计算长度系数是影响受压构件和压弯构件承载能力的重要参数，如何确定这些构件的计算长度系数是钢结构设计中的重要一环。对于常规的构件，只要明确结构是否有侧移，就可以根据《钢结构设计规范》提供的计算表格或者公式确定。但是，在实际设计中也经常碰到无法直接利用《钢结构设计规范》的方法确定其计算长度系数的情况，那么这种情况下如何确定构件的计算长度系数？ 我们先来看下计算长度系数的分类：传统计算长度系数，考虑同层各柱支援作用的计算长度系数（仅适用有侧移）以及考虑不同层相互作用的计算长度系数（有侧移和无侧移均适用）。 (1) 传统计算长度系数（k1）：《钢结构设计规范》中采用的是传统计算长度系数，它们基于如下两个计算模型： 图1 这两个模型采用了多个假定，其中一个重要的假定即为计算模型中的柱子同时失稳。利用转角位移法求解，可以获得每根柱子的计算长度系数，记为k1。 (2) 考虑同层各柱支援作用的计算长度系数（k2）：在验算有侧移失稳时，对于同一层的多根柱子，如果按照（1）中的计算长度系数计算，发现部分柱子的轴力超过了有侧移失稳的承载能力，但是部分柱子没有，那么此时到底会不会发生有侧移失稳？我们知道，当结构或者构件中的轴力二阶效应导致的负抗侧刚度大于其本身的正抗侧刚度时就会发生有侧移失稳。因此，此时需要从整个层的角度去看整个层的抗侧刚度和整个层受到的轴力的负刚度之间的相对大小，来判断是否会发生有侧移失稳。所以，对于有侧移失稳来说，应该从层的角度去考虑而不是柱子，也就是说同一层的不同柱子之间可能存在相互的支援作用，剩余刚度大的柱子将帮助剩余刚度小的柱子。考虑这种支援作用，童根树教授和陈绍蕃教授提出了柱子和结构的轴力负刚度概念，并由此推导了考虑同层各柱相互支援作用的修正计算长度系数，记为k2。 (3) 考虑不同层相互作用的计算长度系数（k3）：在图1模型中，假定不同层的柱子同时失稳。如果在目标柱子失稳时，其上下层的柱子并未失稳，显然此时上下层的柱子会对目标柱子产生转动约束作用。在2003年左右，童根树教授和研究生王金鹏对这种框架的不同层柱子之间的相互约束作用进行了研究，并提出了计算模型和方法，对应的计算长度系数记为k3。 我们再回到原来的问题，如何确定非常规构件的计算长度系数？考虑到柱子失稳时的临界荷载表达式： 那么，如果可以通过有限元分析等手段得到柱子的临界荷载，那么就可以通过反算获得柱子计算长度系数： 因此在实际工程中，对于非常规或者复杂结构，许多设计人员利用软件进行屈曲分析，获得结构屈曲时各柱的轴力，然后利用（2）式进行反算得到各柱的计算长度系数。我们来看看，这种方法是否可以获得我们想要的计算长度系数？ （1）无侧移框架：这种情况下，屈曲分析的方法只能获得这一失稳模态下，失稳的柱子i的计算长度系数，对于其它的柱子不能通过i柱失稳时的轴力大小反算获得计算长度系数。并且，获得的柱子i的计算长度系数是考虑不同层柱子相互作用的k3而不是钢结构规范中的k1。由于存在不同层柱子之间的相互约束作用，因此理论上应该考虑上下柱约束作用最小的荷载工况获得的计算长度系数作为设计的依据。 （2）有侧移框架：对于有侧移框架来说，首先只能获得发生有侧移失稳这一层（薄弱层）柱子的计算长度系数。并且，对于柱子i来说，获得的计算长度系数是考虑同层各柱相互支援作用和不同层之间相互约束作用的计算长度系数k23而不是钢结构规范中的k1。在计算长度系数中考虑各柱的相互支援作用本身没有什么问题，但是采用反算的方法时应该注意几点：(a) 薄弱层所有的柱子都应该采用反算的结果，不能部分柱子采用反算的结果，而部分柱子采用钢结构规范的计算长度系数；(b)应该采用不同荷载工况下该层失稳临界荷载最小的情况作为设计的依据；(c) 对于薄弱层所有的柱子，计算长度系数不应小于无侧移失稳的计算长度系数值；(d) 在进行长细比构造验算时，建议采用k1。 图2 图3 总的来看，采用屈曲分析反算的方法是一种有效的手段，但是获得的计算长度系数和《钢结构设计规范》并不完全相同，在工程应用时应该给予关注。 来源：非常稳定；如有侵权，请联系删除 
