大长细比组合柱稳定性能数值分析
钢管混凝土异形柱力学性能分析与抗震性概述
钢管混凝土异形柱力学性能分析与抗震性概述摘要：钢管混凝土异形柱，是在异形截面钢管柱中浇注混凝土形成的异形柱结构。
钢管混凝土异形柱具有良好的抗弯性能、抗剪性能、轴压性能和反复荷载作用下的力学性能，比以前的建筑结构有了较大的改进。
而且通过专家学者的抗震性试验研究来看，钢管混凝土异形柱的抗震性能都得到普遍认可，在今后的建筑中将得到普遍重视。
关键词：钢管混凝土异形柱力学性能抗震性钢管混凝土异形柱，是在异形截面钢管柱中浇注混凝土形成的异形柱结构。
简单地说，将混凝土灌入异形钢管中就形成了钢管混凝土异形柱。
钢管混凝土柱在竖向上承载力高，能够承担较大的竖向荷载；特别是其中的混凝土核心筒，它的抗侧刚度大，能够有效地抵抗地震影响。
外层钢管与内层核心混凝土共同承受着来自不同方向的荷载，同时外层的钢管为核心混凝土提供着强大的约束作用。
这种组合方式进而使得钢管混凝土异形柱的抗震性能比传统的普通钢筋混凝土异形柱的抗震性能大为提高。
钢管混凝土异形柱由于组合结构力学良好，施工性能较优，被广泛应用于各类工程领域当中。
1 钢管混凝土异形柱的力学性能分析钢管混凝土异形柱的力学性能研究目前主要集中在静力性能方面（苏忍、刘光烨、杨远龙，2012）。
学者们通过多项研究，详细分析了钢管混凝土异形柱的抗弯性能、抗剪性能、轴压性能、偏压性能以及反复荷载作用下的力学性能（赵良、李成玉，2012）。
钢管混凝土异形柱的抗弯性能分析。
刘胜兵、徐礼华和温芳（2008）进行了Ｔ形钢管混凝土组合构件的抗弯试验，研究得出T 型钢管混凝土组合构件在几种不同的弯曲程度下都表现出了较好的力学性能。
徐礼华、刘胜兵和温芳等（2009）对T形柱进行抗弯试验，提出了该类型构件的抗弯极限承载力计算公式。
此外，还有不少学者进行了类似的实验研究，也普遍得出，钢管混凝土短柱在遇到偏心压力作用时，由于存在核心的混凝土延缓了钢管过早的局部屈曲，使得弹塑性工作性能较好。
钢管混凝土异形柱的抗剪性能分析。
格构柱的验算.
（1）截面形式轴心受格构柱一般采用双轴对称对称截面。
常用的截面形式是用两根槽钢或工字钢作为肢件（图a～c），有时也采用四个角钢或三个圆管作为肢件（图d、e）。
格构柱的优点是肢件间的距离可以调整，能使构件对两个主轴的稳定性相等。
工字钢作为肢件的截面一般用于受力较大的构件。
用四个角钢作肢件的截面形式往往用于受力较小而长细比较大的构件。
肢件采用槽钢时，宜采用图a的形式，在轮廓尺寸相同的情况下，可得到较大的惯性矩 Ix，比较经济而且外观平整，便于和其他构件连接。
缀条式格构柱常采用角钢作为缀条。
缀条可布置成不带横杆的三角形体系或带横杆的三角形体系。
缀板式格构柱常采用钢板作为缀板。
（2）截面的初步选择设计截面时，首先应根据使用要求、受力大小和材料供应情况等选择柱的形式。
中、小型柱可用缀条柱或缀板柱，大型柱宜采用缀条柱。
然后根据轴力 N 和两个主轴方向的计算长度（ l0x 和l0y）初步选定截面尺寸。
具体步骤如下：①计算对实轴的整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。
②计算对虚轴的整体稳定以确定两肢间的距离。
为了获得等稳定性，应使λx = λy（ x为虚轴，y 为实轴）。
用换算长细比的计算公式，即可解得格构柱的λx，对于双肢格构柱则有缀条柱缀板柱由λx 求出对虚轴所需的回转半径ix= l0x/λx，可得柱的h≈ ix/a1。
（1）强度验算强度验算公式与实腹柱相同。
柱的净截面面积 An不应计入缀条或缀板的截面面积。
（2）整体稳定验算分别对实轴和虚轴验算整体稳定性。
对实轴作整体稳定验算时与实腹柱相同。
对虚轴作整体稳定验算时，轴心受压构件稳定系数应按换算长细比λ0x查出。
换算长细比λ0x，则按相关知识表中的有关公式计算。
（3）单肢验算格构柱在两个缀条或缀板相邻节点之间的单肢是一个单独的轴心受压实腹构件。
它的长细比为λ1=l0l/il，其中 l01为计算长度，对缀条柱取缀条节点间的距离，对缀板柱焊接时取缀板间的净距离（图）；螺栓连接时，取相邻两缀板边缘螺栓的最近距离； i1为单肢的最小回转半径，即图中单肢绕1－1轴的回转半径。
钢结构柱稳定性分析与设计
钢结构柱稳定性分析与设计钢结构的应用已经广泛应用于工业、民用、桥梁等各个领域。
其中，钢结构柱作为承载重要纵向荷载的主要构件之一，在结构设计中起着至关重要的作用。
本文将对钢结构柱的稳定性进行分析与设计，以确保其在使用过程中的安全可靠性。
1. 稳定性分析在进行钢结构柱的稳定性分析之前，首先需要了解柱的受力情况和设计参数。
柱的受力主要包括压力、弯矩和轴向力三个方面。
同时，还需要确定柱的几何参数，如截面形状、截面尺寸、材料等。
基于这些基本参数，可以进行稳定性分析。
1.1 基本理论：稳定系数与屈曲强度稳定性分析的核心理论是稳定系数和屈曲强度。
稳定系数是指柱在受力情况下的稳定性能，通常以稳定性安全系数来衡量，数值一般大于1。
屈曲强度是指柱在受力超过一定临界值时，发生屈曲破坏的承载能力。
1.2 欧拉公式欧拉公式是钢结构柱稳定性分析中最常用的公式之一，公式表达如下：Pcr = (π² × E × I) / L²其中，Pcr为柱的临界压力，E为钢材的弹性模量，I为截面二阶矩，L为柱的长度。
1.3 弯扭和细长柱对于弯扭和细长钢结构柱，需要引入额外的参数进行分析。
弯扭柱的主要特点是在受力过程中不仅产生弯曲，还会发生扭转变形。
细长柱则是指其长径比较大，易产生扭转屈曲失稳。
针对这两种特殊情况，需要进行详细的计算和分析。
2. 柱的设计在进行钢结构柱的设计时，需要根据结构的实际需求和使用条件，综合考虑稳定性、经济性和施工性等因素。
2.1 确定截面形状和尺寸根据实际情况和设计要求，选择合适的截面形状和尺寸。
