混凝土排架上门刚柱计算长度系数的取值.pdf

第 3 9卷第 4期 2 0 1 0年 8月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y Vo 1 3 9， No 4 Au g u s t ， 2 0 1 0 混凝土排架上门刚柱计算长度系数的取值 王梅亮， 田 雨 ( 中国寰球工程公司辽 宁分公司 ， 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 6 ) 摘 要： 在生产建设 、 尤其是石油化工企业建设中， 常会在混凝土柱顶增加门式刚架结构。阐述在该情 形下顶部刚架柱平面内计算长度系数的取值问题 ， 在利用 P K P M计算的过程中， 分析、 对比了不同验算规范 下 P K P M的计算结果， 发现了其中的错误。最后利用一阶分析法的基本公式 ， 提出了该情形下柱的计算长度 系数的推算方法。 关键词： 混凝土柱； 门刚； 抗侧移刚度； 位移； 计算长度系数 中图分类号： T U 3 7 8 3 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 1 0 4 6 0 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 4 2 6 0 3 在钢结构设计中， 柱的计算长度系数不仅影响 到长细比取值， 也关系到整个结构的稳定计算。对 于底部混凝土 、 顶部为 门式刚架的结构 ， 柱计算长 度系数在计算过程中该如何取值 呢?本文利用 P K P M 软件 ，对抚顺某实际工程的真空过滤机厂房进 行了分析 ， 并结合 门式刚架轻型房屋钢结构技术 规程) C E C S 1 0 2 ： 2 0 0 2和 钢结构设计规范) G B 5 0 0 1 7 - 2 0 0 3 ， 提出了这类结构刚架柱的平面 内计算长度 系数的取值方法。 1 工程概况及计算简图 某厂房底部为混凝土排架 、顶部为 门式 刚架 ， 跨度 1 8 m， 柱距 6 m， 檐 口高度 2 4 5 m。其中， 混凝 土柱高 2 0 3 m， 门刚柱高 4 2 m， 起坡高度为 0 9 m。 在位于 9 4 m标高处有设备平台，平台均布活荷载 4 k N m2 ， 在位于 2 0 3 m标高处带有 3 2 t 吊车 1台。 计算简图如图 l 。 图 1 结构立面简图 F i g 1 S t r u c t u r e e l e v a ti o n d i a g r a m 2 门刚柱的计算长度系数 2 1 P KP M 软件中门刚柱的计算长度系数【 l _ 2 1 P K P M 在计算 门刚结构时，选择不同的设计规 范对门刚柱计算长度 系数的影响很大。对于底部混 凝土、 顶部门式刚架的结构， 程序按照 门式刚架轻 型房屋钢结构技术规程) C E C S 1 0 2 ： 2 0 0 2和 钢结构 设计规范) G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3自动计算时， 柱的平面内 一 2 0 0 2 0 O 一 8 4 3 6 ( f 】 规) 1 2 5 1 2 5 1 2 5 图2 按门规 CE C S 1 0 2 ： 2 0 0 2计算结果 F i g 2 Re s u l t a c c o r d i n g t o Te c h n i c a l s p e c i fi c a t i o n o f CE CS 1 0 2： 2 00 2 3 2 9 ( 线刚 度 比) 1 2 5 1 2 5 1 2 5 3 2 9 ( 线 刚度 比) 图 3 按钢规 G B 5 0 0 1 7 - 2 0 0 3计算结果 F i g 3 Re s u l t a c c o r d ing t o c o d e o f GB5 0 0 1 7 - 2 0 0 3 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 6 2 5 作者简介 ：王梅亮( 1 9 8 3 -) ， 男， 江苏沭阳人 ， 助理工程师， 2 0 0 5年毕业于 中国石油大学( 华东) 土木 工程专业 ， 现从事结构设计工作。 E ma i l ： wa n g ml p o p 1 6 3 t o m。 l0 0 0 0 寸 0 0 0 0 0 寸 一 2 0 1 0年 8月 王梅亮， 等： 混凝土排架上门刚柱计算长度系数的取值 4 2 7 2 2 此类门刚柱的计算长度系数分析【 _ 3 】 从上面计算结果可以看 出， 当按门规 由程序 自 动计算 时， 柱平面内计算长度系数异 常的大 ， 平面 内稳定计算严重超限， 这样的计算结果显然是不合 理的。而按钢规 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3自动计算所得的结 果从表面看 比较理想 ，下面按照 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3有 侧移柱的计算长度系数的计算方法验证这个结果， 计算时假定混凝土柱对上部刚架柱起 到基础 的作 用 ， 即 K = 0 。 