7.4.6  驗算容許長細(xì)比時，可不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，計算單角鋼受壓構(gòu)件的長細(xì)比時，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，但計算在交叉點相互連接的交叉桿件平面外的長細(xì)比時，可采用與角鋼肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑。軸心受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比宜符合下列規(guī)定：

1）跨度等于或大于60m的桁架，其受壓弦桿、端壓桿和直接承受動力荷載的受壓腹桿的長細(xì)比不宜大于120。

2）軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比不宜超過表7.4.6規(guī)定的容許值，但當(dāng)桿件內(nèi)力設(shè)計值不大于承載能力的50％時，容許長細(xì)比值可取200。

表7.4.6 受壓構(gòu)件的長細(xì)比容許值

【條文說明】7.4.6構(gòu)件容許長細(xì)比的規(guī)定，主要是避免構(gòu)件柔度太大，在本身自重作用下產(chǎn)生過大的撓度和運(yùn)輸、安裝過程中造成彎曲，以及在動力荷載作用下發(fā)生較大振動。對受壓構(gòu)件來說，由于剛度不足產(chǎn)生的不利影響遠(yuǎn)比受拉構(gòu)件嚴(yán)重。

調(diào)查證明，主要受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比值取為150，一般的支撐壓桿取為200，能滿足正常使用的要求?？紤]到國外多數(shù)規(guī)范對壓桿的容許長細(xì)比值的規(guī)定均較寬泛，一般不分壓桿受力情況均規(guī)定為200，經(jīng)研究并參考國外資料，在第2款中增加了內(nèi)力不大于承載能力50％的桿件，其長細(xì)比可放寬到200。相比原規(guī)范，本條適當(dāng)增加了容許長細(xì)比為200的構(gòu)件范圍。

7.4.7  驗算容許長細(xì)比時，在直接或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中，計算單角鋼受拉構(gòu)件的長細(xì)比時，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，但計算在交叉點相互連接的交叉桿件平面外的長細(xì)比時，可采用與角鋼肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑。受拉構(gòu)件的容許長細(xì)比宜符合下列規(guī)定：

1）除對腹桿提供平面外支點的弦桿外，承受靜力荷載的結(jié)構(gòu)受拉構(gòu)件，可僅計算豎向平面內(nèi)的長細(xì)比。

2）中、重級工作制吊車桁架下弦桿的長細(xì)比不宜超過200。

3）在設(shè)有夾鉗或剛性料耙等硬鉤起重機(jī)的廠房中，支撐的長細(xì)比不宜超過300。

4）受拉構(gòu)件在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓時，其長細(xì)比不宜超過250。

5）跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦桿和腹桿的長細(xì)比，承受靜力荷載或間接承受動力荷載時不宜超過300，直接承受動力荷載時，不宜超過250。

6）受拉構(gòu)件的長細(xì)比不宜超過表7.4.7規(guī)定的容許值。柱間支撐按拉桿設(shè)計時，豎向荷載作用下柱子的軸力應(yīng)按無支撐時考慮。

表7.4.7 受拉構(gòu)件的容許長細(xì)比

8.3.1 框架柱的長細(xì)比，一級不應(yīng)大于60,二級不應(yīng)大于80，三級不應(yīng)大于100，四級時不應(yīng)大于120。

【條文說明】8.3.1 框架柱的長細(xì)比關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。研究表明，鋼結(jié)構(gòu)高度加大時，軸力加大，豎向地震對框架柱的影響很大。本條規(guī)定與2001規(guī)范相比，高于50m時，7、8度有所放松；低于50m時，8、9度有所加嚴(yán)。

建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）統(tǒng)一培訓(xùn)教材相關(guān)說明：

1)框架柱長細(xì)比框架柱的最大長細(xì)比是為了保證結(jié)構(gòu)在計算中未考慮的作用力，特別是大震時的豎向地震作用下的安全，是至關(guān)重要的。抗震規(guī)范把它列為強(qiáng)制性條文。

本次修訂，將2001規(guī)范按烈度和高度區(qū)分的執(zhí)定改為按抗震等級區(qū)分，最嚴(yán)的要求為60，最寬的要求為120(構(gòu)件長細(xì)比和板件寬厚比要求與材料的屈服強(qiáng)度有關(guān)、為了方便起見，以下介紹均取屈服強(qiáng)度為235N/m2時的值。不同屈服強(qiáng)度的值可簡單換算，具體見規(guī)范表、與2001規(guī)范的規(guī)定相同;中間的情況略有調(diào)整應(yīng)當(dāng)指出，框架桂的抗震設(shè)計還包括應(yīng)滿足強(qiáng)柱弱梁要求等，在很多情況下根據(jù)強(qiáng)柱弱梁要求，按長細(xì)比限值確定的柱截面可能不夠，此時必須增大柱截面。

