字梁临界弯矩。应用该公式,分别改变正弦波纹腹板工字梁的腹板高度、腹板厚度、翼缘宽度、翼缘厚度、半波长和半波幅,计算结果,与用有限元模拟结果进行对比分析,二者吻合度较高,最大相对误差为±6%,说明正弦波纹腹板工字形梁临界弯矩修正公式适用于截面尺寸变化较大范围且精度较高,可用于正弦波纹腹板工字形钢梁的设计验算。用有限元方法研究正弦波纹曲腹板工字形梁的腹板高度、腹板厚度、翼缘宽度、翼缘厚度、半波长和半波幅对其整体稳定性的影响,并从临界弯矩、稳定系数和屈曲形式三个方面与等用钢量的普通工字梁进行对比分析,说明了正弦波纹腹板工字形梁稳定性优于普通工字梁最后分析跨中集中荷载和均布荷载两种工况下,通过多组变量,探究腹板高厚比、翼缘宽厚比、半波幅半翼宽比值等无量纲参数对正弦波纹腹板工字梁稳定性的影响,提出截面尺寸适用范围,为实际设计提供参考意见。
【图文】：

正弦波形,梯形,波纹腹板

解决高厚比和其稳定性之间的矛盾，一些学者提出了用波纹腹板来代替普通平腹板。采逡逑用波纹腹板的工字梁能有效提高工字钢梁稳定性能１２＿３］。逡逑波纹腹板钢梁最大的特点是腹板呈波纹状，经过波折的钢板沿着波折方向具有极小逡逑的抗压刚度，波纹腹板几乎不承受沿着构件纵向的压应力，不会在轴向荷载下发生鼓曲逡逑现象；而垂直于波折方向则具有比等厚度的平腹板高得多的柱面刚度，使腹板钢梁的整逡逑体抗剪屈曲荷载大幅度提高；腹板可以做的高而薄，，腹板氋厚比限值可以达到逡逑６００＾／２３５／人＋５］。普通工字梁的腹板用钢量要占构件的４０％？７０％［６］，波纹腹板工字梁逡逑的腹板用钢量一般仅占到整个构件的２５％左右，甚至可低至４％ｍ。随着我国城市建设逡逑的不断发展，国家对节能、环保等要求的不断提高，环保、绿色、快捷的建筑建材己呈逡逑现了快速发展的趋势。加大波纹腹板工字梁制作技术的研究和开发，推广批量生产设备逡逑的普及与应爪，对响应国家节能减排号召、降低碳排放量等具有较高的经济价值与深远逡逑的社会意义。逡逑目前，波纹腹板工字形钢常见的波纹形式有梯形波纹、正弦波纹、三角形波纹、矩逡逑形波纹等，且波纹呈周期性重复排列１ＭＩ。其中采用较多的为正弦波形和梯形波形两种逡逑形式［１０］，如图１．１所示。逡逑

自动焊接,腹板

大了腹板成型及焊接的难度。正弦波形腹板连续过渡，腹板与翼缘板的焊接残余应力更逡逑小［４７１邋，随着控制与自动焊接技术发展应用，连续的正弦波形腹板与翼缘板焊接更容易逡逑实现且质量更高［４８］。工厂自动焊接正弦波纹腹板工字梁如图１．３所示。正弦波纹腹扳的逡逑连续波形，在形式上也美观大方。我国建筑行业协会颁布的《波纹腹板钢结构技术规程》逡逑（ＣＥＣＳ２９１：２０１１）主要是为了梯形波纹腹板工字形梁的设计安装与使用；虽然《波浪腹板逡逑钢结构应用技术规程》（ＣＥＣＳ２９０：２０１１）是针对正弦波纹腹板工字形梁，但规程中只推荐逡逑了六组波形，并未对波形的选取做深入的探讨。本文主要研宄简支约束下正弦波纹腹板逡逑工字形梁的整体稳定性，提出集中荷载作用下正弦波纹腹板工字形梁临界弯矩修正公逡逑式，研宄正弦波纹腹板工字形梁的几何参数对其临界弯矩和稳定性的影响，并对波形的逡逑选取提供参考意见。逡逑图１．３自动焊接生产逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ａｕｔｏｍａｔｉｃ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ逡逑１．３．２本文研究思路逡逑对正弦波纹腹板工字形梁的稳定性进行研究，研究思路如下：逡逑首先介绍国内外研究现状及应用现状，提出本文研究的意义与目的。介绍普通工字逡逑梁、梯形波纹腹板工字梁和纯弯曲与均布荷载作用下正弦波纹腹板工字梁的临界弯矩公逡逑式
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391

【参考文献】