鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(甲)chapter62

1、實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件彎扭屈曲時(shí)的整體穩(wěn)定性計(jì)算單軸對(duì)稱截面的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件繞其非對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)必然是彎曲屈曲，但繞其對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)則必然是彎扭失穩(wěn)。彎扭失穩(wěn)時(shí)的臨界力往往低于彎曲失穩(wěn)。本節(jié)只講單軸對(duì)稱截面的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)時(shí)的實(shí)用計(jì)算方法，而對(duì)于無對(duì)稱軸截面的軸心受壓構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)問題，由于其構(gòu)件承載能力較低，將不介紹。 12彎扭屈曲計(jì)算時(shí)的幾個(gè)常用截面幾何特性 截面的形心o的確定； 截面對(duì)形心主軸的慣性矩 和 等； 彎曲剛度 、 是衡量構(gòu)件抵抗彎曲變形能力的重要指標(biāo)，它們?cè)趶澟で?jì)算中也要用到， 此外還要用到剪切中心、抗扭慣性矩（或稱扭轉(zhuǎn)常數(shù)）和扇性慣性矩（或稱翹曲常數(shù)）等。 3

2、剪切中心（Shear center） 剪切中心（剪心）：鋼結(jié)構(gòu)實(shí)腹構(gòu)件的組成板件，其寬厚比（或高厚比）常大于10，屬薄壁構(gòu)件，桿件在橫向彎曲時(shí)的截面剪應(yīng)力可假定沿壁厚是均布的，且沿著板件的軸線作用，構(gòu)成剪力流。整個(gè)截面上剪力流的合力沿截面坐標(biāo)軸x方向和y方向的兩個(gè)分力的交點(diǎn)就稱為剪切中心（剪心）。 4如薄壁桿件在橫向荷載作用下，荷載通過截面的剪心，則該構(gòu)件只彎不扭，如荷載不通過截面的剪心，則桿件將既彎又扭。當(dāng)桿件只承受扭矩作用時(shí)，截面的剪切中心就是扭轉(zhuǎn)中心。 剪切中心（剪心）的位置只與構(gòu)件截面的形狀和尺寸有關(guān)（見圖6.24）。 56抗扭慣性矩（或稱扭轉(zhuǎn)常數(shù)）非圓桿如其截面為工字形、矩形或槽形等

3、，在扭轉(zhuǎn)時(shí)，原先為平面的截面不再保持平面而發(fā)生翹曲。桿件在扭轉(zhuǎn)時(shí)其截面能自由翹曲的，這種扭轉(zhuǎn)稱為自由扭轉(zhuǎn)。截面翹曲受到約束的扭轉(zhuǎn)，成為約束扭轉(zhuǎn)?？古T性矩為自由扭轉(zhuǎn)時(shí)的截面特性。在自由扭轉(zhuǎn)時(shí)， 7 抗扭慣性矩； 為扭轉(zhuǎn)率,即單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角。矩形狹長(zhǎng)截面的抗扭慣性矩為對(duì)于由多條狹長(zhǎng)矩形截面組成的截面的抗扭慣性矩為8 和 分別為組成截面各狹長(zhǎng)矩形的寬度和厚度， 是考慮各組成截面實(shí)際上是連續(xù)的而引入的增大系數(shù)，可取雙軸對(duì)稱工字形截面 單軸對(duì)稱工字形截面 T形截面 9扇性慣性矩（或稱翹曲常數(shù)）扇性慣性矩是開口薄壁桿件的約束扭轉(zhuǎn)時(shí)的截面特性，記 。 是構(gòu)件截面的翹曲剛度。單軸對(duì)稱的工字形截面的 為式中

