鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理6拉彎和壓彎構(gòu)件

1、第六章 拉彎和壓彎構(gòu)件6.1 拉彎和壓彎構(gòu)件的特點(diǎn) 拉彎或壓彎構(gòu)件：同時(shí)承受軸向力和彎矩的構(gòu)件。壓彎和拉彎構(gòu)件的應(yīng)用十分廣泛，例如有節(jié)間荷載作用的桁架上下弦桿，受風(fēng)荷載作用的墻架柱以及天窗架的側(cè)立柱，工業(yè)建筑中的廠房框架柱，不僅要承受上部結(jié)構(gòu)傳下來的軸向壓力，同時(shí)還受有彎矩和剪力。設(shè)計(jì)拉彎和壓彎構(gòu)件時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求。拉彎構(gòu)件需要計(jì)算其強(qiáng)度和剛度(限制長(zhǎng)細(xì)比)；壓彎構(gòu)件則需要計(jì)算強(qiáng)度、整體穩(wěn)定(彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定和彎矩作用平面外穩(wěn)定)、局部穩(wěn)定和剛度(限制長(zhǎng)細(xì)比)。 6.2 拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度考慮鋼材的塑性性能，拉彎和壓彎構(gòu)件是以截面出現(xiàn)塑性鉸作為其強(qiáng)度極

2、限狀態(tài)。在軸心壓力及彎矩的共同作用下，工字形截面上應(yīng)力的發(fā)展過程如圖所示。邊緣纖維最大應(yīng)力達(dá)屈服點(diǎn)；最大應(yīng)力一側(cè)塑性部分深入截面；兩側(cè)均有部分塑性深入截面；全截面進(jìn)入塑性，此時(shí)達(dá)到承載能力極限狀態(tài)。whh wfaawaa) 12(根據(jù)內(nèi)外力平衡條件，由一對(duì)水平力h所組成的力偶與外力矩m平衡，合力n應(yīng)與外軸力平衡，為了簡(jiǎn)化，取內(nèi)力的計(jì)算分為兩種情況：(1)中和軸在腹板范圍內(nèi)ywfan ywywfafhtn)21 ()21 ()()1 (2ywywyfxhfahfahfamywypfaafn) 12(ywywwypxpxhfafhahafwm)25. 0()25. 0(114) 12(222pxx

3、pmmnn(2)中和軸在翼緣范圍內(nèi) ywfan 1) 12(214ppxxnnmm圖中實(shí)線為工字形截面構(gòu)件當(dāng)彎矩繞強(qiáng)軸作用時(shí)的相關(guān)曲線。曲線是外凸的，但腹板面積較小時(shí)外凸不多。為了便于計(jì)算，同時(shí)考慮分析中沒有考慮附加撓度的不利影響，規(guī)范采用了直線式相關(guān)公式，即用斜直線代替曲線。1ppxxnnmm承受雙向彎矩的拉彎或壓彎構(gòu)件，采用了與上式相銜接的線性公式fwmwmannyyynxxxn當(dāng)壓彎構(gòu)件受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比 但不超過 時(shí)，應(yīng)取 。 需要計(jì)算疲勞的拉彎和壓彎構(gòu)件，宜取 yf/23515yftb/23513/ 0 . 1yx0 . 1xfwmannxxxnynpfan令 ， ，

4、引入抗力分項(xiàng)系數(shù)，得到拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算式 ynxxpxfwm6.3 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定壓彎構(gòu)件的截面尺寸通常由穩(wěn)定承載力確定。雙軸對(duì)稱截面一般將彎矩繞強(qiáng)軸作用，單軸對(duì)稱截面則將彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)。構(gòu)件可能在彎矩作用平面內(nèi)彎曲失穩(wěn)，也可能在彎矩作用平面外彎扭失穩(wěn)。所以，壓彎構(gòu)件要分別計(jì)算彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外的穩(wěn)定性。6.3.1 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算 目前確定壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)極限承載力的方法很多，可分為兩大類，一類是邊緣屈服準(zhǔn)則的計(jì)算方法，一類是精度較高的數(shù)值計(jì)算方法。 1.邊緣屈服準(zhǔn)則橫向荷載產(chǎn)生的跨中撓度為vm 。當(dāng)荷載對(duì)稱時(shí)，假定撓曲線為正弦曲線。軸心力

