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钢梁柱可偏心布置吗?

 目前民用建筑钢结构项目的应用越来越广泛,而许多建筑师却在用混凝土结构的概念让结构设计人员进行偏心受压柱的布置,最明显的现象就是将钢梁边与钢柱外皮对齐,造成钢柱偏心受压;然而,现行《钢标》中是不允许有偏心受压构件。那么,为什么《钢标》中没有偏心受压构件?

 1. 《钢标》中对受压杆件的规定

    根据《钢标》第 7. 2.1 条规定,轴心受压构件的整体稳定性计算应符合下式要求:

    简记:轴心受压。

    2. 老规范对受压杆件的规定

    根据《钢结构设计规范》TJ 17-74(试行)及与之配套编写的《钢结构设计手册(第一版)》(中国建筑工业出版社,1982 年 6 月),偏心受压构件整体稳定性应力计算应符合下式要求:


    简记:偏心受压。

    构件偏心受压时,存在一个压力作用点至构件轴心的偏心距离(e)和偏心率(ε)。

    偏心率的值为:

    其中,M=N*e


3. 偏心受压构件承载力过低

    偏心受压构件最大的特点是随着偏心率的增大,构件整体稳定承载能力急剧下降,带来的缺点是受力主轴方向的柱截面高度很大,应用于厂房的情况还是可以接受的,但用在多、高层民用建筑钢结构中,其承载力低、柱截面大,是不合适的。近几十年来陆续被废止的《钢结构设计规范》(GBJ 17-1988、GB 50017-2003)都没有偏心受压构件的内容。表 2.72-1表 2.72-3 为《钢结构设计手册(第一版)》中的偏心受压构件的稳定系数表格数据,从表中可以看出,当偏心率变大时,稳定系数变小,承载能力减小。

    为了直观地表达旧版手册表格中偏心率对偏心稳定系数的不利影响,以二维曲线形式从图 2.72-1 中将有代表性的长细比(50〜150 范围内)入=50、=100、=150 制作成以偏心率(ε)为横轴,以偏心稳定系数(ψp)为纵轴的ψ-ψp 关系曲线,见图2.72-1。偏心率在3.0〜30.0 之间,曲线呈水平状,故只制作了偏心率在 0〜3.0 范围内的曲线图。

    对于钢框架-支撑结构,该结构属于侧移不敏感结构,采用一阶弹性分析,其柱计算长度系数不大于 1.0, 而且柱截面也较大,回转半径大,每层柱的长细比很小,一般在=50 左右,甚至是短柱(<40)。

    对于钢框架结构,该结构一般用于多层房屋,属于侧移敏感结构,采用二阶 P-△ 弹性分析,其计算长度系数在 1.03〜6.02 范围内,而且柱截面较小,回转半径小,每层柱的长细比范围较大,在 =50〜150 区间(中长柱)。根据《钢标》的规定,钢柱最大长细比容许值为 150。

    从图 2.72-1 中可以明显地看出,随着偏心率的增大,构件的偏心稳定系数变小,也就是稳定承载力降低。

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