4、， 和 為工字形截面較大翼緣和較小翼緣分別對(duì)工字形截面對(duì)稱軸y的慣性矩； ；h為上下兩翼緣板形心間的距離。對(duì)雙軸對(duì)稱工字形截面， ，T形、十字形和角形截面的 。 10單軸對(duì)稱截面軸心壓桿的彎扭屈曲彈性穩(wěn)定臨界力根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，單軸對(duì)稱截面軸心壓桿繞對(duì)稱軸彎扭屈曲的臨界力可由下列穩(wěn)定特征方程求得： （6-44） 為對(duì)稱形心軸（圖6.24b）。 11為對(duì) 軸的歐拉力， 為扭轉(zhuǎn)屈曲時(shí)的臨界力， -截面對(duì)剪心的極回轉(zhuǎn)半徑， 為截面形心至剪心的距離。 12由二次方程（6.44）解得N的最小根, 即為彎扭屈曲的臨界力 。 當(dāng)截面為雙軸對(duì)稱時(shí)，可得 即雙軸對(duì)稱截面的壓桿不會(huì)發(fā)生彎扭屈曲。 -為約束扭轉(zhuǎn)屈曲

5、的計(jì)算長(zhǎng)度，對(duì)桿件兩端鉸接、端部截面可自由翹曲或桿件兩端為嵌固，端部截面的翹曲受到約束時(shí)， ，前者為 ，后者為 。 13單軸對(duì)稱實(shí)腹式截面軸心壓桿彎扭屈曲穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算方法 前面介紹的是按彈性穩(wěn)定理論求得的彎扭屈曲臨界力，如考慮進(jìn)入彈塑性階段和初始缺陷的影響，就會(huì)更加復(fù)雜。目前國(guó)內(nèi)外規(guī)范中對(duì)軸心壓桿彎扭屈曲穩(wěn)定性的計(jì)算大多采用實(shí)用方法，及按（6-44）導(dǎo)出考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比 以代替彎曲屈曲時(shí)的長(zhǎng)細(xì)比 ，用 查表格求得穩(wěn)定性系數(shù) ，再驗(yàn)算桿件的穩(wěn)定性。 14為求換算長(zhǎng)細(xì)比 ，取 代入下式 得扭轉(zhuǎn)屈曲時(shí)的長(zhǎng)細(xì)比為 15再將其代入下式 解得換算長(zhǎng)細(xì)比為 （6-49） 其中， 我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5

6、0017中采用了這種方法。 16單角鋼截面、雙角鋼組合截面繞對(duì)稱軸換算長(zhǎng)細(xì)比的簡(jiǎn)化公式 17單角鋼截面和雙角鋼組合截面是軸心受壓構(gòu)件中的常用截面，常用于桁架中。我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017中對(duì)這些截面考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比 給出了簡(jiǎn)化公式以代替式（6-49）。 18等邊單角鋼截面當(dāng) 時(shí)， 當(dāng) 時(shí)， 19等邊雙角鋼截面當(dāng) 時(shí)， 當(dāng) 時(shí)， 20長(zhǎng)肢相并的不等邊雙角鋼截面當(dāng) 時(shí)， 當(dāng) 時(shí)， 21短肢相并的不等邊雙角鋼截面當(dāng) 時(shí)， 可近似取 當(dāng) 時(shí)， 22單軸對(duì)稱的軸心壓桿在繞非對(duì)稱主軸以外的任一軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。當(dāng)計(jì)算等邊單角鋼構(gòu)件繞其平行軸的穩(wěn)定性時(shí)，可按下式計(jì)算其換算長(zhǎng)細(xì)比 ，

7、并按b類截面確定其 值： 當(dāng) 時(shí)， 23當(dāng) 時(shí)， 式中， 為對(duì)u軸的計(jì)算長(zhǎng)度， 為對(duì)u軸的回轉(zhuǎn)半徑。對(duì)單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，在計(jì)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)按附錄1附表1.5種規(guī)定對(duì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以相應(yīng)的折減系數(shù)，可不再考慮彎扭效應(yīng)。 24十字截面的軸心受壓構(gòu)件雙軸對(duì)稱的十字截面的軸心受壓構(gòu)件用作軸心壓桿時(shí)不會(huì)彎扭失穩(wěn)，但當(dāng)其長(zhǎng)細(xì)比 或 較小時(shí)可能發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)而降低承載力。為此，應(yīng)限制其 或 值。 十字截面的軸心受壓桿考慮扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比為 25即 使 或 大于 ，可避免十字形截面軸心壓桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲。 26軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性局部穩(wěn)定性 軸心受壓構(gòu)件的截面大多由若干矩形平面薄板所組成（

