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鋼異形柱壓彎組合實用計算研究

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    鋼異形柱壓彎組合實用計算研究
    張莉若 趙爽 王明貴 陳章華

    摘要 繼文獻[1]和文獻[2]對L形截面鋼柱的彎扭屈曲一般性相關方程和軸心受壓實用計算研究，本文研究了L形截面鋼柱壓彎組合承載力實用計算方法，化簡了L形截面柱彎扭屈曲一般性相關方程，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用設計計算公式，并做了幾組L形截面柱偏心受壓承載力試驗，驗證了計算公式。
    關鍵詞 L形截面鋼異形柱，壓彎組合，偏心受壓

    我們在文獻[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用的思想，并利用薄壁構件理論建立了任意截面柱彎扭屈曲一般性相關方程，分析了其理想直桿軸壓特征值問題。在文獻[2]中研究了任意截面柱有缺陷影響的軸心受壓承載力實用設計計算公式。本文將化簡任意截面柱彎扭屈曲一般性相關方程，用梁柱理論研究任意截面柱壓彎組合承載力實用計算公式，再用幾組L形截面柱偏心受壓試驗進行驗證所得計算公式。

    1.一般方程化簡
    為了方便敘述，在此引進文獻[1]有關任意截面柱彎扭屈曲相關方程

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

    2.壓彎組合計算分析
    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聯合作用的承載力計算公式，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，根據文獻[2]結果，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果，得到在工程上應用的任意截面柱壓彎組合承載力設計計算公式為


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

    試驗結果表明，短柱（2.0m ）呈現彎曲屈曲，長柱（3.0m ）呈現彎扭屈曲柱。4根柱的變形如圖2~圖5所示。實用公式（9）計算值與實驗的對比見表3，從表3可見，試驗值比實用公式計算值偏大，說明本文提出的實用設計公式（9）用于工程設計是偏于安全的。


    4.結論
    本文化簡了任意截面柱彎扭屈曲一般性相關方程，用梁柱理論和疊加法研究任意截面柱壓彎組合承載力實用計算公式，為工程應用提供了方便，再用幾組L形截面柱偏心受壓試驗進行驗證所得計算公式是偏于安全的。到此為止，我們提出的L形截面柱，在薄壁柱彎扭相關屈曲一般性方程的理論基礎上，進行了任意截面柱軸壓分析、方程化簡、試驗驗證、L形截面常用參數計算表、試點工程[5]等一系列工作，為`L形截面柱在鋼結構住宅工程的應用提供了理論基礎。



    參考文獻
    [1]. 王明貴，張莉若，譚世友，鋼異形柱彎扭相關屈曲研究，《鋼結構》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用計算研究，《鋼結構》Vol. 22, 2007.7.
    [3] 陳紹蕃主編，高等學校試用教材《鋼結構》，1986年3月.
    [4]. 趙爽，鋼異形柱壓彎組合實用計算研究，北京科技大學研究生論文，2008.
    [5] 張莉若，王明貴，鋼異形柱在鋼結構住宅工程中的應用，2006年全國鋼結構學術年會論文集。
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