无比钢片柱换算长细比探讨#

1、中国科技论文在线- PAGE 4 - FORMTEXT 无比钢片柱换算长细比探讨基金项目：国家大学生创新实践计划项目(091029046) FORMTEXT 雷明鸣作者简介：雷明鸣（1989年-），男，主要研究方向无比钢结构节能住宅技术开发. 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 中国矿业大学孙越崎学院，江苏徐州 221000 * MERGEFORMAT中国矿业大学孙越崎学院，江苏徐州 221000SET bkPostcode 221000 * MERGEFORMAT221000SET bkMobile* MERGEFORMAET bkTelphone* MERGEFORMAET bkAddress 江苏徐州中国矿业大学

3、南湖校区桃5A210 * MERGEFORMAT江苏徐州中国矿业大学南湖校区桃5A210SET bkEmail * MERGEFORMATSET bkIntroduction 雷明鸣（1989年-），男，主要研究方向无比钢结构节能住宅技术开发 * MERGEFORMAT雷明鸣（1989年-），男，主要研究方向无比钢结构节能住宅技术开发SET bkAuthorCHN 雷明鸣 * MERGEFORMAT雷明鸣SET bkAuthorEN Lei Mingming * MERGEFORMATLei MingmingSET bkContact 雷明鸣 * MERGEFORMAT雷明鸣SET bkFun

4、d 国家大学生创新实践计划项目(091029046) * MERGEFORMAT国家大学生创新实践计划项目(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*|*专著*|*李登满.冷弯薄壁型无比钢建筑体系.建设科技，2005(18)2*|*专著*|*魏明钟钢结构( 第二版)M武汉：武汉理工大学出版社，20021301313*|*专著*|*陈绍蕃钢结构设计原理(第二版)M北京：科学出版社19974*|*专著*|*龙驭球，包世华结构力学教程(上册)M北京：高等教育出版社，2002247248 * MERGEFORMAT1*|*专著*|*李登满.冷弯薄壁型无比钢建筑体系.建设科技，2005(18)2*|*专著*|*魏明钟钢结构( 第二版)M武汉：武汉理工大学出版社，20021301313*|*专著*|*陈绍蕃钢结构设计原理(第二版)

6、M北京：科学出版社19974*|*专著*|*龙驭球，包世华结构力学教程(上册)M北京：高等教育出版社，2002247248SET bkAuthorsInfo *|1|雷明鸣|Lei Mingming|中国矿业大学孙越崎学院，江苏徐州 221000|Sun Yueqi School, College Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000|雷明鸣（1989年-），男，主要研究方向无比钢结构节能住宅技术开发|江苏徐州中国矿业大学南湖校区桃5A210|22100015152110369 * MERG

7、EFORMAT*|1|雷明鸣|Lei Mingming|中国矿业大学孙越崎学院，江苏徐州 221000|Sun Yueqi School, College Univercity of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu 221000|雷明鸣（1989年-），男，主要研究方向无比钢结构节能住宅技术开发|江苏徐州中国矿业大学南湖校区桃5A210|22100015152110369SET bkTitleInfo 无比钢片柱换算长细比探讨|The Study to the Slenderness Ratio of Web Light St

8、eer Column|国家大学生创新实践计划项目(091029046) * MERGEFORMAT无比钢片柱换算长细比探讨|The Study to the Slenderness Ratio of Web Light Steer Column|国家大学生创新实践计划项目(091029046)（中国矿业大学孙越崎学院，江苏徐州 221000）SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT 摘要： FORMTEXT 通过虚功原理对无比钢片柱换算长细比进行了分析，结果表明，现行钢结构设计规范（GB50017-2003）关于

9、缀条格构柱换算长细比的计算式适用于无比钢片柱。通过比较无比钢片柱与一般格构式柱的换算长细比，得出了无比钢整体稳定性更好。同时结合工程实例给出了无比钢片柱换算长细比的计算方法，可供工程设计人员在无比钢片柱布置及换算长细比计算时参考。关键词： FORMTEXT 无比钢；虚功原理；格构柱；换算长细比中图分类号： 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引言无比钢片柱1由冷弯薄壁方(矩)形钢管和V型连接件通过自攻螺丝连接而成，可充当墙体中的受力骨架。无比钢结构体系具有墙厚小、质量轻、抗震性能好、施工速度快、管线布置方便、阻热、保温、防火等特点，近20年来在加拿

