影响钢框架柱计算长度系数的因素

问题讨论6柱的计算长度问题柱的计算长度问题，需要分两个方面讨论。

一是钢筋混凝土结构柱的计算长度，二是钢结构柱的计算长度。

1.钢筋混凝土结构柱的计算长度1.1.单层排架结构柱的计算长度1.1.1.无吊车房屋柱这种情况相对简单，计算长度按照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)表7.3.11—1直接取用即可。

但应注意，在SATWE程序中的隐含值是以多高层框架的规定为准，与单层房屋的规定不同。

应用时应根据实际要求对柱计算长度系数进行修改。

1.1.2.有桥式吊车的房屋柱1.1.2.1.考虑吊车作用计算计算长度应按照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)表7.3.11—1取用。

使用SATWE程序时，应根据有吊车的要求对柱计算长度系数进行修改。

1.1.2.2.不考虑吊车作用计算在有桥式吊车的房屋中，吊车在房屋中的位置并不固定。

因此，内力计算应该包括没有吊车作用时的计算。

在一般程序的内力分析中，有吊车作用时的内力可以完全涵盖无吊车作用时的内力。

但是，无吊车时柱的计算长度一般要大于有吊车时的计算长度。

如果吊车吨位不大，柱配筋很可能是无吊车时起控制作用。

不考虑吊车作用时，柱计算长度系数的修改原则：在SATWE程序中，柱的计算长度实际上隐含的是现浇楼盖多层框架柱的计算规则：底层柱 1.0H，其余各层柱 1.25H。

在吊车梁处如果主跨方向有横梁联系，则该方向的计算长度就是隐含值，否则应按越层柱考虑确定柱的计算长度。

越层柱计算长度的计算规则见第1.3节。

需注意，对于单跨的无吊车房屋柱，规范规定的计算长度是1.5H，不要误认为是1.25H。

1.1.2.3.有桥式吊车的房屋柱使用SATWE程序时的解决方案：宜分两次计算。

先考虑有吊车的作用，注意应按有吊车的要求对柱计算长度系数进行修改后计算。

再考虑无吊车的作用，注意应按无吊车的要求对柱计算长度系数进行修改后计算。

两次计算中，以配筋大者作为设计的依据。

钢构造模拟试题及答案钢构造是由钢制材料组成的构造，是主要的建筑构造类型之一。

以下是由关于钢构造模拟试题的内容，希望大家喜欢!1、简述钢构造有哪些主要特点。

(8分)答：(1)材料的强度高，塑性和韧性好;(2)材质均匀，和力学计算的假定比拟符合;(3)制作简便，施工周期短;(4)质量轻;(5)钢材耐腐蚀性差;(6)钢材耐热，但不耐火;2、碳素构造钢按质量分为几级?并是怎样划分的?Q235B·b代表的意义是什么?(10分) 答：碳素构造钢按质量分为A、B、C、D 四级。

其中A级钢材不作冲击韧性要求，冷弯性能在需方有要求时才进展;B、C、D各级钢材均要求冲击韧性值Akv≥27J，且冷弯试验均要求合格，所不同的是三者的试验温度有所不同，B级要求常温(20±5℃)冲击值，C和D级那么分别要求0℃和-20℃冲击值。

2Q235B·b代表屈服强度为235N/mm，B级，半镇静钢。

3、钢构造中，选用钢材时要考虑哪些主要因素?(8分)答：构造或构件的重要性;荷载的性质(静载或动载);连接方法(焊接、铆接或螺栓连接);工作条件(温度及腐蚀介质)。

4、轴心受力构件的截面形式有哪几种?并且对轴心受力构件截面形式的共同要求是什么?答：轴心受力构件的截面形式有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合截面以及格构式组合截面。

