鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)知識(shí)分析

1、鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)資料十一主 題：第四章 軸心受力構(gòu)件第六節(jié) 格格構(gòu)式軸軸心受壓壓構(gòu)件第七節(jié) 柱柱頭和柱柱腳學(xué)習(xí)時(shí)間：20100年12月27日20111年11月2日內(nèi) 容：這周我們將將學(xué)習(xí)本本門課的的第四章章軸心受受力構(gòu)件件。第四章 軸軸心受力力構(gòu)件第六節(jié) 格格構(gòu)式軸軸心受壓壓構(gòu)件第七節(jié) 柱柱頭和柱柱腳本章的學(xué)習(xí)習(xí)要求及及需要掌掌握的重重點(diǎn)內(nèi)容容如下：1、格構(gòu)式式軸心受受壓構(gòu)件件的整體體穩(wěn)定、綴綴材設(shè)計(jì)計(jì)；2、柱頭設(shè)設(shè)計(jì)?；靖拍睿壕植糠€(wěn)穩(wěn)定，整整體穩(wěn)定定。知識(shí)點(diǎn)：格格構(gòu)式軸軸心受壓壓構(gòu)件繞繞虛軸的的換算長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比及及其整體體穩(wěn)定驗(yàn)驗(yàn)算，綴綴條和綴綴板的受受力、設(shè)設(shè)計(jì)與計(jì)計(jì)算；柱柱頭設(shè)計(jì)計(jì)。本周內(nèi)容共共

2、包含兩兩大部分分：第一一部分是是知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)講解，第第二部分分是本周周練習(xí)題題，包含含了本周周學(xué)習(xí)的的知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)，題型型以考試試題型為為主。第一部分 本周周主要內(nèi)內(nèi)容講解解及補(bǔ)充充一、格構(gòu)式式軸心受受壓構(gòu)件件1、截面形形式常用的格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件件截面形形式有兩兩個(gè)槽鋼鋼或工字字鋼組成成的雙肢肢截面，此此外，當(dāng)當(dāng)軸心壓壓力較小小但長(zhǎng)度度大時(shí)，還還可以采采用以鋼鋼管、角角鋼組成成的三肢肢、四肢肢截面，如如下圖所示示。2、組成格構(gòu)式構(gòu)件件是將肢肢件用綴綴材連成成一體的的一種構(gòu)構(gòu)件。綴綴材分綴綴條和綴綴板兩種種，故格格構(gòu)式構(gòu)構(gòu)件以分分為綴條條式和綴綴板式兩兩種。綴綴條常采采用單角角鋼，用用斜桿組組成，一一般斜桿

3、桿與構(gòu)件件軸線成成(400700)度夾夾角。綴綴條也可可由斜桿桿和橫桿桿組成。綴綴板常采采用鋼板板，必要要時(shí)也可可采用型型鋼，每每隔一定定距離在在每個(gè)綴綴板平面面內(nèi)設(shè)置置一個(gè)。在格構(gòu)式構(gòu)構(gòu)件截面面上，垂垂直于肢肢件腹板板平面的的主軸叫叫做實(shí)軸軸，圖中中的x-x軸，垂垂直于綴綴材平面面的主軸軸叫做虛虛軸，圖圖中的yy-y軸軸。當(dāng)構(gòu)件截面面尺寸較較大。構(gòu)構(gòu)件較長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，為為了節(jié)約約鋼材，宜宜采用格格構(gòu)式。3、格構(gòu)式式構(gòu)件截截面設(shè)計(jì)計(jì)的特點(diǎn)點(diǎn)（1）通過過調(diào)整肢肢件之間間距離較較易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)等穩(wěn)定定性。（2）格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件件繞實(shí)軸軸的穩(wěn)定定計(jì)算與與實(shí)腹式式構(gòu)件相相同，而而繞虛軸軸的穩(wěn)定定性比具具有同樣樣長(zhǎng)細(xì)比

