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【钢结构·探讨】浅析支撑柱的稳定问题

本文授权自公众号DS结构工作室

作者:王立军

柱的计算长度为侧向支撑点间的距离。故对于图a的轴压柱,当上柱长度a等于下柱长度l时,计算长度系数μ=1.0。临界力Ncr为

(1)

将μ=1.0代入式(1),得到

(2)

那a与l不等时怎么办呢,比如说a比l小?当然,简单的方法是仍取计算长度系μ=1.0,此时临界力Ncr仍为式(2),但这样对吗?

图a的临界条件为

式(3)中。解式(3)得到计算长度系数μ为

假设上柱长度为下柱的一半,即l=2a,则k=a/l=0.5,由(4),μ=0.82,计算长度l0为0.82l,即较长的下柱先屈曲,计算长度系数μ= 0.82。是什么使下柱的计算长度由1.0l减小到0.82l了?应该是上柱的那个a。上柱长度短于下柱使得下柱先屈曲,而不屈曲的上柱对下柱产生约束使得下柱晚屈曲。

有了图a的经验,再看图b。还是那句话,计算长度系数取μ=1.0偏于安全。同理可得

把图b的l、a换一下,成图c。这次大家知道小a的作用了,但不同的摆放方式,哪个好呢?感觉图c好于图b,实际情况呢?

再换一个,图d。这不是a吗?大哥,看仔细了。奥,下面没撑。这是机构呀!小姐姐,上面没撑是机构。

l=2a,k=a/l=0.5,μ=2.35,l0=2.35l,少了个撑,差别怎么这么大。原来图a-c是无侧移,而图d是有侧移。但即使撑没打满,还是有作用的,这就是为什么我找你借钱,要两万,你给我一万我也收着的道理。再不信,你留意一下工地的轻钢工棚,撑很少有上下连续打的。

渐入佳境,再来一个,图e。这个简单,下柱铰接柱,l0=l;上柱悬臂柱,l0=2a。真的吗?

l=2a,k=a/l=0.5,μ=1.79,l0=1.79l。大跌眼镜呀!这个1.79是哪个柱啊?下柱μ=1.0没错吧,那就是上柱了。本以为上柱是悬壁柱l0=2a=l,这下好1.79l整整多了79%,咋整的!就因为骑在下柱上吗,下柱可是无侧移呀。

的确就是因为在下柱上。无侧移不等于“没侧移”,就像我跟你借钱你说没钱不等于“无钱”。如果还不明白,就想一下高层砼框架-核心筒结构也属于无侧移,但为什么你不把下面的32层去掉,只算顶层33层一层的侧移。同样为什么地下室与首层的刚度比大于2,如果地下室侧面无土,也不能认定正负零嵌固。如果还不明白,借我两万?

(本文内容摘自陈绍蕃先生所著“钢结构稳定设计指南”三版四印)

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