关于门式轻刚结构的位移和稳定性分析.docVIP

关于门式刚架结构位移和稳定性的分析 王义朝 （机械工业第一设计研究院 安徽蚌埠 233017） 摘要 根据规范公式及工程实例，分析了门式刚架结构的几何特征参数或抗位移因素对结构最大位移的影响规律，介绍了稳定计算的重要特征。 关键词 几何特征参数 结构最大位移 抗位移因素 稳定计算 ANALYSIS OF DISPLACEMENT AND STABILITY IN THE STEEL STRUCTURE WITH GABLED FRAMES Wang Yi Chao （FIRST DESIGN RESEARCH INSTITUTE , MI CHINA Bangbu 233017） ABSTRACT According to the formula in the code and based on the previous project，it is analyzed that the effects of the characteristic parameter of geometry or the factors of displacement resistance on the maximum displacement of the structure，and is also introduced that the importance character in the calculation of the stability。 KEY WORDS characteristic parameter of geometry maximum displacement of the structure factors of displacement resistance calculation of the stability 在轻型门式刚架结构的设计中，结构的位移控制往往是十分重要的，这尤其体现在跨度大、高度高及吊车吨位大且有吊车操作室的厂房设计中。如果仅靠加大梁柱截面尺寸来控制位移，势必增加用钢量，这显然不符合经济的原则；同样结构的稳定计算有时也起着重要的控制作用。如果能够理解并掌握门式刚架结构的几何特征参数（即跨度L、柱高度h、梁柱惯性矩及相应线刚度比）对结构的最大水平相对位移和最大竖向相对位移（可统称为结构最大位移）的影响规律和稳定计算中的重要特征，这对门式刚架结构的设计分析及合理优化等方面是很有帮助的。 一、几何特征参数对结构最大位移的影响规律 在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102:2002）（以下简称《门规》）第5章第19页中，单跨变截面刚架在柱顶水平力下的柱顶侧移（一般来讲，也是结构最大水平相对位移）可按下列各式进行估算。此公式在其他文献中也有记载。 下列部分公式是对规范中的公式（5.2.1-1）和（5.2.1-2）的变换。 令：A= Hh3/12E，B= L/h Ib，C= H/12EIc，D= IcL/ Ib， ξt=IcL/h Ib =BIc=D/h，其他各参数含义详见《门规》。 当刚架柱脚铰接时： 规范中公式（5.2.1-1）： u=Hh3(2+ξt)/12EIc u =A (2+BIc)/ Ic=A(2/Ic+B) (A-1a) u= Ch3(2+ IcL/h Ib)= Ch3(2+D/h) = Ch2(2h+D) (A-1b) 当刚架柱脚刚接时： 规范中公式（5.2.1-2）：u=Hh3(3+2ξt)/12EIc(6+2ξt) u=A(6+2ξt-3)/ (6+2ξt) Ic =A[1-3/(6+2ξt)] / Ic (A-2a) u=A (3+2BIc)/ Ic (6+2BIc)=A [1/2Ic+B/ (6+2BIc) ] (A-2b) u=C h3(3+2D/h)/ (6+2D/h)=C (3 h4+2D h3)/(6h+2D) (A-2c) 由式(A-1a)和(A-2b)知，当柱的平均惯性矩Ic增大时，u将变小；由式(A-1a)和(A-2a)知，当梁柱线刚度比ξt减小（但Ic不变）时，u也将变小。同时也得出，在跨度L和柱高度h一定时，当Ic增大，同时要求ξt变小时，就要保证梁的平均惯性矩Ib也要相应变大，即梁柱平均惯性矩宜保持协调，才能更有效合理地控制柱顶侧移。 求式(A-2c)关于h的一阶导数： u/=C[(12 h3+6D h2)(6h+2D)-6(3 h4+2D h3)]/ (6h+2D)2=C(54 h4+48D h3+12D2 h2) / (6h+2D)20 这就说明式(A-2c)中的u是随h增大而增