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鋼異形柱壓彎組合實(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]

    鋼異形柱壓彎組合實(shí)用計(jì)算研究
    張莉若 趙爽 王明貴 陳章華

    摘要 繼文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]對L形截面鋼柱的彎扭屈曲一般性相關(guān)方程和軸心受壓實(shí)用計(jì)算研究，本文研究了L形截面鋼柱壓彎組合承載力實(shí)用計(jì)算方法，化簡了L形截面柱彎扭屈曲一般性相關(guān)方程，考慮了柱缺陷影響，用梁柱理論分析得出L形截面柱壓彎組合實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式，并做了幾組L形截面柱偏心受壓承載力試驗(yàn)，驗(yàn)證了計(jì)算公式。
    關(guān)鍵詞 L形截面鋼異形柱，壓彎組合，偏心受壓

    我們在文獻(xiàn)[1]中提出了用熱軋H型鋼組合成L形截面柱在住宅建筑中應(yīng)用的思想，并利用薄壁構(gòu)件理論建立了任意截面柱彎扭屈曲一般性相關(guān)方程，分析了其理想直桿軸壓特征值問題。在文獻(xiàn)[2]中研究了任意截面柱有缺陷影響的軸心受壓承載力實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式。本文將化簡任意截面柱彎扭屈曲一般性相關(guān)方程，用梁柱理論研究任意截面柱壓彎組合承載力實(shí)用計(jì)算公式，再用幾組L形截面柱偏心受壓試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證所得計(jì)算公式。

    1.一般方程化簡
    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

    式中符號(hào)意義見文獻(xiàn)[1]說明。引用文獻(xiàn)[1]的符號(hào)定義，方程（1）可改寫為

    2.壓彎組合計(jì)算分析
    方程（3）是理論簡化公式，但工程上對于帶有缺陷的柱在受軸向壓力P和彎矩M聯(lián)合作用的承載力計(jì)算公式，我們將用梁柱理論和疊加的方法得出。
    軸向壓力： 僅受軸向壓力時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)[2]結(jié)果，帶缺陷柱的軸向受壓承載力為



    壓彎組合作用：疊加軸向受壓和彎矩作用的結(jié)果，得到在工程上應(yīng)用的任意截面柱壓彎組合承載力設(shè)計(jì)計(jì)算公式為


    3.偏心受壓試驗(yàn)
    我們用兩個(gè)熱軋H型鋼HN200×100×5.5×8組合成L形截面柱（圖1），通過偏心受壓試驗(yàn)研究任意截面柱壓彎組合承載力性能，并與實(shí)用公式（9）計(jì)算結(jié)果相比較。兩組試件尺寸見表2。

    試驗(yàn)結(jié)果表明，短柱（2.0m ）呈現(xiàn)彎曲屈曲，長柱（3.0m ）呈現(xiàn)彎扭屈曲柱。4根柱的變形如圖2~圖5所示。實(shí)用公式（9）計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)的對比見表3，從表3可見，試驗(yàn)值比實(shí)用公式計(jì)算值偏大，說明本文提出的實(shí)用設(shè)計(jì)公式（9）用于工程設(shè)計(jì)是偏于安全的。


    4.結(jié)論
    本文化簡了任意截面柱彎扭屈曲一般性相關(guān)方程，用梁柱理論和疊加法研究任意截面柱壓彎組合承載力實(shí)用計(jì)算公式，為工程應(yīng)用提供了方便，再用幾組L形截面柱偏心受壓試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證所得計(jì)算公式是偏于安全的。到此為止，我們提出的L形截面柱，在薄壁柱彎扭相關(guān)屈曲一般性方程的理論基礎(chǔ)上，進(jìn)行了任意截面柱軸壓分析、方程化簡、試驗(yàn)驗(yàn)證、L形截面常用參數(shù)計(jì)算表、試點(diǎn)工程[5]等一系列工作，為`L形截面柱在鋼結(jié)構(gòu)住宅工程的應(yīng)用提供了理論基礎(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, 2006.
    [2]. 王明貴，王曉瑜，陳章華，鋼異形柱軸心受壓承載力實(shí)用計(jì)算研究，《鋼結(jié)構(gòu)》Vol. 22, 2007.7.
    [3] 陳紹蕃主編，高等學(xué)校試用教材《鋼結(jié)構(gòu)》，1986年3月.
    [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.
    [5] 張莉若，王明貴，鋼異形柱在鋼結(jié)構(gòu)住宅工程中的應(yīng)用，2006年全國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集。
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