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Q345冷弯薄壁卷边槽钢轴压长柱承载力计算方法

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工业技术　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａ　ｔｉｏｎ—Ｈｅｒａｌｄ团雹　圈●ｉ●　量　臣　●ｉ　Ｉ　＿　

Ｉ）ＯＩ：１０．１６６６０／ｊ．Ｃｎｋｉ．１６７４—０９８Ｘ．２０１７．０５．０８１　

Ｑ　３４　５冷弯薄壁卷边槽钢轴压长柱承载力计算方法①　

童露华孙德发　

（嘉兴学院土木工程系　吴树阳胡聪　浙江嘉兴３１４００１）　

摘　要：在分析比较中国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范（ＧＢ５００１　８—２ｏ０２）》和欧洲标准《Ｅ　。ｃ。ｄｅ３（Ｅ　ｌ　９９３—　

１—３）》的基础上，针对Ｑ３４５冷弯薄壁卷边槽钢轴压长柱的极限承载力进行了较深入的撂讨和对比分析。试验与理论分析表明：　

按中国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范（ＧＢ５００１８—２００２）》计算卷边槽钢轴压长柱是可行的，且偏于安全。　关键词：冷弯薄壁型钢　卷边槽钢　轴压长柱　有效宽度法　极限承载力　

中图分类号：ＴＵ３９２．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１７）Ｏ２（ｂ）一００８１—０４　

