4.4 组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算
4.4.1 腹板仅配置支承加劲肋（或尚有中间横向加劲肋）而考虑屈曲后强度的工字形截面焊接组合梁（图4.3.2 a），应按下式验算抗弯和抗剪承载能力：
式中 M、V——梁的同一截面上同时产生的弯矩和剪力设计值；计算时，当V＜0.5Vu，取V＝0.5Vu；当M＜Mf，取M＝Mf；
Mf——梁两翼缘所承担的弯矩设计值；
Af1、h1——较大翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离；
Af2、h2——较小翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离；
Meu、Vu——梁抗弯和抗剪承载力设计值。
1 Meu应按下列公式计算：
式中 ae——梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数；
Ix——按梁截面全部有效算得的绕x轴的惯性矩；
hc——按梁截面全部有效算得的腹板受压区高度；
γx——梁截面塑性发展系数；
ρ——腹板受压区有效高度系数。
当λb≤0.85时：
当0.85＜λb≤1.25时：
当λb＞1.25时：
式中 λb——用于腹板受弯计算时的通用高厚比，按公式(4.3.3-2d)、(4.3.3-2e)计算。
2 Vu应按下列公式计算：
当λs≤0.8时：
当0.8＜λs≤1.2时：
当λs＞1.2时：
式中 λs——用于腹板受剪计算时的通用高厚此，按公式(4.3.3-3d)、(4.3.3-3e)计算。
当组合梁仅配置支座加劲肋时，取公式(4.3.3-3e)中的h0/a＝0。
4.4.2 当仅配置支承加劲肋不能满足公式(4.4.1-1)的要求时，应在两侧成对配置中间横向加劲肋。中间横向加劲肋和上端受有集中压力的中间支承加劲肋，其截面尺寸除应满足公式(4.3.6-1)和公式(4.3.6－2)的要求外，尚应按轴心受压构件参照第4.3.7条计算其在腹板平面外的稳定性，轴心压力应按下式计算：
式中 Vu——按公式(4.4.1-6)计算；
hw——腹板高度；
τcr——按公式(4.3.3-3)计算；
F——作用于中间支承加劲肋上端的集中压力。
当腹板在支座旁的区格利用屈曲后强度亦即λs＞0.8时，支座加劲肋除承受梁的支座反力外尚应承受拉力场的水平分力H，按压弯构件计算强度和在腹板平面外的稳定。
对设中间横向加劲肋的梁，a取支座端区格的加劲肋间距。
对不设中间加劲肋的腹板，a取梁支座至跨内剪力为零点的距离。
H的作用点在距腹板计算高度上边缘h0/4处。此压弯构件的截面和计算长度同一般支座加劲肋。当支座加劲肋采用图4.4.2 的构造形式时，可按下述简化方法进行计算：加劲肋1作为承受支座反力R的轴心压杆计算，封头肋板2的截面积不应小于按下式计算的数值：
注：1 腹板高厚比不应大于250。
2 考虑腹板屈曲后强度的粱，可按构造需要设置中间横向加劲肋。
3 中间横向加劲肋间距较大(a＞2.5h0)和不设中间横向加劲肋的腹板，当满足公式(4.3.3-1)时，可取H＝0。
图4.4.2 设置封头肋板的梁端构造
条文说明
Mf——梁两翼缘所承担的弯矩设计值；
Af1、h1——较大翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离；
Af2、h2——较小翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离；
Meu、Vu——梁抗弯和抗剪承载力设计值。
1 Meu应按下列公式计算：
Ix——按梁截面全部有效算得的绕x轴的惯性矩；
hc——按梁截面全部有效算得的腹板受压区高度；
γx——梁截面塑性发展系数；
ρ——腹板受压区有效高度系数。
当λb≤0.85时：
2 Vu应按下列公式计算：
当λs≤0.8时：
当组合梁仅配置支座加劲肋时，取公式(4.3.3-3e)中的h0/a＝0。
4.4.2 当仅配置支承加劲肋不能满足公式(4.4.1-1)的要求时，应在两侧成对配置中间横向加劲肋。中间横向加劲肋和上端受有集中压力的中间支承加劲肋，其截面尺寸除应满足公式(4.3.6-1)和公式(4.3.6－2)的要求外，尚应按轴心受压构件参照第4.3.7条计算其在腹板平面外的稳定性，轴心压力应按下式计算：
hw——腹板高度；
τcr——按公式(4.3.3-3)计算；
F——作用于中间支承加劲肋上端的集中压力。
当腹板在支座旁的区格利用屈曲后强度亦即λs＞0.8时，支座加劲肋除承受梁的支座反力外尚应承受拉力场的水平分力H，按压弯构件计算强度和在腹板平面外的稳定。
对不设中间加劲肋的腹板，a取梁支座至跨内剪力为零点的距离。
H的作用点在距腹板计算高度上边缘h0/4处。此压弯构件的截面和计算长度同一般支座加劲肋。当支座加劲肋采用图4.4.2 的构造形式时，可按下述简化方法进行计算：加劲肋1作为承受支座反力R的轴心压杆计算，封头肋板2的截面积不应小于按下式计算的数值：