5、作用后，撓度增加，在彈性范圍，跨中撓度增加為l(1a)稱為撓度放大系數(shù)。 跨中總彎矩為 等效彎矩系數(shù)。m1111111maxmmnvmmnvmvnmmmmmm1maxmvv根據(jù)各種荷載和支承情況產(chǎn)生的跨中彎矩m和跨中撓度可以計(jì)算出相應(yīng)的等效彎矩系數(shù)。 彈性壓彎構(gòu)件，可用截面邊緣屈服作為穩(wěn)定計(jì)算準(zhǔn)則。假定各種缺陷的等效初彎曲呈跨中撓度為 的正弦曲線。任意橫向荷載或端彎矩作用下的計(jì)算彎矩為m，則跨中總彎矩應(yīng)為構(gòu)件中點(diǎn)截面邊緣纖維達(dá)到屈服時(shí)令m0，即有初始缺陷的軸心壓桿邊緣屈服時(shí)表達(dá)式 emnnnvmm/10maxyemfwnnnvman/10yefwnnvnan000010v 經(jīng)整理得 邊緣屈服準(zhǔn)

6、則導(dǎo)出的相關(guān)公式。規(guī)范將上式作為格構(gòu)式壓彎構(gòu)件繞虛軸平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算的相關(guān)公式，引入抗力分項(xiàng)系數(shù)awnafvey1) 11(0yefnnwman1myfan0fnnwmanexxxxx11m2. 最大強(qiáng)度準(zhǔn)則 邊緣屈服準(zhǔn)則當(dāng)截面最大受壓纖維屈服時(shí)構(gòu)件失去承載能力，適用于格構(gòu)式構(gòu)件。實(shí)腹式當(dāng)受壓最大邊緣剛屈服時(shí)尚有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，即容許截面塑性深入。因此宜采用最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，以具有初始缺陷的構(gòu)件為計(jì)算模型，求解極限承載力。 采用數(shù)值計(jì)算方法，考慮l1000的初彎曲和實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力，算出了近200條壓彎構(gòu)件極限承載力曲線。不同的截面形式或截面形式相同但尺寸不同、殘余應(yīng)力的分布不同以及失穩(wěn)方向的不同等，

7、其曲線都將有很大的差異。200條曲線很難用一統(tǒng)一公式來表達(dá)。分析證明采用相關(guān)公式的形式可較好地解決。影響極限承載力的因素很多，要得到精確的、符合各種不同情況的理論公式是不可能的。因此，只能根據(jù)理論分析的結(jié)果，經(jīng)過數(shù)值運(yùn)算，得出比較符合實(shí)際又能滿足工程精度要求的實(shí)用相關(guān)公式。3 規(guī)范計(jì)算公式將用數(shù)值方法得到的壓彎構(gòu)件的極限承載力與用邊緣纖維屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出的相關(guān)公式中的軸心壓力進(jìn)行比較，對(duì)于短粗的實(shí)腹桿，偏于安全；對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的實(shí)腹桿，偏于不安全。因此借用了邊緣纖維屈服時(shí)計(jì)算公式的形式，但計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)考慮了截面的塑性發(fā)展和二階彎矩，初彎曲和殘余應(yīng)力的影響綜合為一個(gè)等效偏心距，彎矩為非均勻分布時(shí)，用等效

8、彎矩代替，考慮部分塑性深入截面，并引入抗力分項(xiàng)系數(shù)，得到實(shí)腹式壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算式fnnwmanexxxxmxx18 . 01fnnwmanexxxxx11m 等效彎矩系數(shù)，按下列情況取值：(1) 框架柱和兩端支承的構(gòu)件： 無橫向荷載作用時(shí)： ，m1和m2 為端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率(無反彎點(diǎn))時(shí)取同號(hào)，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率(有反彎點(diǎn)時(shí))取異號(hào) 有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用時(shí)：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時(shí)， ；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時(shí)， ； 無端彎矩但有橫向荷載作用時(shí)： 。(2) 懸臂構(gòu)件和未考慮二階效應(yīng)的無支撐純框架和弱支撐框架， 。21mm 12/35. 065. 0mmmx0 . 1mx