8、圓管除外）。如圖6-26所示為焊接或軋制工字形（H形）截面，可看作是由兩塊翼緣板和一塊腹板所組成；其腹板為一四邊支承板，在構(gòu)件高度方向分別支承于壓桿的頂板和底板，沿其縱向則分別支承于兩翼緣板；對(duì)翼緣板而言，可把半塊翼緣板看作三邊支承和一邊自由的矩形薄板。 2728在軸心壓桿構(gòu)件中，這些組成板件分別受到沿縱向作用于板件中面的均布?jí)毫?。?dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，在構(gòu)件尚未喪失整體穩(wěn)定性以前，個(gè)別板件可能先不能保持其平面平衡狀態(tài)而發(fā)生波形屈曲，喪失了穩(wěn)定性。由于此時(shí)只是個(gè)別板件喪失穩(wěn)定，而構(gòu)件并未喪失整體穩(wěn)定性，因而個(gè)別板件現(xiàn)行失穩(wěn)的現(xiàn)象就稱為構(gòu)件失去局部穩(wěn)定性。 29構(gòu)件若失去整體穩(wěn)定性，則因超過承載

9、力極限狀態(tài)而立即破壞。但構(gòu)件喪失局部穩(wěn)定性，一般情況并不使構(gòu)件立即破壞，只是失去穩(wěn)定的板件不能繼續(xù)分擔(dān)或少分擔(dān)所增加的荷載而使整個(gè)構(gòu)件的承載能力有所減少，并改變了原來構(gòu)件的受力狀態(tài)而有可能使原構(gòu)件提前失去整體穩(wěn)定性。因而在軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)中，一般不應(yīng)使組成板件局部失穩(wěn)。但對(duì)四邊支承的腹板，有時(shí)可以利用其屈曲后性能。30軸心受壓矩形板件的彈性穩(wěn)定四邊簡(jiǎn)支板單向均勻受壓時(shí)的臨界荷載為 或 式中， 3132為板的圓柱剛度。 相應(yīng)的臨界應(yīng)力為 上式給出的臨界荷載和臨界應(yīng)力是根據(jù)四邊簡(jiǎn)支的矩形板導(dǎo)得，但也適用于單向受壓的其它支承情況的矩形板，但屈曲系數(shù) 需要修正。圖6-29給出了非受荷兩縱邊為各種

10、支承情況下單向受壓矩形板的屈曲系數(shù)3334對(duì)非受荷兩縱邊的支承情況：兩邊固定： 一邊固定一邊簡(jiǎn)支： 兩邊簡(jiǎn)支： 一邊固定一邊自由： 一邊簡(jiǎn)支一邊自由： 矩形板非受荷載兩縱邊假設(shè)為固定或簡(jiǎn)支，都是計(jì)算模型中所取的兩個(gè)極端情況，實(shí)際板件兩縱向邊的支承情況當(dāng)介于兩者之間，因此需引入嵌固系數(shù) ，即采用 。 35軸心受壓矩形板件的非彈性屈曲當(dāng)板件所受縱向平均壓應(yīng)力等于或大于鋼材的比例極限時(shí)，板件縱向進(jìn)入彈塑性工作階段，而板件的橫向則仍處于彈性工作階段，使矩形板呈正交異性。此時(shí)板件的屈曲臨界應(yīng)力為： -為彈性模量折減系數(shù)。 3637縱向均勻受壓時(shí)板件的容許寬厚比常用的處理方法： （1）使板件的屈曲不應(yīng)先于

