力学概念 | 超高层建筑巨型柱的计算长度

超高层建筑的结构体系中，巨型柱发挥着至关重要的作用。巨型柱自身的稳定性将直接影响结构的整体稳定性。

超高层建筑巨型柱的截面尺寸远大于一般框架柱,例如某超高层建筑巨柱截面尺寸从底部到顶部由    逐渐变化到    。设备层由于伸臂桁架以及环带桁架的存在对巨型柱形成较强的约束，但其余楼层楼面梁刚度较小，均无法对其形成有效约束。因此,巨型柱计算长度不能直接取楼层层高,也不能直接按《高规》确定。

根据欧拉公式，巨柱的计算长度系数    反映了构件端部所受约束的强弱和线刚度大小。由于结构复杂，无法直接确定    。巨柱的计算长度须通过结构的线弹性屈曲分析方法进行合理确定，即利用有限元方法计算各区模型中巨型柱的1阶屈曲临界荷载，然后根据欧拉公式反推算该区巨型柱的计算长度系数    ，其表达式为:

式中:    为巨型柱沿屈曲方向的截面弹性抗弯刚度，    为巨型柱的屈曲临界荷载，    为巨型柱的几何长度(取各分区高度)。

表1为某超高层建筑巨型柱计算长度系数的结果。低区段巨型柱的计算长度系数相对较大，高区段相对较小。这是由于低区段巨型柱线刚度较大;而高区段巨型柱更加细长，线刚度较小。

▲表1