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钢异形柱压弯组合实用计算研究

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    钢异形柱压弯组合实用计算研究
    张莉若 赵爽 王明贵 陈章华

    摘要 继文献[1]和文献[2]对L形截面钢柱的弯扭屈曲一般性相关方程和轴心受压实用计算研究，本文研究了L形截面钢柱压弯组合承载力实用计算方法，化简了L形截面柱弯扭屈曲一般性相关方程，考虑了柱缺陷影响，用梁柱理论分析得出L形截面柱压弯组合实用设计计算公式，并做了几组L形截面柱偏心受压承载力试验，验证了计算公式。
    关键词 L形截面钢异形柱，压弯组合，偏心受压

    我们在文献[1]中提出了用热轧H型钢组合成L形截面柱在住宅建筑中应用的思想，并利用薄壁构件理论建立了任意截面柱弯扭屈曲一般性相关方程，分析了其理想直杆轴压特征值问题。在文献[2]中研究了任意截面柱有缺陷影响的轴心受压承载力实用设计计算公式。本文将化简任意截面柱弯扭屈曲一般性相关方程，用梁柱理论研究任意截面柱压弯组合承载力实用计算公式，再用几组L形截面柱偏心受压试验进行验证所得计算公式。

    1.一般方程化简
    为了方便叙述，在此引进文献[1]有关任意截面柱弯扭屈曲相关方程

    式中符号意义见文献[1]说明。引用文献[1]的符号定义，方程（1）可改写为

    2.压弯组合计算分析
    方程（3）是理论简化公式，但工程上对于带有缺陷的柱在受轴向压力P和弯矩M联合作用的承载力计算公式，我们将用梁柱理论和叠加的方法得出。
    轴向压力： 仅受轴向压力时，根据文献[2]结果，带缺陷柱的轴向受压承载力为



    压弯组合作用：叠加轴向受压和弯矩作用的结果，得到在工程上应用的任意截面柱压弯组合承载力设计计算公式为


    3.偏心受压试验
    我们用两个热轧H型钢HN200×100×5.5×8组合成L形截面柱（图1），通过偏心受压试验研究任意截面柱压弯组合承载力性能，并与实用公式（9）计算结果相比较。两组试件尺寸见表2。

    试验结果表明，短柱（2.0m ）呈现弯曲屈曲，长柱（3.0m ）呈现弯扭屈曲柱。4根柱的变形如图2~图5所示。实用公式（9）计算值与实验的对比见表3，从表3可见，试验值比实用公式计算值偏大，说明本文提出的实用设计公式（9）用于工程设计是偏于安全的。


    4.结论
    本文化简了任意截面柱弯扭屈曲一般性相关方程，用梁柱理论和叠加法研究任意截面柱压弯组合承载力实用计算公式，为工程应用提供了方便，再用几组L形截面柱偏心受压试验进行验证所得计算公式是偏于安全的。到此为止，我们提出的L形截面柱，在薄壁柱弯扭相关屈曲一般性方程的理论基础上，进行了任意截面柱轴压分析、方程化简、试验验证、L形截面常用参数计算表、试点工程[5]等一系列工作，为`L形截面柱在中国建筑金属结构信息网住宅工程的应用提供了理论基础。



    参考文献
    [1]. 王明贵，张莉若，谭世友，钢异形柱弯扭相关屈曲研究，《中国建筑金属结构信息网》Vol. 21, 2006.
    [2]. 王明贵，王晓瑜，陈章华，钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究，《中国建筑金属结构信息网》Vol. 22, 2007.7.
    [3] 陈绍蕃主编，高等学校试用教材《中国建筑金属结构信息网》，1986年3月.
    [4]. 赵爽，钢异形柱压弯组合实用计算研究，北京科技大学研究生论文，2008.
    [5] 张莉若，王明贵，钢异形柱在中国建筑金属结构信息网住宅工程中的应用，2006年全国中国建筑金属结构信息网学术年会论文集。
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