無比鋼片柱換算長細(xì)比探討#

1、中國科技論文在線- PAGE 4 - FORMTEXT 無比鋼片柱換算長細(xì)比探討基金項(xiàng)目：國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目(091029046) FORMTEXT 雷明鳴作者簡介：雷明鳴（1989年-），男，主要研究方向無比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅技術(shù)開發(fā). E-mail: SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkCompanyEN Sun Yueqi School, College Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000 * MERGEFORMATSun Yueqi School, College

2、 Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000SET bkCompanyCHN 中國礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院，江蘇徐州 221000 * MERGEFORMAT中國礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院，江蘇徐州 221000SET bkPostcode 221000 * MERGEFORMAT221000SET bkMobile* MERGEFORMAET bkTelphone* MERGEFORMAET bkAddress 江蘇徐州中國礦業(yè)大學(xué)

3、南湖校區(qū)桃5A210 * MERGEFORMAT江蘇徐州中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)桃5A210SET bkEmail * MERGEFORMATSET bkIntroduction 雷明鳴（1989年-），男，主要研究方向無比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅技術(shù)開發(fā) * MERGEFORMAT雷明鳴（1989年-），男，主要研究方向無比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅技術(shù)開發(fā)SET bkAuthorCHN 雷明鳴 * MERGEFORMAT雷明鳴SET bkAuthorEN Lei Mingming * MERGEFORMATLei MingmingSET bkContact 雷明鳴 * MERGEFORMAT雷明鳴SET bkFun

4、d 國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目(091029046) * MERGEFORMAT國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目(091029046)SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkRefere

5、ncesInfo 1*|*專著*|*李登滿.冷彎薄壁型無比鋼建筑體系.建設(shè)科技，2005(18)2*|*專著*|*魏明鐘鋼結(jié)構(gòu)( 第二版)M武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20021301313*|*專著*|*陳紹蕃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(第二版)M北京：科學(xué)出版社19974*|*專著*|*龍馭球，包世華結(jié)構(gòu)力學(xué)教程(上冊)M北京：高等教育出版社，2002247248 * MERGEFORMAT1*|*專著*|*李登滿.冷彎薄壁型無比鋼建筑體系.建設(shè)科技，2005(18)2*|*專著*|*魏明鐘鋼結(jié)構(gòu)( 第二版)M武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20021301313*|*專著*|*陳紹蕃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(第二版)

6、M北京：科學(xué)出版社19974*|*專著*|*龍馭球，包世華結(jié)構(gòu)力學(xué)教程(上冊)M北京：高等教育出版社，2002247248SET bkAuthorsInfo *|1|雷明鳴|Lei Mingming|中國礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院，江蘇徐州 221000|Sun Yueqi School, College Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000|雷明鳴（1989年-），男，主要研究方向無比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅技術(shù)開發(fā)|江蘇徐州中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)桃5A210|22100015152110369 * MERG

7、EFORMAT*|1|雷明鳴|Lei Mingming|中國礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院，江蘇徐州 221000|Sun Yueqi School, College Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000|雷明鳴（1989年-），男，主要研究方向無比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅技術(shù)開發(fā)|江蘇徐州中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)桃5A210|22100015152110369SET bkTitleInfo 無比鋼片柱換算長細(xì)比探討|The Study to the Slenderness Ratio of Web Light St

8、eer Column|國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目(091029046) * MERGEFORMAT無比鋼片柱換算長細(xì)比探討|The Study to the Slenderness Ratio of Web Light Steer Column|國家大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目(091029046)（中國礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院，江蘇徐州 221000）SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT 摘要： FORMTEXT 通過虛功原理對無比鋼片柱換算長細(xì)比進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）關(guān)于

9、綴條格構(gòu)柱換算長細(xì)比的計(jì)算式適用于無比鋼片柱。通過比較無比鋼片柱與一般格構(gòu)式柱的換算長細(xì)比，得出了無比鋼整體穩(wěn)定性更好。同時(shí)結(jié)合工程實(shí)例給出了無比鋼片柱換算長細(xì)比的計(jì)算方法，可供工程設(shè)計(jì)人員在無比鋼片柱布置及換算長細(xì)比計(jì)算時(shí)參考。關(guān)鍵詞： FORMTEXT 無比鋼；虛功原理；格構(gòu)柱；換算長細(xì)比中圖分類號： FORMTEXT TU391SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT FORMTEXT The Study to the Slenderness Ratio of Web Light Steer Column

10、FORMTEXT Lei Mingming(Sun Yueqi School, College Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000)Abstract: FORMTEXT Through the principle of virtual work,we analyze the slenderness ratio of web light steel column.The results show that,Design Code Steel Structure(GB50017-2003) is suitable fo

11、r the web light steer on the calculation of the slenderness ratio of the Lattice batten.By comparing the slenderness ratio between the web steel and the general Lattice batten,we can canclude that the web steel column has the better overall stability.At the same time a practical engineering example

12、gives the calculation method for the slenderness ratio,which can be the reference for designing and calculating.Key words: FORMTEXT web steel;principle of virtual;lattice column;slenderness ratio引言無比鋼片柱1由冷彎薄壁方(矩)形鋼管和V型連接件通過自攻螺絲連接而成，可充當(dāng)墻體中的受力骨架。無比鋼結(jié)構(gòu)體系具有墻厚小、質(zhì)量輕、抗震性能好、施工速度快、管線布置方便、阻熱、保溫、防火等特點(diǎn)，近20年來在加拿

