型钢柱截面设计的直接法公式
2000年3月吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报N o . 1
型钢柱截面设计的直接法公式
任治章毕建东
(基础部)
(设计院)
律凤梅
(吉林省冶金设计院)
摘要:型钢柱截面设计的直接法使柱的设计过程从根本上摆脱了繁琐的试算, 具有简捷、高效、优化的特点. 文[1]阐述了这种方法的基本原理, 本文进一步给出了直接法的设计公式及计算所需要的全部图表, 供工程设计人员使用及参考. 关键词:型钢; 柱; 截面设计; 直接法. 中图分类号:TU 318
型钢柱由于截面形状复杂, , [2]中, , 通过反较繁琐. 为了提高设计效率, 推法, 导出了一些常用型钢(A 3) 并列成表格, 供设计人员设计时查用. , 但不足之处在, . 比如, 从材, 解决不了工程中经常使用的16M n (16M nq ) 钢及15M (nV q ) 钢的设计问题; 从型钢规格上看, 表中没包含圆钢、钢管及轻型工字钢、槽钢这些常用型材的结果, 并且工程中比较常用的某些格构式柱的设计问题表中也没包含. 另外, 这种查表法, 只适宜于手算, 无法在大型结构分析的电算程序上实现. 为了从根本上解决型钢柱截面尺寸的直接设计问题, 我们对此进行了深入的研究, 提出一种设计型钢柱截面尺寸的简捷方法—直接法, 大大提高了设计效率. 文[1]阐述了这种方法的基本原理, 本文进一步给出了直接法的设计公式及计算所需要的全部图表, 供工程设计人员使用参考.
1 直接法的设计公式
设计公式如表1所示, 其中系数a , b , c , d 的值由附表1～8选取.
表1 直接法的设计公式
截面形式
实膜式柱
11等边角钢;
21不等边角钢;
31工字钢(普; 轻型) ; 41槽钢(普; 轻型) ; 51钢管(无缝; 电焊) ; 61圆方钢.
设计变量柱横截面对失稳轴的惯性半径
i
柱的类型判定式
b P ≤b -d
120
(若P 值满足该式, 则为
截面尺寸设计公式
b -大柔度柱; 反之, 为中柔柱, 下同)
i ≥
acf (ΛL ) d
收稿日期:1999205215.
任治章, 男, 53岁, 硕士, 教授, 吉林建筑工程学院基础部. 邮编:130021.
42吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报2000年3月
备注:11式中各量单位:a , b
kN ; 长度c m ; 应力c m 2M . 2. , c d 的取值:(1)
对应失稳轴或实轴; 或y ′2y ′轴; (2) c , d i ) , , 与柱的类型一
致. (各系数值均由附表查得)
c
d 数值表
A
3
a b c
大柔度杆
中等柔度杆
[***********][***********][***********]97489
-1180-1170-1153-1187-1179-1167-1189-1182-171
[***********][***********]1713343
-0158-0167-0176-0191-0194-0193-1101-1103-099
16M n (16M nq )
a b c
15M nV (15M nV q )
a b
第1期 任治章, 毕建东, 律凤梅:
型钢柱截面设计的直接法公式43
续附表2
厚度t (mm )
10121416
x 2x
a
b
a
u 2u
b
a
v 2v
b
[**************]
[**************]
[**************]
[**************]
[***********]
[1**********]41
03
44吉 林 建 筑 工 程 学 院 学 报附表6 无缝钢管A 2i 拟合系数a , b 数值表
2000年3月
厚度[***********]
a b
[***********]964142
[***********]011100
厚度[***********]
a b
[***********]647108
[***********]001100
厚度[***********]0
a b
[***********]14107
[***********]01
附表7 电焊钢管A 2i 拟合系数a , b 数值表
厚度[1**********]5
a
b
[**************]0
[**************]0
厚度41041551
0515
a b
[**************]1
[**************]1
附表8 圆、方钢A 2i 系数a , b 数值表
钢 型圆 钢方 钢
a
b
1215611199
00212 算例
, , 来验证本文给出的.
例 支的立柱由4根等边角钢(A 3) 组成, 其截面如图1所示. 已知:h ′=010905m , 柱长L =6m , 轴向压力P =450kN , 柱材料强度设计值f =170M Pa , 且库内仅存厚度t =6mm 的角钢, 试选择角钢号码.
解 将已知数据代入表1柱类型判别式
h ′≤
120中, 有
==5
故此立柱为中等柔度柱. 再由附表1, 2, 查得
a =3171, b =1103, c =12112, d =-0167, 代
图1 柱截面
入表1截面尺寸设计公式
b
i y ′≥
d
4acf (ΛL )
′d
中, 得i y ′≥2138c m . 查型钢表, 选L 80×6, 其i y ′=2147c m . 设计结果与传统的试算法
一致[3], 而后者是相当繁琐的.
第1期 任治章, 毕建东, 律凤梅:
型钢柱截面设计的直接法公式45
参考文献
[1] 任治章等. 型钢柱截面设计的直接法. 东北大学学报, 1996(增刊) :49～53. [2] 罗邦富等. 钢结构设计手册(第二版) . 北京:中国建筑工业出版社, 1989:526～680. [3] 孙训方等. 材料力学(第二版) 下册. 北京:高等教育出版社, 1988:144～160.
D irectM ethod Form ΛLa s for Section D esign of
Shaped Steel Cou mn
βFengm ei R en Zh izhang , B i J iandong , L u
(D ep a rt m en t of B asic Couses )
Abstract T he design of the secti on of a shap ed steel co lum n to carry a p rescribed load requ ires calc ΛL ating th rough trial and erro r , w h ich is u sed at hom e . T he de 2sign p rocess is very overelabo rate . In th is p ap er , si m p m the sec 2. e . direct , , w h ich m akes ti on size of shap ed steel co lum n , i
the design w o rk get rid of rate and erro r and raise the design efficiency .
co n , secti on design , direct m o thod