X型柱间支撑失稳因素的探讨及处理方法

上述柱间支撑的受力是在理想状态下的情况，但是在实际工程中，由于加工安装误差等原因，当支撑体系的杆件没有采取张拉设备或初始安装在自重作用下挠曲时，必然会有初始变形，使得在开间及高度相同的情况下，图2-3(a) 中的杆件 A’ ， B’ 的长度分别大于图 2-2(a) 中的杆件 A ， B 的长度，即， L2>L1。另外，对于吊车梁下柱的柱间支撑，采用圆钢支撑其长细比较大，使得圆钢支撑的柔度较大，其受压能力较小，可忽略其承压的作用。但是若采用轧制型钢构件，其长细比远比圆钢支撑要小，不能忽略其承压的影响。

例如吊车沿厂房纵向运行时产生纵向水平力，可模拟为纵向水平力P 向右施加于图 2-3 所示的结构上，此时 A’ 杆受压，而 B’ 杆应受拉。由于实际工程中加工，安装误差的存在，使得受拉杆件 B’ 在受压杆件 A’ 受压的同时并未立即承担受压杆 A’ 卸载后应当承受的拉力，而是产生一个传力的滞后现象 ( 由杆件初始变形产生 ∆=L2-L1) ，从而受压杆件 A’ 的变形进一步加大，横向变形也不断的增大，杆件的轴线变成了 S 形；同样，当吊车反向运行时，纵向水平力 P 反向施加于图 3 所示的结构上时，在 A’ 杆的横向变形恢复之前，杆件不能承担拉力，一直到横向变形完全消失与初始变形完全消耗，杆件 A’ 承受的拉力才能不断的增大。在此过程中，当 B’ 杆受压卸载时， A’ 杆的变形还没有消失，不能承受拉力，从而使得 B’ 杆的横向变形加大， B’ 杆的轴线也会变成 S 形。在实际的工程中，由于加工、安装误差的处在，支撑杆件发生传力的滞后现象 [2] ，在往复水平力作用下，使得同一根支撑杆件的应力差变大，杆件更易发生疲劳，结构构件及其连接部位的承载能力大大降低，杆件的轴线变成了 S型，甚至在支撑的连接部位出现裂纹。

1、 解决问题的相关建议

（1 ）对于支撑按受压杆件设计时，假设初始加工、安装误差产生的初始变形为 ∆L 。胡克定律 ∆L=F*L/(EA), 则图 2-3 中由于初始变形导致的传力的滞后现象的存在，必须使得压杆 A’ 具有在 B’ 杆达到受拉时而不被压屈服的承载能力： P/A=∆L*E/L2 ≤N/(ψ*A)≤fy 。若采用 Q235 钢材则 f=215N/mm2, 则 ∆L*E/L2=206x103x(∆L/L)≤215 ， (∆L/L)≤1/1000 。当 B’ 达到 σmax( 杆件受拉为正 ) 时候，若反向施加 P 于图 2-3(b) 结构时，则 B’ 杆件中的应力马上由 σmax 变 σmin ( 杆件受压为负 ) ，应力变化差 ∆σ=σmax-σmin 很大，如此往复施加荷载，使得构件的承载能力大大降低。故实际工程中若柱间 X 型支撑，采用长细比较小的轧制型钢构件时，应控制其初始加工、安装误差，使支撑杆件不出现横向变形。对使 X 型支撑杆件采取一定的措施，使得误差控制在误差允许的范围之内，从而使其在往复水平力作用下不出现传力滞后现象 [2] ，并使得受拉设计的柱间支撑能充分发挥支撑体系的作用，满足厂房纵向结构的稳定和承载力要求，保证结构的空间性能。因构件加工、安装误差等初始变形存在，且 P/A=∆L*E/L2 ≤N/(ψ*A) ，所以建议将上式变形扩大 2.0 倍，并将上式变为 2.0*P/A=1.2*∆L*E/L2=2.0*1/1000*206*103≥1/ψ*215 得 ψ≥0.521 则对于 λ 宜取在小于 100为好。

（2）对于支撑按受拉杆件设计时，同样由于初始加工、安装误差产生初始变形，且在往复荷载作用下，使得支撑构件的横向变形加大，导致破坏，故此支撑按受拉杆件设计，实际工程中亦必须处于张紧状态。

4、总结

（1）在X型柱间支撑设计过程中，按受拉杆件的设计时，柱间支撑的长细比在不超过规范的容许值的情况下，尽量选的大一些；按受压杆件设计时，考虑到加工，安装的误差存在初始变形，长细比λ宜取在小于100为好。

（2）按受拉杆设计时的X型柱间支撑往往比按受压杆设计要求节省钢材，建议X型柱间支撑受拉杆设计。

（3）按受压杆设计时，在保证加工、安装质量的前提下，应避免出现初始变形，尽量采取措施使柱间支撑杆件张紧，使柱间支撑构件在往复荷载作用下不出现传力滞后现象[2]。