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        鋼網架結構設計的構件的計算長度和允許長細比

        編輯:山東淄博綠之源建材有限公司  時間:2018-05-29


            計算長度是鋼網架結構設計中頻繁出現的術語,什么是計算長度?這不是一二句話就可以說清楚的??梢钥纯匆幏禤.3頁上的術語解釋:“構件在其有效約束點間的幾何長度乘以考慮桿端變形情況和所受荷載情況的系數而得的等效長度,用于計算長細比。計算焊縫連接強度時采用的焊縫長度?!笔聦嵣线@句話,不如簡化為:“用于計算長細比的等效長度”。什么又是等效長度呢?就是等效歐拉柱的長度。所謂歐拉柱就是兩端為鉸支的軸心受壓柱。

        關于歐拉柱我們在前面一節已經提到了,理想狀態的歐拉柱的臨界荷載是:,將截面慣性矩用

        為截面面積和截面回轉半徑)替代,可以得到:該式也可以寫為,再引入穩定系數, 顯然,即穩定系數是長細比的函數。如果截面應力小于臨界應力,即,則柱的穩定是可以保證的。也即。這就是我們熟悉的計算軸心壓桿穩定的公式來源和基本運算思路。實際運用時,先求出長細比,再查表得到穩定系數,就可以得到結果。當然,規范給出的穩定系數實際上考慮各種缺陷的影響,已經進行了折減,同時屈服應力也改換成設計應力。

        不同邊界條件(約束條件)的臨界荷載是不同的,圖.9給出了幾種典型的臨界荷載解答。如果我們用,則可以得到統一的計算式,也就是我們可以查一個穩定系數表,這樣給實際計算帶來很大的方便。l0就是計算長度,就是計算長度系數。根據圖.9我們很容易得出,對于兩端簡支的桿,其計算長度就是桿的幾何長度,計算長度系數就是1,對于一端固定,一端簡支,其計算長度系數是0.7(實際運用取0.8),計算長度系數選取的正確與否直接影響到穩定驗算是否正確。必須慎重決定。

            本次鋼網架結構規范對交叉壓桿平面外計算長度的規定比老規范要更全面更準確一些(見規范的5.3.2條)。

            對于框架柱的計算長度,本次新規范有兩點修正,一是對于有支撐的框架根據抗側移剛度的大小分為強支撐框架和弱支撐框架。二是在計算框架梁的線剛度時,增加了梁遠端約束的影響系數。同時還規定了柱與基礎為鉸接時,平板柱腳取K2=0.1。事實上,根據加拿大的研究和實驗表明[1]:對于通常視為典型的鉸接的那種僅中部有兩個螺栓的平板柱腳,實際上也有很強的嵌固作用,0.1顯然取值偏低。

            強支撐和弱支撐的判別,在實際計算時是比較煩瑣的,但是通過一些實際的計算結果表明:按照以往慣例設置的支撐,都是強支撐。一個計算實例[2]是6層辦公樓,層高4米,3跨8+4+8米??v向60米,柱距6米,僅設置了4片交叉支撐,計算的結果是,用2L80X8角鋼就可滿足強支撐的要求。因此可以認為實際結構中的框架,只要設置了支撐,絕大部分都是無側移框架。

            規范規定受壓構件的允許長細比,一般不宜超過150,還是沿用前蘇聯的規范,這是因為在上世紀八十年代以前,我國的鋼結構基本上用于冶金企業的廠房,這些廠房大都荷載大且環境惡劣,長細比要求嚴格一些是應該的。但與國際上多數國家相比較,偏于保守一些?,F在世界上多數國家的規范都把受壓構件的長細比控制在200以上。比如美國[4],英國是200,而法國和日本是250。顯然我國的規范是偏低。由于鋼結構的承載力較高,在不少場合是構造要求起控制因素,例如管道支架等,長細比就可以適當的放寬一些。我國的《網架結構設計與施工規程JGJ7-91》則規定壓桿的長細比為180。筆者認為長細比應該再規定的細致一些,多幾個區段,這樣會使設計者使用起來更方便。

            另外還要注意,對于多層和高層鋼網架鋼結構房屋,在基本地震烈度6度以上(即需要考慮抗震時,框架柱的長細比都小于120。而且是強制性條文,具體規定見GB50011。


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