格构式轴心受压构件
柱的整体稳定性,对于缀条柱应使 不大于整个构件
最大长细比 (即 和 中的较大值)的0.7倍;
对于缀板柱,由于在失稳时单肢会受弯矩,所以对
单肢 应控制得更严格些,应不大于40,也不大于
整个构件最大长细比 的0.5倍(当
时,
取
)。
(4)缀条、缀板设计
格构柱的缀条和缀板的实际受力情况不 容易确定。柱受力后的压缩、构件的初弯曲、 荷载和构造上的偶然偏心,以及失稳时的挠 曲等均使缀条和缀板受力。通常可先估算柱 挠曲时产生的剪力,然后计算由此剪力引起 的缀条和缀板的内力。
1)缀条的计算 缀条的内力可与桁架的腹杆一样计算。如图,一个
斜缀条的内力 Nt 为
式中: V1 ――分配到一个缀条面上的剪力; n ――承受剪力 V1的斜缀条数,对单缀条 n=1 , 对交叉缀条 n=2 ; ――缀条的倾角,见图。
• 由于剪力方向的不定,斜缀条可能受压也可能
受拉,设计时应按最不利情况,所以应一律按轴 心受压构件设计。
• 轴心压杆在受力弯曲后任意截面上的剪力 V
(图)为
因此,只要求出轴心压杆的挠曲线 y 即可求 得截面上的剪力V 。考虑杆件的初始弯曲和荷载 作用点的偶然偏心等因素,可求出挠曲线 y 。我 国钢结构设计规范根据对不同钢号压杆所做了计 算结果,经分析后得到了计算剪力 V 的实用计算 公式
• 所得到的 V 假定沿构件全长不变,如图示。 • 有了剪力后,即可进行缀条和缀板的计算
格构式轴心受压构件
轴心受压格构柱的设计包括以下一些主要内容: ① 截面选择; ② 强度验算 ③ 整体稳定验算; ④ 单肢验算; ⑤ 刚度计算; ⑥ 缀条或缀板设计; ⑦ 连接节点设计; ⑧ 柱脚设计。 本节主要介绍六项内容。
一、截面形式
轴心受格构柱一般采用双轴对称对称截面。常用 的截面形式是用两根槽钢或工字钢作为肢件,有时 也采用四个角钢或三个圆管作为肢件。格构柱的优 点是肢件间的距离可以调整,能使构件对两个主轴 的稳定性相等。工字钢作为肢件的截面一般用于受 力较大的构件。用四个角钢作肢件的截面形式往往 用于受力较小而长细比较大的构件。肢件采用槽钢 时,宜采用图a的形式,在轮廓尺寸相同的情况下, 可得到较大的惯性矩 Ix,比较经济而且外观平整,便 于和其他构件连接。
(3)单肢验算
格构柱在两个缀条或缀板相邻节点之间的单肢是
一个单独的轴心受压实腹构件。它的长细比
为
,其中 l01为计算长度,对缀条柱取缀条
节点间的距离,对缀板柱焊接时取缀板间的净距离
(图);螺栓连接时,取相邻两缀板边缘螺栓的最
近距离; i1 为单肢的最小回转半径,即图中单肢绕
1-1轴的回转半径。为了保证单肢的稳定性不低于
• 五、格构式轴心受压构件的设计
现以两个相同实腹式分肢组成的格构式轴心受压
构件(图6.7.6)为例来说明其截面选择和设计问题。
1. 截面选择
• [例题6.2] 将例6.1的支柱AB设计成格
构式轴心受压柱:①缀条柱;②缀板柱。 钢材为Q345钢,焊条为E50型,截面 无削弱。
情况与实腹式轴心受压构件没有区别,因此 其整体稳定计算也相同,可以采用式(6.4.2) 按b类截面进行计算。
三、格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定
1.双肢格构式轴心受压构件
实腹式轴心受压构件在弯曲屈曲时,剪切变形影 响很小,对构件临界力的降低不到1%,可以忽略不计。 格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时,由于两个分肢 不是实体相连,连接两分肢的缀件的抗剪刚度比实腹式 构件的腹板弱,构件在微弯平衡状态下,除弯曲变形外, 还需要考虑剪切变形的影响,因此稳定承载力有所降低。 根据弹性稳定理论分析,当缀件采用缀条时,两端铰接 等截面格构式构件绕虚轴弯曲屈曲的临界应力为:
三、截面验算
(1)强度验算
强度验算公式与实腹柱相同。柱的净截面 面积 An不应计入缀条或缀板的截面面积。
(2)整体稳定验算
分别对实轴和虚轴验算整体稳定性。对实 轴作整体稳定验算时与实腹柱相同。对虚轴 作整体稳定验算时,轴心受压构件稳定系数 应按换算长细比 查出。换算长细比 ,则 按前面的公式计算。
• 缀条式格构柱常采用角钢作为缀条。缀条可布置成
不带横杆的三角形体系或带横杆的三角形体系。
• 缀板式格构柱常采用钢板作为缀板。
二、格构式轴心受压构件绕实轴的整体稳定 格构式受压构件也称为格构式柱,其分
肢通常采用槽钢和工字钢,构件截面具有对 称轴。当构件轴心受压丧失整体稳定时,不 大可能发生扭转屈曲和弯扭屈曲,往往发生 绕截面主轴的弯曲屈曲。因此计算格构式轴 心受压构件的整体稳定时,只需计算绕截面 实轴和虚轴抵抗弯曲屈曲的能力。
• 缀条采用单角钢时,由于通常都用单面连接,
受力不可避免会有偏心。因此单角钢缀条按轴 心受压构件计算稳定性时,钢材的强度设计值 应乘以折减系数 ,以考虑偏心的不利影响。
按以下情况分别考虑: 等边角钢
短边相连的不等边角钢
长边相连的不等边角钢
•横 隔
为了提高格构式构件的抗扭刚度,保证运 输和安装过程中截面几何形状不变,以及传 递必要的内力,在受有较大水平力处和每个 运送单元的两端,应设置横隔,构件较长时 还应设置中间横隔。横隔的间距不得大于构 件截面较或交叉角钢做成(图6.7.5 )。