题目

什么是弯矩作用平面

提问时间：2020-11-28

答案

结构专业,尤其钢结构的规范中经常提到弯矩作用平面内,弯矩作用平面外的表述,很多人其实并不清楚其真正的概念.有人认为所谓弯矩作用平面是指构件的中性轴在外力作用下变形成曲线,该曲线所在平面即为弯矩作用平面.还有人说,取构件的横截面,与该截面垂直,沿着荷载方向的平面为弯矩作用平面内；与该平面垂直,且垂直于横截面的那个面就是弯矩作用平面外.上面两种说法是一致的,第二种更是明确了何为弯矩作用平面外,似乎已经弄清楚了这个问题,但是我要说上面的观点都是不准确的,而第二种关于弯矩作用平面外的定义是错的.如果你怀着这样的理解去看规范,去看钢结构关于弯矩主平面的强度计算以及强弱轴稳定计算的规定时,你会困惑的.那么呢?所谓弯矩作用平面,是指弯矩作用方向所在的平面.什么是弯矩作用方向?弯矩是由平面力偶产生的,或者说弯矩可以看做是平面的力偶作用,是个力矩,根据物理学的知识,力矩的方向是用右手螺旋法则来确定的,显然,弯矩的方向是垂直于力偶平面的.因此上面那两种说法,说的实质是荷载作用平面,或者力偶作用平面,而非弯矩作用平面.拿一个双轴对称的构件截面举例,强轴x,弱轴y,那么由x,y两轴所在的平面都是弯矩作用平面.我们会发现,规范常用这样的表述：“弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴),.)”,这里所说的对称轴平面就是我上面说的x,y轴平面,而括号中强调的绕x轴,是说形成该弯矩的那对力偶.说到这里我们会发现,原来弯矩作用平面是和构件截面平行的.那么外呢,显然垂直于xy平面的那个方向就是弯矩作用平面外,那么存在于弯矩作用平面外的的作用是什么作用呢?同样用右手螺旋法则,我们发现,原来这就是作用在构件上的扭矩作用,扭矩是使构件发生扭曲变形的力偶,它的方向是垂直于构件截面的.说到这里,你会明白规范为什么要用弯矩作用平面的表述,而不用荷载作用的平面表述,关键是这样的表述才能明确外.造成构件失稳的主要原因是在荷载的作用下产生弯扭做用,该作用是和构件的长细比,截面形状等因素有关的,确定很复杂,目前规范给出的都是荷载试验统计的稳定系数法.为了防止平面外失稳,我们通常要在平面外加支撑,因为主要是防止构件扭曲,所以这些支撑通常加在构件的受压翼缘,如门式钢架上所加的隅撑.而像系杆这样的构造措施,虽说主要目的是满足水平荷载的传递,但因为它能改变构件的支撑条件,也会间接的提高构件的稳定性,也是我们经常用到的增加构件稳定性的方法.笔下经纬,纸上乾坤.