4.2.1 符合下列情況之一時，可不計算梁的整體穩(wěn)定性：
1 有鋪板（各種鋼筋混凝土板和鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時。
2 H型鋼或等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度l₁，與其寬度b₁之比不超過表4.2.1所規(guī)定的數(shù)值時。

表4.2.1 H型鋼或等截面工字形簡支梁不需計算整體穩(wěn)定性的最大l₁/b₁值

注：其他鋼號的梁不需計算整體穩(wěn)定性的最大l₁/b₁值，應(yīng)取Q235鋼的數(shù)值乘以。

對跨中無側(cè)向支承點的梁，l₁為其跨度；對跨中有側(cè)向支承點的梁，l₁為受壓翼緣側(cè)向支承點間的距離（梁的支座處視為有側(cè)向支承）。

4.2.2 除4.2.1條所指情況外，在最大剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性應(yīng)按下式計算：

式中 M_x——繞強軸作用的最大彎矩；
W_x——按受壓纖維確定的梁毛截面模量；
φ_b——梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)，應(yīng)按附錄B確定。
4.2.3 除4.2.1條所指情況外，在兩個主平面受彎的H型鋼截面或工字形截面構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性應(yīng)按下式計算：

式中 W_x、W_y——按受壓纖維確定的對x軸和對y軸毛截面模量；
φ_b——繞強軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定系數(shù)，見4.2.2條。
4.2.4 不符合4.2.1條1款情況的箱形截面簡支梁，其截面尺寸（圖4.2.4）應(yīng)滿足h/b₀≤6，l₁/b₀≤95(235/f_y)。
符合上述規(guī)定的箱形截面簡支梁，可不計算整體穩(wěn)定性。

4.2.5 梁的支座處，應(yīng)采取構(gòu)造措施，以防止梁端截面的扭轉(zhuǎn)。
4.2.6 用作減小梁受壓翼緣自由長度的側(cè)向支撐，其支撐力應(yīng)將梁的受壓翼緣視為軸心壓桿按5.1.7條計算。
 

