异型钢柱在结构分析中存在以下问题

2020-10-16 09:43:52 2579

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1)异型钢柱全截面受力情况分析,这里主要指在弱轴上增加 T 型构件,是否就相应的增加了这部分的截面特性,包括 T 型构件偏轴远近的影响,笔者认为钢柱类型不同,截面特性增加比例也会不同;

2)异型钢柱局部稳定性计算,这点可以参考规范中柱板件宽厚比进行控制;

3)梁柱节点与钢柱形心轴偏离时整体受力分析,采用普通杆系计算软件是不能解决这个问题的。理想的计算模型应该采用有限元整体建模方式进行内力分析, 可以解决上述问题,但建模工作量太大了。

笔者在设计中根据以下几个原则来确定柱截面:

1)按方钢管柱方案进行结构分析,根据计算应力比结果接近 0.9 的情况,选定框架梁截面尺寸,根据方钢管截面特性初选 X,Y 方向上工字钢截面,计算时不考虑腹板作用,初步确定异型柱截面;

2)按工字钢柱方案进行结构分析,异型柱 T 型构件布置方向,设柔性支撑代替异型柱中 T 型构件在工字钢弱轴上的刚度影响,按有侧移钢框架计算,调整异型钢柱中工字钢截面尺寸;完成后调整工字钢及柔性支撑布置方向,验算 T 型构件与工字钢腹板组成的工字钢截面尺寸;

3)根据上一步建立的模型,选取工字钢强轴所在的单榀框架进行抗震验算,只参考工字柱强轴应力计算结果,检验异型柱单向受力是否满足;

4)根据上述计算结果,手工核算梁柱节点处抗震承载能力,基础设计时考虑偏轴引起的附加弯矩;

5)以普通工字钢柱和方钢管柱按无支撑框架体系分别进行正常设计,其中钢梁按设计所选截面计算,根据合适的计算结果,统计钢柱用钢量以控制异型柱用钢量的上下限。

上述方法没有可依据的计算公式及条文,对偏轴引起的附加弯矩对整体的影响没有更多处理,这也是笔者只在二三层住宅设计中应用,没在更高的工程里使用异型钢柱的原因。笔者提出异型钢框架方案,希望得到大家的批评指正。


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