格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì).ppt

4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì) 4.6.1 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的組成,格構(gòu)式軸心受壓柱截面形式一般按（圖41c）選用。肢件多為槽鋼、工字鋼、角鋼，甚至鋼管，肢間用綴條或綴板，將其連成整體。綴條和綴板統(tǒng)稱綴件。格構(gòu)柱可通過調(diào)整肢間距，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)主軸方向的等穩(wěn)定性要求。 在柱橫截面上，穿過肢件腹板的軸叫實(shí)軸（y），穿過兩肢間綴件的軸叫虛軸（x）。 綴條常采用單角鋼，一般與構(gòu)件縱軸成4070夾角斜放，此稱為斜綴條，分肢間距較大時(shí)也可增設(shè)與肢件縱軸線垂直的橫綴條。綴板用鋼板制成，且一律等距離垂直于肢件軸線布置。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì) 4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性,(1) 對(duì)實(shí)軸的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 格構(gòu)式雙肢柱相當(dāng)于兩個(gè)并列的實(shí)腹式桿件，故其對(duì)實(shí)軸的整體穩(wěn)定承載力與實(shí)腹式相同，因此可用對(duì)實(shí)軸的長(zhǎng)細(xì)比y查得穩(wěn)定性系數(shù)，則：,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),(2) 對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定性計(jì)算 對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓柱，由于綴件較細(xì)，構(gòu)件初始缺陷或因構(gòu)件彎屈產(chǎn)生的橫向剪力不可忽略。在格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì)中，對(duì)虛軸的穩(wěn)定性計(jì)算，規(guī)范以加大長(zhǎng)細(xì)比的辦法來考慮剪切變形對(duì)整體穩(wěn)定承載力的影響，加大后的長(zhǎng)細(xì)比稱為換算長(zhǎng)細(xì)比。 1）雙肢綴條柱的換算長(zhǎng)細(xì)比 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，當(dāng)考慮到剪力的影響后，其構(gòu)件臨界力計(jì)算公式：,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),考慮到一般在450左右，故我國(guó)規(guī)范將0x簡(jiǎn)化為： （440） 式中：x-整個(gè)截面對(duì)虛軸x的長(zhǎng)細(xì)比； A整個(gè)構(gòu)件截面的毛截面積； A1一個(gè)節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條毛截面積之和。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),2) 雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比 同理可得雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算式為： 式中 分肢的長(zhǎng)細(xì)比。為i分肢弱軸的回轉(zhuǎn)半徑，L01為綴 板間的凈距離。 對(duì)于四肢柱和三肢柱的換算長(zhǎng)細(xì)比，見表47,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì) 4.6.3 分肢肢件的整體穩(wěn)定性,格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢可看作單獨(dú)的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件，因此，應(yīng)保證它不先于構(gòu)件整體失去承載能力。規(guī)范規(guī)定： 綴條構(gòu)件： （443） 綴板構(gòu)件： 且不應(yīng)大于40 （444） 式中：max構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比（對(duì)虛軸換算長(zhǎng)細(xì)比）的較大值， 當(dāng)max50時(shí)， 取max=50。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì) 4.6.4 綴件的計(jì)算,(1) 軸心受壓格構(gòu)件的橫向剪力 格構(gòu)式軸心受壓柱繞虛軸發(fā)生失穩(wěn)彎曲時(shí)，綴件要承受橫向剪力的作用。 經(jīng)計(jì)算分析，不同鋼號(hào)的軸心受壓構(gòu)件的剪力均可用下面的實(shí)用計(jì)算公式計(jì)算：,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),(2) 綴條的設(shè)計(jì) 綴條的布置一般采用單系綴條。當(dāng)肢件間距較大或荷載較大以及有動(dòng)荷載作用時(shí)，也常采用交叉綴條。 