冷弯薄　型钢足　种经济断面　钢，具有截面成型灵活、　咯可定制　优点，近些年来，冷弯薄壁型钢产品在建筑业　

刮ｒ广泛　川，特别是随荇铡结构的结构形式Ｕ趋广泛，　

经济的冷　薄肇　ｆｆ司　进筑、　虻其是轻钢房屋的建设　ｆｆｌ的　用＿Ｊ亡　突…。　ｒ不限计圳板　宽厚比，允许局部屈曲并　

ｆ０用扳什ＪＩｊ＿ｉ曲　强度，因此，嘤计算　‘效截面，理论汁算相对　繁琐，大多采用试验及有限，　办法“　。为＿ｒ方便、实用，提出　

ｒ许多简化发计方珐，其中柯效宽度法应用最为普遍，己成　

为备田设计规范和标准的基行　，闷前中国国家标准《冷弯薄　壁型钢结构技术规范（ＧＢ５００１　８－２００２）》和欧洲标准《（ＥＮ　

１９９３一ｌ＿３）》均采崩有效斑度法计算板件属曲后强度，同时　什Ｊ　ｆ：冷弯薄擘型钢构件强度和稳定验算。该文将在冷弯薄壁　

卷边槽钢轴压长拄试验的媵础上，结合有效宽度法，对两端　

简支约束冷弯薄擘卷边槽钏长柱极限承载力分别采用　国目　

一　

ｊ　ｈ　ｆ　

（ａ）　

图１　截面符号定义　、　ｑ　家标准　冷弯薄肇　钢结构技术规范（ＧＢ５００１８—２００２）　。　

和欧洲标准（（Ｅｕｒｏｃｏｄｅ３（ＥＮ　ｌ９９３　１　３）》　进仃计算　比　

较分析，以检验我闻围家标准　冷弯薄壁　钢结构｝支术规范　

（ＧＢ５００１８　２００２）　的适用性。　

１试验　

试件钢材规格为Ｑ３４５Ａ，板　为１．５　ｍｍ，截　腹板高　

为１４０　ｍｍ，翼缘宽为４１　ｉ＂３＂１ｍ，卷边宽为１０　ｍⅢ，　件长度　

图２试件加载试验装置和布置示意图　

表１　试件截面中线尺寸几何特性　ａ　Ｕ　

图３卷边加劲区域刚度　

腹板ｈ．　缘ｂ．、　卷边Ｃ　板厚ｔ　血秋Ａ　惯性矩　惯性矩　抗扭惯性矩　扇形惯性矩　形心ｘ　

（Ｉ１１丌１）　（ｎ１ｎ１）　（ｉｎｍ）　（Ｉｎｍ）　（ｍｍ　）　Ｉ　ｘ（ｒａｍ　）　Ｉｙ（ｒａｍ　）　Ｉｔ（ｍｍ　）　Ｉ　（ｍｍ　）　（ｍｍ）　

ｌ　３８．５　３９．５　９．２５　１．５　３５４　１０ｌ６４６０　７１５６６　２６５．５　２６５９７４ｌ８ｌ　９．７ｌ　

①基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划项目（项目编号：２０ｌ６Ｒ４１７０１　５）。　

作者简介：萎露华（１９９４，５一），另，汉，浙江上！溪人，本科在读，研究方向：轻钢结构。　

科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　８１

　Ｉｌ｛２ｌｊｌＩ【ｉ４ｌ　！圈　２　０　１　７　；Ｎ。：；Ｏ—。．；　０５　。。　。．。　。　。　。　。　。　。　

表２　有效截面计算流程　

（ａ）毛截面和边界约束　

翼缘单卷边加劲板件满足　列条件即可按　

ｃ　，　（ｂ）ｆｉ　箅：　

卷边与翼缘灾角为９０”，符合４５　～ｌ３５　…．｝１ｊ嘤求；　▲　ｌ＿　卷边高度ｃ一１０ｍｍ，０．２ｂ　．，．０．２　Ｘ　４ｌ　８．２，０．２ｂ　ｎ　０．２　ｒ　

４１—８．２，符合Ｃ≥０．２ｂ，ｂ为　缘宽度，　中１）ｌ＿１）ｌ，ｃ　ｃ—ｔ／２，　

为中线尺寸；（ｂ／ｔ）　＝（４１／１．５）２７．３，（ｂ／ｔ）－－－　（４ｂ　１．５）２７．３，　

均小于６０　

，　ｂ　，　＿｝］　（ｂ）第一步：基丁　＝。。和　“　“，　／

＾加计算有效截面　

翼缘有效宽度：见公式（５）（６）（７）和（８）。　｜ｒ＼　—　ｆ　ｆ　；　卷边有效宽度：计算同　，但卷边屈曲系数ｋ要核Ｆ式取值。　厂　、ａ　＿ｌ¨…ａ　当　≤【Ｊ．３５时，ｋ　５　

Ｋ　５＜　６　ｓ＋ｉ　：　ｓ］　

（ｃ）第二步：　第・步计算有效戡　的荩础　汁算ＪＩ｝Ｉ｛曲应力　

ｔ　＝　，式中Ｋ　洲…，…　厂　＿’ａ≤　为加劲区域有效截面面积（左　右边涂黑　域）　勾

ａ—ａ轴有效　Ｋ　截面惯性矩（走图右边涂黑区域）　

（（１）基于　计算折减系数　，＝　＾／　『ｃ）：　

ｆ、ｄｒ、ｌ｛）一　一ｌ　。。ｘ　Ｉｆ、ｊ，　八Ｉｆ１　当　≤０．６５时，　１．０　

▲　ａ　ｊ　ａ　当０．６５＜Ｚ，＜１．３８时，ｚ　＝１．４７—０．７２３Ｚ，，　

≥１．３８时，　，＝０．６／６／五，　ｌｔｅｒａｔｉｏｎ　１　Ｋ　

其中　＝　

ｉ，／Ｙ＂｛　一　。　：　ｌｆ、　（ｅ）第三步：利用折减系数　，和折减应力（３－　，＝　一／　

▲　ａ　’　Ｉ。。ａ　。重复第一步　‘算有效宽度，进行迭代，　，　ｌ『＿（　ｌｌ’　

ｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ｎ　Ｋ　但　，　≤　ｃ，，（　Ｉ１　

幕　一　—一ｆ、　／Ｉ　，　（ｆ）使用最终确定的　ｃ　和减小的　度，　，＝，。　【，＿　连　

▲　。　ｌｌ，　先前计算的６　。计算有效截面　

，　，　，　ｌ　一　

２　７００　ｍｍ，试件截面中线尺寸几何特性见表１，符号定义　

图ｌ　。试验在钢结构多功能教学实验平台上进行，满足支座　约束条件，试件加载试验装置和布置示意见图２。三根试件　

为一组，平均实测承载力为ｌ９．６７３　ｋＮ。　

８２　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　２　按中国国家标准（（冷弯薄壁型钢结构技术规范　

（ＧＢ５００１８－２００２）　计算　

对于加劲板件、邴分加劲板什和１非加劲扳什，仃放宽瞍　

按下式汁算：

　工　拉术　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏ　ｏｇｙ．ｎｎｏｖａ　ｔ　ｏ　ｒｌ—Ｈｅｒａ｝ｄ团墨　圃　｛　ｌ　ｌ　■■一巴　工崔丘　■‘一－　一　

当　≤１Ｓａｐ　笠：生　｛ｔ　ｅ　

，。孚　ａｐ　Ｈ，ｆ，争＝　ｆ　

ｂ　２５ａｐ　ｂ　当鱼≤３Ｓａｐ￣，一ｔ　＿＿ｌ／　了　，　，　０．１　图４试验与不同规范计算结果比较　

“）　＝　＝　

６　式中：．／　为钢材屈服强度；　，．为板局　。　ｒ　．　力；ｔ乃板　（２１　一　厚（不含涂层）；女为板屈曲系数；ｇ　√２３　５　。　

在计算有效截面时，考虑卷边槽钢截面卷边肌劲Ｌ×　域川　＼ｊ，　膨　１鲁Ｚ　Ｈ向６．］Ｉ錾＝Ｉ　３目　—　

・ｌ１．７，　板宽；　为板　；Ｄ，、为机有效宽；口为系数，翼缘　和腹板取似分圳为１．０；　为板应　分布不均匀系数，翼缘和　

恒板取ｆ　分圳为１．０；ｂ．为板受　ｌｘ＿宽度，翼缘取其宽，腹板　

取其高；Ｐ　系数，ｐ＝　，舯（）－　＝　，　

，’／　ｆ＝　，，．　为钢材届雅强度，取ｆ１￣３４５　Ｎ／ｍｍ　，），Ｒ为材　／７　Ｒ　料抗力系数，取值１．１６　５，　为稳定系数，ｋ为屈曲系数，　缘　

取ｆＡ０．９８，腹板取值４．０；ｋ　为考虑舨组约束系数。　

轴　ｔ构件的极限承载力按下式汁算：　

Ｎ＝ｅＡ　１厂　（４）　

－ｔ　．Ｉ．１　为有效截面而秋。　考虑板组约束系数时，　缘ｋ　＝０．４　３　７，　扳　

ｋ，＝Ｉ．３　ｌ　７，仃效截面而手Ｊｌ为３　４９．５　ｍ　ｍ！，其计算承载力为　

ｌ　５．１ｌ　３　ｋＮ　

当不考虑板组约束系数时，　缘ｋ　＝１．０，腹板ｋ．＝１．０，　有放截　而　为３３６．１　ｍｍ　，　计　承载为ｌ４．５３３　ｋＮ。　

３按欧洲标准　Ｅｕ　ｒｏｃｏｄｅ　３（ＥＮ　１　９９３—１—３）））计算　｝反有效宽度按下式计算：　

ｂ　＝ｐｈ　（５）　式中：ｐ为折减系数；Ｄ为板受Ｊ　Ｉ《宽度。　

对十卷边槽钢腹板和翼缘，折减系数按下式计算：　

：　１．０　（６）　／ＬＰ　对ｊ　礴钢卷边，折减系数按ｌ　式计算：　

ｐ：　＜１．０７）ｐ＝—　：－—一≤１．０　（７）　ｊ　式巾：　为板应力分布不均　系数；　为相对长细比，按　

下式计算：　‘　，　

’　