常见的截面形状包括矩形、圆形、H型等，不同形状有其各自的优缺点。
同时，根据受力情况和设计参数，确定截面的尺寸。
2.2 材料选择钢结构柱的材料选择与整个结构的设计息息相关。
常见的钢材种类包括普通碳素钢、低合金高强度钢等，根据实际的使用情况和设计要求，选用合适的材料。
2.3 考虑稳定性安全系数在设计过程中，需要合理考虑稳定性安全系数的取值。
塔吊格构柱稳定性验算方法
塔吊格构柱稳定性验算方法本工程塔吊基础下的格构柱高度最长为20.5m,依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003),计算模型选取塔吊最大独立自由高度60m,塔身未采取任何附着装置状态。
1、格构柱截面的力学特性：格构柱的截面尺寸为0.502×0.502m；主肢选用：16号角钢b×d×r=160×16mm；缀板选用(mXm):0.42×0.2主肢的截面力学参数为A0=49.07cm2,Z0=4.55cm,Ix0=1175.08cm2,Iy0=1175.08cm2;格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：Z,=4Z,o÷Λ(∣-^o)2格构柱的x-x轴截面总惯性矩：b2A=4Λo+4经过计算得到：I x=4×[1175.08+49.07×(50.2/2-4.55)1=87589.85cm4；I y=4×[1175.08+49.07×(50.2/2-4.55)2]=87589.85cm4；2、格构柱的长细比计算：格构柱主肢的长细比计算公式："44)其中H——格构柱的总高度，取21.7m；I——格构柱的截面惯性矩，取，1=87589.85cm1I尸87589.85Cm%A0------------ 个主肢的截面面积，取49.07Cm2。
经过计算得到3=102.72,I y=102.72。
格构柱分肢对最小刚度轴IT的长细比计算公式:其中b——缀板厚度，取b=0.5m°h——缀板长度，取h=0.2m°a1——格构架截面长，取a尸0.502m。
经过计算得iι=[(0.25+0.04)∕48+5×0.2520/8]0M.404m o为二21.7/0.404=53.7。
换算长细比计算公式：―=—经过计算得到NkX=II5.91,2ky=115.91o3、格构柱的整体稳定性计算：格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：N赢&力其中N——轴心压力的计算值(kN)；取N=1791.33kN；A——格构柱横截面的毛截面面积，取4X49.07cm；0——轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；根据换算长细比2ox=115.91,2o y=115.91≤《钢结构设计规范》得到。
钢柱整体稳定性的数值分析方法研究
到２ ０ ０ ３年 ４月建设部批准并颁 布 的 ２ ０ ０ ３版 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ７
—
２ ０ ０ ３ ） 总结 出 １ ３ 种 常见截 面 的残余应 力分 布形 式 ， 本文计算分析采用残余应力 分布如图 ２ 所示 。
０ ０ ３ （ 钢结 构设 计 规范 》 ， 我 国对 于轴 心受 压钢 构件
截面轴心受压 柱的整体稳定受力特性进行 有 限元分析 。详 细地介绍 了建立有 限元模 型的具 体方法 ， 并给 出了分
析其整体稳定 特性的求解全过程 ， 提 出了输入 构件几 何初 始缺陷 和模 拟截面残余 应力 的方法 。通过将有 限元计
算结果与相应 的试 验结果进行对 比， 验证了本文建立的有 限元模 型的有效性。计算结果 还表 明 ， 本方 法不仅适用
随着 钢材料 生产工 艺 的发展 ， 钢结构工程 已成 为 土木工 程结 构 中 十分 重要 的结 构形式 。其钢 压杆 轴
始挠度及初始偏心 的计 算模 型 ， 通过 与 已有大 量试验
结果的对 比证 明此方法 的正确性 。 １ 有 限单元法模型的建立
心受压构 件 的受 力 性 能与 设计 一直 以来 都被 认 为是
７ ４
低
温
建
筑 技
术
２ ０ １ ３ 年第 ９ 期（ 总第 １ ８ ３ 期）
钢 柱 整体 稳定 性 的数 值分 析方 法研 究
郑 刚
桐乡 ３ １ ４ ５ ０ ０） 【 巨匠建设 集团有 限公 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 建立轴心受压钢构件有限元模型 ， 对２ ３ 个已有试验结果钢材焊接
的研究已处 于 世 界领 先水 平 。但 是随着 材 料科 学 的 进步与冶金工艺 的发展 ， 高性 能 的钢材在机 械 、 船舶、 桥梁 、 建筑工程领域 的应用 已越来 越多。针对 钢材 性 能改善 ， 对于钢结构受 力性能 及设 计 的研 究亦 需要 不 断完善 。在研究钢 压杆设计方 法时 ， 主要 是采 用试 验 方法与理论计算方 法结合 形式进行 ， 本 文采用 有 限单
钢管混凝土柱临界长细比的比较分析
表性 的有 以下 三种 ： ） Ｅ ｓ２ ：０钢管 混凝 土结构 设计 与施 工 方法获得的 ； ／ ＂０ ５１ ９ １Ｃ Ｃ ８９ ＤＬ Ｉ５ ８ —９ ９和 Ｄ Ｊ１—１２ ０ Ｂ ３５ —０ ３的数值 计算 方法
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第３ ３卷 第 １期 ２００７ 年 １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０． ３ Ｎｏ． １３ １
Ｊｎ ２０ ａ． ０７
・５ ・ ３
文章编号 ：０９６ ２ （０ ７ ０ －０ ３ ２ １０－ ５２０ ）１ ５－ ８ ０ ０