9、0 . 1mxmx0 . 1mx85. 0mx對(duì)于t形截面等單軸對(duì)稱壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用于對(duì)稱軸平面且使較大翼緣受壓時(shí)，構(gòu)件失穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)的塑性區(qū)除存在前述受壓區(qū)屈服和受壓、受拉區(qū)同時(shí)屈服兩種情況外，還可能在受拉區(qū)首先出現(xiàn)屈服而導(dǎo)致構(gòu)件失去承載力，還應(yīng)按下式計(jì)算 式中 受拉側(cè)最外纖維的毛截面模量。 上式第二項(xiàng)分母中的系數(shù)1.25也是經(jīng)過與理論計(jì)算結(jié)果比較后引進(jìn)的修正系數(shù)。fnnwmanexxxxmx225. 11xw26.3.2 彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算 開口薄壁截面壓彎構(gòu)件的抗扭剛度及彎矩作用平面外的抗彎剛度通常較小，當(dāng)構(gòu)件在彎矩作用平面外沒有足夠的支撐以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件可能因彎

10、扭屈曲而破壞。構(gòu)件在發(fā)生彎扭失穩(wěn)時(shí)，其臨界條件為 可以畫出相關(guān)曲線如圖所示。0112crxxzeyeyeymmnnnnnn如偏安全地取 1.0，則上式成為 eyznn /221eycrxxnnmm1crxxeymmnn 并引入非均勻彎矩作用時(shí)的等效彎矩系數(shù)、箱形截面的調(diào)整系數(shù)以及抗力分項(xiàng)系數(shù)后，得到壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外穩(wěn)定計(jì)算的相關(guān)公式為 所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)(構(gòu)件側(cè)向支承點(diǎn)間)的最大彎矩； 等效彎矩系數(shù)，應(yīng)根據(jù)所計(jì)算構(gòu)件段的荷載和內(nèi)力情況確定，取值方法與彎矩作用平面內(nèi)的等效彎矩系數(shù)相同。xybcrxwfm1afnyyeyfwmanxbxtxy1xmtx 調(diào)整系數(shù)，箱形截面0.7，其他截面1

11、.0； 彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)； 均勻彎曲梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，可采用近似計(jì)算公式。 yb6.3.3雙向彎曲實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定彎矩作用在兩個(gè)主軸平面內(nèi)為雙向彎曲壓彎構(gòu)件，工程中較為少見。規(guī)范規(guī)定了雙軸對(duì)稱截面的計(jì)算方法。 雙軸對(duì)稱的工字形截面(含h型鋼)和箱形截面壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算fwmnnwmanxbyytyexxxxmxx18 . 01fwmnnwmanxbxxtxeyyyymyy8 . 016.4 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 為保證壓彎構(gòu)件中板件的局部穩(wěn)定，限制翼緣和腹板的寬厚比及高厚比。 6.4.1 受壓 翼緣的寬厚比 壓彎構(gòu)件受壓翼緣應(yīng)力情況與梁受壓翼緣基本相同，因

12、此自由外伸寬度與厚度之比以及箱形截面翼緣在腹板之間的寬厚比均與梁受壓翼緣的寬厚比限值相同。 6.4.2 腹板的高厚比 1.工字形截面 平均剪應(yīng)力和不均勻正應(yīng)力共同作用下，臨界條件 1221211211501150crcrcrmaxminmax0對(duì)壓彎構(gòu)件，腹板中剪應(yīng)力的影響不大，平均剪應(yīng)力可取腹板彎曲應(yīng)力的0.3倍，腹板彈性屈曲臨界應(yīng)力為式中，ke為彈性屈曲系數(shù)，其值與應(yīng)力梯度有關(guān)。腹板的彈塑性臨界應(yīng)力為式中，kp為塑性屈曲系數(shù)，其值與構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比和應(yīng)力梯度有關(guān)。取臨界應(yīng)力為235n/mm2，可得到腹板高厚比與應(yīng)力梯度之間的關(guān)系，此關(guān)系可近似地用直線式表示 2022)1 (12htekwecr

13、2022)1 (12htekwpcr6 . 1005016/00wth0 . 26 . 10148/00wth6 . 100ywfth235)255 . 016(000 . 26 . 10ywfth235)2 .265 . 048(00長(zhǎng)細(xì)比較小的壓彎構(gòu)件，整體失穩(wěn)時(shí)截面的塑性深度實(shí)際上已超過了0.25h0，長(zhǎng)細(xì)比較大的壓彎構(gòu)件，截面塑性深度則不到0.25 h0，甚至腹板受壓最大的邊緣還沒有屈服。因此， h0/tw之值宜隨長(zhǎng)細(xì)比的增大而適當(dāng)放大。工字形截面壓彎構(gòu)件腹板高厚比限值 ywfth235180ywfth2351500 . 100 . 102. t形截面 (1)彎矩使腹板自由邊受壓當(dāng) (