对轴心受力构件截面形式的共同要求是：(1)能提供强度所需要的截面积;(2)制作比拟简便;(3)便于和相邻的构件连接;(4)截面开展而壁厚较薄，以满足刚度要求。

5、计算压弯(拉弯)构件的强度时，根据不同情况，采用几种强度计算准那么?并简述各准那么的内容。

我国钢构造标准对于一般构件采用哪一准那么作为强度极限?(10分)答：计算压弯(拉弯)构件的强度时，根据不同情况，采用三种强度计算准那么。

其中(1)截面边缘纤维屈服准那么：当构件受力最大截面边缘处的最大应力到达屈服时，即认为构件到达了强度极限。

钢结构模拟试题及答案钢结构模拟试题及答案(一)1、大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构(B)A、密封性好 B、自重轻C、制造工厂化 D、便于拆装2、钢材的设计强度是根据 ( C )确定的。

A、比例极限; B、弹性极限;C、屈服强度;D、极限强度。

3、钢结构的承载能力极限状态是指( C )A、结构发生剧烈振动B、结构的变形已不能满足使用要求C、结构达到最大承载力产生破坏D、使用已达五十年4、某构件发生了脆性破坏，不经检查可以肯定下列问题中 ( A )对该破坏无直接影响。

A、钢材的屈服点过低;B、构件的荷载增加速度过快;C、存在冷加工硬化;D、构件有构造原因引起的应力集中。

5、钢材的抗拉强度fu与屈服点fy之比fu/fy反映的是钢材的 (A )A、强度储备B、弹塑性阶段的承载能力C、塑性变形能力D、强化阶段的承载能力6、Q235钢按照质量等级分为A、B、C、D四级，由A到D表示质量由低到高，其分类依据是 (C ) 。

A、冲击韧性;B、冷弯试验;C、化学成分;D、伸长率。

7、钢号Q345A中的345表示钢材的( C )A、fp值 B、fu值 C、fy值 D、fvy值8、钢材所含化学成分中，需严格控制含量的有害元素为( C )A、碳、锰 B、钒、锰C、硫、氮、氧 D、铁、硅9、同类钢种的钢板，厚度越大， ( A ) 。

A、强度越低; B、塑性越好;C、韧性越好; D、内部构造缺陷越少。

10、对于普通螺栓连接，限制端距e2d0的目的是为了避免( D )A、螺栓杆受剪破坏B、螺栓杆受弯破坏C、板件受挤压破坏D、板件端部冲剪破坏11、以下关于应力集中的说法中正确的是( B ) 。

A、应力集中降低了钢材的屈服强度B、应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制C、应力集中产生异号应力场，使钢材变脆D、应力集中可以提高构件的疲劳强度12、Q235与Q345两种不同强度的钢材进行手工焊接时，焊条应采用( C )A、E55型 B、E50型C、E43型D、H10MnSi13、在搭接连接中，为了减小焊接残余应力，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的( A )A、5倍B、10倍C、15倍D、20倍14、图示连接中高强度螺栓群受弯后的旋转中心为( ) 。