是根 据如下方程取得的。 规程 ；） Ｉ１５８— ９ 钢一混凝 土组合 结构设 计规程 ；） ２Ｄ ／ ５１ ９ ｒ０ ９ ３ 福建 确定 的， ｒ ｒｉ 地区的 Ｄ ｌ —１２ Ｑ Ｉ ３５ —ｏ ３钢管 混凝 土技 术规范 。这些 规范 主要研 ０ 究的是钢管混凝土 圆形柱的计 算理论 ， 规范 中分别利 用了 以下 三 种计算理论 ：） １ 以钟善 桐［】 ４为代 表 的 利用合 成 法 推导 的 统一 理 两者 均为随混 凝土强度和钢材强度而变化 。 论 ；） ２ 以蔡绍 怀［为代表 的结合极 限平衡 理论和实验 方法推导 的 ５ 】 为了更具体 的研 究其之间的差别 ， 利用 Ｅ ｃ 工具 ， ｘｅ ｌ 根据上述 计算理论 ；） ３以韩林海为代表 的采用有 限元法推导 的计算理论 。 公式 计算 了三者之间的差别 ， 选择 的数据见表 １ 。 裹 １ 强度破坏与稳定破坏临界长细 比 由于各规范所采用 的理 论基础和研究 的出发点不 同， 使得计 算结果差别较 大 ， 对于短 柱 与长柱 的 临界 长 细 比的定 义 ， 尤其 有 较 大分歧 ， 根据规范 中的 临界长 细 比的计算 理论 ， 图澄 清这些 试 分歧以及产生分歧的原 因， 以使得设 计 中对 于长柱与 短柱的 区别
钢结构柱稳定性优化分析
钢结构柱稳定性优化分析钢结构是一种广泛应用于建筑领域的结构形式，其在大跨度、多层建筑和桥梁等工程中具有独特的优势。
而钢结构柱作为承载结构之一，在整个钢结构系统中起到了至关重要的作用。
本文将重点探讨钢结构柱的稳定性优化分析方法，旨在提升钢结构的安全性和经济性。
一、钢结构柱的稳定性问题钢结构柱承受着纵向压力和外部作用力的影响，其主要稳定性问题包括局部稳定性和整体稳定性。
1. 局部稳定性局部稳定性指的是柱截面在受到压力作用时的稳定性能。
对于常见的H型钢柱，其稳定性主要受到压弯扭耦合效应的影响。
为了提高柱截面的局部稳定性，可以采取以下措施：- 增加截面尺寸或改变截面形状，提高柱截面的抗弯和抗扭能力；- 设置加劲肋、剪力板等加强措施，增加柱截面的抗弯刚度和抗扭刚度；- 选择高强度钢材，提高柱截面的抗弯和抗扭承载能力。
2. 整体稳定性整体稳定性是指柱在整个结构系统中的稳定性能。
当柱长度较大时，常常会发生屈曲失稳现象。
为了提高柱的整体稳定性，可以采取以下措施：- 控制柱的长度与直径（或宽度）比，避免超过临界值；- 采用撑杆、斜撑等支撑措施，增加柱的整体稳定性；- 通过钢结构的整体设计，合理分配荷载，减小柱的受力。
二、钢结构柱稳定性优化分析方法为了提高钢结构柱的稳定性，需要进行稳定性优化分析。
常用的分析方法包括有限元分析、极限荷载分析和参数优化分析等。
下面将分别介绍这些方法的基本原理和应用。
1. 有限元分析有限元分析是一种常用的结构分析方法，适用于复杂结构的稳定性分析。
该方法通过将结构离散为有限个小单元，建立结构的有限元模型，并在计算机上进行求解，得到结构的稳定性状态。
通过有限元分析，可以提供柱的位移、应力和变形等关键参数，从而评估柱的稳定性。
2. 极限荷载分析极限荷载分析是指通过分析结构在承受荷载时的极限状态，确定柱的稳定性极限。
该方法通过研究结构在不同加载情况下的破坏机理，确定柱的临界荷载。
通过极限荷载分析，可以指导设计人员选择合适的柱截面尺寸和形状，以提高柱的稳定性。
钢骨混凝土长柱的稳定分析和动力分析
钢骨混凝土长柱的稳定分析和动力分析冯雪，马福军z王竹，(1．中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁沈阳110006；2．辽宁新创达电力设计研究有限公司，辽宁沈阳110005；3．辽宁省建筑设计研究院建筑经济所，辽宁沈阳110005)E}商要]采用有限元分析方法，将稳定分析转化为代数问题中的特征值问题来计算。
按照有限元的结构分析原理，利用V i s ual For t r an语言分别编制稳定分析和动力分析的计算程序，通过程序计算多种截面形式钢骨混凝土柱的临界荷载以及自振周期数值，并分析曲线变化规律。
[关键词]钢骨混凝土柱子；有限元方法；稳定分析；逆幂法近年来，随着钢骨混凝土的广泛应用，国内各科研究院和高校对钢骨混凝土结构的研究不断深入。
纵观实际工程，钢骨混凝土混凝土结构在实际中的应用，75％在于柱的应用。
截面形式如图1所示：宙母画囱图1实腹式锕酎昆凝土柱柱子稳定问题始终是设计、施工中的重要问题，因为结构失稳往往导致结构整体垮塌，且发生突然，危害极大。
混凝土中配置钢骨以后，混凝土与钢骨两者有相互约束的作用。
钢骨混凝土结构虽具有承载力高、抗震性能好等一系列优点，钢骨混凝土柱减小构件的截面尺寸，但同时增大了构件的长细比．故钢骨混凝土结构中，稳定分析是有深远意义的。
1钢骨混凝土长柱稳定分析理论本文是以能量法原理为基础进行的稳定性分析。
能量守恒原理：临界荷载时构件从弯到直的过渡期间出现的外力功的改变与应变能增量必须相等。
能量法分析具体步骤：1)假设受压长柱失稳近似挠度曲线。
确定挠度曲线必须满足位移边界条件，也应尽可能满足力的边界条件。
往往取横向荷载下的挠曲线或级数形式的曲线作为近似挠曲线。
通常三角函数是近似挠度曲线最方便的函数。
2)应变能和外力功的表达式。
根据能量原理：△p／=A u：A W与△u分别为常轴向荷载下构件弯曲期间发生的功与能的变化。
3)利用势能驻值条件建立位移(或独立参数)的齐次方程组。
弹性系统在平衡位置时的总位势I I(即外力的位势Ⅱo和内力位势Ⅱi之和J为最小或最大。
钢柱结构的稳定性分析
钢柱结构的稳定性分析在钢构件的设计中，轴心受力构件和拉弯、压弯构件是重要的两种类型。
其中，轴心受拉构件和拉弯构件只需验算其强度和刚度；而轴心受压构件和压弯构件除验算其强度和刚度外，还需验算其稳定性。
