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鋼異形柱彎扭相關屈曲研究

作者:建筑鋼結構網    
時間:2009-12-22 20:46:58 [收藏]
摘要 本文用彈性薄壁柱理論,推導了開口任意截面柱彎扭屈曲相關方程,并由此簡化到單軸對稱截面、雙軸對稱截面經典方程。進而研究了L形柱軸向受壓的承載力即φ-λ曲線,以便工程設計應用。
    摘要 本文用彈性薄壁柱理論,推導了開口任意截面柱彎扭屈曲相關方程,并由此簡化到單軸對稱截面、雙軸對稱截面經典方程。進而研究了L形柱軸向受壓的承載力即φ-λ曲線,以便工程設計應用。
    關鍵詞 鋼異形柱,彈性薄壁柱理論,相關屈曲

    1、前言
      在鋼結構住宅設計中,結構體系主要是用熱軋H型鋼建造多層(4~6層)或小高層(7~18層)的框架結構,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,柱子在室內凸出,影響建筑美觀,使用不方便。其實,鋼筋混凝土框架結構也存在類似的問題,但鋼筋混凝土結構為此研究了一種異形柱(肢長和肢寬比為2~4,區別于短肢剪力墻─肢長和肢寬比為5~8),應用于住宅建筑中,較好地解決了室內柱角凸出的問題。由此設想,在鋼結構住宅建筑中若能使用鋼異形柱,就能解決鋼結構住宅建筑室內柱角凸出問題。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,我們稱它們為鋼異形柱,如圖1所示。我國現行《鋼結構設計規范》第5.2條對十字形柱和T形柱給出了設計計算公式,但沒有圖1(c)所示L形柱的設計計算方法,有關資料查閱也未見這方面的研究報導文獻。因此,本文將研究L形鋼異形柱承載力,為鋼結構住宅應用做理論研究。
      本文用彈性薄壁柱理論,推導了任意開口截面柱彎扭屈曲相關方程,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,以便工程設計應用。

    2、任意開口截面柱彎扭屈曲相關方程



    將上式寫為: ,由 ,即可得任意截面柱彎扭屈曲相關方程:





    4、總結
      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方程,為L形截面鋼柱應用研究提供了理論基礎。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,不僅滿足了鋼結構住宅建筑的需要,而且它不同于角鋼而具有邊緣約束構件,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形柱壓彎承載力應用研究將另文發表。

    參考文獻
    [1]. 陳驥,鋼結構穩定理論與設計,科學出版社.2001
    [2]. 中華人民共和國國家標準,《鋼結構設計規范》GB50017-2003

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