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    鋼異形柱軸心受壓承載力實(shí)用計(jì)算研究

    作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
    時(shí)間:2009-12-22 20:26:10 [收藏]

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

      摘要 繼文獻(xiàn)[1]對(duì)L形截面鋼柱的彎扭相關(guān)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(shí)用計(jì)算方法,推導(dǎo)出了L形截面柱換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算公式,考慮了柱缺陷影響,給出了軸心受壓穩(wěn)定系數(shù) ,從而得出L形截面柱軸心受壓實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式,并做了幾組L形截面柱軸心受壓承載力試驗(yàn),驗(yàn)證了計(jì)算公式。
      關(guān)鍵詞 L形截面鋼異形柱,柱初始缺陷分析,換算長(zhǎng)細(xì)比,軸心受壓

      我們?cè)谖墨I(xiàn)[1]中提出了鋼異形柱在住宅建筑中應(yīng)用的思想,并利用薄壁構(gòu)件理論建立了L形截面柱彎扭相關(guān)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(jìn)一步研究L形截面柱軸心受壓承載力實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式,首先推導(dǎo)出L形截面柱換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算公式,再引入柱缺陷影響,給出了軸心受壓穩(wěn)定系數(shù) ,從而得出L形截面柱軸心受壓實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式,再用試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證所得計(jì)算公式。

      1.引述
      為了方便敘述,在此引進(jìn)文獻(xiàn)[1]有關(guān)任意截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程:


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

      2.換算長(zhǎng)細(xì)比
      由文獻(xiàn)[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(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


      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。



      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。
      4]. 趙爽,鋼異形柱壓彎組合實(shí)用計(jì)算研究,北京科技大學(xué)研究生論文,2008.
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