局部稳定一般利用掌握板件的宽厚比保证，而整体稳定的计算状况比较多，是重点也是难点。
笔者对整体稳定的验算状况整理如下：关于长细比关于钢柱的整体稳定验算，首要问题是计算其长细比。
对于长细比的把握，主要从以下三方面入手：容许长细比：受压可参考钢标7.4.6条、受拉可参考钢标7.4.7条。
长细比计算：实腹式双轴对称截面长细比和单轴对称截面换算长细比可参考钢标7.2.2条、格构式绕实轴的长细比和绕虚轴的换算长细比可参考钢标7.2.3条。
计算长度：桁架和塔架杆件可参考钢标7.4.1~7.4.5条、框架柱可参考钢标8.3.1~8.3.5条。
轴心受压构件轴心受压构件的设计一般使两个方向具有等稳定性，当两个方向的长细比相差较大时，可在较大长细比方向设置侧向支撑。
一般需验算两个主轴方向的稳定性。
实腹式：绕强轴和绕弱轴，计算两个方向的稳定系数，采纳较小的稳定系数。
格构式：绕实轴和绕虚轴，计算两个方向的稳定系数，采纳较小的稳定系数。
对于格构式构件，为了保证分肢的稳定性，尚应掌握分肢长细比，可参考钢标7.2.4~7.2.6条。
压弯构件压弯构件的验算状况是最多的，可从四个方面把握：分别是实腹式、格构式，单向受弯、双向受弯，绕实轴、绕虚轴（或绕强轴、绕弱轴），平面内、平面外。
无论哪种状况，均需验算平面内稳定和平面外稳定，所以依据前三个方面的排列共8种状况。
实腹式构件单向受弯，无论绕强轴或是绕弱轴，计算状况是一样的，只需替换相应方向的参数即可，可削减一种情。
实腹式构件和格构式构件双向受弯时，两个方向都有弯矩，不再区分绕哪个方向，可削减两种状况。
所以，8种状况削减为5种，分别如下：实腹式单向压弯（一般绕强轴）构件平面内、平面外稳定性。
多跨钢架厂房中柱长细比计算公式
多跨钢架厂房中柱长细比计算公式多跨钢架厂房中柱长细比的计算，这可是个相当重要的知识点呢！咱们得好好说道说道。
先来说说啥是长细比。
长细比啊，简单来讲，就是柱子的计算长度与柱子截面回转半径的比值。
这就好比一个人的身高和腰围的比例，如果比例不合适，那柱子可能就不太稳当了。
在多跨钢架厂房中，中柱长细比的计算可不简单。
咱们得考虑好多因素，像柱子的材料、柱子的受力情况、厂房的跨度和高度等等。
这就像是一场复杂的数学谜题，需要我们一点点去解开。
我还记得有一次去参观一个正在建设的多跨钢架厂房。
那时候，工人们正在为中柱的安装做准备。
我凑过去看了看设计图纸，就和旁边的工程师聊了起来。
他指着图纸上的中柱部分，跟我详细地解释长细比的计算。
他说：“这可不能马虎，要是长细比算错了，柱子可能承受不住压力，整个厂房的结构安全都会出问题。
”咱接着说计算方法。
一般来说，我们要先确定柱子的计算长度。
这可不是随便定的，得根据柱子两端的约束情况来确定。
比如说，如果柱子两端都是固定端，那计算长度就会短一些；要是一端固定，一端铰支，那计算长度又不一样了。
然后就是柱子截面回转半径的计算。
这得根据柱子的截面形状来算。
常见的截面形状有圆形、矩形啥的。
每种形状都有对应的计算公式。
比如说对于矩形截面，回转半径就等于根号下（惯性矩除以面积）。
这惯性矩的计算又得用到积分啥的数学知识，是不是有点头疼？但别慌，咱们一步一步来。
在实际工程中，还得考虑一些特殊情况。
比如说柱子上有孔洞、有局部削弱的地方，这都得在计算中进行修正。
总的来说，多跨钢架厂房中柱长细比的计算是个细致活，需要我们认真对待每一个参数，每一个环节。
就像搭积木一样，一块错了，整个房子可能就歪了。
所以啊，同学们，咱们在学习和实际应用中，一定要仔细认真，可不能马马虎虎。
只有把长细比算准了，咱们的多跨钢架厂房才能稳稳当当，为大家遮风挡雨，创造一个安全可靠的工作和生产环境。
混凝土柱的稳定性标准
混凝土柱的稳定性标准混凝土柱是结构工程中常用的构件，用于支撑建筑物的重量和承受外部载荷。
柱的稳定性是保证建筑物安全稳定的关键因素之一。
本文将从柱的定义、设计原则、分类、荷载分配、截面尺寸、长细比、材料性质、侧向位移等方面详细阐述混凝土柱的稳定性标准。
一、柱的定义柱是一种长条形构件，通常为圆形、正方形或矩形，用于承受纵向载荷和侧向力。
柱通常由混凝土、钢筋混凝土或钢构成，其截面形状和尺寸需按照设计要求进行。
二、设计原则1. 满足强度要求：柱的设计需满足设计强度要求，确保在荷载作用下不会发生破坏。
2. 满足刚度要求：柱的设计需满足刚度要求，以保证结构稳定性和受力性能。
3. 满足稳定性要求：柱的设计需满足稳定性要求，以防止柱在荷载作用下产生侧向位移或屈曲。
三、分类1. 按纵向受力方式分类：（1）压力柱：主要承受压力荷载；（2）受弯柱：主要承受弯曲和压力荷载；（3）受剪柱：主要承受剪力和压力荷载；（4）组合柱：同时承受多种受力方式的柱。
2. 按截面形状分类：（1）圆形柱；（2）正方形柱；（3）矩形柱；（4）其他形状柱。
四、荷载分配柱的荷载分配需要根据设计要求进行。
通常采用等分荷载法、三角形荷载法、梯形荷载法等方法进行。
荷载分配不当会导致柱的稳定性问题，甚至会导致柱的破坏。
五、截面尺寸柱的截面尺寸需要满足强度和稳定性要求。
截面尺寸太小会导致柱的强度不足，截面尺寸太大会增加柱的自重和造价。
截面尺寸的选取需根据设计要求和实际情况进行。
六、长细比长细比是柱的高度与其最小截面尺寸之比，是影响柱稳定性的重要因素。
长细比过大会导致柱的稳定性不足，容易出现屈曲或侧向位移等问题；长细比过小会导致柱的强度不足。
长细比的选取需根据设计要求和实际情况进行。
七、材料性质柱的材料性质对其稳定性也有很大影响。
混凝土柱的强度、韧性、抗震性等性质需满足设计要求；钢筋混凝土柱的钢筋配筋需满足设计要求，钢材的强度和韧性也需满足设计要求。
八、侧向位移柱的侧向位移是影响柱稳定性的重要因素之一。
单层钢结构框架柱论文长细比设计论文
单层钢结构框架柱论文长细比设计论文摘要：单层钢结构框架，由于层数少。
