单层厂房框架下端刚接固定的阶形柱,在框架平面内的计算长度应按下列规定确定:
1、 单阶柱
1) 下段柱的计算长度系数:当柱上端与横梁铰接时,等于按规范附录D表D-3(柱上端为自由的单阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数;当柱上端与横梁刚接时,等于按规范附录D表D-4(柱上端可移动但不转动的单阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数。
注:有横梁的露天结构(如落锤车间等),其折减系数可采用0.9。
2) 上段柱的计算长度系数,应按下式计算:
参数说明:为参数,按附录D表D-3或表D-4中公式计算。
注:表中的计算长度系数值系按下式计算得出(解方程):
参数说明:为上段柱的轴心力;
为下段柱的轴心力;
为上段柱的长度;
为下段柱的长度;
为上段柱的惯性矩;
为下段柱的惯性矩。
注:表中的计算长度系数值系按下式计算得出(解方程):
参数说明:为上段柱的轴心力;
为下段柱的轴心力;
为上段柱的长度;
为下段柱的长度;
为上段柱的惯性矩;
为下段柱的惯性矩。
2、 双阶柱
1) 下段柱的计算长度系数:当柱上端与横梁铰接时,等于按规范附录D表D-5(柱上端为自由的双阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数;当柱上端与横梁刚接时,等于按规范附录D表D-6(柱上端可移动但不转动的双阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数。
注:有横梁的露天结构(如落锤车间等),其折减系数可采用0.9。
2)上段柱和中段柱的计算长度系数和,应按下列公式计算:
参数说明:、为参数,按附录D表D-5或表D-6中公式计算。
表D-5柱上端为自由的双阶柱下段的计算长度系数
注:表中的计算长度系数值系按下式算得(解方程):
参数说明:为上段柱的轴心力;
为中段柱的轴心力;
为下段柱的轴心力;
为上段柱的长度;
为中段柱的长度;
为下段柱的长度;
为上段柱的惯性矩;
为中段柱的惯性矩;
为下段柱的惯性矩。
表D-6柱上端可移动但不转动的双阶柱下段的计算长度系数
注:表中的计算长度系数值系按下式算得(解方程):
参数说明:为上段柱的轴心力;
为中段柱的轴心力;
为下段柱的轴心力;
为上段柱的长度;
为中段柱的长度;
为下段柱的长度;
为上段柱的惯性矩;
为中段柱的惯性矩;
为下段柱的惯性矩。
对单层厂房阶形柱计算长度的取值,是根据以下考虑进行分析对比得来的:
① 考虑单跨厂房框架柱荷载不相等的影响。
单层厂房阶形柱主要承受吊车荷载,一个柱达到最大竖直荷载时,相对的另一柱竖直荷载较小。荷载大的柱要丧失稳定,必然受到荷载小的柱的支承作用,从而较按独立柱求得的计算长度要小。对长度较小的单跨厂房,或长度虽较大但系轻钢屋盖且沿两侧又未设置通长的屋盖纵向水平支撑(注意与横向水平支撑的区别)的单跨厂房,以及有横梁的露天结构(如落锤车间等),均只考虑两相对柱荷载不等的影响,将柱的计算长度进行折减。
② 考虑厂房的空间工作。
对沿两侧设置有通长屋盖纵向水平支撑的长度较大的轻型屋盖单跨厂房,或未设置上述支撑的长度较大的重型屋盖单层厂房,以及轻钢屋盖的多跨(两跨或两跨以上)厂房,除考虑两相对柱荷载不等的影响外,还考虑了结构的空间工作,将柱的计算长度进行折减。
③ 对多跨厂房。
当设置有刚性盘体的屋盖,或沿两侧有通长的屋盖纵向水平支撑,则按框架柱柱顶为不动铰支承,对柱的计算长度进行折减。
当计算格构式柱的惯性矩时,应考虑柱截面高度变化和缀件(或腹杆)变形的影响。
由于缀材或腹杆的变形的影响,格构式柱的变形比具有相同截面惯性矩的实腹式构件大,因此计算格构式柱的线刚度时,所有截面惯性矩要根据上述变形增大影响进行折减。对于截面高度变化的柱,计算线刚度时习惯采用截面高度最大处的截面惯性矩,根据同样理由,也应对其数值进行折减。
折减系数可按下表采用:
格构式柱惯性矩折减系数
截面高度变化坡度 | 1/8 | 1/10 | 1/12 | 1/15 | 0 |
| 0.65 | 0.7 | 0.75 | 0.8 | 0.9 |
以上阶形柱计算长度的取值,无论单阶柱或双阶柱,当柱上端与横梁铰接时,均按相应的上端为自由的独立柱的计算长度进行折减;当柱上端与横梁刚接时,则按相应的上端可以滑移(只能平移不能转动)的独立柱的计算长度进行折减。数据是根据理论分析计算所得结果进行对比得出的。
当结构形式不是上述所说的单层厂房情况时,用户计算过程中要根据实际情况考虑阶形柱计算长度的折减系数。如果不满足上文所述条件时,用户也可以考虑不对计算长度进行折减。规范运用过程中,要充分注意其条文注明的适用前提条件。