[发明专利]一种箱体结构中Q460高强钢立柱的截面设计方法

权利要求书

1.一种箱体结构中Q460高强钢立柱的截面设计方法，其特征在于，所述Q460高强钢立柱承受顶部的轴向压力N，箱体墙板承受均布的横向荷载P，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据箱体结构中Q460高强钢立柱承受的轴向压力N的设计值，按照立柱全截面屈服初步设计H形立柱截面，立柱截面积A_n按照如下公式确定，其中，f为立柱采用Q460高强钢的强度设计值：

A_H＝N/f；

步骤二：根据所述步骤一中初步设计的立柱截面积A_H，确定所述Q460高强钢立柱截面腹板高度h₀、腹板厚度t_w、翼缘宽度b_f和翼缘厚度t_f，继而确定立柱的腹板高厚比h₀/t_w、翼缘宽厚比b_f/t_f、前翼缘与腹板组成T形截面扭转长细比λ_z，T，以及立柱截面积A_H与箱体墙板厚度平方比A_H/t²；其中，h₀/t_w、b_f/t_f、λ_z，T、A_H/t²均无量纲；并由如下公式得到所述Q460高强钢立柱的轴压稳定系数

步骤三：根据箱体墙板厚度t、立柱横向支撑间距l₀、墙板宽度w、立柱截面惯性矩I_x，由如下公式计算立柱截面模量W_H的修正系数γ，其中，t、l₀单位为mm，w单位为m，I_x单位为m⁴：

步骤四：根据所述Q460高强钢立柱的轴向压力N、立柱截面积A_H及步骤二中得到的轴压稳定系数求得轴向压力N作用下立柱截面名义平均最大压应力σ_c，max；并根据横向荷载P作用下立柱截面的最大弯矩值M_u，max、立柱截面模量W_H及步骤三中得到的修正系数γ求得立柱由于墙板承受横向荷载P而在立柱前翼缘产生的最大压应力σ_M，max，公式如下：

步骤五：将所述轴向压力引起最大压应力σ_e，max与所述横向荷载引起最大压应力σ_M，max叠加，并引入最大压应力修正系数ξ以及考虑残余应力对承载力的不利影响，得到所述Q460高强钢立柱的最大实际压应力不超过Q460高强钢的强度设计值f的压弯承载力验算公式如下：

当横向荷载P满足0≤P≤3kPa时，修正系数ξ取1.00；当横向荷载P满足3kPa＜P≤6kPa时，修正系数ξ取0.96；当横向荷载P满足6kPa＜P≤9kPa时，修正系数ξ取0.93；

步骤六：当所述步骤一设计的立柱截面积A_H、立柱截面腹板高度h₀、腹板厚度t_w、翼缘宽度b_f和翼缘厚度t_f，满足所述步骤五中的压弯承载力验算公式，且满足0.7f≤ξ(σ_c，max/0.93+σ_M，max)≤f，则设计完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法经过所述步骤一至所述步骤六的设计验算后，当则所述步骤一中设计的立柱截面A_H过大，将所述立柱截面A_H减小后重新按照所述步骤一至所述步骤六进行设计验算，直至设计完成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法经过步骤一至步骤六的设计验算后，当则所述步骤一中的设计立柱承载力过小，承载不安全，将所述立柱截面A_H增大后重新按照步骤一至步骤六进行设计验算，直至设计完成。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经过计算分析证明，残余应力对所述Q460高强钢立柱的压弯承载力有较小的不利影响，因此取0.93为考虑残余应力的承载力折减系数。