格構(gòu)式柱柱梁連接

1、粘品文檔軸心受壓構(gòu)件整體彎曲后，沿桿長各截面上將存在彎矩和剪力。對實(shí)腹式構(gòu)件，剪力引起的附加變形很小，對臨界力的影響只占3 / 1000左右。因此，在確定實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界力時(shí)，僅僅考 慮了由彎矩作用所產(chǎn)生的變形，而忽略了剪力所產(chǎn)生的變形。對于格構(gòu) 式柱，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，情況有所不同，因肢件之間并不是連續(xù)的板而 只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來。柱的剪切變形較大，剪力造 成的附加撓曲影響就不能忽略。在格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)中，對虛軸失穩(wěn)的計(jì) 算，常以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱 為換算長細(xì)比。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對綴條柱和綴板柱采用不同的換算長細(xì)比計(jì)算公雙肢條柱根

2、據(jù)彈性穩(wěn)定理論，當(dāng)考慮剪力的影響后，其臨界力的表達(dá)為:7T2EA 1x 1+tt2EA盂.1式中心一一格構(gòu)柱繞虛軸臨界力換算為實(shí)腹柱臨界力的換算長細(xì)比。心=x+7t2EAy(5.25)y一一單位剪力作用下的軸線轉(zhuǎn)角(單位剪切角)?，F(xiàn)取圖5.16(a)的一段進(jìn)行分析，以求出單位剪切角如圖5.16(b)所示，在單位剪力作用下一側(cè)綴材所受剪力 =1/2。設(shè)一個(gè)節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條的面積之和A】，其內(nèi)力 N& = 1/siiia ； 斜綴條長 ld = h /COSQ y 則：斜 綴條的軸向變形為:VI =1/2g/2圖516綴條柱的剪切變形一 5ealE41 sin a cos aAi斜綴條總面積假設(shè)變

3、形和剪切角是有限的微小值，則由亠引起的水平變位為:SU16ZEA1 sni2 acosa故剪切角廠為:(526)1y =；/A EA sina cos a這里，a為斜綴條與柱軸線間的夾角，代入式（525）中得：心=j 龍 + 亍 EAy（5.25）6的要求時(shí)，則換算長細(xì)比抵應(yīng)按式(529)廿算.四肢柱和三肢柱的換算長細(xì)比參見鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.L3條。5. 4. 2. 3材設(shè)計(jì)(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力格構(gòu)柱繞虛軸失穩(wěn)發(fā)生彎曲時(shí)，綴材要承受橫向剪力的作用。E此，需要首先計(jì)算出橫向剪力的數(shù)值后才能進(jìn)行綴材的設(shè)計(jì)。圖5. 19所示一兩端較支軸心受壓柱，繞虛軸彎曲時(shí)，假定最終的撓曲線為正弦曲線，

4、跨中最大撓度為：觀則沿桿長任一點(diǎn)的撓度為:BHCynTrr任一點(diǎn)的彎矩為,任一點(diǎn)的剪力為t圖519剪力計(jì)算簡圖卩=鬻=淸沁節(jié)即剪力按余弦曲線分布圖5.19(b)最大值在桿件的兩瑞.為:卩喚=丁 5(5. 31)跨度中點(diǎn)的撓度他可由邊壕纖維妞服準(zhǔn)則導(dǎo)出。當(dāng)載面邊緣最大應(yīng)力達(dá)屈服強(qiáng)度時(shí)，有:N N列 6,上式中令祝=件并取 EZ 44見表56) 得:(5 32)將式(5.32)中的先值代人式(5.31)中得：“_ 0. 88(1 一 0 . N _ 1 N4y k p式中% 88打(1-0經(jīng)過對雙肢格構(gòu)式柱的計(jì)算分析，在常用的長細(xì)比范圈內(nèi)丄值與長細(xì)比心的關(guān)系不大，可取為育數(shù)對Q235鋼構(gòu)件，取 =