條文說明

4.2 整體穩(wěn)定
4.2.1 鋼梁整體失去穩(wěn)定性時，梁將發(fā)生較大的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，因此為了提高梁的穩(wěn)定承載能力，任何鋼梁在其端部支承處都應(yīng)采取構(gòu)造措施，以防止其端部截面的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連、能阻止受壓翼緣的側(cè)向位移時，梁就不會喪失整體穩(wěn)定，因此也不必計算梁的整體穩(wěn)定性。
對H型鋼或等截面工字形簡支梁不需驗算整體穩(wěn)定時的最大l₁/b₁值，影響因素很多，例如荷載類型及其在截面上的作用點高度、截面各部分的尺寸比例等都將對l₁/b₁值有影響，為了便于應(yīng)用，并力求簡單，因此表4.2.1中所列數(shù)值帶有一定的近似性。該表中數(shù)值系根據(jù)雙軸對稱等截面工字形簡支梁當(dāng)φ_b＝2.5(相應(yīng)于φ＇_b＝0.95)時導(dǎo)出，認(rèn)為當(dāng)φ_b＝2.5時，梁的截面將由強度條件控制而不是由穩(wěn)定條件控制。根據(jù)工程實際中可能遇到的截面各部分最不利尺寸比值，由附錄B的有關(guān)公式分別導(dǎo)出最大的l₁/b₁值。對跨中無側(cè)向支承點的梁，取滿跨均布荷載計算；對跨中有側(cè)向支承點的梁，取純彎曲計算，并將其臨界彎矩乘以增大系數(shù)1.2。
4.2.2 對附錄B中的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b和φ＇_b說明如下：
B.1 H型鋼或等截面工字形簡支梁的穩(wěn)定系數(shù)：
梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b為臨界應(yīng)力與鋼材屈服點的比值。影響臨界應(yīng)力的因素極多，主要的因素有：①截面形狀及其尺寸比值；②荷載類型及其在截面上的作用點位置；③跨中有無側(cè)向支承和端部支承的約束情況；④初始變形、加載偏心和殘余應(yīng)力等初始缺陷；⑤各截面塑性變形發(fā)展情況；⑥鋼材性能等。而實際工程中所遇到的情況是多種多樣的，規(guī)范中不可能全部包括，附錄B中所列整體穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)自一些典型情況。使用本規(guī)范時應(yīng)按最接近的采用。
本節(jié)條文中選用的典型荷載為滿跨均布荷載和跨度中點一個集中荷載，分別考慮荷載作用在梁的上翼緣或下翼緣，以及梁端承受不同端彎矩等五種情況。還考慮了跨中無側(cè)向支承和有側(cè)向支承兩種支承情況。典型截面形狀為雙軸對稱工字形截面、熱軋H型鋼、加強受壓翼緣的單軸對稱工字形截面和加強受拉翼緣的單軸對稱工字形截面等幾種情況。實際梁中存在的初始缺陷將降低梁整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力，根據(jù)數(shù)值分析，在彈性階段時，殘余應(yīng)力影響很小，而初始變形和加載偏心有一定影響，但沒有非彈性階段顯著。由于考慮初始缺陷影響將使彈性階段整體穩(wěn)定系數(shù)計算更加繁冗，不便應(yīng)用。因此，在按彈性階段計算的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b中未考慮初始缺陷影響，同時也不考慮實際梁端支承必然存在的或多或少的約束作用，一律按簡支端考慮來適當(dāng)補償初始缺陷的不利影響。
1 彈性階段整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b。根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，在最大剛度主平面內(nèi)受彎的單軸對稱截面簡支梁的臨界彎矩和整體穩(wěn)定系數(shù)(圖3)為：

圖3 單軸對稱工字形截面

式中 EI_y、GJ、EI_w——分別為截面的側(cè)向抗彎剛度、自由扭轉(zhuǎn)剛度和翹曲剛度；
β₁、β₂、β₃——系數(shù)，隨荷載類型而異，其值見表5；
y₀——剪力中心的縱坐標(biāo)， ；
I₁、I₂——分別為受壓翼緣和受拉翼緣對y軸的慣性矩；
a——集中荷載Q或均布荷載q在截面上的作用點B的縱坐標(biāo)和剪力中心S縱坐標(biāo)的差值。