钢柱计算长度系数确定及长细比相关问题答疑钢柱计算长度系数的确定是钢结构常规设计方法中重要的一环,本文对于钢结构中常用的结构形式,门式刚架和钢框架结构结构中的钢柱确定中遇到的几个问题一一解答,希望对设计人员在钢柱计算长度系数确定时能够有所帮助.1、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015确定刚架柱的计算长度系数都有哪些算法？按门规附录A.0.1-A.0.5规定的方法以及A.0.8规定的方法,两种方法有何异同？应该如何选择？1）门式刚架规范对于门式刚架柱计算长度系数确定提供了两种算法,一种是按照门式刚架规范附录A.0.1-A.0.5规定的方法确定刚架柱面内的计算长度系数；另一种是按照门式刚架规范附录A.0.8方法确定刚架柱面内的计算长度系数.对于门式刚架规范的两种方法,二维设计程序是通过参数中的勾选项实现的,见下图：图1门式刚架二维设计参数定义勾选该选项后,程序按照门式刚架规范附录A.0.8方法确定刚架柱面内的计算长度系数,不勾选时,程序按照门式刚架规范附录A.0.1-A.0.5规定的方法确定刚架柱面内的计算长度系数.对于存在摇摆柱的门式刚架,在采用两种方法确定计算长度系数时,程序都会按照A.0.6条要求对于刚架柱的计算长度系数进行放大.2）第一种方法即A.0.1-A.0.6这套方法,其基本设计思路与钢规和梁柱线刚度比方法较为相似,采用梁柱线刚度比作为钢柱面内计算长度系数,这种方法对于门式刚架结构形式没有特别要求,可以支持较为复杂的门式刚架带夹层、高低跨、阶形柱等都可以参考此方法计算得到柱的计算长度系数.第二种方法与旧版门式刚架规程中所规定的一阶弹性方法较为接近,程序主要基于公式A.0.8-1确定,即：由公式可以看出其方法的特点是根据整体抗侧刚度以及柱承担的轴向力得到钢柱的计算长度系数,因此可以考虑单层各跨各柱之间的相互支援作用,同时可以看到该方法适用范围较窄,规范规定各跨梁的标高无突变,无高低跨时可用,但通过对应公式可以看出,该方法同样不适用与刚架柱中间增加节点后截面出现变化的情况,或带夹层的情况,如果使用该方法就会出现柱的计算长度系数异常大的现象,例如下图中带夹层的门式刚架模型的1-5号柱,图2门式刚架柱及其位置其中1、2号柱为截面有变化的阶形柱,3-5号柱为夹层位置的柱,其分别按照门规附录的两种方法分别计算上述柱的计算长度系数,得到以下结果,我们会发现,对于分段的阶形柱和夹层柱按照门式刚架规范附录A.0.8方法计算得到的柱面内计算长度系数相较另一种方法差异很大,一般是A.0.1-A.0.5方法的若干倍,明显偏大,所以在出现上述现象,此时A.0.8的这种方法就不太合适了.门式刚架规范两种算法的比较表12在钢柱长细比等指标不满足规范要求时,为什么很多情况下,增大柱截面尺寸后长细比等指标不但没有降低,反而变大了？为了更清楚说明这种现象产生的原因,以如下简单模型中的框架柱为例,只改变中柱的截面,其他条件均不改变的情况下,考察不同柱截面的回转半径、强轴方向的计算长度系数这两个参数,以及长细比的变化趋势.图3钢框架模型轴侧图该模型中柱采用程序中的国标热轧H型截面,其他条件不变,截面依次增大,分别为HW400*400 HW400*408,HW414*405,HW428*407,HW458*417,HW498*432.首先通过下面折线图来看回转半径的变化,我们发现回转半径并不会随着截面的增大而增大,在截面由HW400*400变为HW400*408时,其腹板厚度和翼缘长度均变大了,为什么回转半径反而变小呢？这是由于回转半径i=√（I/A）,它由截面惯性距和截面面积共同控制,当截面变大时,截面面积和惯性矩同时增大,截面面积增大的速率大于截面惯性矩时,则会出现回转半径减小的情况,而总体上,回转半径由于受到这种条件的制约,增大的趋势也非常缓慢.再来看柱计算长度系数的变化趋势,它再一次和我们一般的认知有着相反的趋势,柱的计算长度系数会随着柱截面的加大而增大,出现这种现象的原因我们要从柱计算长度系数确定过程来分析,根据旧钢规和新钢标对于框架柱计算长度系数确定的方法,其主要过程参数为相交于柱上、下端并与之刚接的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、K2,通过规范附录公式及对应表格,我们得到无论是无侧移框架还是有侧移框架失稳模式,柱计算长度系数,都与K1、K2呈反比关系,而在不改变梁截面的情况下,增大柱截面而不改变梁截面的情况下会使K1、K2这两个参数变小（最底层柱K2不变）,进而柱的计算长度系数始终是呈增大的趋势.最后柱的长细比也是随着截面的增大而变大,究其原因还是由于柱计算长度系数和回转半径的变化趋势和速率导致的,上面我们已经知道柱的计算长度是逐渐增大的趋势,而总体上回转半径也呈缓慢增大的趋势,此时柱的长细比变化趋势由计算长度随着柱截面增大的速率和回转半径增大的速率之间的大小关系决定,计算长度比回转半径增大的快,长细比就会增大,反之则长细比减小,在这个例子中计算长度系数的增速要比回转半径快.综上,单纯的通过调整柱截面来让长细比满足要求可能会付出很高的代价.图4框架柱回转半径、计算长度系数和长细比变化趋势3钢框架柱长细比超限该如何调整？由上一问我们得出在一些情况下我们不能单纯的通过调整柱的截面来调整长细比超限的情况,我们应该从以下几个方面去进行长细比的调整.1）在满足强柱弱梁的前提下,增加梁截面尺寸可以降低柱的长细比水平.在柱截面受到建筑限制或增大截面无效的情况下,可以通过适当增大长细比验算方向的与柱刚接的梁截面尺寸来使首层柱K1增大,其他层柱K1,K2都增大的方式减小柱的计算长度系数,进而减小柱的长细比.2）在条件允许的情况下,对于有支撑结构增加支撑杆件或增加已有支撑杆件的刚度使结构由有侧移框架变为无侧移框架.3）采用规范提供的性能化设计方法或性能化设计思想有效增加长细比限值,使长细比更容易满足.如采用新钢标17章抗震性能化设计方法时,满足了相应性能目标的要求后,其长细比限值有所降低.抗规8.1.3注2：多、高层钢结构房屋,当构件的承载力满足2倍地震作用组合下的内力要求时,7～9度构件抗震等级允许按降低1度确定,通过该条可以使承载力能力用较大富裕度的构件,降低其抗震等级,进而其所对应的长细比限值等指标也有所降低.4在调整钢框架中框架梁截面尺寸后为什么与其相连的计算长度系数没有变化？在钢框架中的框架梁很多情况下需要与框架柱做铰接连接,在这种情况下,根据旧钢规和新钢标的附录中均有当横梁与框架柱刚接时,其横梁线刚度取0,此时铰接横梁的线刚度就与参数K1,K2的确定没有影响了,K1,K2不变,计算长度系数自然不会发生变化.。

