關(guān)于壓桿構(gòu)造長細比控制的一點看法

【摘要】同直徑空心管材，壁厚越大，桿件回轉(zhuǎn)半徑越小，即同等約束條件下，長細比比值比壁厚小的桿件大，作為壓桿長細比構(gòu)造條件控制情況，會得到同等條件下壁厚大的管材不如壁厚小的桿件的結(jié)論，本文從實際軸心受壓構(gòu)件受壓穩(wěn)定性角度論述單用構(gòu)造長細比選壓桿構(gòu)件截面的方法不妥。

【關(guān)鍵詞】長細比；壓桿；回轉(zhuǎn)半徑；桿件；鋼結(jié)構(gòu)

一、前言

在工程設(shè)計實際工作中，經(jīng)常會遇到選用桿件作為支撐桿件減小主桿件的面外計算長度。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003第5.3.8條提出受壓構(gòu)件長細比在不同場合不宜超過的具體數(shù)值，筆者在選用壓桿桿件時發(fā)現(xiàn)外部約束條件相同時，長細比僅取決于桿件截面回轉(zhuǎn)半徑i值，回轉(zhuǎn)半徑i值越大，長細比越小，即越滿足表5.3.8要求。但根據(jù)回轉(zhuǎn)半徑i=知，對于同直徑圓管，壁厚越大，回轉(zhuǎn)半徑i值越小，長細比越大，越不能滿足要求。對此根據(jù)工程直觀經(jīng)驗，同直徑圓管桿件，壁厚大，材料用量多，因長細比不滿足要求反而不及薄壁桿件嗎？在受彎構(gòu)件中，截面抵抗矩越大，承載能力越強，到了壓桿怎么會出現(xiàn)相反情況，筆者產(chǎn)生了疑問，產(chǎn)生進一步求證解疑的想法，見下文：

二、計算過程

壓桿穩(wěn)定理論中，長細比對軸心受壓桿件穩(wěn)定性的影響可根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范5.1.2條N/f計算，其中軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)φ值受三方面影響，長細比、鋼材屈服強度和截面分類。另兩因素可假設(shè)都相同，且假設(shè)分別考慮直徑100mm，壁厚分別為4mm、5mm、6mm的Q235鋼材，a類截面的圓管，計算長度5米，在外界條件相同情況下可進行軸心受壓穩(wěn)定性計算比較，對應(yīng)計算值見下表：

從表格計算結(jié)果可以看出，壁厚越大，長細比計算值越大，受壓穩(wěn)定系數(shù)值越小，但不表示受壓穩(wěn)定性的能力越差，受壓穩(wěn)定性能力是由 。若按構(gòu)造長細比限值，就不滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范5.3.8作為桁架中受壓桿件的要求，實際作為受壓桿件，它受壓穩(wěn)定性能力強于壁厚比它薄的同直徑桿件。即軸心受壓桿件單用長細比數(shù)值指標選用桿件截面，不適用同直徑不同壁厚的場合。

三、結(jié)論及建議

根據(jù)以上演算實例，相同的結(jié)論可以推廣到截面為方形和其他形狀的同外形尺寸不同壁厚桿件的軸心受壓構(gòu)件。故在實際工程設(shè)計中筆者提出：

1）單一使用長細比數(shù)值指標作為桿件構(gòu)造控制條件不妥，針對同直徑不同壁厚桿件應(yīng)用長細比控制指標會形成錯判。

2）對軸心受壓桿件長細比數(shù)值指標決定受壓穩(wěn)定系數(shù)φ，而實際受壓穩(wěn)定性能力控制參數(shù)是構(gòu)造控制條件的臨界狀態(tài)。

參考文獻

[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003

[2]周緒紅，萬紅霞，莫濤.軸心壓桿截面設(shè)計時選定長細比 的簡便方法.鋼結(jié)構(gòu)，1996年第4期