四肢轴心受压格构柱设计优化.pdf

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1、四肢轴心受压格构柱设计优化王安学，戴素娟(山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266510)摘要：在双轴对称四肢缀板式格构柱的设计中，传统的方法在确定格入o=1．1，求得构件的整体稳定系数，由整体稳======构柱最经济的截面设计方案及其经济(最小)用钢量时，需要假定不同的定条件可得需要的截面面积AⅣ／，再选取四肢角：长细比进行多次设计、比较，过程繁琐。文章推导了经济用钢量及其对应钢。置!长细比(经济长细比)的近似计算公式，可方便快捷地计算经济长细比，一I据此一次性确定最经济的设计方案，省去了

2、繁琐重复的计算工作量；并②计算截面几何参数，进行稳定性验算。誉：：结合具体实例，验证了这种方法的可行性，为格构柱的设计提供参考。③缀板设计并进行刚度验算。：·关键词：缀板式四肢格构柱；经济长细比；经济用钢量；经济设计方案由上可知，较大时，柱身截面的钢材用量大而：中图分类号：TU311．4文献标识码：A缀件的钢材用量少；较小时，柱身截面的钢材用量：文章编号：1007—7359(2016)03—0053—03少而肢件的钢材用量大。在确定经济截面设计方案DOI：10．163304．cnki．1007—73

3、59．2016．03．018时，需按照上述方法，假定不同的长细比入进行多次1概述设计并进行比较，才能确定经济(最小)用钢量和最经济的截面设计方案，工作量大，过程繁琐复杂。本四肢角钢四肢格构柱广泛的应用于起重机械、输文推导了经济用钢量和经济长细比的计算公式，可直电塔架和工业厂房等领域，适用于高度较大而受力不接计算出经济长细比，并以此入值进行格构柱的截大的柱。双轴对称四肢刚格构柱构件的截面形式，在面设计，确定经济截面设计方案。稳定性、刚度满足要求的情况下，用钢量可以作为评价其经济性的指标。其用钢由两部分

4、组成，缀板用钢2经济用钢量及经济长细比的公式推导和四肢用钢，把柱的最小设计用钢量称为经济用钢量，其对应的长细比称为经济长细比。双轴对称四肢格构柱截面如图1所示，其换算长细比钢格构式构件的截面形式如图1所示，两个主轴都是=1．15447(1)由回转半径和截面宽度的近似关系知0．43b。虚轴，其设计的一般步骤为。带人=Za／／y，得b=2．33ld入(2)格构柱的截面积由稳定条件确定：AN／~of(3)由文献[2]知，稳定系数可作近似计算：=c×()(4)一拟合系数C和d数值表表1图1双轴对称四肢钢格构

5、式图2双轴对称四肢格构件的截面构柱立面图①截面设计：对于给定的轴心压力N，计算长度由式(1)、(3)、(4)得：格构柱截面积L，假定长细比入的值，由=z以=z及截面的回转AN(1．1547)／,)／cf。半径与轮廓的近似关系=0．43b，=0．43h求出截面的格构柱肢件用钢量：G肢=Ato=loN(1．15472)／cf。宽度b和宽度h；同时，近似取换算长细比为一般取缀板宽度=号6，缀板厚度t=b／40；作者简介：~-ex-学(1991-)，男，山东济南人，硕士研究生，主要从事钢结构工程研究。缀板角

6、焊缝与肢件连接时搭接长度一般取■20mm-30mm；心之间的距离：×il+6。缀板刚度验算：为方便计算，取缀板长度=6；Kb=18／b≥6Kl。④计算格构柱用钢量缀板中心间距取，．：2．5b(图2)，可满足分肢稳G=Gl肢+G=+4nlbpt定要求⋯；⑤与其他假定长细比的设计用钢量作比较，确则一侧缀板数量，z：fn／2．5b。口”定经济设计方案及经济用钢量。王j由式(2)知，b：2．33lo／2，则缀板用钢量：按照上述步骤，假定长细比大致宜在30～75范围内，计算并设计整体稳定、刚度、分肢稳定、G似

7、lpXbp～4×lo3×缀板刚度均满足要求的缀板式格构柱(由于篇幅限4bx詈bxb4。=0．10858／03／。制，计算过程不再赘述)，不同的假定值的截面设整个格构柱用钢量：计及其用钢见表2，用钢量折线图见图3。誊G=G肢+G=loN(1．15472)d／cf+0．10858lo、不同假定值时截面设计及其用钢表2。兰丑日3。这是一个先单调递减后单调递增的函数，求其极小值即为四肢格构柱经济用钢量。令生：00．2176Cflo24L1oo755．25520052593651．2148851．2，得：：+

8、、21一(6)．，∞∞∞∞dV1．157Nd4L100"755．25520045068332．7123532．74Ll0o755．25520039051441．8lO6641．8加∞鹅∞弭∞勰即为经济长细比，将代人式(5)即可求得经4Lloo755．2552o036043152．698352．6咖枷猢㈣咖伽4L110'760．860800315∞∞3∞343∞2．8∞94∞232∞．8∞0济用钢量。4L110"760．8608003()o32018592818．54L