钢构架柱子的计算长度

1．引言构筑物中常用的钢结构不仅有刚架(所有梁柱连接均为刚接)和桁架,而且有既不属于刚架也不属于桁架的竖向平面杆系结构．如图．本文称之为构架。由于基于P-△法的程序还没有在钢结构工程设计中广泛应用．目前有规范依据的钢构架设计方法仍是就钢构架所受的各种作用．分类按一般结构力学计算方法(一阶分析方法)确定构件的效应．经过必要的组合得到构件的最不利效应。用柱的计算长度来近似地考虑了钢构架本身的二阶效应．即把柱当作具有如此计算长度的两端铰接的压弯构件作整体稳定计算。显然．确定钢构架柱子的计算长度十分重要。     

二次变截面柱的计算长度

一、前言 单层厂房刚架除常用一次变截面柱外,在有些情况下须用二次变截面柱(例如有二层吊车而且用悬臂支托叉不合理时)。在钢结构设计规范中无论是新的(1)或是旧的(2)(3)对二次变截面柱的上段中段和下段,在刚架平面内的计算长度(自由长度〕都未作规定。据我们不全面的了解有些设计机关现在设计二次变截面柱时,确定计算长度探用这样的简化办法:假定柱发生侧向位移後,在上层吊车平台处形成反弯点,这样将柱分为二部分,下一部分按苏联新的钢结构设计标准及技术规范( 121—55)(1)附录V中下端刚接上端铰接的一次变截面柱确定其计算长度,上一部分…     

钢框架稳定设计方法的探讨及其在导管架平台组块设计中的应用

目前,钢结构的稳定设计主要通过计算长度系数来确定构件的长度从而进行设计。根据结构的形式和受力情况确定结构应按有侧移计算或按无侧移计算,而不同的失稳类型对应于不同的计算模型,因此正确理解失稳类型是应用有效计算长度法的前提。为此介绍了稳定设计的两种方法、刚架失稳类型及不同类型对应的计算长度系数的方法,并对中美规范中计算长度系数的方法进行对比。此外,对计算长度系数在导管架平台组块设计中的应用给出了建议,可供钢结构设计人员参考。     

轻型门式刚架结构中关于稳定分析问题的探讨

针对现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)中关于稳定分析的部分条款,通过大量系统的有限元分析,指出上述条款中存在的问题,并提出改进的建议:1）对单跨门式刚架变截面柱计算长度系数的取值提出了修正,并扩充了取值范围;2）对带摇摆柱门式刚架变截面柱计算长度放大系数的公式提出了修正;3）对工字形截...     

非规则梁的弯曲刚度及其对钢框架柱计算长度的影响

针对钢结构非规则梁柱体系弹性分岔屈曲失稳的特点,认为普通钢框架考虑梁、柱线刚度比值关系确定刚架柱计算长度的方法仍适用于非规则框架中的框架柱。运用虚功原理推导了两种典型的非规则梁的弯曲刚度,并分析了其对钢框架柱计算长度的影响。     

超高层结构伸臂桁架的承载力及刚度简化计算

对超高层结构体系中常用的伸臂桁架-单斜腹杆型式(N型)从桁架机制与刚架机制出发、依据伸臂桁架破坏模式建立了简化计算模型,揭示其受力机理.采用有限元模型对伸臂桁架的承载力和刚度指标进行了评估,得知斜腹杆是伸臂桁架主要的受力构件,对伸臂桁架整体承载力以及刚度均起着决定性作用.有限元计算值同简化模型计算结果较为接近,表明所提出的简化模型可以应用于伸臂桁架初步设计中的承载力及刚度的计算.     

合肥新桥机场航站楼钢结构拼装桁架段施工仿真分析

合肥新桥机场航站楼钢结构跨度大且复杂,而部分梁为桁架梁且截面为倒三角形截面,需对施工过程进行仿真分析,以保障施工顺利进行.文章应用ETABS软件分析了桁架式刚架中的一拼装桁架段在施工过程中的内力变化情况,提出采用拼装桁架段在地面进行翻转的施工方法使构件受力较小,并被施工方所采纳进而指导施工.     

