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1、第14卷第3期174科技通报1998年5月钢结构焊接H形和箱形截面压弯构件的简化设计法姚 谏(浙江大学土木系 杭州310027)摘 要对钢结构焊接H形和箱形截面压弯构件,给出了采用等效轴心受压荷载进行截面设计的简化方法L该方法应用非常方便,计算量远小于通常采用的反复试算法,设计效率高且质量较优,可供工程技术人员参考使用L关键词:钢结构 压弯构件 H形和箱形截面设计 等效轴心受压荷载1引 言 钢结构中的压弯构件应用最广,但由于受力较其它构件复杂,设计时必须考虑诸多因[1]素,常需根据构造要求或已有设计试选截面尺寸,然后进行稳定
2、、强度等各项验算;当验算不满足设计要求时,需修正截面,重新计算,直到满足为止L因此,压弯构件合适截面的选定往往不能一次完成L本文对国内外钢结构工程中广泛应用的实腹式焊接H形和箱形截面压弯构[2]件,给出了采用等效轴心受压荷载、按轴心受压构件进行截面设计的方法,可避免反复试算(修正)L该设计方法概念明确,只需很少的公式和表格,应用非常方便,且可推广用于双向压弯构件截面的设计L2等效轴心受压荷载 实腹式H形和箱形截面压弯构件的截面尺寸,常由整体稳定性控制,其验算条件是(弯矩[1]绕x轴作用):在弯矩作用平面内,NBmxMx+≤f(
3、1)UxANCxW1x(1-0.8)NEx 在弯矩作用平面外,NBtxMx+≤f(2)UyAUbW1x 收稿日期:1997204218©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.3期 姚 谏. 钢结构焊接H形和箱形截面压弯构件的简化设计法 175 式(1)和式(2)中各符号的意义及取值规定,见参考文献[1]L 由式(1),可得AUxN+BmxMxõ≤UxAf>Nx(3)W1xNCx(1-0.8)NEx 对实腹式
4、H形和箱形截面(表1中图示),222Ix2Aix2A(Gh)2W1x=Wx==≈=2AhGhhhA1=2(4)W1x2hG式中,h为弯矩作用平面内的截面高度;系数G的近似值在设计手册和钢结构教科书中均可查到,今摘录列于表1Z表1 系数G、km和kt的近似值0.9UyöUb项次截面形式Gkm=2kt=2说 明2G2G10.432.52.5焊接H形截面焊接箱形截面20.393.02.0设板件宽(高)厚比为20～30将式(4)代入式(3),并取Uxö[Cx(1-0.8NöNEx)]≈0.9,得kmNx=N+BmxMx(5)h式中,N
5、x为按弯矩作用平面内整体稳定性条件求得的等效轴心受压荷载;系数km=0.9ö2(2G),表1中给出了实腹式焊接H形和箱形截面的km近似值L同样,可将式(2)改写为AUyN+BtxMxõ≤UyAf>Ny(6)W1xUb将式(4)代入上式,并对焊接H形和箱形截面分别取UyöUb≈0.9和0.6,得ktNy=N+BtxMx(7)hUy1式中,Ny为按弯矩作用平面外整体稳定性条件求得的等效轴心受压荷载;系数kt=·2,Ub2G其近似值见表1L3 设计步骤与实例 按式(5)和式(7)求压弯构件的等效轴心受压荷载Nx和Ny时,可先试取构件
6、的截面高度©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.176科技通报14卷11h≈～l0x(8)1525弯矩作用平面内的构件计算长度l0x愈大,höl0x的值应愈小;弯矩Mx愈大,höl0x的值应愈大Z当试取的h值不合适时,作一次调整即可(见下面实例)Z求得Nx和Ny后,压弯构件的截面即可按轴心受压构件一样设计Z本文采用文献[3]介绍的快速方法进行设计,构件的长细比按表2假定Z表2中的参数A随构件的截面形式、尺寸和失稳方向等而变化,可按表3取值Z表
7、2和表3均摘自文献[3](部分摘录)Z表2Q235钢轴心受压构件的合适长细比K(假定值)A·l2-3öN1.01.52.02.53.04.05.06.07.08.0101214161820250·f×10a类截面31384348526066717579869296101104108115b类截面3137424751576368727682889296100103111c类截面30364145495560646871778287919497105表3 表2中参数A的近似值项次截面形式弯曲失稳对应主轴A说 明x0.5设b×t=
8、0.4A,böt=30,ix=0.43h和iy=0.1焊接H形(见表1)y1.524b2焊接箱形(见表1)x或y1.0设板件宽(高)厚比为20～30【实例1】 设计焊接H形截面L已知:静力荷载设计值为轴心压力N=1780kN和弯矩Mx=210kN·m,构件计算长
