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1、南通T学院学报17(3),2001-09JournalofNantongInstituteofTechnology文章编号:1008-2190(2001)03-0041-03焊接ill形轴心受压柱截面设计方法研究张捷(南通市建筑设计院，江苏南通226006)摘要:根据工程实践，针对焊接对称H型钢柱强弱两轴两个方向计算长度可不同的特点，推导出轴心受压情况下，计算H型钢柱经济合理截面的方法，解决了工程中常用试算法的不足。关键词:H型钢柱;轴心受压:设计方法中图分类号:TU311.4文献标识码:A0前言随着我国国民经济的迅猛发展，我国钢产量有了大幅度提高，
2、钢结构的应用更加普遍。钢结构以白重轻、布置灵活、施工速度快等优点在商场、停车场、工厂车间、娱乐场所等工程中广泛应用，其产生的经济效益与社会效益越来越明显。在_〔程中选定轴心受压柱焊接钢板H型截面时，大都采用试算法，但试算既费时间，又往往未必能获得最优截面。本文针对强弱轴两个方向计算长度可以不同，截面未定的焊接双轴对称H型字截面(图1)，经过推导得到经济截面所应满足的条件，可以一次确定出H型轴压柱经济合理的截面，不仅速度快，且提高了设计质量。口h1公式的推导U-丫里根据图1，可以设击=aA(1)Aw0A}，占目式(1)中的Ar,A.系截面中各翼缘和腹板
3、的面积，a、刀为参数，均大于0，显然2a+刀=1(2)若板厚tr,t.远小于截面宽度b和高度h，则可以根据材料力学公式近似求出截面惯性矩和回转半径。图1双轴对称H形截面计算图I，二a4h2+,8Ah22a4b2I=14a+1(3)it=h,jV12辰行南通工学院学报2001年假定b/h=m,j,/乞;n，化简(3)得4a+1则(4)W因口、j6>0，即必(朋)2>3,mn>1.73根据《钢结构设计规范》(GBJ-17-88),轴心受压杆件所需截面为:A:丝L-(5)汀式中，f-钢材设计强度v一对应轴心受压杆件截面两主轴中较大长细比的稳定系数。元习oy
4、/i,K式中，K=n}，而}=1oy/lox。当of)1时，K1;n}<1时，Xnf。其中的lox,1oy系对应于截面主轴方向的杆件计算长度，截面翼缘板的自由悬伸的宽厚比限值Ko:弃-(6)名tIj由Af,几KO可综合求得，;乙‘y-1l-A=，‘口y一0‘‘iy·NK3yofa2(8)将式(8)代入义得了﹄‘O、t刃·‘CK}Pa、J产2﹄，卜日、.‘..上产。C_IKoyN3fat‘因此，只要给定刃，n值，则可以由式(9)求出人，并由此求出与，、刀相对应，且满足承载需要的杆件最适宜的截面积。现在，首要的问题是如何确定合理的刃、n值。对轴心受压杆件
5、截面的最优选择，应当力求两个主轴方向的构件长细比相等，即n}=1。为了得到经济设计效果，二值不宜超过1.73太多，一般取1.81^-1.85。在多数情况下，当n}=1时所选出的截面宽度b常大于高度h，为使柱截面构造合理，宜取高度h接近于计算求得的b值。其步骤是:0)选mn-1.81-1.85，由n}=1，求出m,n;(2)由式(4)求出a，由式(10)求C张捷:焊接H形轴心受压柱截面设计方法研究43(3)由式(9)试算A，并查出稳定系数V，再代入式(5)和式(1)中，即可计算出A,Af,A.值。(4，由式(6，求出加扼不灭丁，再求出tt=Af/b;由
6、h=b/m,求出t.=A./ho(5)调整计算所得截面尺寸，使之符合材料规格，同时满足翼缘、腹板的局部稳定要求，以使截面尺寸构造合理。2算例问题:H形截面轴心受压柱(b)类，已知lox--6m,loy-3m,AE=1200KN,A3钢，试设计其截面。求解:由f=3/6=0.5,nf=1，解得nF2;由mrFl.83，求得oF0.95,a=0.371,j6=0.259;再由公式(10)求出3x215凸3000=187.5，1200x103x0.3712又=187.5Y//U0+0.1A得.l=45.9由又查W，得w=0.874代入式(5)不[!式(1)
7、得:1200x103A二—=6386mn2,Af=2369mn2,A,=1654mn2215x0.874b=寸2AJKo=,/2x2369x14.6=263mn现t,=Af/b=9mm,h=勿m=287mm,t,=5.75选翼缘尺寸:bxt,=260x10=2600mm2;选腹板尺寸:hxt.=280x6=1680mm2;验算结果:A=6880mm2,Ix-132.2mm,ly--65.3mm,.1x=45.4,A1-45.9,w=0.874,Q=200N/mm'<215/mm2b/2t,=260/(2x10)=13<(10+0.1A)二14.6,h
8、/t1=280/b=46.7<(25+0.5A)=48验算完毕，截面满足要求。参考文献:川GBJ17-88.
