第4章軸心受力構(gòu)件

1、 理解軸心受力構(gòu)件的設(shè)計要求。理解軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度計算。 深入理解軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本概念、設(shè)計規(guī)范對軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的計算規(guī)定 理解實腹式軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定的概念及保證措施。熟練掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計與構(gòu)造。 理解綴材的設(shè)計及柱頭和柱腳設(shè)計及構(gòu)造要求。軸心受力構(gòu)件是指只受通過構(gòu)件截面重心的縱向力作用的構(gòu)件,分為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。從截面形式及構(gòu)造來看，軸心受力構(gòu)件的截面可分為型鋼截面和組合截面兩大類，組合截面又可分為實腹式組合截面和格構(gòu)式組合截面。一般而言，型鋼截面適用于受力較小的構(gòu)件，實腹式組合截面適用于受力較大的構(gòu)件，格構(gòu)式組合截面適用于受力

2、小、構(gòu)件長、剛度起絕對控制作用的構(gòu)件。軸心受力構(gòu)件的承載力極限狀態(tài)是以屈服強(qiáng)度為極限。規(guī)范規(guī)定凈截面的平均應(yīng)力不應(yīng)超過鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值。除高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接處外，應(yīng)按下式計算：ffANRyn對于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接處的強(qiáng)度，由于計算截面（最外列螺栓處）的高強(qiáng)度螺栓所承受力的一半已通過摩擦力傳遞，故應(yīng)按下式計算：fANnnn)5 . 01 (10il23,502, 421510968mmfNAreqnfmmNAN223/1911063.501096835010585. 23000 xxxil35018971. 714580yyyil滿足要求。1222211lEIlEINcr22lEINcr22

3、EANcrcr歐拉公式理論上嚴(yán)謹(jǐn)，最后得出的解析式簡單，對細(xì)長柱其計算結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好，故現(xiàn)仍為基礎(chǔ)課之經(jīng)典公式。22tcrE式中：EffffEppyyt)()(AIiil/,/0fffANRyycrRcr)(/ycrf/IIEIIEEIEIEIlEIlEINNeppecrcr2122221221)()(/)(/)(khtbhtkbIINNxxexcrxcr22,2,1,)2/(2)2/()(2333,2,1,12/12/)(kbtkbtIINNyyeycrycrfffANRyycrRcr)()(222)()1 (12btEkcr222)()1 (12btEkcr2)(mbaambk屈曲

4、系數(shù)（臨界應(yīng)力）變化較大，而實際工程中幾乎沒有這種情況（因為需要設(shè)置較多的橫向加勁肋，不經(jīng)濟(jì)）。因此，可按a/b1的情況考慮并偏于安全的取k=kmin=4。同時考慮到四邊有一定的彈性嵌固作用，屈曲系數(shù)提高30%，即取=1.3。21)(425. 0abk22222)()1 (12EbtEkcr12)1 (12Cktb即ycrfbtEk95. 0)()1 (1222222295. 0)1 (12CfEktby即yftb235)1 . 010(1ywfth235)5 . 025(0翼緣腹板自由外伸翼緣yftb235151腹板（腹板間無支撐翼緣）ywftbth23540)(00或式中 b0為翼緣在兩腹

5、板之間的無支撐寬度ywfthtb235)2 . 015()(01或熱軋剖分T形鋼焊接T形鋼ywfthtb235)17. 013()(01或)235(100yftD式中 D、t分別為圓管的外徑和壁厚1222211lEIlEINcr1221lEI令則式(4.5)成為22)( lEINcr22lEINcr2222202cossin21cossin21dxdxxAAAlI21271xAA最后得雙肢綴條柱對虛軸（x-x軸）的換算長細(xì)比：120/27AAxxx圖4.16所示為雙肢綴板柱處于臨界狀態(tài)微微彎曲的情況。由于綴板是一塊鋼板，在其平面內(nèi)的剛度大，它和分肢之間的連接可看成固接，并和分肢一起組成多層框架

6、體系。121121111243)2)(21(2/EIlEIlltg式中I1=Ai12/2是單個分肢對自身軸11的慣性矩（i1是相應(yīng)的回轉(zhuǎn)半徑），A是柱兩個分肢的截面面積，l1是節(jié)間長度。單個分肢長細(xì)比1=l1/i1，代入式(4.22)（并注意應(yīng)用到虛軸x-x軸），得221222212021121121xxxxEAlEI2120 xxxfANx分肢的穩(wěn)定性格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件相鄰兩綴材之間的分肢是一個單獨(dú)的實腹式軸心受壓構(gòu)件。和實腹式軸心受壓構(gòu)件中局部失穩(wěn)不先于構(gòu)件的整體失穩(wěn)一樣，分肢失穩(wěn)應(yīng)不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)。LyNVmcrmaxyxmcrcrfhIyNAN)2/(maxyxxmcrcrfiAiy

7、NAN)135. 1/(21135. 1xmiy) 11(88. 0 xmiy代入式(4.27)，得KNNVcrxcr)1(88. 0max經(jīng)分析，對通常情況x=40160，當(dāng)采用Q235鋼材時，可統(tǒng)一取K=85，再考慮不同鋼材的強(qiáng)度換算系數(shù)，有23585maxyfAfV）cos2/(cos/max11VVN綴條穩(wěn)定驗算=N1/Af (4.30)式中：是根據(jù)斜綴條的長細(xì)比=l1/i1查表而得的穩(wěn)定系數(shù)，這里l1是斜綴條的幾何長度，i1是斜綴條的最小回轉(zhuǎn)半徑。需要指出的是：綴條常用單角鋼，綴條實際上屬偏心受壓，但規(guī)范為簡化計算，仍按軸心受壓計算，至于偏心矩的不利因素，是通過對其強(qiáng)度設(shè)計值f進(jìn)行折減來考慮的。其折減系數(shù)為：等邊角鋼 0.6+0.0015，且1.0；短邊相連的不等邊角鋼 0.5+0.0025，且1.0；長邊相連的不等邊角鋼 0.7。綴條體系中的橫桿（水平綴條）不受力，其作用主要用來減小分肢在綴條平面的計算長度，以提高分肢的穩(wěn)定。一般采用和斜綴條相同的截面，因為它比斜綴條短又不受力，當(dāng)然無需進(jìn)行驗算。用T、M