式中：Ｄ　和Ｄ　分别为从槽钢腹板ｔ－ｉ槽钢翼缘交点到卜　

缘１和下　缘２边缘加劲（包括翼缘／ｆｒ效宽度ｂ　那分）钉效　

截面形心之距；，Ｊ　为腹板－Ｉ一线尺－ｒ；　Ａ，２￣ｋｔ２－　。　考虑卷边槽钢卷边加劲Ｉ　域川度影响，有效截Ｉｆｉｉ计　流　

程几尢表２。　轴　构件的极限承载力按下式计算：　

：　；Ｊｖ：　，且　≤１　＿（）＿２）　Ｊ．　¨Ｉ　），…　

…，　

式中：　Ｍ　＝１．０；ｃ【为缺陷系数，取值为０．３４；Ｎ　为弹性　屈曲临界　（按毛截而计算）。　对于屈服强度为３４５　Ｎ／ｍＩｎ！的试件，有效戗　＿ｆ！ｊ为　

２４５．９　ｍｍ　，其计算承载　Ｊ为１６．８１７　ｋＮ。　

４结果分析与比较　

两端简支约束冷弯薄壁卷边槽钢长柱极限承ｊ戈力　分别采川中因闭家标准　冷弯薄壁型钢结构｝支术Ｍ范　

（ＧＢ５０　０１　８—２００２）》和欧洲标准《ＥｕＦＯＣＯｄｅ３（ＥＮ　１９９３一　

ｌ一３）　进行了计算，与试验结果比较　图４。　从图４来看，对于两端简支约求冷弯薄擘卷边槽钢长十｝　

来说，所有规范计算结果均小ｆ试验结果，这表明¨算　法　

是合理的、且偏于安全。按巾同阁家标准《冷弯薄壁型铡结　

构技术规范（ＧＢ　５００１８—２００２）　计算，不考虑板绀约求系　

数，即ｋ　＝１．０时，槽钢长柱极限承载力最低；考虑板纰约ｌ求　

（下转８５页）　

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%承载力计算-抗压-轴压-螺旋箍筋柱(二)

