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1、2000年3月吉林建筑工程学院学报No.1型钢柱截面设计的直接法公式任治章毕建东律凤梅(基础部)(设计院)(吉林省冶金设计院)摘要:型钢柱截面设计的直接法使柱的设计过程从根本上摆脱了繁琐的试算,具有简捷、高效、优化的特点.文[1]阐述了这种方法的基本原理,本文进一步给出了直接法的设计公式及计算所需要的全部图表,供工程设计人员使用及参考.关键词:型钢;柱;截面设计;直接法.中图分类号:TU318型钢柱由于截面形状复杂,其设计当前国内外均采用反复试算的方法,设计过程比[2]较繁琐.为了提高设计效率,《钢结构设计手册》(第二版)中,根据稳定条件,通过反推法,导出了一些常用型钢(A3)在已知计算
2、长度下的许可承载力P,并列成表格,供设计人员设计时查用.这种方法有效地解决了部分型钢柱的直接设计问题,但不足之处在于只能解决表格中所包含的部分问题,远远满足不了工程设计的广泛需要.比如,从材料角度看,表中只包含了低碳钢一种材料,解决不了工程中经常使用的16Mn(16Mnq)钢及15MnV(15MnVq)钢的设计问题;从型钢规格上看,表中没包含圆钢、钢管及轻型工字钢、槽钢这些常用型材的结果,并且工程中比较常用的某些格构式柱的设计问题表中也没包含.另外,这种查表法,只适宜于手算,无法在大型结构分析的电算程序上实现.为了从根本上解决型钢柱截面尺寸的直接设计问题,我们对此进行了深入的研究,提出一
3、种设计型钢柱截面尺寸的简捷方法—直接法,大大提高了设计效率.文[1]阐述了这种方法的基本原理,本文进一步给出了直接法的设计公式及计算所需要的全部图表,供工程设计人员使用参考.1直接法的设计公式设计公式如表1所示,其中系数a,b,c,d的值由附表1～8选取.表1直接法的设计公式截面形式设计变量柱的类型判定式截面尺寸设计公式acf(LL)b实11等边角钢;柱横截面P≤b-d21不等边角钢;120膜31工字钢(普;轻型);对失稳轴b-d(若P值满足该式,则为P式41槽钢(普;轻型);的惯性i≥acf(LL)d51钢管(无缝;电焊);大柔度柱;反之,柱61圆方钢.半径i为中柔柱,下同)收稿日期:
4、1999205215.任治章,男,53岁,硕士,教授,吉林建筑工程学院基础部.邮编:130021.42吉林建筑工程学院学报2000年3月备注:11式中各量单位:力kN;长度cm;应力kNöcm2=10MPa.2.系数a,b,c,d的取值:(1)a,b对应失稳轴或实轴;或y′2y′轴;(2)c,di)在判定式中,取大柔度值,ii)在设计式中,与柱的类型一致.(各系数值均由附表查得)附表1U2K拟合系数c,d数值表大柔度杆中等柔度杆材料截面类型cdcdA3a2740118-11809135-0158b1515116-117012112-0167c601190-115315125-017616
5、Mn(16Mnq)a2858185-118731182-0191b1754198-117932148-0194c906155-116727158-019315MnV(15MnVq)a2765139-118947185-1101b1763173-118244171-1103c974189-117133143-0199第1期任治章,毕建东,律凤梅:型钢柱截面设计的直接法公式43续附表2x2xu2uv2v厚度t(mm)ababab10611411024140111191601103127141110151921101111511102148147110261731102131151104169
6、17911017185110115120110344吉林建筑工程学院学报2000年3月附表6无缝钢管A2i拟合系数a,b数值表厚度ab厚度ab厚度ab21521211101515418911009107197110031021661100610513011001010817811013153108110161551731100121010160110041031531101710611711001410121411100415319611017156164110016101410711015104142110081071081100附表7电焊钢管A2i拟合系数a,b数值表厚度ab厚度ab
7、2101177110041031531100215212111004153199110031021661100510414411003153110110051541811101附表8圆、方钢A2i系数a,b数值表钢型ab圆钢121562100方钢1119921002算例下面通过角钢柱的设计实例,并与已有文献的设计结果相比较,来验证本文给出的设计公式的正确性.例两端铰支的立柱由4根等边角钢(A3)组成,其截面如图1所示.已知:h′=0