4、比的實(shí)腹腹式構(gòu)件件小，因因?yàn)?，格格?gòu)式構(gòu)構(gòu)件的肢肢件是每每隔一定定距離用用綴材聯(lián)聯(lián)系起來(lái)來(lái)的，當(dāng)當(dāng)構(gòu)件繞繞虛軸屈屈曲時(shí)，引引起的變變形比實(shí)實(shí)腹式構(gòu)構(gòu)件大，此此變形是是由彎曲曲和剪力力兩個(gè)因因素共同同引起的的。對(duì)實(shí)實(shí)腹式構(gòu)構(gòu)件，由由剪力產(chǎn)產(chǎn)生的變變形很小小，一般般可忽略略不計(jì)，但但對(duì)格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件件繞虛軸軸屈曲時(shí)時(shí)，就必必須考慮慮剪力所所產(chǎn)生的的變形及及其對(duì)臨臨界力的的影響。設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算時(shí)，采采用加大大的換算算長(zhǎng)細(xì)比比來(lái)代替替整個(gè)構(gòu)構(gòu)件對(duì)虛虛軸的實(shí)實(shí)際長(zhǎng)細(xì)細(xì)比，這這樣就相相當(dāng)于降降低了虛虛軸方向向的臨界界力，以以達(dá)到等等穩(wěn)定性性要求。（3）格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件件在整體體失穩(wěn)前前存在著著單肢失失穩(wěn)的可可能，

5、因因此，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行單單肢穩(wěn)定定計(jì)算。4、格構(gòu)式式軸心受受壓構(gòu)件件截面設(shè)設(shè)計(jì)的步步驟截面選擇（1）按實(shí)實(shí)軸的穩(wěn)穩(wěn)定條件件選出肢肢件截面面，并對(duì)對(duì)實(shí)軸驗(yàn)驗(yàn)算。具體方法與與步驟和和實(shí)腹式式壓桿相相同，但但由假定定的查值時(shí)，均均按b類類截面查查得。（2）按虛虛軸與實(shí)實(shí)軸等穩(wěn)穩(wěn)定原則則，確定定兩分肢肢間距并并驗(yàn)算(對(duì)虛軸軸)。對(duì)雙肢格構(gòu)構(gòu)式柱，根根據(jù)等到到穩(wěn)定條條件，代代入換算算長(zhǎng)細(xì)比比的計(jì)算算公式，可可求得格格構(gòu)式構(gòu)構(gòu)件所需需要的的的最大值值。綴條式：綴板式：綴材設(shè)計(jì)（1）綴材材的剪力力構(gòu)件軸心受受壓屈曲曲時(shí)將產(chǎn)產(chǎn)生橫向向剪力，對(duì)對(duì)格構(gòu)式式構(gòu)件，綴綴材需要要承擔(dān)這這個(gè)剪力力，通常常先估算算出受壓壓件撓曲

6、曲時(shí)產(chǎn)生生的剪力力然后計(jì)計(jì)算由此此剪力引引起的綴綴材內(nèi)力力。根據(jù)理論推推導(dǎo)，鋼鋼結(jié)構(gòu)規(guī)規(guī)范規(guī)定定按下式式計(jì)算最最大剪力力：（2）綴條條設(shè)計(jì)綴條的布布置形式式一般采用單單斜式；對(duì)受力力很大的的壓桿，可可采用雙雙斜式；當(dāng)兩肢肢件的間間距較大大時(shí)，也也可在單單斜式條條之間設(shè)設(shè)置橫綴綴條來(lái)減減小單肢肢的計(jì)算算的計(jì)算算長(zhǎng)度。綴條的計(jì)計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖：平行弦弦桁架。一側(cè)綴條受受力：斜綴條受力力： (受拉或或受壓)斜綴條不應(yīng)應(yīng)小于4454或566364，按按軸心受受壓構(gòu)件件進(jìn)行驗(yàn)驗(yàn)算：a.剛度：b.整體穩(wěn)穩(wěn)定：c.計(jì)算強(qiáng)強(qiáng)度和連連接時(shí)，設(shè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度度應(yīng)乘以以折減系系數(shù)0.85，以以考慮偏偏心的影影響。橫綴條主要要

