探究裝配式落地鋼板圓筒倉模型多階變截面加勁肋的設計方案

陳思源 李 沖

(河南工業大學 450001)

探究裝配式落地鋼板圓筒倉模型多階變截面加勁肋的設計方案

陳思源 李 沖

(河南工業大學 450001)

與以往所使用的傳統存儲結構相對比，鋼板筒倉結構具有很多優點，包括小占地面積、大存儲數量、便捷的存取方式以及方便的機械化作業和較短的施工周期等。近幾年的時間里，我國的鋼產量正在逐漸的增多，鋼結構也因其自身包括抗震性能強、自重較輕以及方便施工等多方面的特征而被廣泛的應用于各個行業中，特別是倉儲建筑，在對其進行施工的過程中應用了大量的鋼板筒倉結構。然而該結構具有非常復雜的受力機理，需要我們對其受力性能進行更深一步的研究與探索。為此，本文將以裝配式落地鋼板圓筒倉模型為例，對其多階變截面加勁肋的設計方案進行詳細的分析。

落地鋼板圓筒倉模型；裝配式；多階變截面加勁肋；設計方案

在冷成型的鋼結構構件中，其截面的板件寬厚比通常都是非常大的，在壓力的作用下這種板件容易出現局部屈曲的現象，從而對構件承載產生影響，使其效率出現降低的現象。對截面板件中間和邊緣兩個位置進行加勁肋的設置，可以對其所具有的綜合剛度進行提升，使其寬厚比變小，進而對截面板件的極限承載能力及彈性屈曲應力進行促進與提高。

一、對變截面加勁肋進行計算的相關概述

通常情況下，對筒倉復板平面之外的整體穩定情況進行驗算需要根據軸心受壓柱利用支承加勁肋來進行，以加勁肋及其范圍在的兩側腹板作為柱截面。支承加勁肋的形狀是梯形的，而不是通常我們所使用的矩形加勁肋，因此需要對計算過程進行簡化，將軸心受壓柱作為變截面的軸心受壓柱。

柱截面具有非常劇烈的變化，所以我們在對復板平面之外的受壓柱穩定性進行驗算時，需要對繞X軸截面的柱截面貫距大小進行確定。計算之后可以得知，7.1×10-3m4為繞X軸截面的柱底截面的貫距，8.88×10-5m4為繞X軸截面的柱頂截面的貫距，與柱頂截面的貫距相比，柱底4截面的貫距要大80倍；2.14×105mm2為柱底截面的面積，5.76×104mm2為柱頂截面的面積，與柱頂截面的面積相比，柱底截面的面積要大3.7倍。

對截面軸心受壓柱穩定情況進行計算的公式為N/ФA小于等于f，其中N表示壓桿所需要承受的軸心壓力，Ф表示軸心受壓桿穩定的系數，A表示壓桿毛截面的面積，f表示壓桿的鋼材設計強度。計算過程需要根據“鋼結構設計規范”來進行，但是其中卻沒有具體的計算方法。若是根據小截面進行簡化形成等截面壓桿，那么與實際的臨界壓力相比，計算所得的臨界壓力較小，這就會在一定程度增加截面，造成材料的浪費，使結構自重增加；若是根據大截面進行簡化形成等截面壓桿，那么與實際的臨界壓力相比，計算所得的臨界壓力則較大，會在一定程度上影響結構的安全性能。因此，對變截面壓桿所具有的臨界壓力進行準確的確認，可以為結構的安全性能提供保證，并且能夠實現一定的經濟效益。

二、采用當量長度方法對筒倉結構變截面加勁肋進行設計

我們假設筒倉結構變截面加勁肋的兩根軸心壓桿所具有的彈性模量是一樣的，按照歐拉公式對它們的臨界荷載進行計算，公式為L1等于的平方根乘以L2。在實際的計算過程中需要把變截面的壓桿分成若干段，然后對其進行逐一的簡化并作為截面壓桿使用。選擇一個截面作為基準截面，將每一段截面壓桿進行基準截面的轉化之后根據上述公式進行當量長度的計算，計算所得的每段當量長度的總和就是通過基準截面轉化之后的等截面壓桿長度。

三、采用等效剛度方法對筒倉結構變截面加勁肋進行設計

在截面有貫距線性變化產生的楔形壓桿中，將其桿長設置為L，柱頂的截面貫距設置為I0，然后將其進行簡化成為等截面壓桿。把壓桿等分成若干段，對第i段的壓桿底的截面貫距進行計算，公式為Ii等于I0與（In-I0）/n乘以i相加之和；對第i段的壓桿桿長進行計算，公式為Li等于L/n；將變截面壓桿的整體等效截面的貫距設為I，將第i段桿截面的貫距向I轉化時對當量桿長進行計算，公式為DLi等于I/Ii的平方根與Li相乘，這時的整個壓桿長度則為L等于∑（i=1...n）與DLi相乘等于∑（i=1...n）與I/Ii的平方根乘以Li相乘。通過代入整理可以以得出：I/Ii的平方根乘以∑（i=1...n）乘以1/（n2+（In-I0）/I0×n×i）的平方根等于1，設α等于（In-I0）/I0，β則等于∑（i=1...n）乘以1/n2+α×n×i）的平方根，由此可以得出對等效貫距進行計算的公式為I等于I0/β2。

有這些公式可以看出，對截面的等效貫距進行計算的關鍵所在就是作為計算系數的β，它的大小會受到n與α大小的影響。計算截面的等效貫距精度取決于n的大小，在n值為10000的時候，其精度能夠符合標準。α是變截面壓桿的上下兩個截面貫距的比值與1相減后所得出的值。α中的單值函數就是β，為此可以對β隨著α發生變化的曲線進行計算。

四、對筒倉結構變截面加勁肋的受壓承載力進行計算

對處于中間位置的加勁肋進行設置的過程中，第一和第二個加勁肋的受壓承載力會隨著長度的增加而不斷的出現上升段，第三個加勁肋的受壓承載力則會先有上升段出現，之后再有下降段出現，其厚度不同所呈現出的最值對應長度值也是不同的。對處于邊緣位置的加勁肋進行設置，其受壓承載力會隨著長度的增加而先有上升段出現，之后再有下降段出現，其厚度不同所呈現出的最值對應長度值也是不同的。對處于中間位置的不同數量的加勁肋進行設置時，需要使沒有進行中間加勁肋設置的板件受壓承載力保持在最低狀態，兩個已經在中間位置進行加勁肋設置的受壓承載力應該保持在一個中間位置加勁肋以上。厚度不同的處于邊緣位置的加勁肋長度的最大值應該控制在對應和最大承載力之間的差值幅度的2%以內，而且其厚度越小，兩者之間的數值就越接近相同。

結語：

綜上所述，本文對裝配式落地鋼板筒倉模型多階變截面加勁肋的設計方案進行了詳細的分析，通過當量長度方法和等效剛度方法對變截面加勁肋進行計算，并對其受壓承載力的計算方案進行了介紹，希望能夠為相關人員提供一些有價值的參考與建議。

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[2]沈嘉嘉.考慮加勁肋扭轉效應的加勁板在軸壓下的彈性屈曲研究[D].2014.

[3]張翀.落地式鋼板筒倉受力性能的分析與研究[D].2010.

TU7

B

1007–6344（2015）01–0161–01