表5 不同荷載類型的β₁、β₂、β₃

公式(1)計算較繁，不便于應(yīng)用，本條文對此式進行如下簡化：
1)選取純彎曲時的公式(1)作為基本情況，并作了兩點簡化假定：
a.在常用截面尺寸時，截面不對稱影響系數(shù)公式(3)中的積分項與y₀相比，數(shù)值不大，因此取用： 根據(jù)數(shù)值分析，對加強受壓翼緣的單軸對稱工字形截面，B_y≈0.4η_bh，因此在本條文中對這種截面改用了η_b＝0.8(2α_b—1)。
b.對截面的自由扭轉(zhuǎn)慣性矩作如下簡化： 式中 A——梁的截面面積；
t₁——受壓翼緣的厚度。
上式的簡化可看作取t₁＝t₂＝t_w。通常的梁截面中受壓翼緣厚度t₁常為最大，即t₁≥t₂≥t_w，今取三者相等將使J值加大，于是取消系數(shù)1.25作為補償以減小誤差。
將公式(4)、公式(5)和 及Q235鋼的f_y＝235N/mm²、E＝206×10³N/mm²和G＝79×10³N/mm²代入公式(1)，即可求得純彎曲時的整體穩(wěn)定系數(shù)為：  式中 λ_y——梁對y軸的長細比。當(dāng)采用其他鋼材時，可乘以 予以修正。
2)當(dāng)梁上承受橫向荷載時，可乘以β_b予以修正。β_b為根據(jù)公式(1)求得的橫向荷載作用時的φ_b，值與公式(6)的φ_b值的比值。根據(jù)較多的常用截面尺寸電算分析和數(shù)理統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)滿跨均布荷載和跨度中點一個集中荷載(分別作用在梁的上翼緣和下翼緣)等四種荷載情況下的加強上翼緣單軸對稱工字梁和雙軸對稱工字梁，比值β_b的變化有規(guī)律性，在 時， β_b與ξ間有線性關(guān)系，在ξ＞2時，β_b值變化不大，可近似地取為常數(shù)，如圖4所示。對不同截面，隨著 的變化，圖4中的β_b方程也將不同。規(guī)范附錄B表B.1中項次1～4所給出的β_b式是通過大量計算分析后所取用的平均值。
通過對1694條不同截面尺寸和跨度的梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b的計算，與理論公式(1)相比，誤差均在±5％以內(nèi)(詳細情況可參見盧獻榮、夏志斌寫的“驗算鋼梁整體穩(wěn)定的簡化方法”，載于全國鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會編寫的《鋼結(jié)構(gòu)研究論文報告選集》第二冊)。 對跨中有側(cè)向支承的梁，其整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b按跨中有等間距的側(cè)向支承點數(shù)目、荷載類型及其在截面上的作用點位置，分別用能量法求出各種情況下梁的φ_b和相應(yīng)情況下承受純彎曲的φ_b，前者和后者的比值取為β_b。不同α_b時的β_b見表6，然后選用適當(dāng)?shù)谋戎底鳛楸鞡.1中第5～9項的β_b值，適用于任何單軸對稱和雙軸對稱工字形截面。在推導(dǎo)β_b時，假定側(cè)向支承點處梁截面無側(cè)向轉(zhuǎn)動和側(cè)向位移。 表6 有側(cè)向支承點時φ_b的提高系數(shù)β_b  當(dāng)跨中無側(cè)向支承的梁兩端承受不等彎矩作用時，可直接應(yīng)用Salvadori建議的修正系數(shù)公式(詳見M.G.Salvadori，“LateralBuckling of Eccentrically Loaded I-Columns”，《Trans.ASCE》，Vol.121，1956)，即表B.1中第10項的β_b，亦即： 2 非彈性階段整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b。所有上述公式的推導(dǎo)都是假定梁處于彈性工作階段，而大量中等跨度的梁整體失穩(wěn)時往往處于彈塑性工作階段。