平面钢管桁架整体稳定实用设计方法

平面钢管桁架的整体稳定性主要由其受压弦杆的平面外稳定性决定.本文针对上弦简支、承受均布荷载的平面钢管桁架,采用势能原理确定了考虑受压弦杆不均匀轴力影响的计算长度系数和考虑桁架附加扭转效应的承载力折减系数,结合轴心受压构件整体稳定相关设计规定,建立了平面钢管桁架整体稳定承载力实用设计方法.采用有限单元法,对24例不同几何参数的平面钢管桁架进行了线性屈曲分析和考虑初始几何缺陷的非线性稳定分析.由本文实用设计方法计算得到的平面钢管桁架整体稳定承载力与有限元分析结果吻合良好,验证了实用设计方法的合理性和可靠性.最后,通过非线性有限元分析讨论了较大初始几何缺陷(跨度/300)对平面钢管桁架整体稳定性的影响.     

空间管桁架钢结构体育馆吊装施工方案对比分析

空间管桁架钢结构施工过程中的事故时有发生，对其进行施工模拟分析有十分重要的工程意义.基于某大跨度空间管桁架钢结构体育馆项目，采用有限元软件Midas/Gen对其拟采用的3种不同施工方案进行了模拟分析，研究其在考虑“路效”和“时效”下不同吊装方案对主体钢结构受力、变形及支撑结构最大支反力的影响；同时，对考虑路径、时间效应所得模型与采用一次性加载法所得模型的计算结果进行了比较.结果表明：不同施工方案对结构构件的应力、变形影响显著；通过对比，可以得到主体钢构件最大应力、最大位移的发展趋势及最优施工方案；考虑路径效应的数值计算方法与一次性加载法得到的计算结果有所不同，前者更贴近结构实际施工状态.通过有限元法能有效提高工程项目施工过程的安全性，给实际施工提供理论依据，并为此类大跨度空间管桁架钢结构合理施工提供技术参考.     

等截面门式刚架弹性稳定分析

本文用变位法导得了等截面门式刚架的弹性稳定临界状态方程，通过计算分析，讨论了影响 计算长度的各种因素。并进行了有机玻璃模型的实验验证。 对于钢门式刚架，可不考虑由于非节点荷载作用在梁中产生的轴力，刚架梁仅按受弯构件计 算，刚架柱采用柱顶节点载荷作用时的长度系数值。     

有侧移半刚性连接钢框架柱计算长度的研究

基于钢框架稳定设计中柱计算长度的概念,本文采用三柱框架结构计算模型,通过考虑连接的非线性弯矩-转角关系,建立梁柱的有侧移半刚性连接转角位移方程,将横梁对柱子的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给柱;然后通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数方程式,并研究了在梁-柱半刚性连接下柱的计算长度系数取值问题.本文得到的半刚性连接的柱计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱计算长度系数形式相同.算例结果表明:考虑半刚性影响后,柱的有效长度系数增大7%以上,此类钢框架计算时应考虑梁柱节点半刚性的影响.本文计算方法简捷方便,便于工程实际应用.     

有侧移半刚性连接钢框架柱计算长度的研究

基于钢框架稳定设计中柱计算长度的概念,本文采用三柱框架结构计算模型,通过考虑连接的非线性弯矩-转角关系,建立梁柱的有侧移半刚性连接转角位移方程,将横梁对柱子的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给柱;然后通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数方程式,并研究了在梁-柱半刚性连接下柱的计算长度系数取值问题.本文得到的半刚性连接的柱计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱计算长度系数形式相同.算例结果表明:考虑半刚性影响后,柱的有效长度系数增大7%以上,此类钢框架计算时应考虑梁柱节点半刚性的影响.本文计算方法简捷方便,便于工程实际应用.     

基于复杂网络理论的桁架结构可靠性分析

提出了一种基于复杂网络理论的桁架结构的可靠性分析方法.建立了桁架结构无权无向网络模型,运用复杂网络对其可靠性进行分析,在无权无向网络的基础上,建立更符合桁架结构工作状态的加权有向网络模型,基于结构能量网络并以构件的可靠指标的倒数为权值建立加权有向网络模型,进而计算该加权有向网络模型中各个节点的特征参数,通过量化不同构件可靠指标变化对桁架结构可靠性的影响,结合各个节点参数确定桁架结构中的关键构件.基于此方法可以对桁架结构进行优化设计.     

