来源：《建筑钢结构进展》2026 年第 3 期

作者：陈忠范，徐志峰，黄宇浩，彭志明

出处：《建筑钢结构进展》2026

摘要

轻型模块化钢结构柱在生产运输过程中易产生初始几何缺陷，影响整体稳定性能。本文采用激光扫描技术获取实际工程中模块柱的初始缺陷分布，基于实测数据建立有限元模型，研究不同缺陷形态对 Q355 钢模块柱轴心受压性能的影响，提出考虑初始缺陷的设计修正方法。结果表明：模块柱初始缺陷多呈局部波浪形，最大缺陷值可达柱长的 1/300；初始缺陷使柱承载力降低15%‑25%；提出的修正系数可有效提高设计精度，为模块化钢结构设计提供技术支撑。

Abstract

Lightweight modular steel columns are prone to initial geometric imperfections during production and transportation, affecting overall stability. This paper used laser scanning to obtain initial imperfection distributions of modular columns in actual projects. Finite element models were established based on measured data to study the influence of different imperfection patterns on axial compression performance of Q355 steel modular columns. A design correction method considering initial imperfections was proposed. Results show that initial imperfections of modular columns are mostly local wavy, with maximum imperfection up to 1/300 of column length; initial imperfections reduce column bearing capacity by 15%‑25%; the proposed correction factor effectively improves design accuracy, providing technical support for modular steel structure design.

一、研究背景

1. 模块化钢结构因工厂预制、现场快速装配优势，在装配式建筑中应用日益广泛。
2. 轻型模块柱壁厚薄，生产、运输、吊装过程中易产生初始几何缺陷，对轴心受压稳定性能影响显著。
3. 现行规范采用统一缺陷系数，未考虑实际缺陷分布特征，导致设计偏于保守或不安全。

二、研究内容

（一）实际缺陷测量

采用三维激光扫描技术，对 12 根不同规格的 Q355 钢模块柱进行扫描，获取初始缺陷形态、分布规律及尺寸大小。

（二）数值模拟分析

基于实测缺陷数据建立精细化有限元模型，分析不同缺陷形态、幅值对柱稳定承载力的影响；对比规范方法与实测数据的差异。

（三）设计方法修正

提出考虑实际缺陷分布的轴心受压柱稳定系数修正公式，建立初始缺陷与承载力折减的量化关系。

三、主要结论与工程建议

1. 轻型模块柱初始缺陷主要呈局部波浪形，最大缺陷值为柱长的 1/300‑1/200，远大于规范假设的 1/1000。
2. 初始缺陷使柱稳定承载力降低 15%‑25%，规范方法计算结果偏于不安全，需进行修正。
3. 设计建议采用本文提出的修正系数：对于壁厚≤6mm 的 Q355 钢模块柱，稳定系数乘以0.85‑0.90的折减系数。
4. 生产过程中应加强质量控制，采用专用胎架保证模块柱直线度，运输时设置合理支撑，减少初始缺陷产生。