7、用來(lái)減減少分肢肢的計(jì)算算長(zhǎng)度，其其截面尺尺寸通常常取與斜斜綴條相相同規(guī)格格。綴條與分分肢的連連接形式式綴條的軸線線通常應(yīng)應(yīng)與肢件件軸線交交于一點(diǎn)點(diǎn)。斜綴綴條一般般與肢件件搭接，為為了減小小搭救接接長(zhǎng)度和和增強(qiáng)受受動(dòng)力荷荷載的性性能，宜宜采用三三面圍焊焊。當(dāng)肢肢件翼緣緣較窄時(shí)時(shí)，綴條條與肢件件連接有有兩種方方法：橫橫綴條搭搭接在與與肢件翼翼緣邊對(duì)對(duì)接焊的的小節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板；綴綴條全部部搭接在在節(jié)點(diǎn)板板上。由由于構(gòu)造造原因，也也允許綴綴條的軸軸線與槽槽鋼的外外邊緣匯匯交。為為使構(gòu)件件表面平平整體，綴綴條也可可放在構(gòu)構(gòu)件內(nèi)側(cè)側(cè)，但內(nèi)內(nèi)側(cè)焊接接比較困困難。（3）綴板板的設(shè)計(jì)計(jì)綴板的尺尺寸與間間距綴板的尺寸寸

8、綴板間距綴板計(jì)算算計(jì)算簡(jiǎn)圖：多層剛剛架，并并近似取取反彎點(diǎn)點(diǎn)在各段段分肢和和綴板中中點(diǎn)。綴板與分分肢的連連接形式式綴板與肢搭搭接長(zhǎng)度度一般為為2030mmm可以以采用三三面圍焊焊，或只只用綴板板端部縱縱向焊縫縫。（4）構(gòu)造造要求：為了保保證格式式構(gòu)件在在運(yùn)輸和和安裝過過程中具具有必要要的截面面剛度，避避免截面面歪扭，規(guī)規(guī)定格構(gòu)構(gòu)式構(gòu)件件的橫隔隔間距不不得大于于截面較較大寬度度的9倍倍，且不不大于88m，在在受有較較大水平平力或運(yùn)運(yùn)輸單元元的端部部均設(shè)置置橫隔，橫橫隔可用用鋼板或或交叉角角鋼組成成。二、柱頭和和柱腳柱頭：1、柱頭的的定義及及作用柱頭是指柱柱的頂部部與梁（或或桁架）連連接的部部分。

9、其其作用是是將梁等等上部結(jié)結(jié)構(gòu)的荷荷載傳到到柱身。2、柱頭的的連接方方式按梁安放在在柱頭的的位置不不同，柱柱頭有兩兩種連接接方式，一一種是將將梁直接接放在柱柱頂上的的頂面連連接，另另一種是是將梁連連于柱側(cè)側(cè)面的側(cè)側(cè)面連接接。軸心心受壓柱柱與梁的的連接主主要采用用鉸接。3、連接構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)的原則則傳力明確、可可靠、簡(jiǎn)簡(jiǎn)捷,便便于制造造和安裝裝，經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理。4、頂面連連接典型的實(shí)腹腹式柱的的柱頭構(gòu)構(gòu)造（1）構(gòu)造造首先應(yīng)在柱柱頂設(shè)一一塊柱頂頂板來(lái)安安放梁。梁梁端支承承加勁肋肋采用突突緣板形形式，其其底部刨刨平（或或銑平），與與柱頂板板直接頂頂緊，梁梁的全部部壓力通通過突緣緣板壓在在柱頂板板的中部部，