在焊接梁中，由于焊接殘余應(yīng)力很大，一開始加荷，梁實際上也就進入彈塑性工作階段，因此附錄B中又規(guī)定當(dāng)按公式(B.1-1)算得的φ_b大于0.6時，應(yīng)按公式B.1-2計算相應(yīng)的彈塑性階段的整體穩(wěn)定系數(shù)φ＇_b來代替φ_b值，這是因為梁在彈塑性工作階段的整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力將有明顯降低之故。所列出的彈塑性整體穩(wěn)定系數(shù)φ＇_b曲線，見圖5。 圖5 建議曲線和包絡(luò)線  圖5是根據(jù)雙軸對稱焊接和軋制工字形截面簡支梁承受純彎曲的理論和試驗研究得出的，研究中考慮了包括初彎曲、加載初偏心和殘余應(yīng)力等初始缺陷的等效殘余應(yīng)力的影響，所提曲線可用于規(guī)范附錄圖B.1中所示的幾種截面。根據(jù)純彎曲所得的φ＇_b，用于跨間有橫向荷載的情況，結(jié)果將偏于安全方面。φ_b＞0.6時方需用φ＇_b代替，這是因為所得的非彈性φ＇_b曲線剛好在φ_b＝0.6時與彈性的φ_b曲線相交，使φ_b＝0.6成為彈性與非彈性整體穩(wěn)定的分界點，不能簡單理解為鋼材的比例極限等于0.6f_y(有關(guān)鋼梁的非彈性整體穩(wěn)定問題的研究可參見張顯杰、夏志斌編寫的“鋼梁屈曲試驗的計算機模擬”，載于全國鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會編的《鋼結(jié)構(gòu)研究論文報告選集》第二冊和夏志斌、潘有昌、張顯杰編寫的“焊接工字鋼梁的非彈性側(cè)扭屈曲”，載于《浙江大學(xué)學(xué)報》，1985年增刊)。
還需指出，φ_b＞0.6時采用的φ＇_b原為 ，現(xiàn)根據(jù)武漢水電學(xué)院的建議，與薄鋼規(guī)范協(xié)調(diào)，改為φ＇_b＝1.07—0.282/φ_b，兩者計算結(jié)果誤差在3.5％以下。
用于梁的H型鋼多為窄翼緣型(HN型)，其翼緣的內(nèi)外邊緣平行。它是成品鋼材，比焊接工字鋼節(jié)省制造工作量且降低殘余應(yīng)力和殘余變形；比內(nèi)翼緣有斜坡的軋制普通工字鋼截面抗彎效能高，且易于與其他構(gòu)件連接，是一種值得大力推廣應(yīng)用的鋼材。由于其截面形式與雙軸對稱的焊接工字形截面相同，故可按公式(B.1-1)計算其穩(wěn)定系數(shù)φ_b。
B.2 軋制普通工字鋼簡支梁的穩(wěn)定系數(shù)：
軋制普通工字鋼雖屬于雙軸對稱截面，但其簡支梁的φ_b不能按附錄B中公式(B.1-1)計算。因軋制工字鋼的內(nèi)翼緣有斜坡，翼緣與腹板交接處有圓角，其截面特性不能按三塊鋼板的組合工字形截面同樣計算，否則誤差較大。附錄B中表B.2已直接給出按梁的自由長度、荷載情況和工字鋼型號的φ_b，可直接查用。表中數(shù)值系按理論公式算出然后適當(dāng)歸并，既使表格不致過分龐大以便于應(yīng)用，又使因此引起的誤差不致過大。
B.3 軋制槽鋼簡支梁的穩(wěn)定系數(shù)：
槽鋼截面是單軸對稱截面，若橫向荷載不通過槽鋼簡支梁的剪力中心軸，一受荷載，梁即發(fā)生扭轉(zhuǎn)和彎曲，因此其整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b較難精確計算。由于槽鋼截面不是梁的主要截面形式，因此附錄B中對其φ_b的計算采用近似公式。按純彎曲一種荷載情況來考慮實際上可能遇到的其他荷載情況，同時再將純彎曲臨界應(yīng)力公式加以簡化。
純彎曲時槽鋼簡支梁的臨界應(yīng)力理論公式為： 上式第二個根號內(nèi)π²EI_w/(l²GJ)值與1相比，其值甚小，可略去不計，則得： 再采用下列近似簡化和替代： 并取f_y＝235N/mm²；E＝206×10³N/mm²；G＝79×10³N/mm²，代入φ_b＝f_cr/f_y，即得附錄B中公式(B.3)。當(dāng)不是Q235鋼時，公式末尾再乘以235/f_y。
