山形门式框架柱的计算长度的研究.pdfVIP

第四届全国现代结构工程学术研讨会 山形门式框架柱的计算长度的研究 卢伟煌 (福建省建筑设计研究院350001) 摘要：山形门式框架由于斜梁有轴压力，柱的计算长度按《钢结构设计规范)GBJl8—88规定确定，对于斜梁倾角较小 时，近似程度较好。当斜梁倾角较大时，误差就较大，而且偏于不安全，因此，本文就斜梁的轴压力，梁柱线刚度比，梁柱长度比 等因素对山形门式框架柱的计算长度影响进行分析，分析结果表明上面三个因素对柱脚嵌固比柱脚铰支的计算长度影响严 重的多。在钢结构设计中考虑这些因素的影响是必要的。 关键词：山形门式框架，计算长度，柱 一、概述 山形门式框架有二个特点，第一，斜梁的轴力比较大，第二，斜梁的总长度大于框架的跨度，计算这种框 架柱的计算长度有一种简便方法，即把斜梁拉平，把框架化作跨度为斜梁总长度的矩形框架，然后按矩形框 架来确定柱的计算长度。《钢结构设计规范)GBJl8—88就是这样规定的，这种方法虽然简便，并且当斜梁倾 角在100以内时近似程度较好，但当倾角在200以上时，误差就较大，而且偏于不安全。 条件的各种不同尺寸的框架。在荷载最不利的情况，即在山尖处有一集中荷载，通过计算总结出柱的计算长 度系数k的实用公式： 柱脚铰支：k=2+O．45GRGR=(2lcL)／(厶日) (1—1) 柱脚嵌固：k=1+AGrA=0．1+o．07IL／Ic (1—2) 山形门式框架几何尺寸见图2所示。，。，厶分别为柱和斜梁的惯性矩，D．J．Fraser在荷载最不利的情 况，仅考虑柱梁线刚度比对柱的计算长度的影响，而未考虑斜梁不同角度(或斜梁不同轴力)，斜梁与柱的几 何长度之比对柱计算长度的影响。 陈绍蕃教授[3]对楔形变截面门式刚架柱的计算长度也进行了研究，但不考虑斜梁轴力对柱的计算长度 的影响。 本文就斜梁的轴压力，柱梁线刚度比，梁柱几何长度比等因素对山形门式框架柱的计算长度影响进行分 厂再一 ， 析，分析方法采用考虑轴压力的压杆刚度方程，并引入柱计算长度的影响因子卢=√羞》。，其中砉为斜梁与 柱几何长度之比，兰为柱梁线刚度比，口。为斜梁与柱的轴力比。 ‘工 二、常截面压杆的刚度方程 压杆的刚度方程，应考虑轴向压力对刚度系数的影响，而这种影响在普通的刚度方程中是不考虑的。图 1中所示，为一压杆AB，两端压力为P，设杆端有转角以、以和相对位移△，由图可列出平衡微分方程如下： 4-Py) (2) 日舅=一(‰+Q柚x 上式改写为：窘“y=一竽产；其中．2E!／ M幢4-Q^8篱 上式的解为： ’ ，，=Acos(戤)+Bsin(“)一 P 其中有四个待定常数A，B，M柚，Q柚可由下面四个边界条件确定： 892 工业建筑2004年增刊 第四届全国现代结构工程学术研讨会 图1压杆受力简图 ‰=4以P：(口)+2／0口妒3(1，)一6i Q鲥=Q佃=一铷州小争哟㈤+12i了A7：(口) (3-3) 舯州加奇山卜南m㈤2南m㈤啪㈡ Q肌：Q加：一专‰妒，(t，))+3i今17。(t，) (4