陳紹蕃大師在《鋼構(gòu)件容許長細(xì)比芻議》一文中對長細(xì)比談了幾點認(rèn)識：

1）從鋼標(biāo)7.4.6~7相關(guān)條文可知, 對非抗震結(jié)構(gòu)中構(gòu)件長細(xì)比的限制不屬于承載能力范疇。容許長細(xì)比的數(shù)值來源于工程經(jīng)驗而不是對承載能力的解析,它的實質(zhì)是構(gòu)件的剛度指標(biāo)。

2）如果從“避免構(gòu)件柔度太大，在本身自重作用下產(chǎn)生過大的撓度和運(yùn)輸、安裝過程中造成彎曲，以及在動力荷載作用下發(fā)生較大振動”這個角度，桿件的長細(xì)比可以區(qū)分為幾何長細(xì)比和計算長細(xì)比。前者以構(gòu)件的幾何長度 L為準(zhǔn), 即 K=L/i; 后者以構(gòu)件的計算長度 l0 = L*μ 為準(zhǔn), 即 K=  L*μ/i。容許長細(xì)比不在承載能力范疇之內(nèi), 以幾何長細(xì)比為準(zhǔn)似應(yīng)比計算長細(xì)比更為恰當(dāng)。

3）規(guī)范規(guī)定存在的一個問題是對受壓構(gòu)件，是否包括壓彎構(gòu)件沒有明確說明。一般理解是規(guī)定的限值同樣適用于軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件。但規(guī)范對受彎構(gòu)件并未規(guī)定長細(xì)比限值, 而壓彎構(gòu)件介于軸心壓桿和受彎構(gòu)件之間, 和軸心壓桿同樣要求, 未必合理。

4）初步意見是對于非抗震設(shè)防的框架柱, 可以不規(guī)定長細(xì)比限值。03 規(guī)范已經(jīng)從兩個方面制約了框架柱的長細(xì)比, 其一是穩(wěn)定計算的要求, 長細(xì)比過大則穩(wěn)定計算通不過, 其二是對框架水平位移的控制。前者屬于承載力問題, 后者則是剛度要求。03 規(guī)范對結(jié)構(gòu)變形的規(guī)定由過去的硬性要求改為設(shè)計者可以適當(dāng)靈活處理, 只用框架水平位移控制其剛度似乎已經(jīng)足夠了。

5）部分構(gòu)件限制長細(xì)比,實質(zhì)是為了確保剩余剛度從而為其余構(gòu)件的穩(wěn)定提供支援作用。因此要求對于為其他構(gòu)件的穩(wěn)定提供支援作用的構(gòu)件,如桁架的下弦桿、減小桿件計算長度的側(cè)向支撐等,應(yīng)保證其具有足夠的剩余剛度,需按《鋼標(biāo)》控制長細(xì)比。

童根樹老師在《鋼結(jié)構(gòu)與鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計理解與應(yīng)用》一書中指出，框架柱的延性與長細(xì)比、軸壓比、構(gòu)件寬厚比等都有關(guān)系，通過分析 框架柱的長細(xì)比和軸壓比較大,延性和耗能能力就比較差，但《抗規(guī)》 中框架柱的容許長細(xì)比未與軸壓比發(fā)生聯(lián)系,似有不妥。

童根樹老師在《鋼結(jié)構(gòu)與鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計理解與應(yīng)用》一書建議框架柱的容許長細(xì)比與軸壓比發(fā)生聯(lián)系,相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)如表1。

為滿足建筑效果,建筑師常希望搖擺柱、框架柱、鋼支撐等構(gòu)件盡量纖細(xì),突破規(guī)范關(guān)于容許長細(xì)比的規(guī)定。結(jié)構(gòu)師也常困惑于較小的應(yīng)力比下能否突破規(guī)范關(guān)于容許長細(xì)比的規(guī)定。

周佳、童根樹在《鋼結(jié)構(gòu)與鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計理解與應(yīng)用》——穩(wěn)定和長細(xì)比 一文中指出：《鋼標(biāo)》17. 1. 4 條規(guī)定,隨構(gòu)件承載性能等級的提高,構(gòu)件的延性等級降低?！犊挂?guī)》8. 1. 3 條規(guī)定,當(dāng)構(gòu)件的承載力滿足 2 倍小震作用下的荷載組合時,抗震等級可以降低一級。《鋼標(biāo)》、《抗規(guī)》均體現(xiàn)“高承載力-低延性”的抗震設(shè)計思路。建議當(dāng)構(gòu)件的承載力滿足3 倍小震作用下的荷載組合時,無需關(guān)注鋼構(gòu)件在彈塑性狀態(tài)下的延性性能。因此,當(dāng)構(gòu)件的承載力滿足 3 倍小震作用下的荷載組合時,可不再拘泥于抗震時的容許長細(xì)比要求。

1）陳紹蕃 鋼構(gòu)件容許長細(xì)比芻議

2）周佳、童根樹《鋼結(jié)構(gòu)與鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計理解與應(yīng)用》——穩(wěn)定和長細(xì)比 

3）童根樹 《鋼結(jié)構(gòu)與鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計理解與應(yīng)用》

4）關(guān)于桿系鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的若干問題討論_黃卓駒