第38卷第5期2004年5月浙江大学学报(工学版)JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience)Vol.38No.5May2004收稿日期:2003-06-26.浙江大学学报(工学版)网址:www.journals.zju.edu.cn/eng作者简介:童根树(1963-),男,浙江建德人,教授,主要从事钢结构稳定性研究.E-mail:tongs@zju.edu.cn厂房纵向支撑体系的设计强度和刚度要求童根树,李东(浙江大学土木工程学系,浙江杭州310027)摘要:从保证厂房柱列纵向稳定性的角度,对柱顶系杆和支撑体系的设计要求进行了研究.通过对理想体系的研究得到了对支撑体系的刚度要求;考虑实际工程中厂房柱和横系杆的初始缺陷,利用无量纲化的柱列平衡方程和微小干扰下平衡稳定性的判定方程,得到了对柱顶系杆及其支撑体系的强度要求.利用得到的数据进行公式拟合,经简化可用于实际工程中厂房纵向支撑的设计.关键词:支撑;屈曲;强度;刚度中图分类号:TU323.5文献标识码:A文章编号:1008-973X(2004)05-0615-06StiffnessandstrengthrequirementsforlongitudinalbracingsofindustrialbuildingTONGGen-shu,LIDong(DepartmentofCivilEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Thestiffnessandstrengthrequirementsoftheindustrialbuildinglongitudinalbracingsystemtomaintainthestabilityofthebuildingwereinvestigatedinthisstudy.Thestiffnessrequirementwasderivedfromtheidealmodel.Thestrengthrequirementwasderivedtakingintoaccounttheinitialout-of-verticalstateofthecolumnsandtheinitialout-of-straightstateoftheconnectingbars.Theinteractionofthecrossbracingsandthelongitudinalconnectingbarsatthetopofthecolumnswasconsideredinthederivation.Bothstiffnessandstrengthrequirementswereexpressedintheexplicitformsandcanbeusedinthepracti-callongitudinalbracingsystemdesignwork.Keywords:brace;buckling;strength;stiffness厂房纵向承载力通常由纵向支撑体系提供,厂房柱平面外稳定性也是由侧向支撑来保证.对支撑体系本身的设计,通常由纵向受力决定,很少从保证稳定性的角度对支撑强度和刚度提出设计要求.本文考虑实际工程中的初始缺陷,研究为保证框架柱列纵向稳定性而对支撑体系提出的设计强度和刚度要求.1单根柱子的情况图1为单层厂房纵向柱列,柱脚铰接.图1(a)中单根柱子承受轴力P,柱截面抗弯刚度为EI,长度为L,弹簧线刚度为K.在图1(b)、(c)、(d)中的柱顶刚性系杆的轴压刚度为无限大的情况下,K代表的是交叉支撑的抗侧刚度.如果假设交叉支撑的两根斜杆同时起作用,则K=2EAdb2l3d.(1)式中:ld为斜杆的长度,E为弹性模量,Ad为斜杆截面积,b为柱间距.如果交叉支撑按照拉杆设计,不考虑抗压,则K值减半.考虑图1(a)的柱子,压杆发生有侧移失稳的临界力为P=KL.(2)当支撑刚度增大到一定值时,压杆的承载力与两端铰接柱子PEL完全相同,即图1厂房纵向柱列及其支撑体系Fig.1LongitudinalcolumnsandbracingsysteminindustrialbuildingP=PEL=�2EIL2.(3)临界力与支撑刚度的关系见图2.图中Kdth为失稳模式发生转化时的支撑刚度.令式(2)和(3)相等,则Kdth=�2EIL3.(4)图2临界荷载和支撑刚度的关系Fig.2Relationshipofcriticalloadandstiffnessofbracing规范规定柱子平面外的计算长度取侧向支承点之间的距离,即要求柱子按照支撑点处无侧移的模式失稳,则支撑的刚度达到式(4)给出的最小要求即可.进一步增加支撑的刚度并不能进一步提高压杆的承载力[1,2].如图1(b)、(c)、(d),如果支撑是对多根柱子提供支撑,或交叉支撑有多片,在柱顶刚性系杆的轴压刚度无限大的情况下,交叉支撑总的抗侧刚度要满足∑Kdth=n�2EIL3.(5)式中:n为纵向柱列中柱子的总数.除刚度要求外,对支撑杆还有承载力的要求.实际结构由于制作和安装误差,总是存在缺陷,如构件的初始弯曲和初始倾斜、荷载的初始偏心以及残余应力等.假设所有缺陷都等效为柱子的初始倾斜,柱顶初始侧移为�0.轴力作用后柱顶附加侧移为�,只有附加侧移才会使支撑中产生内力.经过分析得到�=P�0KL-P.支撑所受的内力为F=K�=K�0PKL-P.(6)若要求压杆的承载力达到PE,而此时支撑的刚度仍按照理想体系获得的最低要求式...
