1         軸心受壓實用計算公式

實際上，軸心受壓柱的受力性能受許多因素影響，主要的因素有截面中的殘余應力、桿軸的初彎曲、荷載作用點的初偏心以及桿端的約束條件等。這些因素的影響是錯綜復雜的，其中殘余應力、初彎曲和初偏心都是不利的因素，并被看作是軸心壓桿的缺陷，而實際結構中的受壓桿件大都是存在著上述缺陷的，因此使得柱的軸向壓力往往達不到理論值 ，而是如圖2所示的OAB曲線形成極值型彎曲破壞^[2]，最大值為。缺陷對于短柱影響較小可忽略不計，可達到，但對較長柱，屬于彎曲強度問題。 鋼結構理論中柱的缺陷性分析引入穩定系數，與柱長細比制成表格供查取。系數綜合考慮了各種缺陷影響，得。本文將直接引用鋼結構理論中柱缺陷分析結果^[3]，由換算長細比 查b類截面穩定系數，就得到實際的L形截面鋼柱軸心受壓的實用計算公式                                               （19）

設計用:                          （20）

我們將L形截面鋼柱彎扭屈曲用換算長細比的方法換算為彎曲屈曲，雖然換算是按彈性進行的（方程（3）的解），但由于彎曲屈曲的 值非彈性和初始缺陷，這就相當于L形截面鋼柱彎扭屈曲間接考慮了非彈性和初始缺陷，公式（19）或（20）就是我們的L形截面鋼柱軸心受壓彎扭屈曲的實用設計計算公式。我們定義的L形截面有翼緣存在，比軋制等邊角鋼截面抗扭能力強，可將其歸于b類截面，我們還將用試驗驗證。

為了便于計算換算長細比，我們以H型鋼組合成如圖1所示的多種L形截面作為常用，計算給出了截面幾何性質如、、、、、、等成表，限于篇幅，這里不再列出。

4      試驗

取圖3所示截面尺寸，制作了3組試件，長度分別為1.0m、2.0m和3.0m，每組兩根。為確保加載到軸心，在柱端板上的柱截面形心處放置小墊塊，荷載加在該墊塊上。試驗裝置見圖4所示。在柱中部翼緣上貼有應變片和安裝了位移計，通過計算機隨時記錄應變和變形數值。試驗之前先做了柱材性試驗，實測出 以便有關計算引用。試驗結果長柱有彎扭屈曲現象發生，短柱（1.0m）以彎曲屈曲為主，并有局部屈曲發生。三種長度柱的變形見圖5、6、7所示，計算與試驗結果對比見表1。P-λ曲線見圖8所示。試驗表明，試驗值比計算值大，本文提出的實用計算公式（20）是合理的。

表1  計算與試驗對比

注：柱試件Q235B鋼材，材性試驗256MPa

圖8  P—λ曲線

結論

本文研究的L形截面鋼柱由普通熱軋H型鋼和T型鋼組合而成，不僅滿足了鋼結構住宅角柱在室內不暴露的建筑需要，而且它不同于角鋼而具有邊緣構件，抗扭性能較好。用本文給出的換算長細比查規范b類截面的穩定系數按公式（20）進行軸心受壓計算可用于實際工程設計。本文的工作還為L形截面柱彎扭屈曲一般性方程化簡奠定了基礎。

參考文獻

[1]. 王明貴，張莉若，譚世友，鋼異形柱彎扭相關屈曲研究，《鋼結構》Vol. 21,No.87, 2006.

[2]  陳紹蕃主編，高等學校試用教材《鋼結構》

，1986年3月.

[3]. 中華人民共和國國家標準，《鋼結構設計規范》GB50017-2003

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