再看圖 3 所示設(shè)置在兩個方向的框架梁之間的隅撐。這是 JGJ 99—2015《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》允許的做法,但是這種做法是否有效,應(yīng)進行分析。

圖 3 框架梁之間的隅撐

首先可以明確,這種框架梁之間的隅撐是相對支撐,當兩根梁同時發(fā)生畸變屈曲時,隅撐內(nèi)沒有拉壓力,因此不發(fā)生作用,它僅僅是隨動而已。而它發(fā)揮作用的前提是: 

1) 垂直方向梁的負彎矩較小,有潛力; 

2) 此時它僅僅是起“變形協(xié)調(diào)”作用,或 “傳遞”作用,真正起作用的是垂直方向梁的下翼緣的平面外剛度;

3) 如果垂直方向的鋼梁很窄,腹板很薄或受力已經(jīng)很大,則通過隅撐從垂直方向的梁借力就變得不可能。

當垂直方向梁有富余度時,如何計算畸變屈曲的問題? 目前還沒有相關(guān)研究。但從圖 2 可知,圖3 隅撐連接的兩根梁的彎矩、剛度、腹板對各自下翼緣的約束作用都要合并。將兩根梁作為一個整體來研究,理論上并不難,但是得到的結(jié)果應(yīng)用價值并不大。

歐洲、美國的建筑案例中設(shè)置相關(guān)隅撐,日本的文獻資料中也未見有。所以不建議用設(shè)置隅撐的方法來防止畸變屈曲。

對于工字形截面框架梁,翼緣強時腹板得到了翼緣的側(cè)向約束,梁腹板變?yōu)樗倪呏С邪?。下翼緣平面外剛度弱時,就可能發(fā)生如圖 4b 所示的畸變屈曲。它實際上是下翼緣作為一字形截面壓桿發(fā)生側(cè)向彎扭屈曲,但是受到了腹板作為懸臂板的約束。下翼緣作為壓桿支承在腹板這一彈性地基上:特殊之處在于腹板是一塊板,不是簡單的 Winkle 地基;另外腹板有受壓區(qū),腹板自身也有屈曲的可能。

a—框架梁; b—畸變屈曲; c—加勁肋防畸變。

圖 4 框架梁畸變屈曲及加勁肋防畸變

雖然如此,仍可以采用簡化模型: 將下翼緣簡化為側(cè)向彎曲屈曲的壓桿,腹板簡化為一條條豎向懸臂梁,且相互間不影響,采用 Winkle 彈性地基梁公式求臨界荷載,鋼梁純彎負彎矩時下翼緣軸力的臨界值為:

畸變屈曲的半波長較長,實際工程中負彎矩區(qū)段小,因此總是一個半波,式(3)由求最小值得到,結(jié)果非常保守;在箱形柱和鋼管混凝土柱時支座可以認為是剛接,彎矩沿長度變化,這兩個因素都使臨界荷載大幅度增加,假設(shè)荷載增加到純彎剛接的1.333 倍,則臨界應(yīng)力為: