在组合梁的设计中,从梁的抗弯能力和整体稳定性出发,应将梁的截面面积尽可能分散,宜选用宽而薄的板组成截面,达到用尽可能少的截面,获得尽可能大的截面抗弯惯性矩和抗扭惯性矩,以节约钢材的目的。但如果采用的板件过于宽薄,板中压应力和剪应力达到某一数值后,板面突然偏离其平面位置,出现波形鼓曲,这种现象称为梁丧失局部稳定性,如图4.21所示。

图4.21　梁局部失稳

薄板丧失局部稳定性通常是在薄板中面(“中面”指平分薄板厚度的平面)内法向压应力、剪应力、局部压应力或共同作用下发生的。如图4.22所示为四边简支矩形薄板失稳时的屈曲,板纵向均匀受压,若板的长边a(受力方向)较短边b长很多,则板失稳时将沿长边方向屈曲成几个半波的正弦曲面,凸面与凹面的分界线(此直线无侧向位移,称为节线)垂直于压应力方向;当薄板在中面受弯曲应力或不均匀压应力作用时,其局部失稳与受均匀压应力类似,偏向于受压区或压应力较大一侧,如图4.23(a)所示;当薄板四边受均匀剪应力作用时,由于其主压应力和主拉应力方向与剪应力方向成45°角,板的实际受力相当于一条对角线受压,另一个对角线受拉作用,板屈曲失稳成若干个斜向的菱形曲面,节线与长边夹角为35°～45°,如图4.23(b)所示。

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图4.22　四边简支板在均匀压应力作用下的屈曲

图4.23　梁腹板的失稳形式

当薄板丧失局部稳定性后,屈曲部分将迅速退出工作,构件截面变为不对称,弯曲中心偏离荷载作用平面,构件发生扭转而加快整体失稳。虽然薄板失稳是板中面偏离其平面位置,发生波形鼓曲所致,但其实质是板的侧向刚度不够,不能阻止板的侧向屈曲,为了防止薄板失稳就必须增加板的侧向刚度,即增加板的厚度或在腹板的两侧设置加劲肋。由于梁的翼缘板宽度不大,通常是用增加板厚的方法来满足受压翼缘局部稳定性的要求。但对组合梁的腹板,为了满足梁受弯的需要都比较高大,如果采用增加厚度的方法将很不经济,一般是采用设置加劲肋的方法来满足其局部稳定性的要求。加劲肋的作用是阻止腹板的侧向屈曲,但如果加劲肋恰好设置在板屈曲的节线上(节线的位置不能事先确定),就不能发挥作用,故在设置时应尽量避免采用与节线平行的加劲肋。对于主要承受剪力的腹板(如简支梁靠近支座附近),腹板屈曲后的节线与梁轴线有一定倾斜,采用简单的横向加劲肋能有效地阻止腹板的侧向屈曲,提高其稳定性。但在梁的中部主要承受弯曲正应力区段,横向加劲肋有可能与节线重合,只能采用与节线垂直的纵向加劲肋来阻止梁的侧向屈曲,以提高腹板的侧向刚度和局部稳定性。