5、 85；對Q345、Q390鋼和Q420鋼構(gòu)件取485 丁235/人。 因底軸心受壓格構(gòu)柱平行于綴材面的剪力為：式中0一按虛軸換算長細(xì)比確定的整體穩(wěn)定系式:令即得鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的最大剪力的計(jì)算(5.33)在設(shè)計(jì)中，將剪力V沿柱長度方向取為定值，相當(dāng)于簡化為圖5. 19(c)的分布圖形。(2)綴條的設(shè)計(jì)5. 20(b)o綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，內(nèi)力與桁架腹桿的計(jì)算方法相同。在橫向剪力作用下，一個(gè)斜綴條的軸心力為(圖5.20)：(5.34)匕HCOS0式中 V1一一分配到一個(gè)綴材面上的剪力;n 承受剪力Vi的斜綴條數(shù)。單系綴條時(shí)，n=l交叉綴條時(shí)，n = 2；e綴條的傾角(圖

6、520)o由于剪力的方向不定，斜綴條可能受拉也可能受壓，應(yīng)按軸 心壓桿選擇截面。綴條一般采用單角鋼，與柱單面連接，考慮到受力時(shí)的偏心和受壓時(shí)的彎扭考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng))時(shí)，應(yīng)按鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以下列折減系 按軸心受力計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和連接時(shí)， =085。 按軸心受壓計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性時(shí)粘品文檔等邊角鋼77 = 0. 6十0. 0015兄A,但不大于10短邊相連的不等邊角鋼 =05十000252,但不大于10 長邊相連的不等邊角鋼 =070兄為綴條的長細(xì)比，對中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿、按最小回轉(zhuǎn)半徑 計(jì)算，當(dāng)220時(shí)，取幾= 20。交叉綴條體系圖5. 20(b)的橫綴條按受壓力N=Vi計(jì)算。為了減小分肢的計(jì)算

7、長度，單系條圖 5. 20(a)a也可加橫綴條，其截面尺寸一般與斜綴條相同，也可按容許長細(xì)比(=150)確定。片圖5. 20纏條的內(nèi)力(3)綴板的設(shè)計(jì)它整體撓曲時(shí)，假定各層分肢中點(diǎn)和綴板中點(diǎn)為反彎點(diǎn)圖518(a)o 從柱中取出如圖521(b)所示脫離體，可得綴板內(nèi)力為:剪力:粘品文檔彎矩(與肢件連接處人(5.35)2 2(5.36)式中板中心線間的距離;a一一肢件軸線間的距離。o2a/3圖5.21(b), 厚度ta / 40,并不小于6mm。5. 4. 2. 4 格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步驟格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)需首先選擇柱肢截面和材的形式，按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì):(1) 按對實(shí)軸(y-y軸)的整體穩(wěn)定選擇柱的截面，方

8、法與實(shí)腹柱的計(jì)算相同。(2) 按對虛軸(xx軸)的整體穩(wěn)定確定兩分肢的距離。條柱(雙肢):為了獲得等定性,應(yīng)使兩方向的長細(xì)比相等，即使心二九。心=J盂+27# = A(5.37)綴板柱(雙肢人即：(5.38)對綴條柱應(yīng)預(yù)先確定斜綴條的截面Ai；對綴板柱應(yīng)先假定分肢長細(xì)比人。按式(537)或式(538)計(jì)算得出心后，即可得到對虛軸的回轉(zhuǎn)半徑:粘品文檔各種螯面回轉(zhuǎn)半徑的近似值袁5.6婁ifAa包卜一 _彳|宀力0.3肪0.38ftC.40A0.3M0.2BA0.32A0.2460.4U0-妙021肪0.20.204根據(jù)表5. 6,可得柱在綴材方向的寬度b ix/a,亦可由已知截面的幾何量直接算出柱

