悬伸支架中支撑体系刚度设计探讨（论文）.pdf

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??8"? ? 支撑体系通常是由水平撑杆和交叉支撑组成，其一方面 可减小构件计算长度防止柱发生屈曲失稳，另一方面可增强 结构的侧向刚度加强整体性，而目前国内外对侧向支撑体系 的研究绝大多数还是对梁的研究，而对于柱侧向支撑体系的 研究很少或针对性不强，其中 GB 50017—2017《钢结构设 计标准》 [1]中第7.5.1条虽有规定但并没有明确提出类似结 构的设计方法 ；国外 Heungbae与 Joseph [2]共同研究了柱中 部设置支撑时的屈曲形态，即当中部支撑刚度较小时柱屈曲 呈对称曲线，当中部支撑刚度较大时柱呈反对称 S曲线，说 明了中部支撑刚度对柱稳定承载力的影响不可忽视，但其 研究对象仍为两端铰接的柱。而在工程实践中大多数工业 建筑中由于工艺流程或管道路径而不能连续设置侧向支撑， 图 1为实际工程中因管道路径要求常常不能设置支撑的情况， 如若不设置支撑势必柱截面较大，结合近年来工程实践中形 成的趋势，水平撑杆加交叉支撑的侧向支撑体系成为一种比 较重要的结构形式，如管架结构中为保证柱平面外稳定的情 况下达到经济合理化而设置的支撑体系。 （a） （b） 图1 工程实践中管线的布置 （a）示意1；（b）示意2 
??8"KlF???qyw??W?1" 2.1 J ??????0g?G 本文以热轧 H型钢柱为例，其稳定荷载一般分为弯曲屈 曲荷载、扭转屈曲荷载和弯扭屈曲荷载，而完善双轴对称截 面柱一般仅发生弯曲屈曲破坏，如果构件绕 2个方向轴的计算 长度相等，则绕弱轴方向的屈曲荷载为构件的控制荷载 [3]，通 常情况下为了提高其承载力，工程上的做法是在弱轴方向设 置支撑体系以减小其平面外的计算长度进而达到 2个方向等稳 的状态，图 2为设置水平撑杆和交叉支撑的结构，水平撑杆和 交叉支撑组成支撑体系对柱提供组合侧向刚度，可近似等效 为一个侧向弹簧（图 3），如果组合侧向刚度太弱，结构将发 生屈曲失稳，组合刚度太强的话柱承载力提高也不大，同时 也造成不必要的浪费，因此对支撑体系的刚度有一定的要求， 本文列举了2种典型的结构方案，采用经典理论得到 2种典型 方案下的屈曲荷载临界力与最小组合刚度之间的关系。 H L la H H H K EI 图2 支架力学模型 图3 等效模型 2.2 <% 8 ?? 8?G 轴压构件在屈曲后的承载力提高不多且变形较大 [4]，通常 会影响正常使用甚至生产安全，本文通过采用 2种典型方案研 究当支架柱发生屈曲时支撑体系的刚度。 首先进行 2种典型方案下经典理论推导，得到相应条件下 结构的屈曲荷载和组合刚度之间的关系，考虑到支架中所采 用的钢材通常为型钢截面（可避免发生局部失稳），因而研究 对象采用完善等截面热轧 H型钢挺直杆，同时压力沿原来构 件的轴线作用并使侧向支撑体系轴线通过压杆的剪心进而避 免发生扭转失稳 [4]。 ［摘 要］ }????造 ，健仑 ?E?"<(V?%rM? ?:?"业??N'?? ，? ???5r??s业 ??????/?M?s????? ，?? ?修r}]??]/?T?? ，?@Br? O0 f? ，???X准? ?? 25?# ??<% 8 ? ×?{@Br??×?Q ，?仔之 tX}??????? ? O0业????0g ? ??，" + r??坤b?众???l。 ［关键词］ '?? ；@Br? ；???Q ；????0g ［中图分类号］ TU 731.2bbbbb ［文献标志码］ Abbbbb ［文章编号］ 1001–523X（2020）11–0013–03 Discussion on Stiff