支撑对柱计算长度系数的影响.pdf

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1、２０１４年第５期（总第１３４期）江西建材应用研究支撑对柱计算长度系数的影响■唐昌彦■东华工程科技股份有限公司，安徽合肥２３００２４摘要：支撑对框架结构侧移影响至关重要，而是否侧移直接影响柱的计算长Ｎ＝φｆＡ＝０．９７８×２１５×１１４２０×１０－３＝９６０５ＫＮｂ度，本文将通过对四种不同类型的支撑计算，分析其对结构抗侧移刚度有侧移柱计算长度：ｌ０＝μｌ＝２．０３×６＝１２．１８ｍλ＝ｌ０／ｉｘ＝１２１８０／贡献的强弱；纯框架中各柱之间相互支撑，对各柱计算长度有较大影响，２０５＝５９．４根据文献［１］表Ｃ－１φ＝０．８８５本文将推导出规范５．３．６－２中对柱计算长度系数修正的一种

2、方法。－３Ｎ０＝φｆＡ＝０．８８５×２１５×１１４２０×１０＝８６９１．８ＫＮ关键词：强支撑框架弱支撑框架计算长度系数修正２３５２侧移刚度：Ｓｂ＝２ＥＡｄｌｚｌ／ｄ＝２×２．０６×１０×６０００×６０００Ａｄ／３８４８５＝１４５６７８Ａｄ在钢结构设计中，根据支撑抗侧移刚度的能力分为：强支撑框架、２弱支撑框架以及无支撑纯框架；强支撑限制框架的侧移能力，提高整个由式２．１－１：Ｓｂ≥３（１．２ΣＮｂｉ－ΣＮｏｉ）有Ｓｂ＝５８．４ｍｍ各支撑计算结果见表２．２．１－１框架的承载能力，下面我们将探讨一下不同类型的支撑在提高结构抗表２．２．１－１图２．２．１－１中各类支撑计算结果侧移刚度的

3、能力，并由此引导出：纯框架中在承受不同荷载时相互支撑作用的影响。侧移无侧移时Ｎｂｉ有侧移时ＮＯｉ强支撑强支撑１规范关于强支撑框架和弱支撑框架的定义支撑刚度稳定稳定时所需时所需类型Ｓｂ面积ｎｆＡ面积ｎｆＡ要Ａｄ要的（１）规范５．３．３条规定：对于有支撑框架，当支撑结构（支撑桁架、系数Ａ（ｍ２）（ＫＮ）系数Ａ（ｍ２）（ＫＮ）２４（Ａｄ／Ｉ）（ｍｍ）Ｉ（ｍｍ）剪力墙、电梯井等）的侧移刚度Ｓｂ满足公式（１－１）的要求时，为强支撑ａ１４５６６４．００．９７８１１４２０９６０５１０．８８５１１４２０８６９１．８５８．４框架；否则为弱支撑框架。ｂ７２８３２．００．９７８１１４２０９６０

4、５．１０．８８５１１４２０８６９１．８１１６．８Ｓｂ≥３（１．２ΣＮｂｉ－ΣＮｏｉ）（２．１－１）式中：ΣＮｂｉ、ΣＮｏｉ————按无侧移和有侧移框架算得的第ｉ层柱稳ｃ９１０４．００．９７８１１４２０９６０５．１０．８８５１１４２０８６９１．８９０４．０定承载力之和；ｄ０．０１７２０．９７８１１４２０７２０３．９０．８８５１１４２０６５１８．８３．７Ｅ＋０８（２）弱支撑框架柱稳定系数φ与长细比λ之间关系的推导对于弱由以上计算可知：ａ．对于交叉撑，支撑刚度较高，一般按构造要求支撑框架，规范５．３．３－２条给出了框架柱的轴压杆稳定系数φ：便可以满足强支撑框架的要求；单斜撑刚度较弱，按

5、构造要求亦可以满Ｓｂφ＝φ０＋（φ１－φ０）（２．１－２）足要求；人字撑刚度很差，一般构造很难满足强支撑框架的要求，更趋３（１．２ΣＮｂｉ－ΣＮｏｉ）近于弱支撑框架。ｂ．对于（ｄ）纯框架架中ＧＨ柱的抗弯刚度可以对其式中φ１和φ０分别是框架柱按无侧移和有侧移框架的柱计算长度４余柱提供一定的支撑作用，由以上计算可知，ＧＨ柱惯性矩Ｉ≥３７０００ｃｍ系数算得的轴心压杆的稳定系数。便可以满足强支撑框架的要求，对整个框架便能按无侧移进行计算，进几种支撑设计方案的比较：对图２．２．１－１中四种不同形式的支撑而较大幅度提高框架的稳定承载力。形式单层框架中：柱距为６ｍ，层高６ｍ，ＡＢ、ＣＤ、ＥＦ、

6、ＧＨ的截面为：２有潜能的柱对其余柱提供支撑能力的讨论ＨＮ５００Ｘ２００Ｘ１０Ｘ１６，假定ＡＢ、ＣＤ、ＥＦ承受较大的荷载，ＧＨ荷载较小在由以上计算可知对于纯框架，当某些柱承受荷载较小，其稳定承载（ｄ）中忽略承受荷载，其作为其余三柱的支撑。力还有较大的潜力时，那么可以利用它的这部分潜力对其它柱提供支撑作用，当这些柱的抗弯刚度足以满足整个框架侧移刚度Ｓｂ要求时，我们就可以认为框架为无侧移框架。规范５．３．６－２条规定：当与计算柱同层的其他柱或与计算柱连续的上下层柱的稳定承载力有潜力时，可利用这些柱的支持作用，对计算柱的计算长度系数进行折减，提供支持作用的柱的计算长度系数则应相应增大。那

7、么如何考虑这些潜力呢？我们将做如下探讨：（１）规范中（５．３．３条文说明）对框架柱计算长度的基本假定如下：①材料线弹性；②框架只能承受作用在节点上的竖向荷载；③框架中的所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到临界荷载；④当柱子开始失稳相交于同一节点的横梁对柱子提供约束弯矩，按柱子的线刚度比图２．２．１－１四种不同形式的支撑分给柱子；⑤在无侧移稳定时，横梁两端的转角大小相等，方向相反；在用虚功原理可推导出图２．２．１－１支撑的侧移刚度计算公式：有侧移稳定时，横梁两端的转角不但大小相