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      鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究

      作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
      時間:2009-12-22 20:26:10 [收藏]
      鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究
        鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究
        王明貴 張莉若 譚世友
        (中國建筑科學(xué)研究院 北京 100013)

        摘要 本文用彈性薄壁柱理論,推導(dǎo)了開口任意截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程,并由此簡化到單軸對稱截面、雙軸對稱截面經(jīng)典方程。進而研究了L形柱軸向受壓的承載力即φ-λ曲線,以便工程設(shè)計應(yīng)用。
        關(guān)鍵詞 鋼異形柱,彈性薄壁柱理論,相關(guān)屈曲

        1、前言
          在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計中,結(jié)構(gòu)體系主要是用熱軋H型鋼建造多層(4~6層)或小高層(7~18層)的框架結(jié)構(gòu),H型鋼柱截面尺寸一般在200mm×200mm至400mm×400mm,再加上保護層和飾面,柱子在室內(nèi)凸出,影響建筑美觀,使用不方便。其實,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)也存在類似的問題,但鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為此研究了一種異形柱(肢長和肢寬比為2~4,區(qū)別于短肢剪力墻─肢長和肢寬比為5~8),應(yīng)用于住宅建筑中,較好地解決了室內(nèi)柱角凸出的問題。由此設(shè)想,在鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中若能使用鋼異形柱,就能解決鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑室內(nèi)柱角凸出問題。例如中柱用十字形截面、邊柱用T形截面、角柱用L型截面,它們都由H型鋼和T型鋼組合而成,我們稱它們?yōu)殇摦愋沃鐖D1所示。我國現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第5.2條對十字形柱和T形柱給出了設(shè)計計算公式,但沒有圖1(c)所示L形柱的設(shè)計計算方法,有關(guān)資料查閱也未見這方面的研究報導(dǎo)文獻。因此,本文將研究L形鋼異形柱承載力,為鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用做理論研究。
          本文用彈性薄壁柱理論,推導(dǎo)了任意開口截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程,并由此簡化到單軸對稱截面、雙軸對稱截面的柱壓彎屈曲經(jīng)典方程。進而研究了L形截面柱軸向受壓的承載力及其φ-λ曲線,以便工程設(shè)計應(yīng)用。

        2、任意開口截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程



        將上式寫為: ,由 ,即可得任意截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程:





        4、總結(jié)
          本文提出了L形鋼異型柱,并用彈性薄壁柱理論的任意截面開口薄壁柱彎扭屈曲相關(guān)方程,為L形截面鋼柱應(yīng)用研究提供了理論基礎(chǔ)。本文提出的L形截面鋼柱由普通熱軋H型鋼和T型鋼組合而成,不僅滿足了鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的需要,而且它不同于角鋼而具有邊緣約束構(gòu)件,故承載力比同截面面積的H型鋼高,有進一步研究的理論和實際意義。限于篇幅,L形柱壓彎承載力應(yīng)用研究將另文發(fā)表。

        參考文獻
        [1]. 陳驥,鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與設(shè)計,科學(xué)出版社.2001
        [2]. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn),《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003
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