綴條可視為以肢件為弦桿的平行弦桁架的腹桿，其內(nèi)力的計(jì)算方法也與桁架腹桿相同，在橫向剪力作用下，一個(gè)斜綴條的軸心壓力為： 式中，V1分配到一個(gè)綴件面上的剪力； n承受剪力V1的斜綴條數(shù)； 綴條的水平傾角,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),由于剪力方向難以確定，綴條可能受拉也可能受壓。規(guī)范規(guī)定，均按軸心壓桿選擇截面。但由于綴條一般采用單角鋼與肢件單面焊按，因此，綴條實(shí)際上是偏心受壓。為此，規(guī)范規(guī)定 ，將鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)后仍按軸心受壓驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性，折減系數(shù)取值如下： 1) 按軸心受壓計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和連接時(shí)，=0.85； 2) 計(jì)算穩(wěn)定性時(shí) 對(duì)等邊角鋼：=0.6+0.0015 ，且不大于1.0。 短邊相連的不等邊角鋼： =0.5+0.0025 ，且不大于1.0。 長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼： =0.7。 ，i為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑；L01為計(jì)算長(zhǎng)度，取節(jié)間距。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),(3) 綴板的設(shè)計(jì) 綴板柱可視為一多層框架，當(dāng)整體撓曲時(shí)，假定各層分肢中點(diǎn)和綴板中點(diǎn)為反彎點(diǎn)，可得綴板內(nèi)力為： 剪力 彎矩 （與構(gòu)件連接處） 式中，a肢件軸線間的距離； L1綴板中心間距 綴板與肢件間用角焊縫連接，角焊縫承受剪力和彎矩的共同作用，由于角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值小于鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，故可只驗(yàn)算角焊縫在和共同作用下的強(qiáng)度。 綴板應(yīng)有一定剛度要求。規(guī)范規(guī)定，同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不得小于一個(gè)分肢線剛度的6倍。 一般取寬度 ，厚度 且不小于6，構(gòu)件端部第一 綴板應(yīng)適當(dāng)加寬，一般d=a 。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),(4) 連接節(jié)點(diǎn)和構(gòu)造要求 綴板與肢件的搭接長(zhǎng)度一般取2030，上、下綴條的軸線交點(diǎn)應(yīng)在肢件縱軸線上。為縮短斜綴條兩端的搭接長(zhǎng)度，可采用三圍焊，同時(shí)有橫綴條時(shí)還可加設(shè)節(jié)點(diǎn)板以便連接。 綴條不宜小于454或56364。綴板不宜小于6厚。為了增加構(gòu)件的抗扭剛度，格構(gòu)式柱也要設(shè)橫隔，其有關(guān)要求與實(shí)腹式相同,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì) 4.6.5 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),首先應(yīng)根據(jù)使用要求、軸心力的大小、兩主軸方向的計(jì)算長(zhǎng)度等條件確定構(gòu)件形式和鋼材標(biāo)號(hào)，一般中小型柱常用綴板柱，大型柱宜用綴條柱，然后按下述步驟進(jìn)行： (1) 初選肢件（對(duì)實(shí)軸的計(jì)算） 1) 假定長(zhǎng)細(xì)比查y 2) 計(jì)算 （n為分肢數(shù)） 3) 計(jì)算 由及iy查型鋼表可初步確定肢件截面。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),4) 確定肢間間距（對(duì)虛軸的計(jì)算） 按初選肢件截面計(jì)算其對(duì)虛軸x的長(zhǎng)細(xì)比 ； 再由等穩(wěn)定性要求0x=；解出對(duì)虛軸的長(zhǎng)細(xì)比： 綴條柱： 綴板柱： 然后按 ，最后根據(jù)b即可確定兩肢間距。 一般按10進(jìn)級(jí)，且兩肢凈距宜大于100，以便內(nèi)部刷漆。 在計(jì)算時(shí)，一般按A1=0.1A 預(yù)選綴條角鋼。同樣可按10.5且不大于代入計(jì)算，以后按L01= 1i1布置綴板。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計(jì),（2）截面驗(yàn)算 對(duì)初選截面應(yīng)進(jìn)行如下驗(yàn)算 ： 強(qiáng)度驗(yàn)算 剛度驗(yàn)算 max構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比（對(duì)虛軸換算長(zhǎng)細(xì)比）的較大值。 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 ； 由0x、y中大值確定。 分肢穩(wěn)定性驗(yàn)算： 綴條構(gòu)件： 綴板構(gòu)件： 且不應(yīng)大于