荷载小。
且钢材承载能力较大。
一般强度及稳定问题不控制柱子截面大小。
构造要求的长细比要求常限制了柱子的截面大小。
为满足建筑师把柱子尽可能做小做细的要求。
本文通过对单层钢结构框架柱长细比设计分析，可以为类似工程设计提供借鉴。
引言《建筑抗震设计规范GBS0011-2010统一培训教材》指出：钢结构框架柱的最大长细比是为了保证结构在计算中未考虑的作用力。
我国在钢设计规范中。
对于细长比的控制一般是按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的要求来计算。
实际工程设计中，如何正确理解细长比控制要求。
合理进行钢柱设计。
是值得探讨的问题。
1.单层钢结构框架体系单层钢框架结构由钢柱及钢梁通过节点刚接连接形成。
钢柱截面一般为实腹式截面，通常为工型、方钢管、圆钢管等，钢梁一般为工字钢梁或箱型钢梁。
单层刚接框架的钢柱通常为偏心受压柱，受力状态比较复杂。
同时承受轴向压力、弯矩以及剪力。
设计计算时，钢柱截面应满足强度、刚度、稳定和长细比限制等要求。
截面的各组成部件还应满足局部稳定的要求。
因此。
为满足强度设计要求。
钢柱的最大组合应力不应超过钢材的设计强度。
对轴心受压柱。
轴心压力在截面内引起均匀的受压正应力不超过钢材的强度设计值：对复杂受力状态下的框架钢柱。
要求其最大组合应力不应超过钢材的设计强度。
实腹柱轴心受压时。
当压力增加到一定大小。
柱会由直线平衡状态突然向刚度较小的侧向发生弯曲。
有时也可能发生突然扭转、或同时发生弯曲和扭转；如压力再稍增加，则弯曲、扭转或弯扭变形随即迅速加大。
从而使柱失去承载能力的现象称为柱整体丧失稳定。
并按其失稳变形的情况分别称为弯曲失稳、扭转失稳或弯扭失稳。
上述论述的情况。
即为钢柱设计的稳定问题。
稳定常常会成为细长钢柱设计的控制工况。
即柱在强度到达极限状态前就会丧失稳定。
轴心受压柱丧失稳定的三种情况中。
最常见的是弯曲失稳。
影响柱弯曲失稳临界应力的主要因素是柱的长细比。
Y型钢管柱整体稳定性能有限元分析(精)
11 345 MPa， 泊松比 v = 弹性模量 E = 2. 06 ˑ 10 Pa， 3 0. 3 ， 质量密度 ρ = 7 850 kg / m 。非线性数值分析中
材料本构 关 系 采 用 双 直 线 理 想 弹 塑 性 模 型， 服从 von Mises 屈服准则。 1. 2. 2 网格划分及精确分析 Beam 188 单元为线性梁单元， 各杆件单元划分
ABSTＲACT： Yshaped steel column has been widely used in longspan structure，however，there are little studies on the failure mechanism of Yshaped column， the lack of theoretical basis for safety evaluation and design optimization． Numerical simulation on Yshaped steel tubular column was carried out considering initial imperfection， geometric and material nonlinear based on buckling theory，parametric analysis of effects of tubular diameter，diameterthickness ratio， bifurcation angle，diameter ratio of branch and main member on structure ’ s stability and failure mechanism were then developed． The results indicated that there were significant effect of material nonlinearity on the overall stability of Yshaped column． The failure mechanisms of Yshaped steel tubular column mainly contaied three modes： branch failure but main member was not damaged，branch and main stem were damaged at the same time，main stem failure but branch was not damaged， moreover， the structure’ s material utilization ratio achieved amaximum compared to other modes when branch and main stem were damaged at the same time． With the change of bifurcation angle and diameter ratio of branch and main stem，the capacity curves of Yshaped steel tubular column had a peak， and both had one by one correspondence． Diameter ratio of branch and main stem played the leading role in the failure mechanism，there was critical diameter，which was about 0. 045 times of the height of Yshaped steel tube column． Finally，the computing model of optimal structure form of Yshaped steel tubular column and the method of determining the optimal structural form were proposed． KEY WOＲDS： Yshaped steel tubular column； finite element analysis； overall stability； failure mechanism； optimal structural style
