货架开口立柱构件承载校核的近似简便方法

• event2023-08-28 12:28:21
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货架立柱一般为冷弯薄壁开口构件，沿着长度方向还可能有系列开孔，受压与受弯的承载计算均需要考虑局部屈曲、畸变屈曲及整体屈曲的耦合作用，并且需要考虑孔洞的影响。

对于开孔的立柱，目前欧洲货架设计标准EN15512规定通过短柱轴压测试来确定孔洞与局部屈曲的影响，通过中柱轴压测试来确定畸变屈曲的影响，通过两种测试得到的有效截面用于整体屈曲承载计算来考虑耦合的影响。对于受弯也需要进行测试来确定抗弯承载力。即使是没有开孔的立柱，如果不进行测试，也需要进行复杂的计算来确定有效截面。

有效截面的含义，通俗地理解就是，构件的截面很薄（宽厚比大），受压后在钢材达到屈服前就鼓起来了，鼓起来的部分截面无效不能承载，只有部分截面即有效截面发挥了作用。所有国家的冷弯薄壁型钢设计规范都有有效截面的详细计算方法，即有效截面法，一致地十分繁琐。

下面介绍简便的方法近似考虑开孔的影响，避免进行测试，同时绕过复杂的有效截面计算，来考虑局部屈曲、畸变屈曲及整体屈曲的耦合。

一、等效截面

将立柱截面分为不同的纵向板条，如下图所示，无开孔的板条厚度不变，有开孔的板条厚度按照一定的规则进行折减，这样截面被划分为不同厚度的板条，开孔效应由截面局部厚度的折减表示。由此得到等效截面，承载计算以等效截面的特性为基础。

二、直接强度法

有了等效截面，按照传统方法，接下来就是计算局部屈曲与畸变屈曲引起的有效截面。好在现在主流已经有了另外一种方法，可以不计算有效截面，认为全部截面有效，而是折减强度，这就是直接强度法。我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB 50018-2002的修订版《冷弯型钢结构技术规范》征求意见稿已经采用了此方法。

从以上公式可以看出，计算涉及的所有截面特性都是全截面(考虑开孔用等效截面)特性，无需计算有效截面特性。只要受压/受弯的局部/畸变屈曲临界应力确定了，其他所有的计算都是简单的数学运算。对于屈曲临界应力σ，不管是受压还是受弯，不管是局部屈曲还是畸变屈曲，均可以借助CUFSM软件方便地获得。