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钢构件的初始缺陷，是指运输及安装期间受到外界影响
导致应力改变，进而产生构件变形、失稳、破损的一系列问
题。由于初始缺陷具有成因复杂、相对隐蔽、相互关联的特点，
如果防控不及时，很有可能对整个门式钢结构框架的稳定性
造成不利影响。因此，基于钢结构建筑的安全性考虑，必须
要针对H型钢柱安装初始缺陷的应力进行分析。根据分析结
果判断初始缺陷的严重程度，若不符合施工质量要求，则需
及时采取应对措施，从而保证钢结构建筑的整体安全。
1 门式钢结构H型钢柱安装中的初始缺陷
根据框架组成型式的不同，可将门式钢结构厂房分为单
跨、双跨 2种类型。在安装期间，柱子、桁架、梁等部位的实
际安装与设计图纸之间，存在一定误差，即为初始偏差。如
初始偏差值超过了允许偏差，就会因受力不均匀、应力发生
改变，进而引起初始缺陷。
其中，柱脚处存在安装偏差，在斜率的影响下，随着钢
柱高度的增加，钢柱整体的偏差也会呈现出递增趋势。在钢
柱顶端，与横梁连接的部位，会因偏差较大而发生重力弯曲，
柱轴线无法与地面保持垂直，门式钢结构在垂直方向上的稳
定性就会受到影响。
根据应力分析结果，初始缺陷又可分为 3种类型，即只
受初始应力、只受初始位移、初始位移和初始应力同时。以
Q345 钢为例，门式钢结构 H型钢柱的柱与梁，截面高度
为 320 mm，宽度为 220 mm，腹板厚度 6 mm，翼缘厚度为
10 mm，柱高为6 m，梁长为9 m。
参考GB 50017—2017《钢结构设计标准》，该型号钢的弹
性模量（ E）取2.06 ×105 N/mm 2。
2 两种典型初始缺陷的特点分析
参考 GB 50205—2020《钢结构工程施工质量验收标准》，
柱脚底座中心线与定位轴线间的允许偏差，取 5 mm。若实际
安装时，出现的偏差超过该值，则需采取纠偏措施，通过施加
外力作用，从而使柱脚底座中心线靠近定位轴线。在上述规
范中，还规定了柱轴线垂直度的最大偏移量，取 H/1 000。已
知柱高为6 m，即6 000/1 000=6 mm。参照同样的计算方法，若
实际安装时，出现的偏差超过该值，则需通过施加外力，让
钢柱轴线的垂直度，与垂线间的最大距离控制在 6 mm内。
3 初始缺陷在单跨结构下的应用分析
在门式钢结构 H型钢柱的初始缺陷中，最为常见的是柱
脚偏差（ A型初始缺陷）和柱身倾斜（ B型初始缺陷） 2种。
前者是指柱脚底座的中心线，偏离了定位轴线，根据受力特
性通常表现为柱脚向外弯曲 ；后者是指柱轴线偏离了垂线，
根据其特性通常表现为柱身向内弯曲。在 GB 50205—2020《钢
结构工程施工质量验收标准》中，对 2种初始缺陷的最大允
许检查做了明确规定，在 H型钢柱的安装中，若实际偏差超
过了允许值，则会影响门式钢结构的承载力和稳定性。因此，
开展钢结构初始缺陷的应力分析尤为必要。
3.1 ??r/A?z ? ??? O?e
在单跨的门式钢结构中，左侧钢柱的底部，因安装时固
定不牢，加上上部压力作用的影响，导致柱脚出现了向外侧
偏移的情况，偏移量为 5mm。从发生偏移的柱脚处按照顺时
针编号，矩形门式钢结构框架的 4个角分别为 A, B, C, D。在
B和 C 2 个点位上，各自提供约束限制，从而达到控制、缩小
A处角位移的目的 ；同时，在 C处还人为提供 1个水平方向
上的反作用力，避免 A水平位移量的继续增加。在此基础上，
结合弯矩计算公式 ：
F =3EIω max
l3 （1）
［摘 要］ 1r?n?7 ?、?M ? 、 O0?
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［关键词］
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［中图分类号］ TU 758.11 b b b b b ［文献标志码］ B b b b b b ［文章编号］ 1001–523X（2021）22–0091–02
Stress Analysis of Initial Defects in Installation of H -section Steel
Column of Portal Steel Structure
Zhang De-sheng，Bi Yong-huan，He Xiang
［Abstract ］Steel members have many advantages， such as light weight，recyclability，good mechanical properties, and are
widely used in high-rise buildings and industrial plants. H-shaped steel columns are often used as load-bearing members in portal steel
structure plants. If H-shaped steel columns have quality defects or installation deviation， they will have adverse effects on stability of
steel frame. The paper first introduces the common initial defects in installation of
门式钢结构H型钢柱安装初始缺陷应力分析（论文）.pdf
