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1、工程设计关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论陈炯(上海宝钢工程技术有限公司上海201900)摘要在简要阐述钢结构稳定理论的基础上,结合有关规范和试验资料,讨论钢结构抗震设计时轴心受压支撑构件的长细比限值及抗震承载力验算时不同钢种的长细比修正问题,指出在弹性屈曲范围的长细比不应进行钢号修正。关键词钢结构支撑抗震设计弹性屈曲非弹性屈曲长细比DISCUSSIONONSLENDERNESSRATIOOFAXIALCOMPRESSIONBRACINGMEMBERSINSEISMICDESIGNO
2、FSTEELSTRUCTURESChenJiong(ShanghaiBaosteelEngineering&TechnologyCo.,Ltd.Shanghai201900)ABSTRACTFollowingabriefreviewonthestabilitytheoryofsteelstructures,themodificationofslendernessratiolimitsandtheslendernessratioincalculatingtheaseismiccapacityofax
3、ialcompressionbracingmembersfordifferentsteelgradesarediscussedbasedonrelevantcodesandexperimentalresults.Theanalyticresultsshowthatthemodificationoftheslendernessratioforbracingmembersisnotappropriateintheelasticbucklingrange.KEYWORDSsteelstructurebr
4、acingmembersseismicdesignelasticbucklingelasto-plasticbucklingslendernessratioQ345钢支撑的承载力设计值将小于Q235钢的。1问题的由来若抗震设计规范规定,此两中心支撑的长细比上限构件长细比和板件宽厚比是钢结构设计的两个值为150235/fay,则在此两支撑构件中,由Q235基本指标,既涉及结构的稳定安全,也与用钢量紧密钢制作的构件,满足抗震设计要求;而用Q345钢制相关。关于钢结构抗侧力支撑的长细比限值,《钢结作的构
5、件,则不满足抗震要求,不可应用,需加大其〔1〕构设计规范》(GB50017-2003)(以下简称“钢截面直至长细比小于123。〔2-7〕因此,抗震钢结构的中心支撑长细比,究竟是否规”)和有关钢结构抗震设计的规范、规程中都有明确规定。然而,后者规定的构件长细比限值与需要钢号修正?何种情况下需要修正以及如何修“钢规”在表现形式上却不尽相同,其长细比限值皆正?都是一些亟需明确的问题,也是本文讨论的中心内容。以Q235钢的屈服强度为基准,对其他牌号钢材乘以235/fay(fay为钢材屈服强度)予以修正。此
6、外,2轴心压杆的长细比和承载力支撑构件抗震承载力计算时也采用了同样的修正。钢结构轴心压杆的细柔程度通常用长细比来衡然而,正是由于这些修正,有时会导致一些悖论,兹量。所谓的长细比λ,是构件的计算长度L0与构件举例如下:截面回转半径r的比值,即:设长细比为150的中心支撑构件,端部支承、几＊本文由姚忠、路志浩、徐峰、孙绪东等高级工程师协助完成,何条件完全相同。其中,一个采用Q235钢,另一个特此致谢。采用Q345钢。静力设计时,两者的承载力基本相作者:陈炯男1962年11月出生博士高级工程师收稿日期:
7、2007-10-20同;而抗震设计时,考虑支撑承载力退化修正后,42钢结构2008年第1期第23卷总第103期陈炯:关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论λ=L0/r=KL/r(1)比有关外,还与几何缺陷、力学缺陷以及失稳方向等式中,K和L分别为构件的计算长度系数和几何长有关。度。由于材料、制作、安装、运输和构造等原因,轴心构件的计算长度系数K取决于端部的约束情压杆或多或少都存在初弯曲、初偏心等几何缺陷,如况。计算长度L0的几何意义,是不同约束情况下轴斜支撑杆在自重作用下的挠曲就不可避免
8、。一般情心压杆屈曲波形上相邻两反弯点之间的距离。而其况下,随钢材屈服强度提高,初弯曲对稳定极限承载物理意义则是,端部不同约束情况下的轴心压杆,与力的影响降低。就常用的结构钢,“钢规”对初弯曲两端铰支轴心压杆有相同的临界承载力时的长度。等缺陷的考虑值都相同。2.1轴心压杆的屈曲临界荷载残余应力对稳定承载力的影响,高强钢比低碳〔8〕〔10〕根据Shanley理论,轴心压杆弹塑性屈曲临钢要小。残余应力的分布与钢种无关,而对屈曲界荷载Ncr和临界应力σcr的计算公式为:曲线图形的影响只取决