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承载力计算-抗压-轴压-螺旋箍筋柱

轴压是指柱子在竖直方向上受到的压力，承载力是指柱子能够承受的最大轴向压力。对于螺旋箍筋柱，其承载力的计算方法如下：

1. 确定柱截面面积和混凝土强度

首先，需要确定螺旋箍筋柱的截面面积和混凝土的强度。柱截面面积可以通过测量得到，混凝土的强度可以通过试验或者查表得到。

2. 确定钢筋的强度和数量

螺旋箍筋柱中的钢筋是用来增强柱子的承载力的，因此需要确定钢筋的强度和数量。钢筋的强度可以通过试验或者查表得到，钢筋的数量要根据柱子的大小和承载力来确定。

3. 计算混凝土的极限轴向压应力

混凝土的极限轴向压应力是指混凝土在受到最大压力时能够承受的最大应力。这个值可以通过公式计算得到，公式如下：

fcd = αc * fck / γc

其中，fcd为混凝土的极限轴向压应力，αc为混凝土的系数，fck为混凝土的标准强度等级，γc为混凝土的安全系数。

4. 计算钢筋的极限轴向拉应力

钢筋的极限轴向拉应力是指钢筋在受到最大拉力时能够承受的最大应力。这个值可以通过公式计算得到，公式如下：

fyd = fyk / γs

其中，fyd为钢筋的极限轴向拉应力，fyk为钢筋的标准强度等级，γs为钢筋的安全系数。

5. 计算螺旋箍筋的强度

螺旋箍筋的强度可以通过公式计算得到，公式如下：

fbd = αb * fbk / γb

其中，fbd为螺旋箍筋的强度，αb为螺旋箍筋的系数，fbk为螺旋箍筋的标准强度等级，γb为螺旋箍筋的安全系数。

6. 计算柱子的承载力

柱子的承载力可以通过公式计算得到，公式如下：

Nrd = Ac * fcd + As * fyd + Ab * fbd

其中，Nrd为柱子的承载力，Ac为柱子的截面面积，As为钢筋的截面面积，Ab为螺旋箍筋的截面面积。

通过以上步骤，可以计算出螺旋箍筋柱的承载力，从而确保柱子在承受压力时的安全性。

加设隔板的冷弯薄壁卷边槽钢受压性能研究

加设隔板的冷弯薄壁卷边槽钢受压性能研究

第３９卷第２期　２　０　１　３年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨ￣ＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏｌ＿３９　Ｎｏ．２　Ｊａｎ．２０１３　・２３・　

文章编号：１００９—６８２５（２０１３）０２—００２３—０２　

加设隔板的冷弯薄壁卷边槽钢受压性能研究★　

杨彦武　汪文俊　孙德发　

（１．嘉兴学院土木工程系，浙江嘉兴３１４００１：２．嘉兴学院结构工程研究所，浙江嘉兴３１４００１）　

摘要：采用有效宽度法和直接强度法分别对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承载能力进行了分析，在此基础上，对加设隔板这种加固　

方式的试验效果进行比较分析，结果表明：当采用矩形隔板，在１／２～１／３半波间距布置隔板时，为经济有效的布置方式。　

关键词：冷弯薄壁型钢，卷边槽钢，隔板，有效宽度法，直接强度法　中图分类号：ＴＵ３１２　文献标识码：Ａ　

冷弯薄壁型钢作为一种高效、经济、环保型建筑材料，具有截　

面形状合理、力学性能良好、钢材利用率高等特点，随着我国钢产　量的不断增加，以及国家对于钢结构住宅产业的大力扶持，冷弯　

薄壁型钢住宅体系在国内蓬勃发展，在建筑行业尤其是轻钢房屋　

建设中得到日益广泛的应用。和热轧型钢相比，冷弯薄壁型钢构　件由于冷加工、壁薄、宽厚比大、截面形式复杂，大多为开口截面，　

易出现屈曲现象，且屈曲模式存在多样性。一般而言开口薄壁构　件会出现板件局部屈曲、全截面畸变屈曲和构件整体屈曲三种屈　

曲模式，在一定条件下还会出现三种屈曲模式的相关作用。畸变　

屈曲防治措施国内主要通过在畸变屈曲半波长问，加设支撑的方　

式来防止畸变屈曲的发生，提高构件承载力，目前主要有加设拉　条　Ｊ、连杆　和隔板　三种方式。本文将在前人研究的基础之　

上，首先采用有效宽度法和直接强度法分别对冷弯薄壁卷边槽　钢轴压柱承载能力进行了分析，在此基础上，对加设隔板这种加　

固方式的试验效果进行了比较分析，从中找出隔板布置的合理　

间距。　

１　试验概况　试件材料为Ｑ２３５，截面为ＣＩＯ０　Ｘ　１００　Ｘ　１２　Ｘ２，长为ｌ　０００　ｍｌｎ，　

钢管柱抗弯承载力分析

钢管柱抗弯承载力分析

钢管柱抗弯承载力分析

引言

本文旨在对钢管柱的抗弯承载力进行分析。抗弯承载力是指材料通过抵抗外部力矩的能力，对于钢管柱来说，是其在外部加载作用下，能够支撑的最大弯曲力矩。通过分析钢管柱的抗弯承载力，可以为工程设计和结构优化提供重要依据。

