有吊車作用柱腳鉸接門式剛架柱的計算長度可編輯

1、建筑結(jié)構(gòu)#對柱腳鉸接的有吊車作用柱腳鉸接門式剛架柱的計算長度第 卷 第 期年月!$#! #有吊車作用柱腳鉸接門式剛架柱的計算長度季 淵 童根樹(浙江大學(xué)土木系 杭州!#$%提要 有吊車廠房中框架柱軸力和截面都呈階形變化，階形柱的計算長度規(guī)范沒有規(guī)定。通過對柱腳鉸接的階形柱的彈性屈曲分析，得到了框架柱平面內(nèi)、平面外計算長度系數(shù)的表達式和計算表格，結(jié)果與有限元分析符合得很好。在此基礎(chǔ)上，對計算長度系數(shù)公式進行了簡化，結(jié)果對于工程設(shè)計人員進行框架柱的穩(wěn)定性設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義關(guān)鍵詞門式剛架穩(wěn)定性計算長度系數(shù)輕鋼結(jié)構(gòu)階形柱&*+,-./0 12, 3+ ,2*41+51,0. 2-0 40+. 37

2、8/ .5921./,-./ +. 3 ,2*41+5+1,.66669 52 ;25./0-0,4 ./ +5-5 .5,1+,0- 0,4 ./ 25.0 .*00 1 2+ 3./ /1./ ,2*41; + 5+/51 378/5+66251 ,- /51 3 ,0. 2-0 4 5./ 0 12, 3+7?,04*2 +!$%&;23-0 4+. ;525.5921./13. ;2 +, -./ - .59 21./- .,0+-,0./ ; + /51 36: :,2*41;,./512 1 13,*.,- 21 0 0,+ 378/0051 ,3 0 41. 5./ A .+,2

3、*5,1+76 66 6 : :+*2.+- .,025/.+ .5,1+. 2+.0* .*0# :一、引言輕型廠房當?shù)踯噰嵨徊淮?，且地基條件較差時，為節(jié)省地基基礎(chǔ)費用，可將柱腳設(shè)計為鉸接，如圖 所示。由于吊車荷載的作用，剛架柱分為上下兩段。規(guī)范 對這種柱腳鉸接的階形柱上下柱的計算長度系數(shù)沒有給出表格供參閱。因此必須由設(shè)計人員利用理論圖 柱腳鉸接有吊車廠房 圖 階形柱求解或采用明顯偏保守的估算方法近似取值。對柱腳$固定的階形柱，我國國家規(guī)范 及文給出了柱頂鉸通過仔細計算，在 # C# 時，柱的計算長度系數(shù)為支或夾支時的計算長度系數(shù)的表格，而要將實際結(jié)構(gòu)（）#DEF !D%F# %DF# F#

4、, ! +硬歸入此兩類，近似程度較大。在此類框架中，梁對柱的約束作用對于框架柱的穩(wěn)定性影響很大，研究柱腳式中：。（ ），#C& & G& C% %鉸接的階形柱的計算長度必須正確考慮梁對柱的約束如果梁柱剛性連接，梁對柱提供轉(zhuǎn)動約束，數(shù)值為作用。此時上下柱的計算長度與有關(guān)，經(jīng)詳細分析，B!、平面內(nèi)失穩(wěn)的計算長度系數(shù)下柱的計算長度系數(shù)可以很精確地用下式表示：圖 所示階形柱，柱腳鉸接，柱頂與梁轉(zhuǎn)動約束，$ E$（）H- ! F- $#- . $#- F F-.約束剛度為， 為橫梁的線剛度 （ ）。下 $ + + $ + + $ + +B! !C# $段軸力、長度和慣性矩為上段柱軸力、長度、慣性矩分別為

5、一般），剛架穩(wěn)定$ $ $ $ # $（ ） （ ）$ （ ）$#B#- +$ + + $ + ; +% & # # C#（）性得到& % #設(shè)計按有側(cè)移失穩(wěn)控制利用剛架穩(wěn)定理論發(fā)生有側(cè)移失穩(wěn)時的臨界方程如下式中： C $，-C) $ & % #,+ ,+51+51（) $（）$ G-* ,+ +B +51 ,+ ,# （ ） $. C$ G$-G !;式中， C &% #C & % # C 式（）同式（）的精確解誤差不超過 （圖）。! $ $ !$ $ ! $/ !， ， 。! ! C! !C# & !C# &當 在 到區(qū)間變化，關(guān)于 有下面的簡#D#F I化關(guān)對柱腳鉸接的柱，如果柱頂與梁鉸

