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鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]
鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究
    鋼異形柱彎扭相關(guān)屈曲研究
    王明貴 張莉若 譚世友
    （中國(guó)建筑科學(xué)研究院 北京 100013）

    摘要 本文用彈性薄壁柱理論，推導(dǎo)了開口任意截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程，并由此簡(jiǎn)化到單軸對(duì)稱截面、雙軸對(duì)稱截面經(jīng)典方程。進(jìn)而研究了L形柱軸向受壓的承載力即φ-λ曲線，以便工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。
    關(guān)鍵詞 鋼異形柱，彈性薄壁柱理論，相關(guān)屈曲

    1、前言
    　　在鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)體系主要是用熱軋H型鋼建造多層（4~6層）或小高層（7~18層）的框架結(jié)構(gòu)，H型鋼柱截面尺寸一般在200mm×200mm至400mm×400mm，再加上保護(hù)層和飾面，柱子在室內(nèi)凸出，影響建筑美觀，使用不方便。其實(shí)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)也存在類似的問題，但鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為此研究了一種異形柱（肢長(zhǎng)和肢寬比為2～4，區(qū)別于短肢剪力墻─肢長(zhǎng)和肢寬比為5～8），應(yīng)用于住宅建筑中，較好地解決了室內(nèi)柱角凸出的問題。由此設(shè)想，在鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中若能使用鋼異形柱，就能解決鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑室內(nèi)柱角凸出問題。例如中柱用十字形截面、邊柱用T形截面、角柱用L型截面，它們都由H型鋼和T型鋼組合而成，我們稱它們?yōu)殇摦愋沃鐖D1所示。我國(guó)現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2條對(duì)十字形柱和T形柱給出了設(shè)計(jì)計(jì)算公式，但沒有圖1（c）所示L形柱的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，有關(guān)資料查閱也未見這方面的研究報(bào)導(dǎo)文獻(xiàn)。因此，本文將研究L形鋼異形柱承載力，為鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用做理論研究。
    　　本文用彈性薄壁柱理論，推導(dǎo)了任意開口截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程，并由此簡(jiǎn)化到單軸對(duì)稱截面、雙軸對(duì)稱截面的柱壓彎屈曲經(jīng)典方程。進(jìn)而研究了L形截面柱軸向受壓的承載力及其φ-λ曲線，以便工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。

    2、任意開口截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程



    將上式寫為： ，由 ，即可得任意截面柱彎扭屈曲相關(guān)方程：





    4、總結(jié)
    　　本文提出了L形鋼異型柱，并用彈性薄壁柱理論的任意截面開口薄壁柱彎扭屈曲相關(guān)方程，為L(zhǎng)形截面鋼柱應(yīng)用研究提供了理論基礎(chǔ)。本文提出的L形截面鋼柱由普通熱軋H型鋼和T型鋼組合而成，不僅滿足了鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的需要，而且它不同于角鋼而具有邊緣約束構(gòu)件，故承載力比同截面面積的H型鋼高，有進(jìn)一步研究的理論和實(shí)際意義。限于篇幅，L形柱壓彎承載力應(yīng)用研究將另文發(fā)表。

    參考文獻(xiàn)
    [1]. 陳驥，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社.2001
    [2]. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003
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