2 考虑腹板屈曲后强度的粱，可按构造需要设置中间横向加劲肋。
3 中间横向加劲肋间距较大(a＞2.5h0)和不设中间横向加劲肋的腹板，当满足公式(4.3.3-1)时，可取H＝0。
图4.4.2 设置封头肋板的梁端构造
条文说明
4.4 组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算
本节条款暂不适用于吊车梁，原因是多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。有关资料还不充分。
利用腹板屈曲后强度，一般不再考虑设置纵向加劲肋。对Q235钢来说，受压翼缘扭转受到约束的梁，当腹板高厚比达到200时(或受压翼缘扭转未受约束的梁，当腹板高厚比达到175时)，抗弯承载力与按全截面有效的梁相比，仅下降5％以内。
4.4.1 工字形截面梁考虑腹板屈曲后强度，包括单纯受弯、单纯受剪和弯剪共同作用三种情况。就腹板强度而言，当边缘正应力达到屈服点时，还可承受剪力0.6Vu。弯剪联合作用下的屈曲后强度与此有些类似，剪力不超过0.5Vu时，腹板抗弯屈曲后强度不下降。相关公式和欧洲规范EC 3相同。
梁腹板受弯屈曲后强度的计算是利用有效截面的概念。腹板受压区有效高度系数ρ和局部稳定计算一样以通用高厚比作为参数。ρ值也分为三个区段，分界点和局部稳定计算相同。梁截面模量的折减系数αe的计算公式是按截面塑性发展系数γx＝1得出的偏安全的近似公式，也可用于γx＝1.05的情况。如图8所示，忽略腹板受压屈曲后梁中和轴的变动，并把受压区的有效高度ρhc等分在两边，同时在受拉区也和受压区一样扣去(1—ρ)hctw，在计算腹板有效截面的惯性矩时不计扣除截面绕自身形心轴的惯性矩。算得梁的有效截面惯性矩为：
本节条款暂不适用于吊车梁，原因是多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。有关资料还不充分。
利用腹板屈曲后强度，一般不再考虑设置纵向加劲肋。对Q235钢来说，受压翼缘扭转受到约束的梁，当腹板高厚比达到200时(或受压翼缘扭转未受约束的梁，当腹板高厚比达到175时)，抗弯承载力与按全截面有效的梁相比，仅下降5％以内。
4.4.1 工字形截面梁考虑腹板屈曲后强度，包括单纯受弯、单纯受剪和弯剪共同作用三种情况。就腹板强度而言，当边缘正应力达到屈服点时，还可承受剪力0.6Vu。弯剪联合作用下的屈曲后强度与此有些类似，剪力不超过0.5Vu时，腹板抗弯屈曲后强度不下降。相关公式和欧洲规范EC 3相同。
梁腹板受弯屈曲后强度的计算是利用有效截面的概念。腹板受压区有效高度系数ρ和局部稳定计算一样以通用高厚比作为参数。ρ值也分为三个区段，分界点和局部稳定计算相同。梁截面模量的折减系数αe的计算公式是按截面塑性发展系数γx＝1得出的偏安全的近似公式，也可用于γx＝1.05的情况。如图8所示，忽略腹板受压屈曲后梁中和轴的变动，并把受压区的有效高度ρhc等分在两边，同时在受拉区也和受压区一样扣去(1—ρ)hctw，在计算腹板有效截面的惯性矩时不计扣除截面绕自身形心轴的惯性矩。算得梁的有效截面惯性矩为：
此式虽由双轴对称工字形截面得出，也可用于单轴对称工字形截面。
图8 梁截面模量折减系数简化计算简图
梁腹板受剪屈曲后强度计算是利用拉力场概念。腹板的极限剪力大于屈曲剪力。精确确定拉力场剪力值需要算出拉力场宽度，比较复杂。为简化计算，条文采用相当于下限的近似公式。极限剪力计算也以相应的通用高厚比λs为参数。计算λs时保留了原来采用的嵌固系数1.23。拉力场剪力值参考了欧盟规范的“简单屈曲后方法”。但是，由于拉力带还有弯曲应力，把欧盟的拉力场乘以0.8。欧盟不计嵌固系数，极限剪应力并不比我们采用的高。
4.4.2 当利用腹板受剪屈曲后强度时，拉力场对横向加劲肋的作用可以分成竖向和水平两个分力。对中间加劲肋来说，可以认为两相邻区格的水平力由翼缘承受。因此，这类加劲肋只按轴心压力计算其在腹板平面外的稳定。
对于支座加劲肋，当和它相邻的区格利用屈曲后强度时，则必须考虑拉力场水平分力的影响，按压弯构件计算其在腹板平面外的稳定。本条除给出此力的计算公式和作用部位外，还给出多加一块封头板时的近似计算公式。
4.4.2 当利用腹板受剪屈曲后强度时，拉力场对横向加劲肋的作用可以分成竖向和水平两个分力。对中间加劲肋来说，可以认为两相邻区格的水平力由翼缘承受。因此，这类加劲肋只按轴心压力计算其在腹板平面外的稳定。
对于支座加劲肋，当和它相邻的区格利用屈曲后强度时，则必须考虑拉力场水平分力的影响，按压弯构件计算其在腹板平面外的稳定。本条除给出此力的计算公式和作用部位外，还给出多加一块封头板时的近似计算公式。
- 上一节：4.3 局部稳定
- 下一节：5 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算