11、構(gòu)件的整體屈曲 在求工字形截面翼緣板外伸肢的寬厚比時(shí)，取嵌固系數(shù) ，彈性屈曲系數(shù) 。求工字形截面腹板的高厚比時(shí)，取 ， ，泊松比 。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)工字形截面的翼緣板和腹板的容許寬厚比及由此得出。38（2）使板件屈曲的臨界應(yīng)力等于鋼材的屈服點(diǎn) *我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)箱形截面的翼緣板和腹板的容許寬厚比及由此得出。394041工字形截面（含H形截面）和箱形截面軸心受壓構(gòu)件腹板屈曲后強(qiáng)度的利用 42實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)壓桿截面的設(shè)計(jì)首先是選定截面形式，使所設(shè)計(jì)的壓桿截面用鋼量最省，制造簡(jiǎn)單和便于安裝。實(shí)腹式軸壓柱的常用截面在我國(guó)過去常用焊接工字形截面和焊接箱形截面。現(xiàn)在-，熱軋H型鋼

12、翼緣寬、側(cè)向剛度大、抗扭和抗震能力強(qiáng)，翼緣內(nèi)外表面平行，便于與其它構(gòu)件連接，因而該優(yōu)先選用作柱截面。桁架構(gòu)件常用截面是由雙角鋼組成的T形截面，也有采用剖分H型鋼。單角鋼截面主要用于塔架結(jié)構(gòu)。 43軸心受壓構(gòu)件的截面在計(jì)算方面還應(yīng)滿足：（1）穩(wěn)定性條件 （2）強(qiáng)度條件 （3）局部穩(wěn)定性條件 板件寬厚比 和 44（4）剛度條件 長(zhǎng)細(xì)比 和 選擇截面尺寸主要是依據(jù)穩(wěn)定條件。強(qiáng)度條件只當(dāng)截面為螺栓孔削弱較多時(shí)才有必要考慮。局部穩(wěn)定性和剛度條件在選用截面時(shí)應(yīng)同時(shí)加以注意。 45穩(wěn)定公式中有兩個(gè)未知量， 和A，因此選用截面尺寸時(shí)，必須先假定一個(gè)長(zhǎng)細(xì)比，從而得到 ，進(jìn)而求出截面面積A，而后配備截面各部分尺寸

13、。長(zhǎng)細(xì)比選定的不合適，就不能同時(shí)滿足所需截面積和回轉(zhuǎn)半徑，同時(shí)又是截面積為最小的截面尺寸。軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)往往不是一次完成的。46一些正確選好截面尺寸的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)（1）合適長(zhǎng)細(xì)比范圍的參考值 對(duì)構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度在6m左右，軸心壓力設(shè)計(jì)值 時(shí)，可假定 ； 左右時(shí)，可假定 。壓力N愈大，則構(gòu)件宜更矮胖，因而長(zhǎng)細(xì)比 宜小一些。 47（2）截面的近似回轉(zhuǎn)半徑 附錄2附表2.9列出了常用柱截面的近似回轉(zhuǎn)半徑。由此表可得到截面輪廓尺寸與回轉(zhuǎn)半徑間的近似關(guān)系。 （3）柱子的剛度要求 工字形柱子截面深度h與柱的高度H間的適宜比例大致為 壓力N愈大，則此比值愈大。由剛度要求得出截面深度h后，可利用回轉(zhuǎn)半徑關(guān)系反

14、算出所需 48例題6.6 49例題6.7 50例題6.8 51例題6.952格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的組成及應(yīng)用 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件（或軸心受壓柱）主要是由兩個(gè)或兩個(gè)以上相同截面的分肢用綴件相連而成，分肢的截面常為熱軋槽鋼、熱軋工字鋼和熱軋角鋼等。截面中垂直于分肢的形心軸稱為實(shí)軸，垂直于綴件平面的形心軸稱為虛軸。綴件有綴條和綴板兩種。當(dāng)格構(gòu)式柱截面寬度較大時(shí)，因綴條柱的剛度較綴板柱為大，宜采用綴條柱。 535455格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性能軸心受壓的格構(gòu)式構(gòu)件當(dāng)繞其截面的實(shí)軸失穩(wěn)時(shí)，穩(wěn)定性能與實(shí)腹式構(gòu)件無異，穩(wěn)定驗(yàn)算條件與實(shí)腹柱相同，當(dāng)繞其截面的虛軸失穩(wěn)時(shí)，由于兩分肢之間不