13、大等北美地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，除主要用于4層及以下的低層住宅外，在多層(6層)建筑中也有應(yīng)用。顯然，把無比鋼技術(shù)引進(jìn)到中國，用于低、多層建筑，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會效益。探討無比鋼片柱最關(guān)鍵因素是其整體穩(wěn)定性，換算長細(xì)比決定著構(gòu)件的整體穩(wěn)定性，但現(xiàn)有資料中對無比鋼片柱換算長細(xì)比計(jì)算方法設(shè)計(jì)較少，故對其進(jìn)行研究就相當(dāng)有必要。本文針對無比鋼片柱換算長細(xì)比研究，借助鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對綴條式格構(gòu)柱的計(jì)算方法，給出了相應(yīng)的計(jì)算公式和實(shí)例分析。無比鋼結(jié)構(gòu)片柱無比鋼龍骨體系無比鋼龍骨體系2簡稱無比鋼，是一種冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系，其上部結(jié)構(gòu)由樓板、析架梁和墻體構(gòu)成，而結(jié)構(gòu)體系中最基本的單元

14、是小析架（片柱），由冷彎薄壁方(矩)形鋼管和V型連接件通過自攻螺絲連接而成，它既可直接作為樓層中的析架梁，也可充當(dāng)墻體中的受力骨架。墻體則是通過蒙皮、抗拉鋼帶和自攻螺絲把若干豎放的小析架整體裝配而形成的。無比鋼片柱桁架片柱是墻體中的主要受力構(gòu)件，其間距可根據(jù)蒙皮尺寸、墻體高度及荷載大小等因素確定，一般為400一600mm；片柱上、下弦桿均為4040mm鍍鋅冷彎方鋼管，厚度可取0.8一2.0mm；片柱中的V型連接件間距在600mm900mm之間，一般選擇中、小型號，相應(yīng)墻體厚度有240mm和150mm兩種。片柱的構(gòu)造基本上切斷了熱傳遞路徑，因此無比鋼墻體的保溫隔熱效果非常好。桁架方柱實(shí)際由兩個(gè)片

15、柱通過V形件連接而成。由于方柱承載力大，穩(wěn)定性好，一般布置在墻體轉(zhuǎn)角處或集中力較大位置。當(dāng)墻太長時(shí)，也可在墻中間設(shè)置方柱，以利于墻的穩(wěn)定。圖1.無比鋼片柱示意圖換算長細(xì)比求解首先將其近似看成格構(gòu)式綴條式構(gòu)件，利用虛功原理求解其換算長細(xì)比。綴條柱繞實(shí)軸的穩(wěn)定計(jì)算與實(shí)腹式構(gòu)件相同，但是繞虛軸的整體穩(wěn)定臨界力比長細(xì)比相同的實(shí)腹式構(gòu)件低。它的組成形式不同于實(shí)腹式壓桿，其肢件不是連續(xù)的板而只是每隔一定距離用綴條聯(lián)系起來。當(dāng)其繞虛軸彎曲時(shí)，壓桿的剪切變形較大，剪力造成的附加彎曲影響不能忽略。在格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)中，對虛軸失穩(wěn)的計(jì)算，通常以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。根據(jù)

16、彈性穩(wěn)定理論3，當(dāng)考慮剪切變形時(shí)，其臨界力的計(jì)算公式為 （1）其中，為格構(gòu)式柱繞虛軸臨界力換算為實(shí)腹式柱臨界力的換算長細(xì)比。為計(jì)算單元毛截面面積。圖2.綴條住示意圖如圖2所示，根據(jù)虛功原理4在單位剪力作用下一側(cè)綴材所受剪力。設(shè)一個(gè)節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條的面積之和為，其內(nèi)力為，斜綴條長為，為斜綴條與柱軸線間的夾角，則斜綴條的軸向變形為 （2）假設(shè)變形和剪切角是有限的微小值，則由引起的水平變位 （3）故剪切角為 （4）將代入式（1）中，得到 （5）根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500172003）加以簡化，可得雙肢綴條式格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比為 （6）然后考慮到無比鋼片柱綴條不僅有兩根斜綴條，其中還有豎直連接

17、綴條，因此不能僅僅根據(jù)以上格構(gòu)式公式計(jì)算。通過受力分析可知，中間豎直綴條不僅起到連接兩斜綴條的作用，而且還增強(qiáng)了斜綴條的穩(wěn)定性，增大了中間受力面積，一定程度上防治了出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。中間的豎直綴條增大了計(jì)算單元的全截面毛截面面積，即原來的應(yīng)該乘上一個(gè)面積增大系數(shù)（）。最終考慮無比鋼片柱豎直綴條的影響，其換算長細(xì)比計(jì)算公式應(yīng)該改為： （7）工程實(shí)例某大型工業(yè)廠房中采用無比鋼片柱，片柱V型連接件與雙肢采用螺栓連接。雙肢由兩根4040mm鍍鋅冷彎薄壁型鋼管組成，V型連接件采用除去翼緣厚度為1.01.2mm的冷彎C型截面。材料為Q235鋼，柱長7m，兩端鉸支。利用式(7)計(jì)算其換算長細(xì)比，將得到的值與按規(guī)范計(jì)算一般格構(gòu)式綴條的結(jié)果相比較，結(jié)果見表1：表1.不同計(jì)算方法下的換算長細(xì)比計(jì)算公式無比鋼片柱一般格構(gòu)式綴條換算長細(xì)比78.4763.58結(jié)論鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對綴條格構(gòu)柱換算長細(xì)比的計(jì)算采用統(tǒng)一的計(jì)算公式，考慮面積增大系數(shù)后同樣適用于無比鋼片柱換算長細(xì)比的計(jì)算。并且可以通過實(shí)例看出，一方面利用修正后的計(jì)算式計(jì)算結(jié)果比單純利用規(guī)范近似計(jì)算得到的換算長細(xì)比大，所以該修正公式計(jì)算較安全；另