13、大等北美地区得到了广泛的应用，除主要用于4层及以下的低层住宅外，在多层(6层)建筑中也有应用。显然，把无比钢技术引进到中国，用于低、多层建筑，符合国家产业政策，具有重要的经济价值和社会效益。探讨无比钢片柱最关键因素是其整体稳定性，换算长细比决定着构件的整体稳定性，但现有资料中对无比钢片柱换算长细比计算方法设计较少，故对其进行研究就相当有必要。本文针对无比钢片柱换算长细比研究，借助钢结构设计规范中对缀条式格构柱的计算方法，给出了相应的计算公式和实例分析。无比钢结构片柱无比钢龙骨体系无比钢龙骨体系2简称无比钢，是一种冷弯薄壁型钢结构体系，其上部结构由楼板、析架梁和墙体构成，而结构体系中最基本的单元

14、是小析架（片柱），由冷弯薄壁方(矩)形钢管和V型连接件通过自攻螺丝连接而成，它既可直接作为楼层中的析架梁，也可充当墙体中的受力骨架。墙体则是通过蒙皮、抗拉钢带和自攻螺丝把若干竖放的小析架整体装配而形成的。无比钢片柱桁架片柱是墙体中的主要受力构件，其间距可根据蒙皮尺寸、墙体高度及荷载大小等因素确定，一般为400一600mm；片柱上、下弦杆均为4040mm镀锌冷弯方钢管，厚度可取0.8一2.0mm；片柱中的V型连接件间距在600mm900mm之间，一般选择中、小型号，相应墙体厚度有240mm和150mm两种。片柱的构造基本上切断了热传递路径，因此无比钢墙体的保温隔热效果非常好。桁架方柱实际由两个片

15、柱通过V形件连接而成。由于方柱承载力大，稳定性好，一般布置在墙体转角处或集中力较大位置。当墙太长时，也可在墙中间设置方柱，以利于墙的稳定。图1.无比钢片柱示意图换算长细比求解首先将其近似看成格构式缀条式构件，利用虚功原理求解其换算长细比。缀条柱绕实轴的稳定计算与实腹式构件相同，但是绕虚轴的整体稳定临界力比长细比相同的实腹式构件低。它的组成形式不同于实腹式压杆，其肢件不是连续的板而只是每隔一定距离用缀条联系起来。当其绕虚轴弯曲时，压杆的剪切变形较大，剪力造成的附加弯曲影响不能忽略。在格构式柱的设计中，对虚轴失稳的计算，通常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。根据

16、弹性稳定理论3，当考虑剪切变形时，其临界力的计算公式为 （1）其中，为格构式柱绕虚轴临界力换算为实腹式柱临界力的换算长细比。为计算单元毛截面面积。图2.缀条住示意图如图2所示，根据虚功原理4在单位剪力作用下一侧缀材所受剪力。设一个节间内两侧斜缀条的面积之和为，其内力为，斜缀条长为，为斜缀条与柱轴线间的夹角，则斜缀条的轴向变形为 （2）假设变形和剪切角是有限的微小值，则由引起的水平变位 （3）故剪切角为 （4）将代入式（1）中，得到 （5）根据钢结构设计规范（GB500172003）加以简化，可得双肢缀条式格构式构件的换算长细比为 （6）然后考虑到无比钢片柱缀条不仅有两根斜缀条，其中还有竖直连接

17、缀条，因此不能仅仅根据以上格构式公式计算。通过受力分析可知，中间竖直缀条不仅起到连接两斜缀条的作用，而且还增强了斜缀条的稳定性，增大了中间受力面积，一定程度上防治了出现应力集中现象。中间的竖直缀条增大了计算单元的全截面毛截面面积，即原来的应该乘上一个面积增大系数（）。最终考虑无比钢片柱竖直缀条的影响，其换算长细比计算公式应该改为： （7）工程实例某大型工业厂房中采用无比钢片柱，片柱V型连接件与双肢采用螺栓连接。双肢由两根4040mm镀锌冷弯薄壁型钢管组成，V型连接件采用除去翼缘厚度为1.01.2mm的冷弯C型截面。材料为Q235钢，柱长7m，两端铰支。利用式(7)计算其换算长细比，将得到的值与按规范计算一般格构式缀条的结果相比较，结果见表1：表1.不同计算方法下的换算长细比计算公式无比钢片柱一般格构式缀条换算长细比78.4763.58结论钢结构设计规范对缀条格构柱换算长细比的计算采用统一的计算公式，考虑面积增大系数后同样适用于无比钢片柱换算长细比的计算。并且可以通过实例看出，一方面利用修正后的计算式计算结果比单纯利用规范近似计算得到的换算长细比大，所以该修正公式计算较安全；另