钢构件的计算长度

钢构件的计算长度

【案例】

上图为“某钢结构连廊平面布置图”

l 两支主梁（L1）两端以简支方式支撑于两侧主体结构

l 主梁之间设次梁（CL1）；次梁与主梁以铰接节点连接

l 连廊上铺设压型钢板混凝土楼板，总厚度100mm；楼板通过栓钉与主次梁可靠连接

此案例中，关于主梁 L1 在水平面内（即 L1 弱轴）的计算长度取值的讨论：

只分析构件体系，忽略铺板影响时：

1 直接取主梁 L1 几何长度

简单的取L1几何长度为其计算长度，似乎没有理论依据，忽略了次梁实际的影响。

假设主梁不只 2 根，有很多根（比如 20 根）平行布置，此时次梁的侧向支撑作用似乎不能忽视（所有主梁不大可能同时失稳），此时是否可认为主次梁节点为有效的侧向支撑点？

2 取次梁间距

个人观点：此时次梁无法解决主梁弱轴平面计算长度支点问题。

3 参照“钢结构设计规范 GB50017-2003 中“ 5.3.3 条”：取次梁间距乘以计算长度系数μ？

个人认为：可将该结构视作“特殊的平面框架结构”，即：铰接节点可视为刚性约束趋近于零时的特殊情况（“钢规”附录D表D-2，“注2”，“注3”中分别说明节点铰接与支座铰接的特殊情况）。由此判定该结构体系为“无支撑框架”，然后按照第3条分析计算。按钢结构设计规范GB50017-2003附录D表D-2有侧移框架柱的计算长度系数确定。根据公式，经手算得：μ趋近于无穷大，即：在判定主梁计算长度时，可不考虑次梁的侧向支撑作用。根据边界条件：两端均为铰接支座，可认为主梁在弱轴平面的计算长度为主梁L1的几何长度。（注：支座端应有避免梁端扭转的措施，即在上翼缘施加侧向约束或侧向刚接）

【附规范条文】

钢结构设计规范 GB50017-2003 中“ 5.3.3 条： 单层或多层框架等截面柱，在框架平面内的计算长度应等于该层柱的高度乘以计算长度系数μ。框架可分为无支撑框架（即纯框架）和有支撑框架（又可分为强支撑框架和弱支撑框架）。

当考虑铺板影响时：

1当次梁上设栓钉，主梁上不设栓钉时:

此时刚性板通过栓钉传递剪力给次梁，然后次梁通过连接节点给主梁提供侧向支撑力F，此时主梁弱轴的计算长度为节点间距。 注：此时栓钉应满足抗剪计算要求。

此时抗剪计算依据是什么？

个人认为：抗剪计算可依据“钢结构设计规范GB50017-2003中“5.1.7”条。大多数情况下按照栓钉的构造要求去做，往往不做此计算。

2当主次梁均通过栓钉与刚性板连接时：

主梁弱轴平面内计算长度取值应为栓钉间距，为很小的值。

个人认为：在以下几种情况下，对这个“铺板”作用应慎重考虑：

1 若结构内力很大，而铺板宽而薄，自身刚性较弱，或不满足条文中“能阻止梁受压翼缘的侧向位移”的假定；

2 如案例中连廊跨度很大，宽度很小，平面呈细长状；

3 楼板与结构无可靠连接时

【附规范条文】

钢结构规范 GB50017-2003 中 4.2.1 条： 1 、有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时，可不计算梁的整体稳定性。

钢结构设计规范 GB50017-2003 中 5.1.7 条： “当压杆长度中点设置一道支撑时，用于减少受压构件自由长度的支撑力 F ≈ N/60” 。

当本案例中次梁与主梁刚接时，主梁弱轴平面内的计算长度的选取

个人认为：理论上应按上述第三条3参照“钢结构设计规范GB50017-2003中“5.3.3条”：取次梁间距乘以计算长度系数μ。此时查表计算较为复杂。对于主梁L1弱轴方向的计算长度取值有无经验做法，比如主梁的几何长度乘以某小于1的系数。

另外，根据以上的分析过程可知，该连廊结构主次梁节点宜做成刚接（尤其在较大跨度），这样对体系的稳定性更有利，

如果计算时已通过稳定验算，从体系的稳定角度考虑， 是否还有必要加“斜支撑”等构件用以加强整个结构的稳定性？

就工程实践来说，连廊跨度不大于 30m ，宽度 3m~8m ，上铺压型钢板混凝土楼板，总厚度 100mm ，此时定义主梁弱轴的计算长度为 1m~2m ，是否安全？

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