14、彎矩較小)時(shí)，t形截面腹板中壓應(yīng)力分布不均的有利影響不大，寬厚比限值采用與翼緣板相同；當(dāng) (彎矩較大)時(shí)，有利影響較大，故提高200 . 100 . 10(2)彎矩使腹板自由邊受拉熱軋剖分t形鋼焊接t形鋼ywfth235)2 . 015(0ywfth235)17. 013(06 . 100ywfth235)255 . 016(8 . 0000 . 26 . 10ywfth235)2 .265 . 048(8 . 0003.箱形截面 兩腹板受力可能不一致，翼緣對(duì)腹板的約束因常為單側(cè)角焊縫也不如工字形截面，因而箱形截面的寬厚比限值取為工字形截面腹板的0.8倍。yf23540不小于yftd23510

15、04.圓管截面 一般圓管截面構(gòu)件的彎矩不大，故其直徑與厚度之比的限值與軸心受壓構(gòu)件的規(guī)定相同。6.5 壓彎構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度端部約束條件比較簡(jiǎn)單的單根壓彎構(gòu)件，利用計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)可直接得到計(jì)算長(zhǎng)度。對(duì)于框架柱，平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度需通過框架整體穩(wěn)定分析得到，平面外的計(jì)算長(zhǎng)度則需根據(jù)支撐點(diǎn)的布置情況確定。 6.5.1 單層等截面框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度進(jìn)行框架的整體穩(wěn)定分析時(shí)，一般取平面框架作為計(jì)算模型，不考慮空間作用?？蚣芊譃闊o支撐框架和有支撐框架，其中有支撐框架根據(jù)抗側(cè)移剛度的大小分為強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架。當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)(支撐桁架、剪力墻、電梯井等)的側(cè)移剛度(產(chǎn)生單位側(cè)傾角的水平力)sb滿足下式要

16、求時(shí)，為強(qiáng)支撐框架 sb3(1.2nbin0i) 當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度sb不滿足上式的要求時(shí)，為弱支撐框架。強(qiáng)支撐框架的失穩(wěn)形式一般為無側(cè)移的，弱支撐框架的失穩(wěn)形式為有側(cè)移的。有側(cè)移失穩(wěn)的框架其臨界力比無側(cè)移失穩(wěn)的框架低得多。因此，除非有阻止框架側(cè)移的支撐體系(包括支撐架、剪力墻等)，框架的承載能力一般以有側(cè)移失穩(wěn)時(shí)的臨界力確定。1.無支撐框架 (1)一階彈性分析方法框架柱的上端與橫梁剛性連接。橫梁對(duì)柱的約束作用取決于橫梁的線剛度與柱的線剛度的比值 對(duì)于單層多跨框架，值為與柱相鄰的兩根橫梁的線剛度之和與柱線剛度之比 hilik/11hililik/22111框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度可用下式

17、表達(dá) 式中 h柱的幾何長(zhǎng)度； 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，與框架柱柱腳與基礎(chǔ)的連接形式及 值有關(guān)。 hh01k有側(cè)移的無支撐框架失穩(wěn)時(shí)，框架柱的 值都大于1.0。柱腳剛接的有側(cè)移無支撐框架柱， 值約在1.02.0之間。柱腳鉸接的有側(cè)移無支撐純框架柱， 值總是大于2.0。 （2）二級(jí)彈性分析方法當(dāng)采用二階彈性分析方法計(jì)算內(nèi)力且在每層柱頂附加考慮假想水平力hni時(shí)，=1.0。 qi第i樓層的總重力荷載設(shè)計(jì)值； ns框架總層數(shù)；y鋼材強(qiáng)度影響系數(shù)，其值為：對(duì)q235鋼1.0；q345鋼1.1；q390鋼1.2；q420鋼1.25。siyninqh12 . 02502.有支撐框架（1）強(qiáng)支撐框架無側(cè)移的強(qiáng)支撐框架框

