[發明專利]大坡度剛架柱頂支座剛度和剛架柱計算長度的計算方法

有效

• 申請號: 201710571093.7
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107341317B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 段熙賓;張貴海;蔡玉軍;孫建龍;樊軼江;高志宏
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及大坡度剛架柱頂支座剛度和剛架柱計算長度的計算方法，確定剛架柱頂支座條件，分別對兩種彈簧支座形式作出計算簡圖；進行超靜定結構求解，計算柱頂水平彈簧支座和轉動彈簧支座剛度；建立剛架柱屈曲微分方程，獲得計算長度系數關于支座端的水平剛度與轉動剛度兩個參數的超越方程；對方程進行擬合求解，確定剛架柱計算長度系數μ關于水平彈簧支座和轉動彈簧支座剛度的理論公式。該方法考慮了大坡度剛架梁柱連接節點的半剛性特點，適用于大坡度剛架柱計算長度系數的實際工程設計，也可適用于坡度小于1:5的剛架結構設計，具有結構特點針對性強、計算過程簡便等明顯優點，填補了國內該領域的空白。

技術領域

本發明涉及屬于鋼結構工程計算領域，具體涉及一種大坡度剛架柱頂支座剛度和剛架柱計算長度的計算方法。

背景技術

我國現行的鋼結構設計規范所規定的結構柱計算長度系數取值，是針對框架結構中梁柱線剛度比的約束情況來確定框架柱的計算長度。在計算模型中，梁與柱垂直相交，在一般的建筑結構中，具有較好的適用意義。對于門式剛架結構，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECS 102:2002)分別對有側移和無側移結構形式的梁柱計算長度提供了計算公式，但規范對門式剛架斜梁坡度規定了限值，以滿足計算公式的基本假定要求。對于山形門式剛架，當斜梁小于23°時，通常采用將橫梁拉平的計算方法，再根據有水平橫梁的剛架確定柱的計算長度.然而對于門式剛架結構，梁柱節點會傳遞水平推力，使得斜梁產生拱效應。

在現代建筑中，由于建筑外觀、空間使用、屋頂排水等需求，逐漸產生一種大坡度的剛架結構，此種結構斜梁坡度較大，斜梁坡度已超過了《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》4.1.5中，門式剛架屋面坡度宜取1/8-1/20的限值要求。大坡度剛架結構的計算不能滿足《鋼結構設計規范》與《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》中有關計算長度公式的基本假定，故在實際工程設計中缺乏理論依據與指導。而目前國內外的研究多針對傳統框架結構或門式剛架結構，對大坡度剛架結構形式進行研究少之又少。斜梁坡度的增大，將直接影響結構的內力分布、剛度支撐作用，因而對這種結構柱的計算長度系數取值進行專項的推導與研究工作，為設計工作提供科學可靠的設計依據具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種大坡度剛架柱頂支座剛度和剛架柱計算長度的計算方法，適用于大坡度剛架柱計算長度系數的實際工程設計，也可適用于坡度小于1:5的剛架結構設計。

本發明所采用的技術方案為：

大坡度剛架柱頂支座剛度和剛架柱計算長度的計算方法，其特征在于：

由以下步驟實現：

步驟一：確定剛架柱頂支座條件，分別對水平彈簧支座和轉動彈簧支座兩種彈簧支座形式作出計算簡圖；

步驟二：進行超靜定結構求解，計算柱頂水平彈簧支座和轉動彈簧支座剛度；

步驟三：建立剛架柱屈曲微分方程，獲得計算長度系數關于支座端的水平剛度與轉動剛度兩個參數的超越方程；

步驟四：對方程進行擬合求解，確定剛架柱計算長度系數μ關于水平彈簧支座和轉動彈簧支座剛度的理論公式。

步驟一中，在建立計算簡圖時，對于柱腳鉸接的大坡度剛架結構形式柱子底部支座條件為鉸接，頂部為水平彈簧支座和轉動彈簧支座；對于柱腳剛接的大坡度剛架結構形式，柱子底部支座條件為剛接，頂部為水平彈簧支座和轉動彈簧支座。

步驟二中，對于柱腳鉸接的大坡度剛架結構形式，水平及轉動彈簧支座位移計算簡圖均為一次超靜定結構；對于柱腳剛接的大坡度剛架結構形式，水平及轉動彈簧支座位移計算簡圖均為二次超靜定結構。

本發明具有以下優點：