受压立柱最大长细比
受压立柱最大长细比引言：在建筑工程中，受压立柱是承受压力的主要构件之一。
而受压立柱的长细比则是评估其承载能力的重要指标。
本文将从理论和实践两个方面，探讨受压立柱最大长细比的问题。
理论分析：受压立柱的长细比是指其长度与截面尺寸之比。
在理论上，当长细比超过一定值时，受压立柱的承载能力将会急剧下降，甚至发生失稳破坏。
这是由于长细比过大时，受压立柱的弯曲刚度将会降低，从而导致其承载能力下降。
根据欧拉公式，当受压杆的长细比达到临界值时，其承载能力将会降至零。
而在实际工程中，受压立柱的长细比往往会受到多种因素的影响，如材料的强度、截面形状、支撑条件等。
因此，在设计受压立柱时，需要综合考虑这些因素，以确保其承载能力符合要求。
实践应用：在实际工程中，受压立柱的长细比往往会受到多种因素的影响。
其中，材料的强度是影响长细比的重要因素之一。
一般来说，材料的强度越高，受压立柱的长细比就可以相应地增大。
此外，截面形状也会对长细比产生影响。
例如，圆形截面的受压立柱相对于矩形截面的受压立柱，其长细比可以更大一些。
在实际工程中，为了确保受压立柱的承载能力符合要求，通常会采用一些措施来降低其长细比。
例如，在受压立柱的顶部设置加强环，可以有效地提高其承载能力。
此外，还可以采用加强杆、加强板等方式来增加受压立柱的弯曲刚度，从而提高其承载能力。
结论：综上所述，受压立柱的长细比是评估其承载能力的重要指标。
在设计受压立柱时，需要综合考虑多种因素，以确保其承载能力符合要求。
在实际工程中，可以采用一些措施来降低受压立柱的长细比，从而提高其承载能力。
变截面H型钢柱稳定性能的试验研究与数值分析的开题报告
变截面H型钢柱稳定性能的试验研究与数值分析的开题报告一、研究背景H型钢柱是钢结构中常见的构件之一。
随着钢结构在建筑、桥梁等领域的广泛运用，对钢柱的性能要求也越来越高。
在某些大型工程中，为了满足结构设计的要求，需要采用变截面的H型钢柱。
变截面H型钢柱具有在较小截面尺寸下获得较大承载力、减小构件自重、增强结构抗震能力等优点。
因此，研究变截面H型钢柱的稳定性能，对钢结构设计具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过试验研究和数值分析，探讨变截面H型钢柱的稳定性能。
具体目标如下：1.对比不同形式的变截面H型钢柱在轴压作用下的稳定性能差异；2.研究当变截面H型钢柱处于不同边界条件时的稳定性能差异；3.基于试验结果，对变截面H型钢柱的稳定性能进行数值分析。
三、研究内容和方法1.试验内容(1)设计制造不同形式的变截面H型钢柱试件；(2)对试件进行轴压试验，记录试件变形和破坏形态，并测量试件的内力-位移曲线；(3)通过试验数据，分析变截面H型钢柱在轴压作用下的稳定性能。
2.试验方法(1)试件制造采用钢板剪切制造方式，设计制造不同形式的变截面H型钢柱试件；(2)试验采用静载荷试验方法，设计试验方案并设置试验边界条件；(3)试验数据处理，分析试验结果，得出结论。
3.数值分析方法基于试验数据，采用有限元分析软件对变截面H型钢柱的稳定性能进行数值分析。
四、研究意义和预期成果本研究能够深入掌握变截面H型钢柱的稳定性能特点和规律，为钢结构设计提供理论指导。
预期成果如下：1.获得一批变截面H型钢柱试验数据，并分析试验结果，探究变截面H型钢柱的稳定性能特点和规律；2.对比分析不同形式和不同边界条件变截面H型钢柱试件的稳定性能差异；3.实现对变截面H型钢柱的稳定性能进行有效的数值分析。
五、研究进度安排本研究计划分为以下几个阶段：1.文献调研和深入学习变截面H型钢柱力学本质和稳定性能特点，12天；2.试验设计和试件制造，10天；3.试验方案制定和试验执行，15天；4.数据处理和结果分析，10天；5.数值分析，20天；6.论文写作和撰稿，15天。
任务单6.1-组合构件-钢管支柱稳定性分析.
学习领域
工程力学
学习项目6
组合构件力学分析
任务单6.1
钢管支柱的稳定性分析
班 级
姓名
学习小组
工作时间
学时：6
任务目标
总体目标
专业能力目标
社会能力目标
方法能力目标
通过实物观察，了解钢管支柱的特点、组成和优缺点，体会钢管支柱在工作过程中的力学特性。能够对钢管支柱进行稳定性分析。
了解钢管支柱的特点、组成和优缺点，掌握其简化图形，会进行轴向受压杆件的稳定性分析。
任务完成时需要做到：
1.简单讲解钢管支柱的组成部分及受力特点。
2.能讲解钢管支柱力学模型的建立过程，会画出计算简图。
3.能讲解钢管支柱稳定性的分析过程，讲出提高稳定性的措施。
4.小组制作讲解ppt，由一名学生代表小组进行演示讲解。
教学和学习资源（学习资料及实训设备及软件等）
学习资料
学习软件
实训设备
教材“压杆稳定”部分
建议时间安排
建议教学方法
1
结构模型观察
1学时
模型教学法
2
手工模型制作
2学时
任务驱动法
3
钢管支柱稳定性分析
2学时
讲授法
4
成果展示
1学时
讨论法
考核要点
考核内容包括：