钢结构框架柱的计算长度系数该怎么选取呢?是按照程序默认值呢(没有选取P-△二阶效应), 还是改为1 ,1(选取P-△二阶效应),呢?1.如果是高层钢结构：可以按照《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98的6.3.2条执行。

简言之：（1）有支撑或剪力墙的结构，层间位移角小于1/250时，可以取计算长度系数1.0；（2）纯框架体系，层间位移角小于1/1000时，按照无侧移的公式（6.3.2-2）。

2.如果是多层钢结构：可以按照《钢结构设计规范》GB50017-2003的5.3.5条执行。

（1）无支撑纯框架：1）采用一阶弹性分析方法，按照附录D表D-2；2）采用二阶弹性分析方法，即在每层柱顶附加考虑公式3.2.8-1的假象水平力，框架计算长度取1.0（此方法也就是很多人认为的P-△二阶效应）（2）有支撑框架：分为强支撑（无侧移）和弱支撑。

现在谈谈P-△二阶效应计算方法：常用有以下几种：1.《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98第5.2.11的条文说明的方法2.《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.2.8条的方法3.《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第5.4.3条的方法4.Wilson教授提出的等效几何刚度的方法（可以参看Wilson著《结构静力与动力分析》第11章，也可以参看徐培福等《复杂高层建筑结构设计》第五章第三节，另外也可以参考高小旺等《建筑抗震设计规范理解与应用》2.5节）PKPM等软件考虑P-△二阶效应计算方法采用第4种，即等效几何刚度法。

因此不能将PKPM软件的“P-△二阶效应计算”与柱计算长度系数联系起来。

我个人认为：1.对于高层钢结构，尤其是比较重要的高层钢结构、超高层钢结构，一般需要考虑P-△二阶效应，而且可以使用PKPM计算，即采用Wilson 教授的方法，与计算长度系数没有关系。

2.PKPM讲稿上的计算长度判断方法可以采用:(1)当楼层最大杆间位移小于1/1000时，可以按无侧移设计；(2)当楼层最大杆间位移大于1/1000但小于1/300时，柱长度系数可以按1.0设计；(3)当楼层最大杆间位移大于1/300时，应按有侧移设计。