6、支，此時框架柱系式成立：相當于搖擺柱。該柱的有側(cè)移失穩(wěn)依賴其它柱子對它E, +$ $ #DE E提供的側(cè)向支持，只需要驗算該柱的無側(cè)移失穩(wěn)能力$ $ （$ $ ）!$!#）和固支其中， ，分別為柱頂取鉸支（ 文 給出了求解上式平衡方程的穩(wěn)定函數(shù)的表! ! !#$%&%）時下柱的計算長度系數(shù)。與式（ ）精確解相格，文 給出了上柱計算長度的圖表。經(jīng)過仔細分 和 之 間 （ 圖 ）。 在 實比， 式（ ）的 誤差 在析，發(fā)現(xiàn)上柱的計算長度可以用下式表示：際 設(shè)計 中 ， 根 據(jù) 和 查 出見 表 ，）， 并與 ! ! ! + + !+ + . +! ! ! ! + +# 0# # !#!# # 0#

7、 +# +#! !$ $ $ $ $ $起代入式（） ， 即 可 確 定 柱 的 計 算 長 度 系數(shù)。! ! ! + ! ! !#.+ !+# .1# !%# $ !%# $ .1# $ !+# $ .+# $其中#$%- %- $+ - + -由上式得到 .#. 曲線見圖，該結(jié)果同文 的結(jié)果符合得很好，誤差不超過由上柱平面外計算長度系數(shù) ，按下式可獲得下長度系數(shù)或 # # # ! 1$! ! $!于 的時候，下柱的計算長度系數(shù)要大于柱平面 外計算上柱， 此時有# # 。這是因為下柱對上柱提供約束，使得上柱的穩(wěn)定承載力得到提高。在 # # 時，式（ ）可以進步簡化為：+0# !#.1$*下柱

8、平面內(nèi)計算長度圖 下柱平面內(nèi)計算長!%!%+*!+#* # * #$* #$系數(shù)式（ ）與式（ ）的比較式（ ）與式（ ）的比較+ 當 ， 在 區(qū)間 ，變化，上式的誤差不超過#$ % （圖 ）。進 一 步 ， 由 下 柱 計 算 長 度 系 數(shù) ， 再 按 下 式 計 算 % .可以得到上柱平面內(nèi)計算長度系數(shù) ：、平面外計算長度系數(shù)按規(guī)范規(guī)定，平面外計算長度一般取側(cè)向支撐點之間的距離。對于柱腳鉸支的輕鋼廠房柱（圖 ），下柱與上柱一般有 ， ，而上柱長度$ $ % $% &小于 & ，上柱平面外的穩(wěn)定性遠遠好于下柱。上柱對下柱提供很大的約束作用，設(shè)計中可以加以考慮圖 平面外計算長度系數(shù)結(jié)果比較對

9、于平面外穩(wěn)定，圖 中的框架柱模型可以等效為 圖 所 示 模 型 柱 ， 其 平 衡 方 程柱腳鉸接平面內(nèi)下柱計算長度系數(shù) （ ）! ! $%&% ! #! - ! - !（） * # % . , ! %&% %&% %& %&!% %&!% %& % %&% %&.% %&0% %&1% %&2% &%&+%&!%!%&02 0&%! &01 +&!. !&+ %&. 2& 2 1&0 1& 0&.! 0&!2&+.&11其中，# & + ,%# & + ,% ! !%& % !2&+2 !%&12 0& &2 +& % !&!2%&0 2&0% 1&2+ 1&+ 0&10 0& 1 0& ，

10、 %&.% !2& !&% 0&+ & +&.!& . &% %&%+2 &!21&0+ 1&!0 0&2%0&.%# ,% & # ,% &%&1%!&!0 0&.%& +&22 !&2+ &0 %& 2 2&02 2&!&% !2&10 !& 0&2 &1+ & ! +&+2 &22 &%.!2&.01&1! 1& 1 1&2%&+22&12 2& 2 2&1 1&2&!%+%&! !&2% 1&+. .&+% &2+ +&2 !&.% &0! &% %&.+%&!0 2&20 2&0+&% +%& !&+% 1&1+.&1 &! & 0 +&+% !& 0 &12 & .&! %&1 %