项目成员在整个项目完成过程中担任的角色、完成的主要任务及贡献等综合评定。
项目小组完成的项目成果的内容、创新、质量等综合评定。
项目成员汇对其他组做的工作结果进行评价和建议。
教师对小组和个人的评价：教师对互评结果进行评价，指出每个小组成员的优点，并提出改正建议。
任务下发人：
日期：年月日
混凝土框架柱长细比理解自己整理
考虑P-△效应，和按混凝土规范B.0.4条考虑柱二阶效应老规范里二阶效应见下表：PKPM2010SATWE“设计信息”增加了“按混凝土规范B.0.4条考虑柱二阶效应”的选项“按混凝土规范B04考虑二阶效应”是计算排架结构用的，其他结构体系一般不用它。
Pkpm新增功能解释里：PKPM2010SATWE里P-∆是重力二阶效应，是针对整个结构而言的，而“按混凝土规范B.0.4考虑二阶效应”是轴压力二阶效应，即p-δ效应（考虑侧移），是针对构件的，二者是有很大区别的。
p-δ效应包括轴压力二阶效应（考虑侧移）和偏心受压二阶效应（考虑挠曲杆件）。
老规范20027.3.10条文说明里讲正文里的偏心受压柱公式只对界限长细比l0/b不大于30的有效。
l0/b >30时，因控制截面的应变值减小，钢筋和混凝土达不到各自的强度设计值，属于细长柱，破坏时接近于弹性失稳。
PKPM还是按正文公式计算，ETABS不给算（但给了l0/b 大于 30的提示）。
目前只有CRSC软件能算（按模型柱法，见建筑结构2010年3期王依群等的文章）。
将不考虑二阶效应的界限条件调整为l0/b（l0/d）≤5.0，广义的界限条件取l0/i≤17.5.当满足这个条件时构件截面中由二阶效应引起的附加弯矩平均不会超过截面一阶弯矩的5%。
混凝土柱界限长细比计算由欧拉公式得：计算实例工业厂房钢筋混凝土柱的长细比控制问题在钢筋混凝土框架结构中，柱子是重要的竖向受力构件，而柱子的截面及配筋主要又是受轴压比及长细比控制，为了满足强柱弱梁，保证大震作用下梁的破坏先于柱子的破坏，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
根据经验一般框架柱的轴压比控制在0.7比较经济合理，而柱子的长细比根据《混凝土结构设计原理》方形柱的长细比常取l0/b<30，l0/h<25。
此处l0为柱的计算长度，b为矩形截面的短边长，h为长边边长。
但是对于工业建筑，往往开间进深还有层高都很大，再加上动荷载的作用，故柱子的长细比还应该控制得再小一些，一般取l0/h=15左右，单跨无吊车 l0/h<18多跨无吊车 l0/h<20有吊车Q<10t l0/h<14有吊车Q=15~20t l0/h<11~12有吊车Q=15~20t l0/h<9~10。
长细比对组合框架抗震性能影响的试验研究及理论分析的开题报告
长细比对组合框架抗震性能影响的试验研究及理论分析的开题报告一、研究背景及意义地震是世界各国都面临的自然灾害之一。
建筑结构作为人们居住、工作等生产生活场所的载体，其抗震能力是保障人们生命财产安全的重要保障。
目前，混凝土框架结构是我国常见的建筑结构形式之一，而长细比框架结构具有构造简单，施工方便等特点，在实际工程中被广泛应用。
然而，长细比框架结构由于自身结构特点，其抗震性能相对较差，容易发生局部剪切破坏，因此需要进行针对性的研究和改进。
本研究旨在通过试验研究和理论分析，探讨长细比对组合框架结构的抗震性能及其相关影响因素，为优化结构设计提供科学参考。
二、研究内容及方法1. 研究内容本研究将从以下几个方面展开：（1）长细比对组合框架结构的基本理论研究，掌握其结构特点及受力机理。
（2）试验研究：制作长细比对组合框架模型，选取不同纵向和横向长细比条件，进行振动台试验和真实地震模拟试验，分析结构的抗震性能及其损伤程度。
（3）理论分析：采用有限元分析，研究长细比对组合框架结构在不同纵向和横向长细比条件下的受力性质和受力状态，探讨其抗震性能影响因素。
2. 研究方法（1）文献研究法，了解长细比对组合框架结构基本理论及国内外研究现状。
（2）试验研究法，通过模型试验及振动台试验，观察模型的破坏形态及其动力响应特性，分析结构受力性能和损伤程度。
（3）数值分析法，采用有限元分析软件，构建长细比对组合框架结构的有限元模型，为理论分析提供数据支撑。
三、研究预期成果及创新点1. 研究预期成果（1）掌握长细比对组合框架结构的基本理论，研究结构的受力性能及其破坏机理。
（2）通过试验研究和理论分析，揭示长细比对组合框架结构纵向和横向长细比条件对其抗震性能的影响，提出相应的结构优化建议。
（3）研究成果作为相关结构抗震设计规范的参考依据。
2. 研究创新点（1）打破现有结构抗震研究的局限性，将研究视角从传统的结构设计和加固角度转变为对结构基本性质的探索。
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大长细比组合柱稳定性能数值分析
作者：田宇王继涛
来源：《工业设计》2016年第01期
摘要：长细比是柱子设计中一项重要指标，随着长细比的增加，柱子的承载力、延性均存在下降的趋势。
文章定量分析了圆形钢管混凝土柱、空心圆形钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱、矩形钢管混凝土柱、多腔体矩形钢管混凝土柱的力学性能（承载力、延性）随长细比的变化规律，对大长细比组合柱的设计提供了参考和建议。
关键词：长细比；组合柱；稳定系数
1 圆钢管混凝土柱
本文选用外径D=500mm，含钢率为8%，长细比为60～160构件的稳定系数模拟结果与“极限平衡理论”、“统一理论”[7]论进行比较，结合构件破坏模式、延性变化规律对大长细比圆钢管混凝土柱设计给出若干建议。
基本假定：
钢材本构采用五段式模型，混凝土本构采用 revised Roder模型；
钢管与内核心混凝土切向为罚摩擦，摩擦系数0.2，法向不脱离；