9、的寬度bo(3) 驗(yàn)算對虛軸的整體穩(wěn)定性，不合適時(shí)應(yīng)修改柱寬b再進(jìn)行驗(yàn)算。(4)設(shè)計(jì)綴條或綴板(包括它們與分肢的連接)。進(jìn)行以上計(jì)算時(shí)應(yīng)注意:(1) 柱對實(shí)軸的長細(xì)比血和對虛軸的換算長細(xì)比心均不得超過容(2) 綴條柱的分肢長細(xì)比不得超過柱兩方向長細(xì)比(對虛軸為換算長細(xì)比)較大值的07倍，否則分肢可能先于整體失穩(wěn)；(3) 綴板柱的分肢長細(xì)比人“厲不大于40,并不應(yīng)大于柱較大長細(xì)比久“的05倍(當(dāng)_,亦是為了保證分肢不先于 整體構(gòu)件失去承載能力。5. 43柱的橫隔格構(gòu)柱的橫截面為中部空心的矩形，抗扭剛度較差。為了提高格構(gòu)柱的抗扭剛度，保證柱子在運(yùn)輸和安裝過程中的截面形狀不變，應(yīng)每 隔一段距離設(shè)置橫

10、隔。另外，大型實(shí)腹柱(工字型或箱型)也應(yīng)設(shè)置橫 隔(圖5.22)0橫隔的間距不得大于柱子較大寬度的9倍或8m,而且每 個(gè)運(yùn)送單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。粘品文檔當(dāng)柱身某一處受有較大水平集中力作用時(shí)，也應(yīng)在該處設(shè)置橫隔,以免柱肢局部受彎。橫隔可用鋼板圖5. 22(a). (c)、(d)或交叉角鋼圖 5. 22(b)做成。工字形截面實(shí)腹柱的橫隔只能用鋼板制作，它與橫向加勁肋的區(qū)別在于與翼緣同寬圖5. 22(c),而橫向加勁肋則通常較窄。箱形截面實(shí)腹柱的橫隔，有一邊或兩邊不能預(yù)先焊接，可先焊兩邊或三邊，裝配后再在柱壁鉆孔用電渣焊焊接其他邊圖5. 22(d)o級版co L鉆孔i Zr、r111 115.2

11、2拄妁橫JRS)、。一格拘柱心人一大5S實(shí)虞桂例 5. 3設(shè)計(jì)一板柱，柱高6m,兩端較接，軸心壓力為1000kN(設(shè)計(jì)值),鋼材為Q235鋼，截面無孔眼削弱。解粘品文檔柱的計(jì)算長度為r按實(shí)軸的整體穩(wěn)定選擇柱的截面假設(shè)人二70.査附表42（b類截面）得 W 75需要的截面面積為，1000 X 1010?751315=GlSOmm2 61- 9cm?選用 2ir22aM=63. 6cmS& = & 67cm。 驗(yàn)算整體穩(wěn)定性人= = 77 = 69. 2 人=150査得 9 = 0. 756為=舄寫畑=泗NEY / = 215N/W2.確定柱霓6假定禺= 35（約等于05入），69 2? 35?

12、= 59 7/ox =600Z 一 597=10. 05cm采用圖5. 23的戴面形式昇；044b,故5八/044 = 22. 8cm取0=230mm. 單個(gè)檳褪的截面數(shù)據(jù)（圖5. 23）：=o 2. lcm fJ3 = 158cm4 ut = 2.23cm整個(gè)截面對虛軸的數(shù)據(jù)I人=2 X （158 + 31.8 X 94巧=5936cm1=62- 16009?66九 R 丿疋十 V =丿62 F + 35? = 71.3采用 2產(chǎn)96g分肢線剛度&=令=器T.64曲兩側(cè)綴板線剛度之和工人 11Kb 二 =L- = X 2 X 言 X 0 8 X 國=41. 36cm3 6K】=9 84曲63

13、 6 X IP2 X 215 15=y = 8045N険向剪力=16C90N綴板與分肢連接處的內(nèi)力為:T =a3045 程960 兀B045K 960188-=41080N=3. 86 X 104N mm取角焊縫的焊腳尺寸Ar = 6mmt不考慮焊縫繞角部分長圖5.21（6）,采用人=18（knm.剪力T產(chǎn)生的 剪應(yīng)力（顚焊縫長度方向）：410800?7 X 6 X 18054.3N/mma彎矩M產(chǎn)生的應(yīng)力（垂道焊縫長度方向人6 X 3. 86 X 100. 7 X 6 X 1802工 170. 2N/mm2合應(yīng)力+ r?+ 54. 3e = 150N/mm2 NPJ.(5.39)力可近似認(rèn)為

