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陇东学院土木工程学院 甘肃庆阳
【摘 要】根据等稳定性原则进行格构式轴心受压构件的截面设计。在初始条件（约束、材料、荷载）相同的情况下，选择截面积接近于格构式的实腹式截面，研究两类截面的整体稳定承载能力。分析研究表明：对于轴心受压构件，格构式截面较之实腹式截面，截面的延展性开阔，更容易实现等稳定性，提高了稳定承载能力，能有效的节约钢材用量。
【关键词】格构式轴心受压构件；实腹式格构式轴心受压构件；整体稳定性；等稳定性
引言
钢结构轴心受压构件截面无孔洞削弱的情况下，整体失稳的破坏往往先于强度破坏，稳定承载能力的大小取决于构件的刚度，刚度越大，稳定承载能力越大，反之，亦然。因此，如何合理的选择钢结构轴心受压构件的截面并满足其整体稳定承载能力在设计中显得尤为重要。
1.轴心受压构件设计理念
轴心受压构件的截面有实腹式和格构式两类，截面选择依据的核心是等稳定性，即截面两个主轴方向的整体稳定系数接近。
1.1实腹式轴心受压构件整体稳定设计理念
根据初始条件（钢材牌号、计算长度、支撑条件等），遵循等稳定性的原则，确定截面面积。
（1）根据设计经验假定长细比，查稳定系数，并算出对应于假定长细比的回转半径。
（2）按照轴心受压构件整体稳定计算公式得：，在根据截面尺寸和回转半径的近似关系确定截面各部分的尺寸，并选择截面。
（3）验算所选截面的强度、刚度、整体稳定、局部稳定。
1.2双肢格构式轴心受压构件整体稳定设计理念
该截面形式由两个槽钢（即肢）和缀材组成，横贯槽钢的轴叫实轴，横贯缀材的轴叫虚轴。在截面设计中，根据等稳定性双肢格构式轴心受压构件需要确定单肢的截面和双肢之间的间距b。
（1）双肢的截面确定
按照对实轴（Y-Y）的整体稳定选择双肢截面，方法同实腹式轴心受压构件。
（2）双肢间距b的确定
根据等稳定性原则（），按照对虚轴（X-X）的整体稳定确定双肢的距离b。
（3）缀材
连接双肢的缀材刚度较小，弯曲变形或初始弯曲产生的剪力对缀材的影响不能忽略，《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中采用增大虚轴长细比的方法来考虑剪切变形对缀材的影响。格构式轴心受压构件的缀材有缀条和缀板两种。
缀条选用单面连接的单角钢，按照轴心受压构件设计。缀板和柱肢之间刚接，满足连接刚度即可。
2.轴心受压构件的实例分析
题目：设计某支承工作平台的轴心受压柱，钢材Q235，柱高7.2m，两端铰接，由平台传给柱的轴线压力设计值为1450kN。
解：选择柱身截面由两个槽钢组成的缀板柱，该柱在两个主轴方向的计算长度均为7.2m。
方案一：选择双肢槽钢格构式截面
（1）对实轴计算整体稳定，选择截面
假定，按b类截面查得，，所需截面面积为：
所需回转半径
由型钢表选择2[28b，
对实轴验算整体稳定和刚度
，
（2）根据虚轴等稳定性确定肢间距离b
，
，得到，取整数30。
[28b对本身轴的惯性矩，回转半径和形心距分别是
，，
按b类截面查得
（3）缀板设计
缀板间净间距为
缀板宽度用肢间间距的2/3，即，取18，厚度用肢间距，，取1.0。
缀板轴线间距离，
柱分肢线刚度为，
两块缀板线刚度之和为，
比值，缀板的刚度满足。
方案二：选择与方案一截面积接近的实腹式H型钢截面
根据上述计算，选择，，，
则：，
查b类截面，，
表1 两种方案计算结果对比表
方案一 方案二
面积A（） 91.2 92.18
10.6 10.8
13.2 6.29
67.9 66.7