15、是實(shí)體相連，構(gòu)件在綴件平面內(nèi)的抗剪剛度較小，構(gòu)件的穩(wěn)定性將受剪切變形的影響。如不考慮這個(gè)影響，計(jì)算結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生較大誤差。 56第6.4節(jié)曾推導(dǎo)了考慮剪切變形影響的歐拉公式， -單位剪力作用下的剪應(yīng)變。實(shí)腹柱中一般取 ，而格構(gòu)式柱中 。 57上式還可以改寫為 -為換算長(zhǎng)細(xì)比。用它替換歐拉公式中的長(zhǎng)細(xì)比，則可得考慮剪力影響的歐拉公式。 58我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)用綴板連接和用綴條連接的雙肢柱的換算長(zhǎng)細(xì)比分別規(guī)定為：綴板柱： 綴條柱： 為分肢對(duì)其自身最小剛度軸1-1的長(zhǎng)細(xì)比，其計(jì)算長(zhǎng)度取為：焊接時(shí)，為相鄰兩綴板間的凈距離，螺栓連接時(shí)，為相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離。 為構(gòu)件同一橫截面中垂直于虛軸的各斜綴條毛截

16、面面積之和。 59格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的穩(wěn)定性系數(shù) 應(yīng)由換算長(zhǎng)細(xì)比確定。 此外，我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中還對(duì)四肢格構(gòu)式柱和三肢格構(gòu)式柱的換算長(zhǎng)細(xì)比給出了計(jì)算公式。 分析綴板柱在綴板平面內(nèi)的變形時(shí)，一般都把綴板柱看成是一單跨多層剛架，并假設(shè)綴板為剛架的橫梁，具有無限剛度，柱的兩個(gè)分肢分別為單跨多層剛架的兩個(gè)柱肢。當(dāng)剛架發(fā)生側(cè)移時(shí)，柱肢上的反彎點(diǎn)假設(shè)位于柱肢的中點(diǎn)。 6061在單位剪力作用下，每一柱肢在反彎點(diǎn)處彎矩為零，而承受的水平剪力為 。把反彎點(diǎn)以下的柱肢看成一自由端受集中荷載的懸臂梁，其自由端撓度為 綴板平面內(nèi)的剪應(yīng)變?yōu)?62當(dāng)x軸為虛軸時(shí)， 當(dāng)y軸為虛軸時(shí)， 63分析綴條柱在綴條平面內(nèi)的變形時(shí)，

17、一般都把綴條柱看成一豎向桁架，柱的兩個(gè)分肢分別為此桁架的兩弦桿，而斜綴條和橫綴條則為橫架的腹桿。由此可以確定單位剪力作用下的剪應(yīng)變 6465在單位剪力作用下，斜綴條的伸長(zhǎng)邊形為 式中， 為斜綴條與柱軸線間的夾角， 為前后兩斜綴條的正截面面積。 因水平變形為 66故單位剪應(yīng)變 代入式（6-70），可得 67當(dāng) 軸為虛軸時(shí)， 當(dāng) 軸為虛軸時(shí)， 當(dāng) 在450左右時(shí)， 于是得 68格構(gòu)式柱分肢的穩(wěn)定性對(duì)格構(gòu)式構(gòu)件，除驗(yàn)算整個(gè)構(gòu)件對(duì)其實(shí)軸和虛軸兩個(gè)方向的穩(wěn)定性外，還應(yīng)考慮其分肢的穩(wěn)定性。在理想情況下，軸心受壓構(gòu)件兩分肢的受力是相同的，即各承擔(dān)所受軸力的一半。但在實(shí)際情況下，由于初始彎曲和初偏心等初始缺陷

