1         轴心受压实用计算公式

实际上，轴心受压柱的受力性能受许多因素影响，主要的因素有截面中的残余应力、杆轴的初弯曲、荷载作用点的初偏心以及杆端的约束条件等。这些因素的影响是错综复杂的，其中残余应力、初弯曲和初偏心都是不利的因素，并被看作是轴心压杆的缺陷，而实际结构中的受压杆件大都是存在着上述缺陷的，因此使得柱的轴向压力往往达不到理论值 ，而是如图2所示的OAB曲线形成极值型弯曲破坏^[2]，最大值为。缺陷对于短柱影响较小可忽略不计，可达到，但对较长柱，属于弯曲强度问题。 钢结构理论中柱的缺陷性分析引入稳定系数，与柱长细比制成表格供查取。系数综合考虑了各种缺陷影响，得。本文将直接引用钢结构理论中柱缺陷分析结果^[3]，由换算长细比 查b类截面稳定系数，就得到实际的L形截面钢柱轴心受压的实用计算公式                                               （19）

设计用:                          （20）

我们将L形截面钢柱弯扭屈曲用换算长细比的方法换算为弯曲屈曲，虽然换算是按弹性进行的（方程（3）的解），但由于弯曲屈曲的 值非弹性和初始缺陷，这就相当于L形截面钢柱弯扭屈曲间接考虑了非弹性和初始缺陷，公式（19）或（20）就是我们的L形截面钢柱轴心受压弯扭屈曲的实用设计计算公式。我们定义的L形截面有翼缘存在，比轧制等边角钢截面抗扭能力强，可将其归于b类截面，我们还将用试验验证。

为了便于计算换算长细比，我们以H型钢组合成如图1所示的多种L形截面作为常用，计算给出了截面几何性质如、、、、、、等成表，限于篇幅，这里不再列出。

4      试验

取图3所示截面尺寸，制作了3组试件，长度分别为1.0m、2.0m和3.0m，每组两根。为确保加载到轴心，在柱端板上的柱截面形心处放置小垫块，荷载加在该垫块上。试验装置见图4所示。在柱中部翼缘上贴有应变片和安装了位移计，通过计算机随时记录应变和变形数值。试验之前先做了柱材性试验，实测出 以便有关计算引用。试验结果长柱有弯扭屈曲现象发生，短柱（1.0m）以弯曲屈曲为主，并有局部屈曲发生。三种长度柱的变形见图5、6、7所示，计算与试验结果对比见表1。P-λ曲线见图8所示。试验表明，试验值比计算值大，本文提出的实用计算公式（20）是合理的。

表1  计算与试验对比

注：柱试件Q235B钢材，材性试验256MPa

图8  P—λ曲线

结论

本文研究的L形截面钢柱由普通热轧H型钢和T型钢组合而成，不仅满足了钢结构住宅角柱在室内不暴露的建筑需要，而且它不同于角钢而具有边缘构件，抗扭性能较好。用本文给出的换算长细比查规范b类截面的稳定系数按公式（20）进行轴心受压计算可用于实际工程设计。本文的工作还为L形截面柱弯扭屈曲一般性方程化简奠定了基础。

参考文献

[1]. 王明贵，张莉若，谭世友，钢异形柱弯扭相关屈曲研究，《钢结构》Vol. 21,No.87, 2006.

[2]  陈绍蕃主编，高等学校试用教材《钢结构》

，1986年3月.

[3]. 中华人民共和国国家标准，《钢结构设计规范》GB50017-2003

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