18、架， 值小于1，查表得。（2）弱支撐框架弱支撐框架框架柱的軸壓桿穩(wěn)定系數(shù) 確定下列情況的框架柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮1）附有搖擺柱（兩端鉸接柱）的無支撐純框架柱和弱支撐框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)應(yīng)乘以增大系數(shù) ，搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度取為其幾何長(zhǎng)度。 )2 . 1 ( 3)(0010ibibnns)/()/(111ffhnhn2) 當(dāng)與計(jì)算柱同層的其它柱或與計(jì)算柱連續(xù)的上、下層柱的穩(wěn)定承載力有潛力時(shí)，可利用這些柱的支持作用，對(duì)計(jì)算柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)進(jìn)行折減，提供支持作用的柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)則應(yīng)相應(yīng)增大。3) 當(dāng)梁與柱的連接為半剛性構(gòu)造時(shí)，確定柱計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)連接的特性。 6.5.2 多層等截面框架柱在框架平

19、面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度 多層多跨框架的失穩(wěn)形式也分為有側(cè)移失穩(wěn)和無側(cè)移失穩(wěn)兩種情況，計(jì)算時(shí)的基本假定與單層框架相同。多層框架無論哪種失穩(wěn)，每一根柱都要受到柱端構(gòu)件以及遠(yuǎn)端構(gòu)件的影響。因多層多跨框架的未知節(jié)點(diǎn)位移數(shù)較多，需要展開高階行列式和求解復(fù)雜的超越方程，計(jì)算工作量大且很困難。實(shí)用工程設(shè)計(jì)中，引入了簡(jiǎn)化桿端約束條件的假定，只考慮與柱子直接相連構(gòu)件的約束作用。在確定柱的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，假設(shè)柱子開始失穩(wěn)時(shí)相交于上下兩端節(jié)點(diǎn)的橫梁對(duì)于柱子提供的約束彎矩，按其與上下兩端節(jié)點(diǎn)柱的線剛度之和的比值k1和k2分配給柱子。 k1為相交于柱上端節(jié)點(diǎn)的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值； k2為相交于柱下端節(jié)點(diǎn)的橫梁線剛度

20、之和與柱線剛度之和的比值。2322111/hihililik 1224132/hihililik 6.5.3 框架柱在框架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度 框架柱平面外的計(jì)算長(zhǎng)度由支撐構(gòu)件的設(shè)置情況確定。支撐體系提供柱在平面外的支承點(diǎn)，支承點(diǎn)應(yīng)能阻止柱在框架平面外發(fā)生側(cè)移。柱在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取支承點(diǎn)間的距離。6.6 實(shí)腹式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)6.6.1 截面形式壓彎構(gòu)件，當(dāng)承受的彎矩較小時(shí)其截面形式與一般的軸心受壓構(gòu)件相同。當(dāng)彎矩較大時(shí)，宜采用彎矩平面內(nèi)截面高度較大的雙軸或單軸對(duì)稱截面。6.6.2 截面選擇及驗(yàn)算 設(shè)計(jì)步驟（1）計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值；（2）選擇截面的形式；（3）確定鋼材及強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；（4）確定彎矩作

21、用平面內(nèi)和平面外的計(jì)算長(zhǎng)度；（5）初選截面尺寸；（6）進(jìn)行驗(yàn)算：強(qiáng)度驗(yàn)算 ；整體穩(wěn)定驗(yàn)算；局部穩(wěn)定驗(yàn)算；剛度驗(yàn)算。由于壓彎構(gòu)件的驗(yàn)算式中所牽涉到的未知量較多，根據(jù)估計(jì)所初選出來的截面尺寸不一定合適，因而初選的截面尺寸往往需要進(jìn)行多次調(diào)整。 6.6.3 構(gòu)造要求 設(shè)計(jì)中有時(shí)采用較薄的腹板，當(dāng)腹板的高厚比不滿足要求時(shí)，可考慮腹板中間部分由于失穩(wěn)而退出工作，計(jì)算時(shí)腹板截面面積僅考慮兩側(cè)寬度各為 的部分(計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時(shí)仍用全截面)。也可在腹板中部設(shè)置縱向加勁肋，此時(shí)腹板的受壓較大翼緣與縱向加勁肋之間的高厚比應(yīng)滿足要求。 當(dāng)腹板的 時(shí)，為防止腹板在施工和運(yùn)輸中發(fā)生變形，應(yīng)設(shè)置間距不大于 的橫向加勁