令 H N4 5 0 2 0 0的截面惯性矩为 ， ，则梁的线 刚 度 i b = l ( 29 0 4 ) ， 柱 的 线 刚 度 i t = I 4 2 ， 有 K1 = = 4 2 ( 29 0 4 ) = 0 2 3 ， 查 表 D 一 2按 插值法 得 出的结果是 ： z = 3 0 1 + ( 3 4 2 3 0 1 ) ( 0 3 0 2 3 ) ( o 3 0 2 ) = 3 2 9 7 上述 的计算结果 与 P K P M 按钢规 GB 5 0 0 1 7 2 0 0 3 计算所得的结果基本吻合 ，这就证明了验证前 的假定 ( “ 混凝土柱对上部刚架起到基础 的作用 ” ) 与程序自动计算时的依据是相同的。然而事实的情 况是 ， 混凝土柱尤其是 比较高时 ， 其 刚度 与基础相 比还是相对较弱的 ， 在水平荷载作用下会产生一定 的水平位移 ， 这必将对上部门刚柱的计算长度产生 一 定的影响，因此程序按钢规 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3自动 计算的结果也是不妥的。 3 此类门刚柱计算长度系数的计算方 法探 寻【 】 通过上面的计算与论证 ， 笔者发现 P K P M 在计 算该类结构时程序自动计算的 存在不合理之处， 那么怎样的人工干预才能得出合理的结果呢?笔者 从门规 C E CS 1 0 2 ： 2 0 0 2一阶分析法得到启发 ， 在柱 顶以集中风荷载的形式施加水平力 ， 得出柱顶的 水平位移 ，这里的 是混凝土柱与门刚柱位移的 叠加 ， 因此得 出的侧移 刚度 ( = 日 ) 也体现 了混 凝土柱刚度对上部门刚柱侧移刚度的影响。P K P M 中施加荷载 及计算结果如图 4 。 左风 右风 ( 1 2 1 1 7 3 1 。 0 C 0 0 U U 图 4 水平力加载过程及位移计算结果 F i g 4 T h e l e v e l l o a d a n d r e s u l t o f d i s p l a c e me n t 假定柱顶施加的左右集 中风荷载 H = 1 0 0 0 0 N， 仅在该力作用下 ， 得 出的柱顶水平位移 u = 8 9 n l l I 1 。 按一阶分析法 ， 当柱脚铰接时有 ： i x = 4 1 4 El c ( K h ) 【 1 上式源 自 C E C S 1 0 2 ： 2 0 0 2规程 中公式 6 1 3 7 a ， 其 中 ： E = 2 0 61 0 N mm； c = 3 3 71 0 n l l T I 4 ； K = H f u = l O 0 0 0 8 9 = 1 1 2 3 6 N m m； h = 4 2 0 0 mm 将 以上数据代入公式可得到 = 3 7 8 。 笔者认 为这个数据是该类型下 门刚柱 的合理 平面内计算长度系数 ， 将程序默认 的 一 1 0改为该数 进行计算是比较理想 的。 8 9 ( 1 2 7 6 0 1 3 0 0 8 mm ) 4 结 语 本文针对底部混凝土 、顶部为门式刚架结构 、 在门刚柱脚为铰接时门刚柱平面内计算长度系数 的讨论 ， 发现了程序在 自动计算 时存在的问题与不 足， 并提出了相应的计算方法。当门刚柱脚采用刚 接 时 ，亦 可 以按 照本 文 提 出 的方 法 根 据 门规 6 1 3 7 b计算公式得出柱平面内的计算长度系数 。 参 考 文 献 【 1 C E C S 1 0 2 ： 2 0 0 2 ， 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程【 s 】 2 GB 5 0 0 1 7 2 0 0 3 ， 钢结构设计规范 s 】 3 】汪一骏 钢结构设计手册( 上册) 【 M】 三版 E 京： 中国建筑工业出 版社 ， 2 0 0 3 ( 下转第 4 3 5页) 2 0 1 0年 8月 王 琪， 等： 埋地管道原油停输时间的计算 4 3 5 3 结束语 由上述说明可 以看 出， 此三维数值模拟与客观 事实相符 ， 比二维考虑更贴近事实 ， 所 以对现实更 具有指导意义 ， 可以用于指导生产。 参 考 文 献 【 1 】蒋洪 ， 朱聪 ， 雷 利 土壤导 热系数法测定魏荆 输油管道 总传 热系 数叨 油气储运 ， 2 0 0 6 ， 2 5 ( 6 ) ： 4 8 5 1 2 邢 晓凯 ， 张 国忠 埋地热 油管道停输 与再启 动过程研究 J 】 石 油 规划设计 ， 2 0 0 0 ， 1 2 ( 3 ) ： 2 l 一 2 3 3 】3 张国忠- 埋地热油管道停输降温过程的研究们 油气储运 2 0 0 4 ， 2 3 ( 1 2 ) 3 3 3 7 【 4 1张静， 吴明 用有限元法计算埋地热油管道土壤温度场册 辽宁 石油化工大学学报 ， 2 0 0 4， 2 4 ( 2 ) ： 3 8 4 0 5 】吴国忠， 庞丽萍， 卢丽冰， 等 埋地输油管道热力计算求解结果分 析叨 油气地面工程 ，2 0 0 1 ， 2 0 ( 2 ) ： 1 - 2 【 6 16 