在鋼構(gòu)件的設(shè)計中,軸心受力構(gòu)件和拉彎、壓彎構(gòu)件是重要的兩種類型。其中,軸心受拉構(gòu)件和拉彎構(gòu)件只需驗算其強度和剛度;而軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件除驗算其強度和剛度外,還需驗算其穩(wěn)定性。
局部穩(wěn)定一般通過控制板件的寬厚比保證,而整體穩(wěn)定的計算情況比較多,是重點也是難點。筆者對整體穩(wěn)定的驗算情況整理如下:
關(guān)于長細比
關(guān)于鋼柱的整體穩(wěn)定驗算,首要問題是計算其長細比。對于長細比的把握,主要從以下三方面入手:
容許長細比:受壓可參考鋼標7.4.6條、受拉可參考鋼標7.4.7條。
長細比計算:實腹式雙軸對稱截面長細比和單軸對稱截面換算長細比可參考鋼標7.2.2條、格構(gòu)式繞實軸的長細比和繞虛軸的換算長細比可參考鋼標7.2.3條。
計算長度:桁架和塔架桿件可參考鋼標7.4.1~7.4.5條、框架柱可參考鋼標8.3.1~8.3.5條。
軸心受壓構(gòu)件
軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計一般使兩個方向具有等穩(wěn)定性,當兩個方向的長細比相差較大時,可在較大長細比方向設(shè)置側(cè)向支撐。一般需驗算兩個主軸方向的穩(wěn)定性。
實腹式:繞強軸和繞弱軸,計算兩個方向的穩(wěn)定系數(shù),采用較小的穩(wěn)定系數(shù)。
格構(gòu)式:繞實軸和繞虛軸,計算兩個方向的穩(wěn)定系數(shù),采用較小的穩(wěn)定系數(shù)。對于格構(gòu)式構(gòu)件,為了保證分肢的穩(wěn)定性,尚應(yīng)控制分肢長細比,可參考鋼標7.2.4~7.2.6條。
壓彎構(gòu)件
壓彎構(gòu)件的驗算情況是最多的,可從四個方面把握:分別是實腹式、格構(gòu)式,單向受彎、雙向受彎,繞實軸、繞虛軸(或繞強軸、繞弱軸),平面內(nèi)、平面外。無論哪種情況,均需驗算平面內(nèi)穩(wěn)定和平面外穩(wěn)定,所以根據(jù)前三個方面的排列共8種情況。
實腹式構(gòu)件單向受彎,無論繞強軸或是繞弱軸,計算情況是一樣的,只需替換相應(yīng)方向的參數(shù)即可,可減少一種情。實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件雙向受彎時,兩個方向都有彎矩,不再區(qū)分繞哪個方向,可減少兩種情況。所以,8種情況減少為5種,分別如下:
實腹式單向壓彎(一般繞強軸)構(gòu)件平面內(nèi)、平面外穩(wěn)定性?蓞⒖间摌8.2.1條。
實腹式雙向壓彎構(gòu)件平面內(nèi)、平面外穩(wěn)定性。可參考鋼標8.2.4~8.2.5條。
格構(gòu)式繞虛軸(單向)壓彎構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定計算;平面外可不計算,但應(yīng)計算分肢的穩(wěn)定性,分肢按桁架的弦桿計算軸心力,即計算分肢(實腹構(gòu)件)在軸心力作用下的穩(wěn)定性?蓞⒖间摌8.2.2條。
格構(gòu)式繞實軸(單向)壓彎構(gòu)件平面內(nèi)穩(wěn)定計算同實腹式、平面外計算時長細比取換算長細比?蓞⒖间摌8.2.3條。
格構(gòu)式雙向壓彎構(gòu)件按整體(一般為平面內(nèi)、繞虛軸)計算穩(wěn)定性;按分肢(一般為平面外、繞實軸)計算分肢的穩(wěn)定性(即實腹式單向壓彎構(gòu)件平面內(nèi)、平面外穩(wěn)定),分肢的軸心力按桁架弦桿計算、彎矩根據(jù)分肢的剛度分配。