11、&.&.%+%&0 !&0 2&+0 0&.&1&!0 &%0 +&!2 !&0!&+ !&% &1% &.%&1%+&! !+&!. 2&20 1& .&12 .&%+ &12 &0 +&. +&!2+&% !&01 !&.%!&%+&+ !+&1! !%&.! 1&1+ 0&.0 .&1 &00 &%2 &.! &!1 &%! +&1 +&.!&!% +&21 !& ! !&+! 2 &.% 1& 2 0&0 .&0% .&%. &.! &+% &%. &1. &0!&% +!&1 ! &%0 !&%0 !%& 2&+ 1&. 0&. 0&% .&. .&+.&! &2 &1%!&.%+&

12、% !&0.!&1 !&!.!%&!2&1&. 1&%10&.20& 0&!% 0&%+ .&2%!&1%+&. !.& 1!+&.1!& !&1!%&!2&. 2&!1&0.1&% 1&+%1& 1&%!+&%+&. !0&! ! &+ !+&%.!&!& !%&.2!%&2 2&1 2&.%2& 2&!. 2&+&!%+&01!1&%!&!&% !+&! !&! !&0 !&!0 !%&2 !%&0!%&+ !%& % !%&!2+&+&!1&1.!.&+&20&+ !+& !&1!&+. !&% !&1+ !&.0 !& !& +&.%+.&+ !2&0 !0&!. !&2.!&.% !

13、+&12!+& . !+&0 !&2. !&1 !&.1 !&1+&1%+%&1 !1&! !.&2. !.&2!&.! &22! &1&% !+&2 !+&1+ !+&0（）計算模型/ （）長度系數(shù)#&% +0&+&1 !2&2 !0&22 !0&! !.&0 !.&%2 !&0% !& ! &! &22 ! &2%+.&1&+% !1&%圖 柱腳鉸接階形柱平面外模型與計算長度系數(shù)（下轉(zhuǎn)第 頁）2+是，現(xiàn)場數(shù)據(jù)+。需要注意的管底部視為不處理時將測斜墻體底部有動點，而計算%位移，如考慮測斜管底部 有,!$%位移，則實測與計算結(jié)果較吻合。五、結(jié)論隨著城市地鐵建設(shè)的發(fā)展，新建的換乘地鐵車站有時緊靠

14、既有老地鐵車站，形成平圖 三維有限元計算模型行換乘。對此類工程的計算 圖 計算與實測對比四、實例 分析，提 出了一種基于彈性地采用 圖 （ ） 所 示 的 計 算 模 型 ， 將 基 坑 圍 護 結(jié) 構(gòu) 和 基上的板殼有限元計算模型，并通過兩種土壓力作用 #既有車站結(jié)構(gòu)視為彈性地基上的板殼單元，不僅可以 方案的對比分析，提出了一種該模型中土壓力的作用取一幅連續(xù)墻進行平面分析，而且可以對整個結(jié)構(gòu)進 形式。該模型簡單實用，相對于彈性地基梁模型而言，行空間分析，考慮基坑變形的空間效應(yīng)。 可以對整個基坑圍護結(jié)構(gòu)進行空間分析，更符合現(xiàn)場如某深基坑長，寬，深，圍護結(jié)構(gòu)實際情況$% & % %采用厚 的 鋼

15、筋混凝土連續(xù)墻和 道 !+ 鋼參考文獻& % *王元湘，胡建忠 地鐵換乘站站位選定中的深基坑工程問題 世界 支撐，該基坑與既有運營地鐵車站相距約 。采用 & - -! %隧道， ，（）彈性地基上的板殼有限元模型進行計算，土壓力作用況龍川 深基坑施工對地鐵隧道的影響 巖土工程學(xué)報， ，模式取圖 （）所示，三維有限元模型如圖 所示，該圖中是一半的基坑計算范圍，計算得到的基坑靠車站側(cè)王勖成，邵敏 有限單元法基本原理和數(shù)值方法 北京：清華大墻體在離基坑角點 處變形和實測結(jié)果對比見圖 學(xué)出版社，, &% &-（ 上 接 第 頁 ） & 。在這種情況下，只要將上下柱位置對調(diào)，,& & 柱腳鉸接平面內(nèi)下柱計算長度系數(shù) （）表式（ ）可以改! ! .!寫為：! #!�&,#0&*# 0&$# 0&! & &! ! , $ !+ * /& %$ $ $ $（）& +, , ,#0,-?57%:6AB57AC7DAA6;EAC76F;-GH176IJKF時，上柱的計算長度系#558H5% 6;NDI 9578OC-P5:FA