54.5 114.5
209.8 205.3
203.9 339.2
【摘 要】根据等稳定性原则进行格构式轴心受压构件的截面设计。在初始条件（约束、材料、荷载）相同的情况下，选择截面积接近于格构式的实腹式截面，研究两类截面的整体稳定承载能力。分析研究表明：对于轴心受压构件，格构式截面较之实腹式截面，截面的延展性开阔，更容易实现等稳定性，提高了稳定承载能力，能有效的节约钢材用量。
【关键词】格构式轴心受压构件；实腹式格构式轴心受压构件；整体稳定性；等稳定性
引言
钢结构轴心受压构件截面无孔洞削弱的情况下，整体失稳的破坏往往先于强度破坏，稳定承载能力的大小取决于构件的刚度，刚度越大，稳定承载能力越大，反之，亦然。因此，如何合理的选择钢结构轴心受压构件的截面并满足其整体稳定承载能力在设计中显得尤为重要。
1.轴心受压构件设计理念
轴心受压构件的截面有实腹式和格构式两类，截面选择依据的核心是等稳定性，即截面两个主轴方向的整体稳定系数接近。
1.1实腹式轴心受压构件整体稳定设计理念
根据初始条件（钢材牌号、计算长度、支撑条件等），遵循等稳定性的原则，确定截面面积。
（1）根据设计经验假定长细比，查稳定系数，并算出对应于假定长细比的回转半径。
（2）按照轴心受压构件整体稳定计算公式得：，在根据截面尺寸和回转半径的近似关系确定截面各部分的尺寸，并选择截面。
（3）验算所选截面的强度、刚度、整体稳定、局部稳定。
1.2双肢格构式轴心受压构件整体稳定设计理念
该截面形式由两个槽钢（即肢）和缀材组成，横贯槽钢的轴叫实轴，横贯缀材的轴叫虚轴。在截面设计中，根据等稳定性双肢格构式轴心受压构件需要确定单肢的截面和双肢之间的间距b。
（1）双肢的截面确定
按照对实轴（Y-Y）的整体稳定选择双肢截面，方法同实腹式轴心受压构件。
（2）双肢间距b的确定
根据等稳定性原则（），按照对虚轴（X-X）的整体稳定确定双肢的距离b。
（3）缀材
连接双肢的缀材刚度较小，弯曲变形或初始弯曲产生的剪力对缀材的影响不能忽略，《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中采用增大虚轴长细比的方法来考虑剪切变形对缀材的影响。格构式轴心受压构件的缀材有缀条和缀板两种。
缀条选用单面连接的单角钢，按照轴心受压构件设计。缀板和柱肢之间刚接，满足连接刚度即可。
2.轴心受压构件的实例分析
题目：设计某支承工作平台的轴心受压柱，钢材Q235，柱高7.2m，两端铰接，由平台传给柱的轴线压力设计值为1450kN。
解：选择柱身截面由两个槽钢组成的缀板柱，该柱在两个主轴方向的计算长度均为7.2m。
方案一：选择双肢槽钢格构式截面
（1）对实轴计算整体稳定，选择截面
假定，按b类截面查得，，所需截面面积为：
所需回转半径
由型钢表选择2[28b，
对实轴验算整体稳定和刚度
，
（2）根据虚轴等稳定性确定肢间距离b
，
，得到，取整数30。
[28b对本身轴的惯性矩，回转半径和形心距分别是
，，
按b类截面查得
（3）缀板设计
缀板间净间距为
缀板宽度用肢间间距的2/3，即，取18，厚度用肢间距，，取1.0。
缀板轴线间距离，
柱分肢线刚度为，
两块缀板线刚度之和为，
比值，缀板的刚度满足。
方案二：选择与方案一截面积接近的实腹式H型钢截面
根据上述计算，选择，，，
则：，
查b类截面，，
表1 两种方案计算结果对比表
方案一 方案二
面积A（） 91.2 92.18
10.6 10.8
13.2 6.29
67.9 66.7
54.5 114.5
209.8 205.3
203.9 339.2