四肢角钢格构柱的分析与设计

四肢 角 钢 格 构 柱 的 分 析 与 设 计
潘 颖 陈 引 ， ，夏 欣成
（ 海工程 技术大学 ａ 机 械工程 学院 ；ｂ 上 ． ．航空运 输学 院 ，上海 ２ １２ ） ０６０
摘
要 ：对某工 程 四肢 角钢格构柱进 行 了工程分析 与设 计 ，对 其强度 、刚度 、缀 板抗 剪 、整体稳 定性
：
钢材 ， 屈服强度 ｆ＝ １ ／ ｍ ， 剪 设 计 强度 ＝ 下公式 验算 ２５Ｎ ｍ 抗
１５Ｎ ｍｍ ， ２ ／ 弹性模 量 Ｅ＝ ．６×１５Ｎ ｒ ２０ ０ ／ ｍ 。 ａ ）＋Ｍｙ （ ／ｙ ）≤／ （ ） ； １
／ ｈ２ ； （ ｉ ）
（） ２
２ 结 构 布置
．
． 后采 用 ４根 等 边 角 钢 围成 此 截 面 ，在 角 钢柱 肢 上 ２ ２ 缀板 抗剪分 析
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ０ ２— ３
基金 项 目：上海 工程技 术大学 创新活 动计 划资 助项 目 （ Ａ一０ ０ ８０—０ ６ ） ９— ６ 作者 简介 ：潘 颖 （ ９４ ） １７ 一 ，女 ，博士 ，副教授 ，研究 方向 ：结构 设计 、结构控 制 ，ａ —ｊ ＠ １３ ｅｍ。 ｐｘｕ ６．ｏ ｔ 引文格 式 ：潘颖 ，陈 引 ，夏欣成 ． 四肢 角钢格构 柱的分 析与设计 ［ ］ Ｊ ．桂林理 工大学 学报 ， ０ ０ ０ （ ） ６ ３ ２ ２ １ ，３ ３ ：３０— ６
第３ Ｏ卷 第 ３期
２１ ０ ０年 ８月
桂
林
理 工
大 学
学
报
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ ３ １３ ．
Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｉ ｏ ｒ ａ ｆＧｕｌｎ Ｕｎｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｌｇ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎｏｏ ｙ ｙ
文章编号 ：１７ ９ ５ （０ ０ ３— ３０— ３ ６ ４— ０ ７ ２ １ ）０ ０ ６ ０
和分肢 稳定性进 行 了讨 论 ，明确 了分肢 的稳定 性是格 构柱设计 的控 制性因素 。采用 Ｓ Ａ Ｄ ｐｏ 限元 Ｔ Ａ ．ｒ 有 软件 建模仿 真 ，计算结 果表明设计 安全合理 。板单元 的网格 划分 应根 据不 同工 程板件 的长 度 、宽 度和
厚度 ，选择不 同的 网格 尺寸大小 ，不宜划分 过粗或过 细 。 关键 词 ：格构柱 ；角钢 ；稳 定性 中图分 类号 ：Ｔ ３ １ Ｕ ９ 文献标 志码 ：Ａ
：１． Ｎ・ ｌ柱截 面的 回转 半径系数 ＝ ： 计 值 Ｎ＝１０ｋ ） 两个 方 向的剪 力 （ ＝ Ｎ、 ＝ Ｍｙ １９ｋ ｎ， ３ Ｎ 、 ４ｋ ８ｋ 是上 部 设 备传 下 来 的力 ， 已知 。强 度 和稳 ０ ４ ，截面 塑性 发展 系数 ＝ ＝１０ Ｎ） 为 ．３ ． ，格 构柱 截
一
缀板 式 四肢wenku.baidu.com角钢 格 构 柱 ，柱 高 １５ １，包 含 ｌ ． Ｉ Ｔ ０
对 于其 他 不 同分 肢截 面尺 寸 、缀 板 高 度 和 缀 柱受压 和抗 剪 强度 分 析 、整 体 稳 定 和分 肢稳 定性
ａ ｍ厚 柱顶板 ，故计算 长度 为 ｚ ＝ｚ 眦 。 ：２９ ０ｍ 板 间距 的 比较 ，限 于 篇 幅 略 去 。本 文 在 进行 格 构 ８ ｍ，
厂房等许 多 领域 得 到 广 泛 应用 ，但 描 述 其 具 体 工 厚 １ ｍ。在柱 高 １５ｍ 的高度范 围 内 ，共 设置 ５ ０ｍ ．
。 ７ ． 程计 算和 工程 应 用 的 文 献很 少 。本 文 以一 实 际 项 档 缀板 ，故 缀板 问净 距 离 Ｌ ：２ ２ ５ｍｍ。格构 柱 目为背景 ，详 细 介 绍 了其分 析计 算 过 程 。所 述 为 的立 面 、截 面等各 部分尺 寸详见 图 １ 。
ｔ ＝Ｉ ｃ２ 。 Ｖ ｎ ． ／ ） Ｊ（
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数据 ，计 算 可 得式 （ ） 结 果 为 ５ ／ １ ５Ｎ ｍｍ 根据柱 上 部 支 承设 备 的尺 寸 要求 ，首 先确 定 由表 １ ＜厂 ，满足要 求 。 格构 柱截 面的外轮廓 大小为 ４０ｍ ０ ｍ×２０ｍ ６ ｍ。然
第 ３期
潘
颖等 ：四肢 角钢格 构柱 的分 析与设 计
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１ 计 算模 型简 介
每隔一定 距 离 焊接 ４块 连接 缀 板 。根 据 截 面相 互 协调 的原 则及 多次试算 ，选定 分肢采 用角钢 为 Ｌ ０ ８
８ｍ ｍ ０ ｍ，柱 顶盖 板 角钢 格构 式 柱 在 起 重 机械 、输 电塔 架 和 工 业 ｍｍ× ｍ，缀 板采 用 ８ｍ ×１０ ｍ
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图 １ 格构 柱 各部 尺寸
其上支 承工业设 备 。
计算模 型 中将 柱底 简化 为 固定 端 ， 顶 简化 为 分析时 ，参考 了文献 ［ 柱 ２—５ 。 ］
自由端 。根据《 筑结构荷 载规范 》 ， 建 … 将柱 顶上 部 ２ １ 截 面强度 分析 ．
机械设备传来的恒、 活荷载进行组合， 柱顶轴力（ 设
由柱 顶所受 剪力 ， 可得到柱 弯矩 ： Ｎ ・ ６ｋ ｍ，
定计算 时 用 到 的 弯 矩 是 由上 述 剪 力 转 化 而来 ， 为 ５ ９ Ｎ ・ Ｍｙ １ ． ２ｋ ・ ．６ｋ ｍ、 为 １ ９ Ｎ ｍ。采用 Ｑ ３ Ｂ ２５ 面属性 详见 表 １ 。 格 构柱整 体沿 、 两个 方 向的截面强 度可按 如 Ｙ
Ｎ Ａ ／ ／ ＋ （