将一阶屈曲模态作为初始变形以考虑钢管残余应力、混凝土内部脱空等初始缺陷；
表1圆钢管混凝土柱
注：稳定系数、承载力为采用统一理论计算的结果；稳定系数、承载力为采用极限平衡理论计算的结果；稳定系数、截面承载力、承载力、延性系数为模拟结果，其中延性系数为承载力下降到85%对应的竖向位移与峰值承载力时刻的位置比值。
图1钢管混凝土柱λ=140荷载位移曲线图2钢管混凝土柱
“极限平衡理论”计算得到的承载力要高于“统一理论”，但两种理论计算得到的稳定系数较为接近。
由表-1可知，长细比为60、80的钢管混凝土柱，模拟得到的稳定系数与两种理论基本持平；对于长细比为100～160的钢管混凝土柱，模拟得到的稳定系数明显低于计算值；钢管混凝土柱的破坏模式均为半波屈曲，对长细比较大的柱，塑形铰出现的位置受端部影响较小，离散在柱身中部一定范围内。
随着长细比的增加，钢管混凝土柱的延性系数有逐渐降低的趋势，且长细比在80以内延性系数降低较快。
对于长细比较大的柱子，建议从计算上采用非线性屈曲分析做补充计算；对于高烈度区的大长细比钢管混凝土柱，建议从构造上采取措施提高柱子的延性，如加大截面含钢率、加强节点构造以提高柱子的端部约束、对大尺寸的柱子采用膨胀混凝土、柱子内部设置纵向钢筋笼以减少内核心混凝土的收缩徐变导致外部钢管纵向应力增加、在截面应力梯度变化较大部位的钢管内壁设置抗剪栓钉以减小钢管与混凝土的相对滑动。
2 空心圆形钢管混凝土柱
空心钢管混凝土柱被广泛应用于输电塔、工业厂房等结构，目前对空心钢管混凝土柱设计主要采用“统一理论”。
本文对比长细比为60～160的空心钢管混凝土柱稳定系数模拟值与统一理论计算结果，如表2所示。
长细比在60～160范围内，模拟得到的稳定系数与统一理论吻合较好，但是随着长细比的增加模拟得到的稳定系数有低于“统一理论”结果的趋势。
空心钢管混凝土柱的延性系数明显低于相同长细比的实心钢管混凝土柱。
建议高烈度区、有重型吊车等往复荷载作用的工业厂房柱避免采用空心钢管混凝土柱。
表2空心钢管混凝土柱
注：为统一理论计算得到的稳定系数、承载力；、为相应模拟值。
3 钢骨混凝土柱
受轴压作用的钢骨混凝土柱，其稳定系数可采用《混凝土结构设计规范》给出的混凝土柱稳定计算公式。
本文将采用有限元模拟的结果、《混凝土结构设计规范》计算结果、“统一理论”稳定计算结果进行比较。
表3钢骨混凝土柱
注：为统一理论计算得到的稳定系数；为混凝土规范计算得到的稳定系数；为相应有限元模拟结果。
图3空心钢管混凝土柱图4钢骨混凝土柱
对长细比大于60的钢骨混凝土柱，混凝土规范的稳定系数与统一理论基本接近。
随着差系比的增加，模拟结果有低于两种方法计算结果的趋势。
对长细比较大的钢骨混凝土柱，建议在弱轴方向外侧配置一定数量的钢筋，防止二阶效应附加弯矩引起的混凝土开裂导致的抗弯刚度降低的现象。
钢骨混凝土柱的延性系数明显小于相同长细比的其他种类组合柱，建议避免在高烈度区、受往复荷载作用的结构中采用大长细比钢骨混凝土柱。
4 矩形钢管混凝土柱
本文采用边长为500mm，壁厚10mm，长细比为60～160的方钢管混凝土柱的模拟结果与“拟钢理论”、“统一理论”分别进行比较并结合构件破坏模式、延性系数变化规律给出设计建议。
表4矩形钢管混凝土柱
注：稳定系数、承载力为采用统一理论计算的结果；稳定系数、承载力为采用拟钢理论计算的结果；稳定系数、截面承载力、承载力、延性系数为模拟结果。
拟钢理论计算得到的稳定系数高于统一理论。
长细比小于160时，模拟得到稳定系数与两种理论计算得到的稳定系数误差较小，且随着长细比的增加，模拟值有低于理论计算结果的趋势。
矩形钢管混凝土柱的延性系数小于相同长细比的圆钢管混凝土柱。
对于长细比较大的柱子，建议从计算上采用非线性屈曲分析做补充计算；构造上加强节点连接刚度以提高端部约束作用，采取必要措施减少钢管转角处焊接残余应力。
5 多腔体矩形钢管混凝土柱
目前国内规范、规程对于多腔体钢管混凝土柱尚未有明确的计算公式。
实际设计中，其截面承载力可偏与安全的取钢管承载力与内核心混凝土承载力的简单叠加。
其稳定承载力可采用“统一理论”进行计算，本文将进行长细比为60～160的两个腔体的矩形钢管混凝土柱的非线性屈曲分析，对比模拟结果与“统一理论”的计算结果，如表5所示。
图5矩形钢管混凝土柱图6多腔体矩形钢管混凝土柱
长细比在60～160范围内，统一理论计算得到的稳定系数与模拟结果吻合较好。
多腔体钢管混凝土柱的延性系数高于相同长细比的矩形钢管混凝土柱、空心钢管混凝土柱及钢骨混凝土柱。
表5多腔体矩形钢管混凝土柱
随着长细比的增加各类型的组合柱的稳定系数均存在理论计算值高于模拟值的趋势。
建议对长细比大于80的组合柱进行非线性屈曲分析补充计算。
“统一理论”可广泛应用于各类型的钢管混凝土柱（实心、空心；圆形、矩形等）及钢骨混凝土的稳定设计。
随着长细比的增加，各类型组合柱均存在延性系数降低的趋势，在高烈度区、受往复荷载作用的组合柱、较为重要的柱子，建议采用构造措施保证钢与混凝土的“协同工作”、合理加强节点。
钢骨混凝土柱、空心钢管混凝土柱的延性弱于其余类型的组合柱，建议实际应用时，其长细比不超过80，或采取其他必要措施保证其延性。
参考文献：
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[2] 周圣凯，郝际平，史小强，等.剖分T型钢轴心压杆试验研究[J].建筑科学与工程学报.2005（01）：87-90.
[3] 彭晓彤，陈绍蕃，顾强.剖分T型钢压杆的弯扭屈曲试验研究[J].建筑结构学报.2004（02）：44-48.
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[5] 高景辉，丁涛，王振中，等.剖分T型钢轴压杆件相关屈曲原理及其应用[J].工业建筑.2003（05）：20-22.。