B.4 雙軸對稱工字形等截面懸臂梁的穩(wěn)定系數(shù)：
其公式來源與焊接工字形等截面簡支梁相同。
B.5 受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)的近似計算：
所列近似公式僅適用于側(cè)向長細比λ_y≤  時受純彎曲的受彎構(gòu)件。公式(B.5-1)和公式(B.5-2)系導(dǎo)自公式(B.1-1)。由于長細比小的受彎構(gòu)件，都處于非彈性工作階段屈曲，所算得的φ_b誤差即使較大，經(jīng)換算成φ＇_b后，誤差就大大減小，因此有條件寫出公式(B.5-1)和公式(B.5-2)。
適用于T形截面的近似公式，是在選定典型截面后直接按非彈性屈曲求得各長細比下的φ＇_b后經(jīng)整理得出。焊接T形截面的典型截面是翼緣的寬厚比b₁/t＝20，腹板的高厚比h_w/t_w＝18；雙角鋼T形截面采用兩個等邊角鋼。分析時考慮了殘余應(yīng)力的影響。
由于T形截面的中和軸接近翼緣板，當(dāng)彎矩的方向使翼緣受壓時，受壓翼緣的彎曲應(yīng)力到達臨界應(yīng)力前，腹板下端的受拉區(qū)早已進入塑性，因而其φ＇_b值一般較低。當(dāng)彎矩方向使翼緣受拉時則相反，φ＇_b值一般較大，在保證受壓腹板局部穩(wěn)定的前提下φ＇_b值接近1.0。
由于一般情況下，梁的側(cè)向長細比都大于 ，本節(jié)所列近似公式主要將用于壓彎構(gòu)件的平面外穩(wěn)定驗算，使壓彎構(gòu)件的驗算可以簡單些。
4.2.3 在兩個主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性計算很復(fù)雜，本條所列公式(4.2.3)是一個經(jīng)驗公式。1978年國內(nèi)曾進行過少數(shù)幾根雙向受彎梁的荷載試驗，分三組共7根，包括熱軋工字鋼Ⅰ18和Ⅰ24a與一組單軸對稱加強上翼緣的焊接工字梁。每組梁中1根為單向受彎，其余1根或2根為雙向受彎(最大剛度平面內(nèi)受純彎和跨度中點上翼緣處受一水平集中力)以資對比。試驗結(jié)果表明，雙向受彎梁的破壞荷載都比單向低，三組梁破壞荷載的比值各為0.91、0.90和0.88。雙向受彎梁跨度中點上翼緣的水平位移和跨度中點截面扭轉(zhuǎn)角也都遠大于單向受彎梁。
用上述少數(shù)試驗結(jié)果驗證本條公式(4.2.3)，證明是可行的。公式左邊第二項分母中引進繞弱軸的截面塑性發(fā)展系數(shù)γ_y，并不意味繞弱軸彎曲出現(xiàn)塑性，而是適當(dāng)降低第二項的影響，并使公式與本章(4.1.1)式和(4.2.2)式形式上相協(xié)調(diào)。
4.2.4 對箱形截面簡支梁，本條直接給出了其應(yīng)滿足的最大h/b₀和l₁/b₀比值。滿足了這些比值，梁的整體穩(wěn)定性就得到保證，因此在本規(guī)范附錄B中就不需要給出求箱形截面梁整體穩(wěn)定系數(shù)φ_b的公式。由于箱形截面的抗側(cè)向彎曲剛度和抗扭轉(zhuǎn)剛度遠遠大于工字形截面，整體穩(wěn)定性很強，本條規(guī)定的h/b₀和l₁/b₀值很易得到滿足(有關(guān)箱形截面簡支梁整體穩(wěn)定性問題的研究可參見潘有昌寫的“單軸對稱箱形簡支梁的整體穩(wěn)定性”，載于全國鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會編的《鋼結(jié)構(gòu)研究論文報告選集》第二冊)。
4.2.5 將對“梁的支座處，應(yīng)采取構(gòu)造措施，以防止梁端截面的扭轉(zhuǎn)”的要求由“注”改為獨立條文，以表示其重要性。
4.2.6 原規(guī)范把減小梁受壓翼緣自由長度的側(cè)向支撐力取為將翼緣視為壓桿的偶然剪力，在概念上欠妥?，F(xiàn)改為“其支撐力應(yīng)將梁的受壓翼緣視為軸心壓桿按5.1.7條計算”。具體計算公式及來源見5.1.7條及其說明。