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钢异形柱弯扭相关屈曲研究
来源:建筑钢结构网  作者:  时间:2009-12-22   关键词:  

摘要:钢异形柱弯扭相关屈曲研究

钢异形柱弯扭相关屈曲研究
王明贵 张莉若 谭世友
(中国建筑科学研究院 北京 100013)

摘要 本文用弹性薄壁柱理论,推导了开口任意截面柱弯扭屈曲相关方程,并由此简化到单轴对称截面、双轴对称截面经典方程。进而研究了L形柱轴向受压的承载力即φ-λ曲线,以便工程设计应用。
关键词 钢异形柱,弹性薄壁柱理论,相关屈曲

1、前言
  在钢结构住宅设计中,结构体系主要是用热轧H型钢建造多层(4~6层)或小高层(7~18层)的框架结构,H型钢柱截面尺寸一般在200mm×200mm至400mm×400mm,再加上保护层和饰面,柱子在室内凸出,影响建筑美观,使用不方便。其实,钢筋混凝土框架结构也存在类似的问题,但钢筋混凝土结构为此研究了一种异形柱(肢长和肢宽比为2~4,区别于短肢剪力墙─肢长和肢宽比为5~8),应用于住宅建筑中,较好地解决了室内柱角凸出的问题。由此设想,在钢结构住宅建筑中若能使用钢异形柱,就能解决钢结构住宅建筑室内柱角凸出问题。例如中柱用十字形截面、边柱用T形截面、角柱用L型截面,它们都由H型钢和T型钢组合而成,我们称它们为钢异形柱,如图1所示。我国现行《钢结构设计规范》第5.2条对十字形柱和T形柱给出了设计计算公式,但没有图1(c)所示L形柱的设计计算方法,有关资料查阅也未见这方面的研究报导文献。因此,本文将研究L形钢异形柱承载力,为钢结构住宅应用做理论研究。
  本文用弹性薄壁柱理论,推导了任意开口截面柱弯扭屈曲相关方程,并由此简化到单轴对称截面、双轴对称截面的柱压弯屈曲经典方程。进而研究了L形截面柱轴向受压的承载力及其φ-λ曲线,以便工程设计应用。

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2、任意开口截面柱弯扭屈曲相关方程
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将上式写为: ,由 ,即可得任意截面柱弯扭屈曲相关方程:
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4、总结
  本文提出了L形钢异型柱,并用弹性薄壁柱理论的任意截面开口薄壁柱弯扭屈曲相关方程,为L形截面钢柱应用研究提供了理论基础。本文提出的L形截面钢柱由普通热轧H型钢和T型钢组合而成,不仅满足了钢结构住宅建筑的需要,而且它不同于角钢而具有边缘约束构件,故承载力比同截面面积的H型钢高,有进一步研究的理论和实际意义。限于篇幅,L形柱压弯承载力应用研究将另文发表。

参考文献
[1]. 陈骥,钢结构稳定理论与设计,科学出版社.2001
[2]. 中华人民共和国国家标准,《钢结构设计规范》GB50017-2003

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