分析方法

钢管柱的抗弯承载力分析通常使用弯矩-曲率法。该方法假设钢管柱是在弹性范围内工作，且受力为轴心压力和弯曲力矩的叠加。通过计算钢管柱所受轴心压力和弯曲力矩，并结合材料性能参数和截面几何特征，可以得到钢管柱的抗弯承载力。

分析步骤

1. 确定钢管柱的几何参数，包括截面形状、尺寸和材料性能参数。

2. 计算钢管柱所受轴心压力。根据工程要求和设计荷载，确定轴心压力的大小和作用方向。

3. 计算钢管柱所受弯曲力矩。根据外部加载形式和作用点位置，计算弯曲力矩的大小和分布。

4. 结合材料性能参数和截面几何特征，计算钢管柱的抗弯承载力。根据钢管柱的截面形状，利用相关公式和理论计算方法，得到抗弯承载力的计算结果。

结论

通过钢管柱的抗弯承载力分析，可以得到钢管柱在外部加载作用下的最大弯曲力矩。这将为工程设计和结构优化提供重要参考，帮助确保钢管柱在使用过程中的安全可靠性。同时，本文所述方法和步骤也可作为钢管柱抗弯承载力分析的基础，并可以在实际工程中进行应用和扩展。

参考文献

[1] 管东明. 建筑钢管混凝土结构[M]. 中国建筑工业出版社,

2015.

[2] Z. Zhong, L. Xiang, K. Zhou, et al. Experimental and

theoretical investigations on high performance concrete-filled steel

tubular columns with slender sections. Journal of Constructional Steel

Research, 2019, 161: 146-160.

钢筋混凝土柱的受压承载力计算方法

钢筋混凝土柱的受压承载力计算方法

钢筋混凝土柱的受压承载力计算方法

一、背景介绍

钢筋混凝土柱是建筑物中的主要承重构件，其受力性能对建筑物的安全性和稳定性有着至关重要的影响。在设计钢筋混凝土柱时，必须对其受压承载力进行准确计算，以确保柱子的稳定性和安全性。

二、相关概念解释

1. 受压承载力：指在某一施载条件下，钢筋混凝土柱能够承受的最大压应力。

2. 等效长度系数：指将柱子的无侧向位移长度转化为等效长度所需的系数，是计算柱子受压承载力的重要参数。

3. 等效弹性模量：指将柱子的刚度转化为等效弹性模量所需的系数，也是计算柱子受压承载力的重要参数。

三、计算方法

1. 基本假设

在计算钢筋混凝土柱的受压承载力时，需要做出以下基本假设：

（1）柱子为轴对称体；

（2）柱子材料的性质均匀，弹性模量和泊松比不随混凝土应力而改变；

（3）柱子处于弹性阶段，不考虑材料的非线性变形；

（4）柱子受压区域的截面形状不变。

2. 等效长度的计算

钢筋混凝土柱的等效长度可根据以下公式计算：

L_e = kL

其中，L_e为等效长度，k为等效长度系数，L为柱子无侧向位移长度。

等效长度系数可根据以下公式计算：

k = 0.65 + 0.35L_e/h

其中，h为柱子的截面高度。

3. 等效弹性模量的计算

钢筋混凝土柱的等效弹性模量可根据以下公式计算：

E_e = E_c(1-0.2f_c/f_y)

其中，E_e为等效弹性模量，E_c为混凝土的弹性模量，f_c为混凝土的抗压强度，f_y为钢筋的屈服强度。

4. 受压承载力的计算

钢筋混凝土柱的受压承载力可根据以下公式计算：

P_c = A_c(f_c' + f_y/E_e)

其中，P_c为受压承载力，A_c为柱子的截面面积，f_c'为混凝土的轴心抗压强度。

需要注意的是，在计算受压承载力时，应根据柱子的受力状态选择相应的受压承载力计算公式。例如，在考虑柱子的轴向压力时，应使用以上公式，而在考虑柱子的偏心压力时，则需要根据偏心距和弯矩的大小，使用不同的受压承载力计算公式进行计算。