10、即使使相鄰兩兩梁的支支座反力力不相等等，對(duì)柱柱所引起起的偏心心也很小小，柱仍仍接近軸軸心受壓壓狀態(tài)。柱柱頂板厚厚度一般般采用116225mmm，平面面尺寸一一般向柱柱四周外外伸200300mm，以以便與柱柱焊接。其次，當(dāng)梁梁支座反反力較大大時(shí)，為為了提高高頂板的的抗彎剛剛度，可可在頂板板上面加加焊一塊塊墊板，在在頂板的的下面設(shè)設(shè)加勁肋肋。這樣樣，柱頂頂板本身身不需要要太厚，一一般14mmm即可可。為了便于制制造和安安裝，兩兩相鄰梁梁相接處處預(yù)留110220mmm間隙，待待安裝就就位后，在在靠近梁梁下翼緣緣處的梁梁支座加加勁肋間間填以鋼鋼板，并并用螺栓栓連接。這這樣即可可使梁相相互連接接，又可可

11、避免梁梁彎曲時(shí)時(shí)由于彈彈性約束束面產(chǎn)生生支座彎彎矩。（2）計(jì)算算假設(shè)梁傳來(lái)來(lái)的全部部壓力為為N，則則其傳力力途徑為為：N墊板頂板板加勁肋肋腹板。其中墊板與與頂板、頂頂板與柱柱身均采采用構(gòu)造造焊縫連連接。典型的格構(gòu)構(gòu)式柱的的柱頭構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單的柱頭頭構(gòu)造5、側(cè)面連連接梁與實(shí)腹式式柱和格格構(gòu)式柱柱的連接接構(gòu)造首先，在柱柱翼緣板板上焊以以承托，承承托可用用厚鋼板板或厚角角鋼做成成，承托托板厚度度應(yīng)比梁梁端支座座加勁肋肋厚度大大5110mmm，一般般為255400mm。承承托板的的頂面應(yīng)應(yīng)刨平。其次，將相相鄰梁端端支座加加勁肋的的突緣部部分刨平平（或銑銑平），安安放在焊焊于柱翼翼緣板的的承托上上，并與與之

12、頂緊緊。最后，固定定梁的位位置。梁梁端支座座加勁肋肋可直接接用c級(jí)級(jí)螺栓與與柱翼緣緣相連(螺栓數(shù)數(shù)目按構(gòu)構(gòu)造要求求布置)，也可可在梁端端支座加加勁肋與與柱翼緣緣間留55100mm的的空隙，安安裝時(shí)放放填板并并設(shè)置構(gòu)構(gòu)螺栓，以以固定梁梁的位置置。為加強(qiáng)柱頭頭的剛度度，實(shí)腹腹式柱和和柱頭一一段變成成實(shí)腹式式的格構(gòu)構(gòu)式柱應(yīng)應(yīng)設(shè)置柱柱頂板(起橫隔隔作用)，必要要時(shí)還應(yīng)應(yīng)該加勁勁肋和綴綴板。柱腳1、柱腳的的定義及及作用柱下端與基基礎(chǔ)相連連的部分分稱為柱柱腳。柱柱腳的作作用是將將柱身所所受的力力傳遞和和分布到到基礎(chǔ)，并并將柱固固定于基基礎(chǔ)?；A(chǔ)一般般由混凝凝土或鋼鋼筋混凝凝土做成成，其強(qiáng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低低于鋼材

13、材的，所所以必須須將柱身身的底端端擴(kuò)大以以增加與與基礎(chǔ)接接觸的面面積，使使接觸面面積上承承壓力小小于或等等于基礎(chǔ)礎(chǔ)的抗壓壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值。這這就要求求柱腳有有一定的的寬度和和長(zhǎng)度，也也應(yīng)有一一定的剛剛度和強(qiáng)強(qiáng)度，使使柱身壓壓力比較較均勻地地傳到基基礎(chǔ)。2、柱腳設(shè)設(shè)計(jì)的原原則傳力明確，可可靠、簡(jiǎn)簡(jiǎn)捷、構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單單、節(jié)約約材料、施施工方便便，并符符合計(jì)算算簡(jiǎn)圖。3、柱腳型型式和構(gòu)構(gòu)造軸心受壓柱柱的柱腳腳常設(shè)計(jì)計(jì)成鉸接接，鉸接接柱腳常常采用平平板式柱柱腳。實(shí)實(shí)際工程程中很少少采用真真正自由由轉(zhuǎn)動(dòng)的的球形、軸軸形、弧弧形、等等型式的的鉸。僅有底板的的柱腳。對(duì)軸力很小的柱，可將柱身底端切割平齊，直接與底板