18、，兩分肢的受力是不等的。同時(shí)，分肢本身又可能具有初始彎曲等缺陷，這些因素都對(duì)分肢的穩(wěn)定性是不利的。6970分肢穩(wěn)定如何驗(yàn)算？在我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中未作明文規(guī)定。歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)的歐洲鋼結(jié)構(gòu)建議中對(duì)此有較完善的規(guī)定。我國(guó)在制定設(shè)計(jì)規(guī)范GB17-88過程中，曾對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢穩(wěn)定按歐洲鋼結(jié)構(gòu)建議的思路和方法進(jìn)行了大量的計(jì)算。最后規(guī)定： 對(duì)綴條柱 對(duì)綴板柱 且 （且 ） 71式中，或 當(dāng)滿足上面的要求時(shí)，分肢的穩(wěn)定可以得到保證，因而無需再計(jì)算分肢的穩(wěn)定。 72例題6-11（驗(yàn)算）已知某軸心受壓的綴板柱，柱截面為228a，如圖6-44所示。Q235-B鋼。計(jì)算長(zhǎng)度承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1600kN。

19、綴板與柱身焊接。綴板間凈距為a=80cm或65cm兩種方案。試計(jì)算此柱是否安全？ 73格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)包含兩個(gè)內(nèi)容：一是選定分肢的截面尺寸;二是確定兩分肢軸線的間距。通常是在確定采用綴條柱或綴板柱之后，第一步是根據(jù)對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定性要求，試選分肢截面，這與實(shí)腹柱中試選截面的步驟相同。第二步是根據(jù)等穩(wěn)定原則，由長(zhǎng)細(xì)比 ，求出 和 ，然后確定兩分肢的間距。第三步為對(duì)所選截面進(jìn)行最后的驗(yàn)算。74例題6-12試設(shè)計(jì)某格構(gòu)式軸心受壓柱的截面。截面由兩熱軋槽鋼組成，翼緣趾尖向內(nèi)。采用綴板連接。鋼材為Q235-B鋼。構(gòu)件兩端鉸支， 。承受軸心壓力：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值NGk=4

20、00kN，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值NQk=800kN，均為靜力荷載。 75例題6-13條件同例題6-12，但綴件改用綴條。 76對(duì)格構(gòu)式構(gòu)件，在選定截面及尺寸后，還需進(jìn)行綴件及其與柱的連接計(jì)算。77軸心受壓構(gòu)件中的剪力理想的軸心受壓構(gòu)件，受荷后截面上只有軸心壓力。有初始缺陷的實(shí)際軸心受壓構(gòu)件，由于構(gòu)件的彎曲，受荷后截面上存在軸心壓力外，還必然存在彎矩和剪力。剪力的存在使構(gòu)件產(chǎn)生剪切變形。在格構(gòu)式構(gòu)件中剪切變形的影響不能忽視。 78對(duì)一具有等效初彎曲的兩端鉸支軸心受壓構(gòu)件，在軸心力作用下，構(gòu)件中點(diǎn)將產(chǎn)生最大撓度 ，構(gòu)件的總撓度曲線為 構(gòu)件截面上的彎矩為 剪力為 7980最大剪力發(fā)生在構(gòu)件兩端，其值為 軸心

21、受壓構(gòu)件截面上的剪力將根據(jù)上式推導(dǎo)。但須注意，由于對(duì) 確定方法有多種多樣，所得最大剪力 的計(jì)算式因而也就不同。 我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：軸心受壓構(gòu)件中的剪力計(jì)算公式為 上式的來源是根據(jù)邊緣纖維屈服作為確定 的條件。 81構(gòu)件截面的強(qiáng)度驗(yàn)算條件可寫作： 取 代入上式并簡(jiǎn)化 82再取 代入上式，得 對(duì)Q235鋼分別取 計(jì)算上式中的 83得到了Q235鋼時(shí)的 平均值分別為91.7（綴條柱）和87.7（綴板柱），設(shè)計(jì)規(guī)范中偏安全地取 對(duì)其它鋼號(hào)，則取 代入前式，即可得 84綴件及其連接的計(jì)算綴件用以連接格構(gòu)式構(gòu)件的分肢，并承擔(dān)抵抗剪力的作用。綴條的設(shè)計(jì)8586設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定斜綴條與柱身軸線的夾角應(yīng)保持在4