22、肋。另外，設(shè)有縱向加勁肋的同時(shí)也應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。加勁肋的截面選擇與梁中加勁肋截面的設(shè)計(jì)相同。ywft/2352080/0wth03h6.7 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)截面高度較大的壓彎構(gòu)件，采用格構(gòu)式可以節(jié)省材料。由于截面的高度較大且受有較大的外剪力，故構(gòu)件常常用綴條連接。常用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件截面如圖所示。當(dāng)柱中彎矩不大或正負(fù)彎矩的絕對(duì)值相差不大時(shí)，可用對(duì)稱的截面形式；如果正負(fù)彎矩的絕對(duì)值相差較大時(shí)，常采用不對(duì)稱截面，并將較大肢放在受壓較大的一側(cè)。6.7.1彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 1. 彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算 彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，由于截面中部空心，不能考慮塑性的深入發(fā)展，

23、故彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計(jì)算適宜采用邊緣屈服準(zhǔn)則fnnwmanexxxxmxx11式中， 。 為由x軸到壓力較大分肢軸線的距離或到壓力較大分肢腹板外邊緣的距離，二者取較大值。 2. 分肢的穩(wěn)定計(jì)算 在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定性一般由分肢的穩(wěn)定計(jì)算得到保證，故不必再計(jì)算整個(gè)構(gòu)件在平面外的整體穩(wěn)定性。 將整個(gè)構(gòu)件視為一平行弦桁架，兩分肢看作桁架體系的弦桿分肢1：分肢2： 01/ yiwxx0yamaynn2112nnn綴條式壓彎構(gòu)件的分肢按軸心壓桿計(jì)算。分肢的計(jì)算長(zhǎng)度，在綴材平面內(nèi)取綴條體系的節(jié)間長(zhǎng)度；在綴條平面外，取整個(gè)構(gòu)件兩側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離。 進(jìn)行綴板式壓彎構(gòu)件的分肢計(jì)算時(shí)，除軸心力 (或

24、)外，還應(yīng)考慮由剪力作用引起的局部彎矩，按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件驗(yàn)算單肢的穩(wěn)定性。3.綴材的計(jì)算計(jì)算壓彎構(gòu)件的綴材時(shí)，應(yīng)取構(gòu)件實(shí)際剪力和計(jì)算剪力兩者中的較大值。其計(jì)算方法與格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件相同。6.7.2彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 當(dāng)彎矩作用在與綴材面相垂直的主平面內(nèi)時(shí)，構(gòu)件繞實(shí)軸產(chǎn)生彎曲失穩(wěn)，受力性能與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件完全相同。因此，彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，彎矩作用平面內(nèi)和平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算均與實(shí)腹式構(gòu)件相同，在計(jì)算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定時(shí)，長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)取換算長(zhǎng)細(xì)比，整體穩(wěn)定系數(shù)取1.0。6.7.3 雙向受彎的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 1.整體穩(wěn)定計(jì)算 采用與邊緣屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出的彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)

25、式壓彎構(gòu)件平面內(nèi)整體穩(wěn)定計(jì)算式相銜接的直線式計(jì)算 fwmnnwmanyytyexxxxmxx1112. 分肢的穩(wěn)定計(jì)算 分肢按實(shí)腹式壓彎構(gòu)件計(jì)算，將分肢作為桁架弦桿計(jì)算其在軸力和彎矩共同作用下產(chǎn)生的內(nèi)力上式適用于my作用在構(gòu)件的主平面時(shí)的情形，當(dāng)不是作用在構(gòu)件的主軸平面而是作用在肢的軸線平面(圖中分肢l的l-l軸線平面)，則視為全部由該分肢承受。 3. 格構(gòu)柱的橫隔及分肢的局部穩(wěn)定 格構(gòu)柱不論截面大小，均應(yīng)設(shè)置橫隔，橫隔的設(shè)置方法與軸心受壓格構(gòu)柱相同。 格構(gòu)柱分肢的局部穩(wěn)定同實(shí)腹式柱。 6.8 框架的梁柱連接框架梁柱的連接一般用剛接，少數(shù)用鉸接。梁端采用剛接可以減小梁跨中的彎矩，但制作施工較復(fù)