14、是均勻分布的，這樣，所需要的底板凈面積An(底板寬乘 長，減去錨栓孔面積)應(yīng)按下式確定:基礎(chǔ)混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;一一基礎(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系=1Xi/和0均按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范取值。底板的厚度底板的厚度由板的抗彎強(qiáng)度決定。底板可視為一支承在靴梁、隔板和柱端的平板，它承受基礎(chǔ)傳來的均勻反力。靴梁、肋板、隔板和柱的端面均可視為底板的支承邊，并將底板分隔成不同的區(qū)格，其中有四 邊支承、三邊支承、兩相鄰邊支承和一邊支承等區(qū)格。在均勻分布的基 礎(chǔ)反力作用下，各區(qū)格板單位寬度上的最大彎矩為：a四邊支承區(qū)格:M = aqcr(5.40)式中 q 一作用于底板單位面積上的壓應(yīng)力，q=N/An；a一

15、一四邊支承區(qū)格的短邊長度；b!a1.01.1L21-31-41.617L81.924.0a0.0480.05S0. 0630.0690.0750.0810- 0860.0910. 0950. 0990.1010.1196 125a系數(shù)，根據(jù)長邊b與短邊a之比按表57取用a值裊5.7b.三邊支承區(qū)格和兩相鄰邊支承區(qū)格:M =(5. 41)式中a,一一對三邊支承區(qū)格為自由邊長度，對兩相鄰邊支承區(qū)格為對角線長度見圖5. 26(b)、(d)；0系根據(jù)bi/紉值由表58査得。對三邊支承區(qū)格bi為垂直于自由邊的寬度；對兩相鄰邊支承區(qū)格，b】為內(nèi)角頂點(diǎn)至對角線的垂直距離見圖5. 26(b)、(d)o0值表5

16、80.301.280.0420.0S60. 0720. 0850- 0920-1040-1114 X 2782 = 17610N mm區(qū)格為懸臂部分.M$ = -j-ffc2 - y X 6. 4 X 76! = 18480N mm這三種區(qū)格的彎矩值相差不大，不必調(diào)整底板平面尺寸和隔板位置。最大彎矩為: 人仏* = 19050N mm底板厚度；= J送瑕型=23. 62mm,取 二 24mg2.隔板計(jì)算將隔板視為兩端支于靴梁的筒支梁，其線荷載為巧=200 X 6. 4 = 128ON/mTn陽板與底板的連接（僅考慮外側(cè)一條燼縫為正面角焊縫，爲(wèi)=1.22。取加=10mm,悍陡強(qiáng)度計(jì)算:方=1.2

17、2 拱Jr 10 = 150N/mm?Z/50 = 278/50 5- 6mm。驗(yàn)算隅板抗剪抗彎強(qiáng)度：I J 二 R二 178000N7=1-5 令=1- 5 X 黑歲:=124N/mmJ /r = 125N/mn?Mg = X 1280 X 27護(hù)=12- 37 X 10&N mm o6 X 2 37 乂 世8 X 2702=127N/mm f= 215N/mm23.賊計(jì)算粽與柱身的連後（4條髀），按承受柱的壓力N=1700kN計(jì)算，此戕為則面鯨址股010唄求其長度；N4X0- 7hfr1700 X 101“；1XO.7X1OX16O = 379mm取槍梁高400mm。靴梁作為支承于柱邊的懸

18、伸梁圖528CW.設(shè)厚度f = 10mm,瞬算其抗剪和抗彎強(qiáng)度- 178000 + 86 X 6 4 X 175 = 274300Nr = 1- 5 L 5 X 需:繆=103N/n)nf A = 25N/mm2= 178000 X 75 + 專 X 86 X 6 4 X 175: = 21. 78 X 104N mma =帯=。%役臊-81. 7N/rmnl /= 215N/mm*靴梁與底板的連接焊縫和隔板與底板的連接焊縫傳遞全部柱的壓力，設(shè)焊睫的焊腳尺寸均為兒= 10mmc1700 X 103所需的焊縫總卄算長度應(yīng)為丫人 Q J722 X Qhifr = 1.22 X 0.7 X 10 X 160 = 1244mmN顯於焊縫的實(shí)際計(jì)算總長度已超過此