22、070度范圍。而在推導(dǎo)綴條換算長(zhǎng)細(xì)比時(shí)取 87綴條在柱身剪力的作用下內(nèi)力可按理想桁架體系分析。因剪力的方向可左可右，斜綴條應(yīng)按壓桿考慮。一根斜綴條的內(nèi)力為 一個(gè)綴條平面所承擔(dān)的剪力為 88斜綴條通常采用一個(gè)角鋼，構(gòu)造上要求最小截面為 ，但應(yīng)按受力大小通過計(jì)算確定。單角鋼的單面連接中，角鋼截面的兩個(gè)主軸均不與所連接的角鋼邊平行，使角鋼呈雙向受彎工作。我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017規(guī)定：?jiǎn)蚊孢B接單角鋼構(gòu)件按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接時(shí)，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù)0.85。 單面連接單角鋼構(gòu)件按軸心受力計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以折減系數(shù) ： 89等邊角鋼： 短邊相連的不等邊角鋼： 長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼

23、： 為長(zhǎng)細(xì)比，對(duì)中間無連系的單角鋼壓桿， 應(yīng)按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算。當(dāng) 小于20時(shí)，取20。 橫綴條的截面一般可小于斜綴條，但為了備料的方便，常采用與斜綴條相同的角鋼。 90綴板的設(shè)計(jì)綴板通常由鋼板制成，必要時(shí)也有采用型鋼截面。綴板的截面除按內(nèi)力計(jì)算確定外，還必須滿足剛度要求。計(jì)算綴板的內(nèi)力時(shí)，常假定綴板柱為一多層單跨剛架，綴板為剛架的橫梁，柱肢為剛架的柱子，反彎點(diǎn)位于剛架各構(gòu)件的中點(diǎn)。在剪力作用下，通過取脫離體，可求得柱肢和綴板中由于剪力V作用產(chǎn)生的內(nèi)力。 919293對(duì)脫離體列彎矩平衡方程，得一塊綴板中內(nèi)力為 豎向剪力 板端彎矩 94設(shè)計(jì)時(shí)，一般先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取綴板的高度 綴板厚度 然后根據(jù)上

24、面求得的綴板中豎向剪力和端部彎矩計(jì)算綴板與柱分肢的角焊縫連接。綴板與柱分肢的搭接長(zhǎng)度每邊為2030毫米。角焊縫在綴板上下端各應(yīng)回焊 。 95GB50017中規(guī)定，同一截面處兩塊綴板線剛度之和不得小于柱較大分肢線剛度的6倍。在選用綴板尺寸并進(jìn)行連接計(jì)算后，必須驗(yàn)算此剛度要求。 96例題6-15試確定例題6-12所示綴板尺寸。綴板與柱身用角焊縫焊接，E43型焊條，手工焊。 97例題6-16試確定例題6-13綴條柱中的綴條截面。98橫隔為了保證格構(gòu)柱橫截面的形狀在運(yùn)輸和安裝過程中不致改變，增加構(gòu)件的抗扭剛度，格構(gòu)式構(gòu)件每個(gè)運(yùn)送單元兩端應(yīng)各設(shè)一道橫隔。同時(shí)，橫隔的間距還不得大于柱截面較大寬度的9倍和不得大于8米。橫隔一般不需計(jì)算，可由鋼板和角鋼組成。99100柱頭的構(gòu)造與計(jì)算柱頭的構(gòu)造與支承的梁端構(gòu)造有關(guān)。柱頭構(gòu)造的原則是：傳力可靠并符合柱身計(jì)算簡(jiǎn)圖所作的假定，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于安裝，做到設(shè)計(jì)可靠、省料和省工。101梁支承于柱頂時(shí)的構(gòu)造和計(jì)算為了保證格構(gòu)式柱兩分肢受力均勻，不論是綴條柱或綴板柱，在柱頂處應(yīng)設(shè)置端綴板，并在兩分肢的腹板處設(shè)豎向隔板。當(dāng)梁端傳給柱的壓力較大時(shí)，梁端加勁肋對(duì)準(zhǔn)柱的翼