交替支撑塔架主角钢单肢计算长度系数研究

来源 :浙江大学建筑工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanggang406
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角钢作为结构构件被广泛应用于各种工程设计中,如屋架、雨蓬以及输电塔结构等。但是由于角钢的截面的单轴对称性质,在轴压构件设计中,往往需要考虑扭转对其屈曲承载力的影响,对此规范中的所采用的是引入换算长细比的设计方法。但是,对于有支撑的角钢构件来说,角钢构件的单肢计算长度系数不能简单取构件的几何长度[4],因此,此方法不能直接应用于有支撑的角钢结构设计中。对于这类结构,《钢结构设计规范》(GB50017-2003)没有给出明确的计算方法或者相应的计算长度系数,只有在《高耸结构设计规范》(GBJ135—90)或者各类相关计算手册中可以查到此类结构设计单肢计算长度系数的要求,对于交替支撑塔架结构来说,计算长度系数一般取1.2,回转半径取平行轴。但是,对于1.2系数的来源,并没有给出相关的解释。文献[15]给出了几个不同跨数的交替支撑角钢的屈曲承载力,仅仅考虑角钢的弯曲屈曲,不考虑扭转对屈曲荷载的影响,其值在1.2左右。可见规范以及各类手册中规定的计算长度系数1.2,为仅考虑弯曲屈曲时的计算长度系数,忽略扭转变形对屈曲荷载的影响。然而,在文献[9]中,给出的考虑扭转变形影响,K形塔架结构主角钢单肢计算长度系数的结果,表明扭转变形对主角钢屈曲承载力的影响颇大,是随着角钢构件的长细比以及宽厚比的变化而变化的,不能简单的采用某个定值进行结构设计计算,更不能简单的取几何计算长度进行计算。因此,对于交替支撑塔架结构来说,由于支撑的存在带来的扭转变形的影响,是不能忽略不计的。本文通过利用能量法对在两个肢平面方向交替支撑的塔架主角钢弯扭屈曲的临界荷载进行分析,包括无限跨和三跨以及四跨交替支撑结构体系,获得了主角钢按照平行轴弯曲屈曲计算的计算长度系数。本文给出了在支撑点处无扭转约束作用和完全扭转约束作用下的计算长度系数,并与ANSYS有限元的计算结果进行比较,其中,还分析了次角钢对主角钢的扭转约束和弯曲约束的影响程度,并通过实际算例计算次角钢对主角钢的扭转约束刚度以及弯曲约束刚度的大小。最后根据完全扭转约束下的计算长度系数结果,拟合出计算计算长度系数的近似公式。
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