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钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究

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]

    钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究
    王明贵 王晓瑜 陈章华
    （1 中国建筑科学研究院 北京 100013）
    （2 北京科技大学 北京 100083）

    摘要 继文献[1]对L形截面钢柱的弯扭相关屈曲一般性方程研究，本文研究了L形截面钢柱轴心受压承载力实用计算方法，推导出了L形截面柱换算长细比计算公式，考虑了柱缺陷影响，给出了轴心受压稳定系数 ，从而得出L形截面柱轴心受压实用设计计算公式，并做了几组L形截面柱轴心受压承载力试验，验证了计算公式。
    关键词 L形截面钢异形柱，柱初始缺陷分析，换算长细比，轴心受压

    我们在文献[1]中提出了钢异形柱在住宅建筑中应用的思想，并利用薄壁构件理论建立了L形截面柱弯扭相关屈曲一般性方程，分析了理想直杆轴压特征值问题。本文将进一步研究L形截面柱轴心受压承载力实用设计计算公式，首先推导出L形截面柱换算长细比计算公式，再引入柱缺陷影响，给出了轴心受压稳定系数 ，从而得出L形截面柱轴心受压实用设计计算公式，再用试验进行验证所得计算公式。

    1.引述
    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：


    这就是L形钢异型柱在轴心受压情况下的稳定方程，它是关于压力P的一元三次方程。我们将根据一元三次方程根的性质，求解它的根。

    2.换算长细比
    由文献[1]我们知道，方程（3）是齐次方程（4）的特征方程。






    3.轴心受压实用计算公式
    实际上，轴心受压柱的受力性能受许多因素影响，主要的因素有截面中的残余应力、杆轴的初弯曲、荷载作用点的初偏心以及杆端的约束条件等。这些因素的影响是错综复杂的，其中残余应力、初弯曲和初偏心都是不利的因素，并被看作是轴心压杆的缺陷，而实际结构中的受压杆件大都是存在着上述缺陷的，因此使


    4.试验
    取图3所示截面尺寸，制作了3组试件，长度分别为1.0m、2.0m和3.0m，每组两根。为确保加载到轴心，在柱端板上的柱截面形心处放置小垫块，荷载加在该垫块上。试验装置见图4所示。在柱中部翼缘上贴有应变片和安装了位移计，通过计算机随时记录应变和变形数值。试验之前先做了柱材性试验，实测出 以便有关计算引用。试验结果长柱有弯扭屈曲现象发生，短柱（1.0m）以弯曲屈曲为主，并有局部屈曲发生。三种长度柱的变形见图5、6、7所示，计算与试验结果对比见表1。P-λ曲线见图8所示。试验表明，试验值比计算值大，本文提出的实用计算公式（20）是合理的。



    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,No.87, 2006.
    [2] 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.
    [3]. 中华人民共和国国家标准，《中国建筑金属结构信息网设计规范》GB50017-2003。
    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.
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