建 筑 技 术 开 发 Building Technology Deve~pmem 地基与基础 Foundation and Basement 第45卷 第19期 2018年10月
基 于 有 限 元 分 析 的 型 钢 腹 板 局 部
失 效 机 理 研 究
肖文 宇
(上 海核 工程研 究设 计 院 ，上 海 200030)
[摘 要 ]在分析核电站机械模块钢结构及工艺管道支撑的型钢时，应根据设计规范，如 ASME III NF的要求对梁腹板进行
分析评定，以防止当梁受到集中载荷时腹板局部屈服、屈曲或整体侧向失稳的发生，进而丧失约束承载功能。以国标工字钢结
构梁为研究对象，通过有限元分析模拟，研究了工字钢在工程应用中其腹板的主要失效机理，即腹板失效的主控因素。同时将
有限元的分析结果与 ASME III NF中腹板失效评估的验收准则，即规范评定方程的结果进行比对，进一步论证规范方程可用于
梁构件截面尺寸与梁跨距和合理匹配设计。
[关键词 ]腹板 ；局部失效 ；集中载荷 ；屈曲
[中图分类号 】TG335．4 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001—523X (2018)19_0119~)2
Study on Local Failure M echanism of Steel W eb Based on
Finite Elem ent Analysis
XiaoWen—yu
[Abstract]In analyzing the steel structure ofthe mechanical module and the suppo~ofthe process pipe，the beam web should be analyzed and evaluated according to the design specification，such as the requirements ofASME III NF，SO as to prevent the local yield，
buckling or the overall lateral instability of the web when the beam is subjected to the concentrated load，and then the constraint bearing function is lost．In this paper，the main failure mechanism ofthe web plate ofI—steel in engineering application，that is the main control
factor ofWeb failure，is studied by the finite element analysis and simulation．At the same time，the results ofthe finite element analysis
are compared with the results of the failure evaluation ofASME III NF，that is，the result of the standard evaluation equation，and
further demonstrates that the standard equation Can be used for the cross section size ofthe beam and the beam span and the reasonable
matching design．
[Keywords]web；partial~ilure；concentrated load；buckling
在三代核电站中，分布着大量的钢结构机械模块和管道
支撑，其主要由型钢搭建而成，在模块和管道支撑的评定过
程中，需要考虑型钢的局部应力 (翼缘弯曲破坏，腹板屈曲，
腹板失稳，方钢冲剪破环等 )和整体稳定性 (弯 曲失稳，受
压失稳，扭转翘曲等)。由于国产工字钢的截面尺寸，倒角方
式及大小等与美标材料不同，而且国产型钢的材料 (如 Q235，
Q345等 )也不属于美标所规定的材料范围内，因此，核电厂
中有抗震要求的钢结构国产型钢的尺寸设计、主控失效机理
及承载能力都应进行深入的分析研究。
收稿日期 ：2018-07-07
作者简介 ：肖文宇 (1993一)，男，河南信阳人，助理工程师，主要
研究方向为管道支吊架分析。
保温板则发生炭化，但均能够满足 Bl级可燃性试验的要求。
5 结论
通过对模塑聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯泡沫保温板、橡
塑保温板、泡沫玻璃保温板、发泡水泥板、岩棉保温板等保
温材料在 GB 8624--2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》分
级体系下燃烧性能等级的探索。得出了如下结论 ：(1)无机
保温材料的燃烧性能等级高于有机保温材料，且能够达到A1
级；(2)实际工程中应用有机保温材料时，除燃烧性能等级外，
也应充分考虑其产烟特性与产烟毒性 ；(3)模塑聚苯板在单
体燃烧试验中会产生大量滴落物，若滴落物被引燃则易助燃，
1 分析研究的背景
通过对 ASME规范中腹板不同失效形式许用值的计算，
根据计算结果分析起主控作用的失效形式，并以有限元分析
模拟的方法对下列问题进行分析研究。
(1)对于型钢腹板设计分析要求，规范给出了基于不 同
失效准则的接受准则，在一些情况下，几个准则的许用值 比
较接近，需要分析主控部分。
(2)国产工字钢的截面设计有其独特的地方，需要分析
研究其对上述接受准则的适用性，论证其设计的合理性。
(3)总结工字钢的应用优缺点，为设计中更好发挥其特
点提供参考。
2 型钢腹板的设计分析
参考 ASME III NF分卷 【1 中腹板失效形式有如下几种 ：
腹板局部屈服，腹板局部皱褶，腹板屈曲。因为腹板屈曲的
e ℃，
在实际应用 中也应得到重视 ；(4)一些有机保温板，如聚氨
酯泡沫保温板其产生的烟气具有刺激性气味，试验过程 中相
关检测人员务必要做好个人防护工作。
参考文献
[1】建筑材料及制品燃烧性能分级 ：GB 8624--2012[S]．
【2】建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定
基于有限元分析的型钢腹板局部失效机理研究（论文）.pdf
