侧向支撑对实腹式轴心受压构件整体稳定的影响

张灵坤 杜云晶

(山东省聊城市规划建筑设计院，山东聊城 252000)

1 实腹式轴心受压构件的截面验算

选定截面后，应分别进行强度、刚度、整体稳定和局部稳定的验算。若截面无空洞削弱，则不必进行强度验算。对于轧制工字钢，轧制H型钢只需进行刚度和整体稳定的验算，不必验算其局部稳定。

刚度计算:

其中，lox，loy分别为构件对主轴x轴和y轴的计算长度;ix，iy分别为截面对主轴x轴和y轴的回转半径。构件计算长度lox和loy取决于其两端支承情况。

整体稳定计算:

其中，N为轴心压力设计值;A为构件的毛截面面积;f为钢材的抗压强度设计值;φ为轴心受压构件的整体稳定系数。

2 计算长度系数的简化计算

当柱在一个主轴平面内设有支撑时，它在这一平面内的自由长度将减小。如果支撑按等节间设置，且柱上下端均为铰接，那么柱的计算长度就是一个节间的长度。有时支撑并不是等节间的，如图1a)所示的两层不等节间和图1b)，图1c)所示三层不等节间。

图1 某管道支架支柱轴心受压计算简图

图1a)两层不等高支撑，计算长度系数的简化公式为:

图1b)三层不等高支撑，第一段和第三段的长度均为l，大于第二段长度a，计算长度系数的简化公式为:

图1c)亦为三层不等高支撑，第一和第三段长度相等，但小于第二段长度l，计算长度系数的简化公式为:

3 轴心受压构件实例分析

图1d)为管道支架，其支柱的轴心压力(包括自重)设计值为1 400 kN，柱两端铰接，钢材为Q345钢，截面无空洞削弱，试验算此支柱的截面:1)用轧制普通工字钢选用Ⅰ50a，A=119.25 cm2;2)用轧制 H 型钢，选用 HW200 ×204 ×12×12，A=72.28 cm2。

1)轧制工字钢，截面形式如图1e)所示。

截面验算:由于截面无孔洞削弱，可不验算强度。又因轧制工字钢的翼缘和腹板较厚，可不验算局部稳定，只需进行刚度和整体稳定验算。

满足刚度要求。

λy远大于λx，绕y轴屈曲属于 b类截面，由 λy查表得，φ=0.445。

2)轧制H型钢，截面形式如图1f)所示。

现将支撑做出改变，依旧选用Ⅰ50a，A=119.25 cm2，ix=19.74 cm，iy=3.07 cm 和 HW200 ×204 ×12 ×12，A=72.28 cm2，ix=8.35 cm，iy=4.85 cm，分析结构的整体稳定。采用图1a)所示支撑，a=2 m，l=4 m。

柱在支撑平面外的计算长度为lox=6 m，平面内计算长度系数为 μ =1 －0.3(1 － k)0.7=1 －0.3(1 －0.5)0.7=0.815，相应计算长度 loy=4 ×0.815=3.26 m。

由较大的λy查表得b类截面稳定系数φ=0.394。

采用图1b)所示支撑，计算方法同上，在a=1.5 m，l=3 m和a=1 m，l=4 m以及a=0.5 m，l=5 m三种情况下，可计算出两种型钢的的值。

采用图1c)所示支撑，计算方法同上，在a=1 m，l=2.5 m和a=0.5 m，l=2.75 m 以及 a=1.5 m，l=2.25 m 三种情况下，可计算出两种型钢的的值。

将计算结果列于表1。

表1 不同方案计算结果的比较

4 结语

从表1中可以看出若设置两层支撑，则当设置为两层等高支撑时，对结构整体稳定最为有利。设置为两层不等高支撑时越小，对结构整体稳定越不利。对于工字型钢设置三层支撑明显比设置两层支撑更有利于结构的整体稳定，但这并不表明，支撑越多对结构整体稳定越有利。H型钢在设置三层支撑时的整体稳定性和在设置两层支撑时的整体稳定性相差无异，就说明了这一点。在工程实际中，一定要对支撑进行合理设计，力求达到经济合理，稳定性强。

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