内埋空间钢构架方形钢管混凝土短柱轴压承载力计算

空间钢构架对核心混凝土以及方形钢管对空间钢构架外混凝土具有约束作用,这种双重约束作用可以有效地提高内埋空间钢构架钢管混凝土组合柱的承载力和变形性能,为了进一步探索内埋空间钢构架方形钢管混凝土组合短柱的轴压承载力的计算方法,在试验研究和有限元模拟分析的基础上,分析了内埋空间钢构架方形钢管混凝土短柱的混凝土约束机理。在此基础上,提出了两种不同计算模型的内埋空间钢构架方形钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,分析表明,公式计算值与试验值吻合较好,可以用来计算这种新型组合柱的轴压承载力,为这种组合柱的推广应用提供了技术依据。     

空间钢构架—钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法

为了研究新型空间钢构架—钢管混凝土短柱的轴压极限承载力的计算方法,分析了空间钢构架—钢管混凝土轴压短柱的约束作用机理,在已有试验研究和有限元非线性分析的基础上,采用叠加法并考虑空间钢构架对钢管外混凝土的约束作用和钢管对核心混凝土的约束作用,建立了空间钢构架—钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式,其计算值与试验值符合较好,可以较好地计算空间钢构架—钢管混凝土短柱的轴压极限承载力。     

西南物流配送中心综合服务区钢结构厂房设计

本设计是单层双跨轻型钢结构工业厂房,采用门式刚架结构：每跨27米,其中：A～B轴吊车吨位：15吨＋15吨,吊车台数：2,B～C轴吊车吨位：10吨＋5吨,吊车台数：首先确定刚架平面布置,然后进行各种荷载标准值计算,利用PKPM软件对估选梁、柱的截面进行内力分析和组合,忽略地震作用等因素的影响。在此基础上确定梁、柱的截面,并且利用位移法求出荷载组合作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）,验算其平面内外的稳定性。梁柱均采用Q235钢,8.8级和10.9级摩擦型高强度螺栓连接,局部焊接采用E43型焊条。在计算内力组合中,只选用各一种最不利组合进行计算。在完成了梁、柱和房屋屋面、墙面檩条等构件的内力计算和截面的选择后,最后进行了地基基础的计算,由于厂房处的地质条件较好,故采用了安全的柱下独立基础的设计方案。     

变截面门式刚架柱的稳定性计算

针对变截面门式刚架柱的稳定性计算中,采用大头截面参数还是小头截面参数进行探讨,并提出稳定系数φ’b的简化公式。通过对稳定系数φ’b的对比分析验证了简化公式的安全性和可靠性。本文建议现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002(以下简称《门刚规程》)在今后修编时采用与现行《钢结构设计规范》GB50017-2003接轨的本文简化计算公式。     

相邻腹杆刚度对桁架受压腹杆计算长度的影响

以经典的刚架弹性稳定理论以及相关研究成果为基础,推导了考虑节点刚度和相邻腹杆刚度对受压腹杆影响的杆件群稳定方程以及腹杆计算长度系数计算方程,给出了可供工程使用的桁架腹杆计算长度用表。和现有的腹杆计算长度系数计算方法相比较,本文建议的计算方法更具有一般性。计算分析结果表明,考虑计算节点处相邻腹杆刚度的约束作用后,桁架中间受压腹杆的计算长度有所减小;在大多数刚度比范围内,按本文方法计算的中间和端部受压腹杆的计算长度系数比现行规范的取值小。     

双跨门式刚架钢结构火灾下倒塌模式

采用有限元模型对双跨门式刚架钢结构的火灾试验进行了模拟,表明有限元模型可以准确预测火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌行为与倒塌模式。采用经试验验证的有限元模型,对火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌过程进行了数值模拟,归纳出双跨门式刚架钢结构的6种典型倒塌模式,并与单跨门式刚架钢结构的倒塌模式进行了对比,说明了中柱的存在对双跨门式刚架钢结构倒塌机制的重要影响。最后,通过大量的参数分析,研究了升温工况、柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、防火保护、温度梯度、跨高比和柱距等因素对火灾下双跨门式刚架钢结构倒塌模式的影响。参数分析结果表明,升温工况对双跨门式刚架钢结构的倒塌模式有显著影响,柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、跨高比和柱距对边柱倒塌模式和整体倒塌模式有一定影响,防火保护对中柱倒塌模式有一定影响,截面温度梯度对倒塌模式影响较小。结果可为双跨门式刚架钢结构在火灾下的倒塌预警提供参考。     

风雪共同作用下门式刚架厂房的动力稳定

结合数值计算和风洞试验,研究门式刚架轻型钢结构厂房在风雪耦合作用下的动力稳定性.通过CFD(计算流体动力学)方法,模拟厂房屋面上的风雪耦合作用,由风洞试验获得厂房表面的非定常气动力,然后将门式刚架厂房作为空间刚架体系,利用Budiansky-Roth准则研究其动力稳定.研究表明,数值模拟得到的积雪漂移现象与屋面上气流的运动规律基本一致,不均匀积雪使门式刚架厂房在风场中的动力稳定性显著降低.