1         軸心受壓實(shí)用計(jì)算公式

實(shí)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(yīng)力、桿軸的初彎曲、荷載作用點(diǎn)的初偏心以及桿端的約束條件等。這些因素的影響是錯(cuò)綜復(fù)雜的，其中殘余應(yīng)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(shí)際結(jié)構(gòu)中的受壓桿件大都是存在著上述缺陷的，因此使得柱的軸向壓力往往達(dá)不到理論值 ，而是如圖2所示的OAB曲線形成極值型彎曲破壞^[2]，最大值為。缺陷對(duì)于短柱影響較小可忽略不計(jì)，可達(dá)到，但對(duì)較長(zhǎng)柱，屬于彎曲強(qiáng)度問題。 鋼結(jié)構(gòu)理論中柱的缺陷性分析引入穩(wěn)定系數(shù)，與柱長(zhǎng)細(xì)比制成表格供查取。系數(shù)綜合考慮了各種缺陷影響，得。本文將直接引用鋼結(jié)構(gòu)理論中柱缺陷分析結(jié)果^[3]，由換算長(zhǎng)細(xì)比 查b類截面穩(wěn)定系數(shù)，就得到實(shí)際的L形截面鋼柱軸心受壓的實(shí)用計(jì)算公式                                               （19）

設(shè)計(jì)用:                          （20）

我們將L形截面鋼柱彎扭屈曲用換算長(zhǎng)細(xì)比的方法換算為彎曲屈曲，雖然換算是按彈性進(jìn)行的（方程（3）的解），但由于彎曲屈曲的 值非彈性和初始缺陷，這就相當(dāng)于L形截面鋼柱彎扭屈曲間接考慮了非彈性和初始缺陷，公式（19）或（20）就是我們的L形截面鋼柱軸心受壓彎扭屈曲的實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式。我們定義的L形截面有翼緣存在，比軋制等邊角鋼截面抗扭能力強(qiáng)，可將其歸于b類截面，我們還將用試驗(yàn)驗(yàn)證。

為了便于計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比，我們以H型鋼組合成如圖1所示的多種L形截面作為常用，計(jì)算給出了截面幾何性質(zhì)如、、、、、、等成表，限于篇幅，這里不再列出。

4      試驗(yàn)

取圖3所示截面尺寸，制作了3組試件，長(zhǎng)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(yàn)裝置見圖4所示。在柱中部翼緣上貼有應(yīng)變片和安裝了位移計(jì)，通過計(jì)算機(jī)隨時(shí)記錄應(yīng)變和變形數(shù)值。試驗(yàn)之前先做了柱材性試驗(yàn)，實(shí)測(cè)出 以便有關(guān)計(jì)算引用。試驗(yàn)結(jié)果長(zhǎng)柱有彎扭屈曲現(xiàn)象發(fā)生，短柱（1.0m）以彎曲屈曲為主，并有局部屈曲發(fā)生。三種長(zhǎng)度柱的變形見圖5、6、7所示，計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表1。P-λ曲線見圖8所示。試驗(yàn)表明，試驗(yàn)值比計(jì)算值大，本文提出的實(shí)用計(jì)算公式（20）是合理的。

表1  計(jì)算與試驗(yàn)對(duì)比

注：柱試件Q235B鋼材，材性試驗(yàn)256MPa

圖8  P—λ曲線

結(jié)論

本文研究的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)住宅角柱在室內(nèi)不暴露的建筑需要，而且它不同于角鋼而具有邊緣構(gòu)件，抗扭性能較好。用本文給出的換算長(zhǎng)細(xì)比查規(guī)范b類截面的穩(wěn)定系數(shù)按公式（20）進(jìn)行軸心受壓計(jì)算可用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)。本文的工作還為L(zhǎng)形截面柱彎扭屈曲一般性方程化簡(jiǎn)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]. 王明貴，張莉若，譚世友，鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究，《鋼結(jié)構(gòu)》Vol. 21,No.87, 2006.

[2]  陳紹蕃主編，高等學(xué)校試用教材《鋼結(jié)構(gòu)》

，1986年3月.

[3]. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003

上一頁(yè)  [1] [2] [3]