钢结构格构式柱的结构设计计算张涛

张涛

舞阳钢铁有限责任公司设备部河南舞钢462500

摘要：本文通过对钢结构格构式柱的强度、整体稳定性、局部稳定性的实例设计计算，理论结合实际，指出在进行钢结构格构式柱设计中的部分误区及设计人员容易忽视的部分，避免设计人员在今后的设计工作中出现重大设计失误.

关键词：钢结构格构式柱；强度；整体稳定性；局部稳定性

一、引言

工程实践中，我们常常遇到钢结构格构式柱如：钢结构厂房柱、钢结构民用建筑框架柱、钢结构管道支架等。对于这些钢结构格构式柱在工程结构设计中，应该对柱的强度、整体稳定性、局部稳定性，逐一进行验算，只有这样才能使你的设计方案达到安全、经济、适有、美观。但在实际工程设计中，对于设计经验不足设计人员，通常只注重柱的强度验算，而忽视柱的稳定性验算，认为只要构件强度满足要求就是安全的，对钢结构构件稳定性的重要程度认识不够，这个设计误区往往导致构件的失稳破坏，造成工程事故。还有设计人员容易忽视的一个问题就是：在工况和作用力不变的情况下，由于施工现场实际情况，需要在不改变柱材料的情况下，增大柱的截面尺寸，部分设计人员认为，增大柱截面对柱自身的整体稳定性是起有利作用的。对于这个问题，本人通过多年的设计经验和设计实例得出：在不改变工况、作用力和柱材料的情况下，增大柱的截面尺寸对格构式柱自身的整体稳定性是不利的。以下通过设计实例来证实本人的以上论断。

二、设计实例

本人于2012年设计的动力厂一轧钢北侧DN800煤气管线异地更换工程-钢结构格构式管道支架，燃气专业提供条件：煤气管线在事故状态下管道单重：300Kg/m，支架最大间距：17m，支架高度：6.143m，滑动支架摩擦系数：0.15。采用Q235钢材。

1.荷载及作用力计算：（由于燃气专业提供的管道单重为事故状态下单重，所以在荷载及作用力计算时不再乘荷载分项系数）

N=17X300X10=51000N=51KN；Vx=51X0.15=7.65KN；

My=0KN/m；Mx=7.65X6.143≈47KN/m

2.支架几何截面选型（见图示1）：

iy＝0.4h=0.4X250=100mm；

分肢截面参数：

（2）.局部稳定性验算：

由于构件分肢为标准工字型钢，局部稳定性满足要求，无需验算.

6.綴条稳定性验算：

由于本构件Y方向没有剪力，綴条用于减小受压构件的长细比和连接固定分肢，所以不用验算綴条的稳定性，只验算綴条刚度即可。

体稳定性公式中的系数的原因，从而使我们在对分肢柱型材做很小变动后，导致其格构式柱整体强度满足要求，而稳定性不满足要求。对于工况和材料不变，钢结构格构式柱宽度的变大，对整体稳定性不利，从公式

四、结论：

从以上的设计实例和实例分析中可以看出，如果我们在实际工程设计中，只考虑强度而忽视稳定性，或者认为格构式柱宽度的加大对稳定性是有利的，就会直接导致构件的失稳破坏，造成工程事故。总之，设计人员应同等重视，钢结构格构式柱的强度和稳定性。对构件的每一次变化，都应该认真的验算。只有这样才能避免不必要的工程事故。

参考文献：

[1]《钢结构设计规范》GB50017-2003。

[2]国振喜张树义，《实用建筑结构静力计算手册》。

[3]刘声扬，《钢结构》，中国建筑工业出版社。

[4]张流芳，《材料力学》，武汉理工大学出版社。