卢涛， 姜培学 埋地原油管道停输期间温降及原油凝固传热模型 及数值模拟f J 】 热科学与技术 ， 2 0 0 5 ， 4 ( 4 ) ： 2 9 8 3 0 2 Ca l c ul a t i o n o f Sh ut do wn Ti me f o r Bur i e d Cr ude 0i l Pi pe l i ne WA NG Q i ， MA G u i - y a n g 2 ， F UL l ( 1 Gu a n g d o n g U n i v e r s i t yo f P e t r o c h e mi c a l T e c h n o l o g y ， Gu a n g d o n g ma o mi n g 5 2 5 0 0 0 ， C h i n a ； 2 L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i ty， L i a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 0 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：W f l e n e s t a b l i s h ing t h e p h y s i c a l mo d e l o f s o i l t e mp e r a t u r e fi e l d a r o u n d b u r i e d o i l p i p e l i n e ， i t i s mo s t l y c o n s i d e r e d t h a t t e mp e r a t u r e d i s t r i b u t i o n i s s y mme t r i c a l o n t h e p i p e c e n t e r ， S O m a n y f a c t o rs i s u s u a l l y s i mp l i fi e d a n d c o mp u t i n g mo d e l i s t wo - dime n s i o n a l ， wh i c h wi l l r e s u l t in e r r o rs d u r i ng e s tab l i s h i n g the p h y s i c a l mo d e 1 I n thi s p a p e r ， a t h r e e - d i m e n s i o n a l c o mp u t i n g mo d e l wa s e s t a b l i s h e d， S O th e s i mu l a t i o n o f t h e s o i l t e mp e r a t u r e fi e l d wa s c l o s e r t o r e a l i ty， an d the s i mu l a ti o n r e s u l t wa s mo r e p r e c i s e Ke y wo r d s ：Un d e r g r o un d p i p e l ine ； S o i l t e mp e rat u r e ；S h u t d o wn； Nu me r i c a l c a l c u l a t i o n ( 上接 第 4 2 7页) Effe c t i v e Le ng t h Fa c t o r Calc ul a t i o n of t he Co l umn o f Li g ht -we i g ht Bu i l di ng s o n t he Co nc r e t e Co l umn W ANG M e i l i a n g， T I AN Yu ( C h i n a H u a n q i u C o n t r a c t i n g & E n g i n e e r i n g C O R P L i a o n i n g S u b c o mp a n y ， L i a o n i n g F u s h u n l 1 3 0 0 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：In t h e a c tua l c o n s t r u c ti o n， e s p e c i a l l y p e t r o c h e mi c a l e n t e r p ris e c o n s t r u c t i o n， s t e e l s t r u c t u r e o fl i g h t - we i g h t b u i l d i n g s i s o ft e n d e s i g n e d o n the t o p o f c o n c r e t e c o l u mnIn thi s a r t i c l e，e ffe c t i v e l e n g t h