26、雜。 梁柱剛性連接不僅要求連接能可靠地傳遞剪力而且能有效地傳遞彎矩。圖(a)的構(gòu)造是通過上下兩塊水平板將彎矩傳給柱子，梁端剪力則通過支托傳遞。圖(b)是通過翼緣連接焊縫將彎矩全部傳給柱子，而剪力則全部由腹板焊縫傳遞。為使翼緣連接焊縫能在平焊位置施焊，要在柱側(cè)焊上襯板，同時(shí)在梁腹板端部預(yù)先留出槽口，上槽口是為了讓出襯板的位置，下槽口是為了滿足施焊的要求。圖(c)為梁采用高強(qiáng)度螺栓連于預(yù)先焊在柱上的牛腿形成的剛性連接，梁端的彎矩和剪力是通過牛腿的焊縫傳遞給柱子，而高強(qiáng)度螺栓傳遞梁與牛腿連接處的彎矩和剪力。梁上翼緣的連接范圍內(nèi)，柱的翼緣可能在水平拉力的作用下向外彎曲致使連接焊縫受力不均；在梁下翼緣附

27、近，柱腹板又可能固水平壓力的作用而局部失穩(wěn)。因此，一般需在對(duì)應(yīng)于梁的上、下翼緣處設(shè)置柱的水平加勁肋或橫隔。6.9 框架柱的柱腳框架柱的柱腳可做成鉸接或剛接。鉸接柱腳只傳遞軸心壓力和剪力，其計(jì)算和構(gòu)造與軸心受壓柱的柱腳相同，但所受剪力較大，一般需采取抗剪的構(gòu)造措施。剛接柱腳除傳遞軸心壓力和剪力外，還要傳遞彎矩。 整體式的剛接柱腳，用于實(shí)腹柱和分肢距離較小的格構(gòu)柱。格構(gòu)式柱由于兩分肢的距離較大，采用整體式柱腳所耗費(fèi)的鋼材較多，多采用分離式柱腳，每個(gè)分肢下的柱腳相當(dāng)于一個(gè)軸心受力的鉸接柱腳。為了加強(qiáng)分離式柱腳在運(yùn)輸和安裝時(shí)的剛度，應(yīng)設(shè)置綴材把兩個(gè)柱腳連接起來。剛接柱腳在彎矩作用下產(chǎn)生的拉力需由錨栓來

28、承受，所以錨栓須經(jīng)過計(jì)算。為了保證柱腳與基礎(chǔ)能形成剛性連接，錨栓不宜固定在底板上，在靴梁側(cè)面焊接兩塊肋板，錨栓固定在肋板上面的水平板上。為了便于安裝，錨栓不宜穿過底板。為了安裝時(shí)便于調(diào)整柱腳的位置，水平板上錨栓孔的直徑應(yīng)是錨栓直徑的1.52.0倍，待柱子就位并調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后，再用墊板套住錨栓并與水平板焊牢，墊板上的孔徑只比錨栓直徑大l2mm。 剪力由底板與基礎(chǔ)間的摩擦力或?qū)ｉT設(shè)置的抗剪鍵傳遞，柱腳按承受彎矩和軸心壓力計(jì)算。6.9.1整體式剛接柱腳1. 底板的計(jì)算整體式柱腳，底板的寬度b可根據(jù)構(gòu)造要求確定，懸伸長(zhǎng)度c一般取2030mm。在最不利彎矩與軸心壓力作用下，底板下壓應(yīng)力的分布是不均勻的

29、。底板在彎矩作用平面內(nèi)的長(zhǎng)度l，應(yīng)由基礎(chǔ)混凝土的抗壓強(qiáng)度條件確定cfblmbln2max6底板厚度由壓應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩計(jì)算。計(jì)算方法與軸心受壓柱腳相同。對(duì)于偏心受壓柱腳，由于底板壓應(yīng)力分布不均，分布?jí)簯?yīng)力q可偏安全地取為底板各區(qū)格下的最大壓應(yīng)力。此種方法只適用于底板全部受壓時(shí)的情況，若算得為拉應(yīng)力，則應(yīng)采用下面錨栓計(jì)算中所算得的基礎(chǔ)壓應(yīng)力進(jìn)行底板的厚度計(jì)算。 2min6blmbln2. 錨栓的計(jì)算錨栓使柱腳固定于基礎(chǔ)并承受拉力。若彎矩較大 將 為負(fù)，為拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力的合力由柱腳錨栓承受。 計(jì)算錨栓時(shí)，采用使其產(chǎn)生最大拉力的組合內(nèi)力n和m (n偏小，m偏大的一組)。一般情況下，可不考慮錨栓和混凝土基礎(chǔ)的彈性性質(zhì)，