14、焊接。柱身所受的力通過焊縫傳給底板，由底板分布到基礎(chǔ)。底板厚度一般為2040mm，用兩個(gè)錨栓固定在基礎(chǔ)上，錨栓位置放在柱中軸線上，一般在短軸線底板兩側(cè)。錨栓直徑按構(gòu)造采用2030mm，預(yù)埋于混凝土基礎(chǔ)內(nèi)。這種柱腳構(gòu)造最簡(jiǎn)單；但只適用于軸力很小的柱，否則底板和焊縫都將太厚，因?yàn)榈装逶诟鞣较蚓鶠閼冶?。有靴梁的柱柱腳。靴靴梁是聯(lián)聯(lián)系柱身身和底板板的橫向向分布結(jié)結(jié)構(gòu)，可可用豎板板或槽鋼鋼做成，在在柱的兩兩側(cè)沿柱柱腳的較較長(zhǎng)方向向各設(shè)置置一個(gè)。柱柱身軸力力先通過過與靴梁梁連接的的豎向焊焊縫傳給給靴梁，再再?gòu)难チ毫和ㄟ^其其與底板板連接的的水平焊焊縫傳給給底板，然然后從底底板傳到到基礎(chǔ)。連連接柱身身與底板板

15、的水平平焊縫由由于質(zhì)量量不易保保證(因因板間位位置不準(zhǔn)準(zhǔn)，常有有一定空空隙)，計(jì)計(jì)算時(shí)通通常不考考慮其受受力。靴靴梁實(shí)際際上是一一個(gè)下邊邊受有向向上均布布荷載的的單跨雙雙伸臂梁梁。有靴梁帶隔隔板的柱柱腳。當(dāng)當(dāng)靴梁外外伸較長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，除除靴梁外外可加設(shè)設(shè)隔板，將將底板的的區(qū)格劃劃小，使使底板承承受的彎彎矩減小小，厚度度不致過過大。隔隔板同時(shí)時(shí)可提高高靴梁的的側(cè)向剛剛度。有靴梁和肋肋板的柱柱腳。這這種柱腳腳采用雙雙向分布布結(jié)構(gòu)，使使柱身軸軸力向四四個(gè)方向向擴(kuò)散，基基礎(chǔ)壓力力分布得得更均勻勻。這種種柱腳底底板可做做成正方方形或接接近正方方形。通通常情況況是在柱柱的一個(gè)個(gè)方向采采用靴梁梁，另一一個(gè)方向向設(shè)

16、肋板板。當(dāng)軸軸心力較較小時(shí)也也可在兩兩個(gè)方向向都采用用肋板而而不設(shè)靴靴梁，肋肋板的受受力如同同受均布布荷載的的倒懸臂臂梁，彎彎矩和剪剪力在支支承焊縫縫處最大大，向邊邊端衰減減較快，所所以肋板板外形常常做成接接近三角角形。這這種柱腳腳的錨栓栓布置和和 HYPERLINK /2005/steel/Chapter04/inside_04_08_01_m.htm#ffb#ffb l ffb#ffb 前面一一樣。第二部分 本周周練習(xí)題題單選題1、格構(gòu)式式軸心受受壓柱綴綴材的計(jì)計(jì)算內(nèi)力力隨（ ）的變變化而變變化。A綴材的的橫截面面積 B綴材的的種類C柱的橫橫截面面面積D柱的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度度答案：C2、規(guī)定綴綴條的單單肢長(zhǎng)細(xì)細(xì)比（是柱兩主主軸方向向最大長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比），是是為了（ ）。A使兩單單肢能共共同工作作B構(gòu)造要要求C保證整整個(gè)柱的的穩(wěn)定D避免單單肢先于于整個(gè)柱柱失穩(wěn)答案：D3、軸心受受壓構(gòu)件