f a c t o r c a l c u l a ti o n o f the c o l - u mn o f l i ght - we i ght b u i l d i n g s wa s d i s c u s s e d In the p r o c e s s o f u s ing P K P M c a l c u l a ti o n ， the c a l c u l a ti o n r e s u l t s we r e an a l y z e d a n d c o n t r a s t e d a c c o r d i n g t o d i ffe r e n t c a l c u l ati o n s t a n d a r d s ， a n d s o me mi s t a k e s in the r e s u l t s we r e d i s c o v - e r e d F i n a l l y， u s ing the b as i c f o r m u l a o f t h e fi r s t - o r d e r a n a l y s i s me tho d， t h e c a l c u l a ti o n me tho d o f th e e ff e c ti v e l e n g t h f a c t o r wa s p u t f o r wa r d Ke y wo r d s ： C o n c r e t e c o l u mn ； S t e e l s t r u c t u r e o f l i ght - we i ght ； L a t e r a l r e s i s t i n g S t i f f n e s s ； Di s p l a c e me n t ；E ff e c ti v e l e n g t h f a c t o r ( 上接 第 4 3 2页) A Ne w Calc ula t i o n M e t ho d fo r Va po ur Lo s s o f Fl o a t i n g Ro o f Ta nk L I UDe - j u n l 。 G U L L I Ru i 3 L l Z h i WU l ( 1 L i a o n i n g S h i h ua Un i v e r s i ty， L i a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 0 1 ， Ch i n a； 2 Ch i n a Pe t r o l e u m Pi p e l i n e E n g i n e e r i n g Co r p o r a ti o n， He b e i L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0， Ch i n a ； 3 P e t r o Ch i n aL i a o n ingF u s h u nMark e t i n gCo mp an y L i a o n i n gF u s h un 1 1 3 0 0 1 ， C hina) Abs t r a c t ：Ai mi n g a t e v a p o r a t i o n l o s s c a l c u l a t i o n o f flo ating r o o f t a n k， a ne w c a l c u l a t i o n m e t h o d wa s p u t forw a r d T h r o u gh an e x a mp l e c a l c u l a ti o n a n d c o mp a r i s o n wi th t r a d i t i o n a l me tho d s ， i t w a s p r o v e d tha t the n e w c a l c u l a t i o n me tho d i s mo r e s c i e n t i fi c ， wh i c h c a n p r o v i d e a th e o r e t i c a l b a s i s fo r d e s i gn an d m a n a g e me n t o f o i l d e p o ts On thi s b a s i s ， n e w m e tho d s o fr e d u c ing l o s s wa s p u t fo rw ard， a n d th e c o r r e s p o n d ing c o n c l u s i o n wa s g a i n e d Ke y wo r d s： Oi l t a n k；S t a n d i n g l o s s ； Ad h e s i o n l o s s ； In v e r s e l o s s ； Ca l c u l a ti o n