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      鋼異形柱軸心受壓承載力實用計算研究

      作者:建筑鋼結構網    
      時間:2009-12-22 20:26:10 [收藏]

        鋼異形柱軸心受壓承載力實用計算研究
        王明貴 王曉瑜 陳章華
        (1 中國建筑科學研究院 北京 100013)
        (2 北京科技大學 北京 100083)

        摘要 繼文獻[1]對L形截面鋼柱的彎扭相關屈曲一般性方程研究,本文研究了L形截面鋼柱軸心受壓承載力實用計算方法,推導出了L形截面柱換算長細比計算公式,考慮了柱缺陷影響,給出了軸心受壓穩定系數 ,從而得出L形截面柱軸心受壓實用設計計算公式,并做了幾組L形截面柱軸心受壓承載力試驗,驗證了計算公式。
        關鍵詞 L形截面鋼異形柱,柱初始缺陷分析,換算長細比,軸心受壓

        我們在文獻[1]中提出了鋼異形柱在住宅建筑中應用的思想,并利用薄壁構件理論建立了L形截面柱彎扭相關屈曲一般性方程,分析了理想直桿軸壓特征值問題。本文將進一步研究L形截面柱軸心受壓承載力實用設計計算公式,首先推導出L形截面柱換算長細比計算公式,再引入柱缺陷影響,給出了軸心受壓穩定系數 ,從而得出L形截面柱軸心受壓實用設計計算公式,再用試驗進行驗證所得計算公式。

        1.引述
        為了方便敘述,在此引進文獻[1]有關任意截面柱彎扭屈曲相關方程:


        這就是L形鋼異型柱在軸心受壓情況下的穩定方程,它是關于壓力P的一元三次方程。我們將根據一元三次方程根的性質,求解它的根。

        2.換算長細比
        由文獻[1]我們知道,方程(3)是齊次方程(4)的特征方程。






        3.軸心受壓實用計算公式
        實際上,軸心受壓柱的受力性能受許多因素影響,主要的因素有截面中的殘余應力、桿軸的初彎曲、荷載作用點的初偏心以及桿端的約束條件等。這些因素的影響是錯綜復雜的,其中殘余應力、初彎曲和初偏心都是不利的因素,并被看作是軸心壓桿的缺陷,而實際結構中的受壓桿件大都是存在著上述缺陷的,因此使


        4.試驗
        取圖3所示截面尺寸,制作了3組試件,長度分別為1.0m、2.0m和3.0m,每組兩根。為確保加載到軸心,在柱端板上的柱截面形心處放置小墊塊,荷載加在該墊塊上。試驗裝置見圖4所示。在柱中部翼緣上貼有應變片和安裝了位移計,通過計算機隨時記錄應變和變形數值。試驗之前先做了柱材性試驗,實測出 以便有關計算引用。試驗結果長柱有彎扭屈曲現象發生,短柱(1.0m)以彎曲屈曲為主,并有局部屈曲發生。三種長度柱的變形見圖5、6、7所示,計算與試驗結果對比見表1。P-λ曲線見圖8所示。試驗表明,試驗值比計算值大,本文提出的實用計算公式(20)是合理的。



        參考文獻
        [1]. 王明貴,張莉若,譚世友,鋼異形柱彎扭相關屈曲研究,《鋼結構》Vol. 21,No.87, 2006.
        [2] 陳紹蕃主編,高等學校試用教材《鋼結構》,1986年3月.
        [3]. 中華人民共和國國家標準,《鋼結構設計規范》GB50017-2003。
        4]. 趙爽,鋼異形柱壓彎組合實用計算研究,北京科技大學研究生論文,2008.
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