第六章軸心受力構(gòu)件

第六章軸心受力構(gòu)件第1頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.1.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用§6.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件（軸心拉桿）和軸心受壓構(gòu)件（軸心壓桿）。a)++++++++++++b)圖6.1.1軸心受壓構(gòu)件的應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺(tái)和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。

第2頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件圖6.1.2柱的形式支承屋蓋、樓蓋或工作平臺(tái)的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱。柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成。傳力方式：上部結(jié)構(gòu)－柱頭－柱身－柱腳－基礎(chǔ)實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。第3頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件圖6.1.2柱的形式格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)軸和虛軸格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分肢腹板的主軸叫實(shí)軸，通過分肢綴件的主軸叫虛軸。綴條和綴板一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。第4頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.1.2軸心受力構(gòu)件的截面形式a）型鋼截面；b)實(shí)腹式組合截面；c)格構(gòu)式組合截面圖6.1.3軸心受力構(gòu)件的截面形式實(shí)腹式截面格構(gòu)式截面實(shí)腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸較大時(shí)鋼材用量較多；而格構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較好，用料較省。第5頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度（承載能力極限狀態(tài)）剛度（正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度剛度（正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)第6頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件§6.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件以截面上的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度作為強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則。（6.2.1）

N

——軸心力設(shè)計(jì)值；

A——構(gòu)件的毛截面面積；

f

——鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。6.2.1軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算1.截面無削弱

構(gòu)件以全截面平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)，作用在軸心受力構(gòu)件中的外力N應(yīng)滿足：第7頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件2.有孔洞等削弱

◎

彈性階段－應(yīng)力分布不均勻；

◎

極限狀態(tài)－凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力。

（5.2.2）圖6.2.1截面削弱處的應(yīng)力分布NNNNs0

smax=3s0

fy

(a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力構(gòu)件以凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為強(qiáng)度極限狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足（6.2.2）

An——構(gòu)件的凈截面面積第8頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時(shí)最危險(xiǎn)凈截面的計(jì)算螺栓并列布置按最危險(xiǎn)的正交截面（Ⅰ－Ⅰ）計(jì)算：螺栓錯(cuò)列布置可能沿正交截面（Ｉ－Ｉ）破壞，也可能沿齒狀截面（Ⅱ－Ⅱ）破壞，取截面的較小面積計(jì)算：NNbtt1b111NNtt1bc2c3c4c111ⅡⅡ第9頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件對(duì)于高強(qiáng)螺栓的摩擦型連接，可以認(rèn)為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力，因此最外列螺栓處危險(xiǎn)截面的凈截面強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：圖6.2.3摩擦型高強(qiáng)螺栓孔前傳力0.5為孔前傳力系數(shù)對(duì)于高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除按上式驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度外，還應(yīng)按式(6.2.1)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度。第10頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.2.2軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比來衡量，越大，表示構(gòu)件剛度越??；長(zhǎng)細(xì)比過大，構(gòu)件在使用過程中容易由于自重產(chǎn)生撓曲，在動(dòng)力荷載作用下容易產(chǎn)生振動(dòng)，在運(yùn)輸和安裝過程中容易產(chǎn)生彎曲。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比不超過規(guī)定的容許長(zhǎng)細(xì)比max——構(gòu)件最不利方向的最大長(zhǎng)細(xì)比；l0——計(jì)算長(zhǎng)度，取決于其兩端支承情況；i——回轉(zhuǎn)半徑；[]——容許長(zhǎng)細(xì)比，查P178表6.2.1，表6.2.2。（6.2.4）第11頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.3.1軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)現(xiàn)象§6.3軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定無缺陷的軸心受壓構(gòu)件在壓力較小時(shí)，只有軸向壓縮變形，并保持直線平衡狀態(tài)。此時(shí)如果有干擾力使構(gòu)件產(chǎn)生微小彎曲，當(dāng)干擾力移去后，構(gòu)件將恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)。（穩(wěn)定平衡）隨著軸向壓力N的增大，當(dāng)干擾力移去后，構(gòu)件仍保持微彎平衡狀態(tài)而不能恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)。（隨遇平衡）如軸心壓力再稍微增加，則彎曲變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)件的彎曲失穩(wěn)。隨遇平衡是從穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的臨界狀態(tài)，發(fā)生隨遇平衡時(shí)的軸心壓力稱為臨界力Ncr，相應(yīng)的截面應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力scr。第12頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件無缺陷的軸心受壓構(gòu)件（雙軸對(duì)稱的工型截面）通常發(fā)生彎曲失穩(wěn)，構(gòu)件的變形發(fā)生了性質(zhì)上的變化，即構(gòu)件由直線形式改變?yōu)閺澢问?，且這種變化帶有突然性。對(duì)某些抗扭剛度較差的軸心受壓構(gòu)件（十字形截面），當(dāng)軸心壓力達(dá)到臨界值時(shí)，穩(wěn)定平衡狀態(tài)不再保持而發(fā)生微扭轉(zhuǎn)。當(dāng)軸心力在稍微增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。截面為單軸對(duì)稱（T形截面）的軸心受壓構(gòu)件繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)，由于截面形心和剪切中心不重合，在發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)象稱為彎扭失穩(wěn)。軸心受壓構(gòu)件的三種整體失穩(wěn)狀態(tài)第13頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.3.2無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲

理想軸心受壓構(gòu)件（1）桿件為等截面理想直桿；（2）壓力作用線與桿件形心軸重合；（3）材料為勻質(zhì)，各項(xiàng)同性且無限彈性，符合虎克定律；（4）構(gòu)件無初應(yīng)力，節(jié)點(diǎn)鉸支。1、彈性彎曲屈曲歐拉（Euler）早在1744年通過對(duì)理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題進(jìn)行的研究，當(dāng)軸心力達(dá)到臨界值時(shí)，壓桿處于屈曲的微彎狀態(tài)。在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微分方程，求解后得到了著名的歐拉臨界力和歐拉臨界應(yīng)力。第14頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件方程通解：臨界力：臨界應(yīng)力：歐拉公式：第15頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件（6.3.1）（6.3.2）Ncr——?dú)W拉臨界力，常計(jì)作NEE——?dú)W拉臨界應(yīng)力，E——材料的彈性模量A——壓桿的截面面積——桿件長(zhǎng)細(xì)比（=l0/i）i——回轉(zhuǎn)半徑（i2=I/A）m----構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)l----構(gòu)件的幾何長(zhǎng)度1、理想軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲臨界力隨抗彎剛度的增加和構(gòu)件長(zhǎng)度的減小而增大；2、當(dāng)構(gòu)件兩端為其它支承情況時(shí)，通過桿件計(jì)算長(zhǎng)度的方法考慮。第16頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎克定理（E為常量），因此當(dāng)截面應(yīng)力超過鋼材的比例極限fp后，歐拉臨界力公式不再適用，式（6.3.2）應(yīng)滿足：只有長(zhǎng)細(xì)比較大（l≥lp）的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足上式的要求。對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比較?。╨<lp）的軸心受壓構(gòu)件，截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計(jì)算其臨界力。（6.3.3）第17頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件2、彈塑性彎曲屈曲1889年恩格塞爾，用應(yīng)力－應(yīng)變曲線的切線模量代替歐拉公式中的彈性模量E，將歐拉公式推廣應(yīng)用于非彈性范圍，即：（6.3.5）（6.3.6）

Ncr——切線模量臨界力

cr

——切線模量臨界應(yīng)力Et

——壓桿屈曲時(shí)材料的切線模量(=ds/de)第18頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件圖6.3.3歐拉及切線模量臨界應(yīng)力與長(zhǎng)細(xì)比的關(guān)系曲線臨界應(yīng)力cr

與長(zhǎng)細(xì)比的曲線可作為設(shè)計(jì)軸心受壓構(gòu)件的依據(jù)，因此也稱為柱子曲線。第19頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.3.3力學(xué)缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲的影響1.殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和分布規(guī)律A、產(chǎn)生的原因①焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻；②型鋼熱扎后的不均勻冷卻；③板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮；④構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。B、實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)算簡(jiǎn)圖）。第20頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件0.3fy0.3fy0.3fy0.3fyσrc=0.3fyσ=0.7fyfy（A）0.7fy<σ<fyfy（B）

σ=fyfy（C）2.殘余應(yīng)力影響下短柱的－曲線以熱扎H型鋼短柱為例：σ=N/Aε0fyfpσrcfy-σrcABC當(dāng)N/A<0.7fy時(shí)，截面上的應(yīng)力處于彈性階段。當(dāng)N/A＝0.7fy時(shí)，翼緣端部應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，該點(diǎn)稱為有效比例極限fp=fy-sr當(dāng)N/A≥0.7fy時(shí)，截面的屈服逐漸向中間發(fā)展，壓縮應(yīng)變逐漸增大。當(dāng)N/A＝fy時(shí)，整個(gè)翼緣截面完全屈服。第21頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件由于殘余應(yīng)力的存在，導(dǎo)致有效比例極限下降為fp=fy-sr有效比例極限（fp=fy-sr）與截面最大殘余壓應(yīng)力有關(guān)，殘余壓應(yīng)力大小一般在（0.32-0.57）fy之間。而殘余拉應(yīng)力一般在（0.5-1.0）fy之間。殘余應(yīng)力對(duì)短柱應(yīng)力－應(yīng)變曲線的影響是：降低了構(gòu)件的比例極限；當(dāng)外荷載引起的應(yīng)力超過比例極限后，殘余應(yīng)力使構(gòu)件的平均應(yīng)力－應(yīng)變曲線變成非線性關(guān)系，同時(shí)減小了截面的有效面積和有效慣性矩，從而降低了構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。σ=N/Aε0fyfpσrcfy-σrcABC第22頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

根據(jù)前述壓桿屈曲理論，當(dāng)或時(shí)，可采用歐拉公式計(jì)算臨界應(yīng)力；3.殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響

當(dāng)或時(shí)，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，由切線模量理論知，柱屈曲時(shí),截面不出現(xiàn)卸載區(qū)，塑性區(qū)應(yīng)力不變而變形增加,微彎時(shí)截面的彈性區(qū)抵抗彎矩，因此,用截面彈性區(qū)的慣性矩Ie代替全截面慣性矩I，即得柱的臨界應(yīng)力：第23頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件thtbbxxy

當(dāng)σ>fp=fy-σrc時(shí)，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，應(yīng)力分布如圖。臨界應(yīng)力為：以忽略腹板的熱扎H型鋼柱為例，推求臨界應(yīng)力：

柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強(qiáng)軸（x軸）和沿弱軸（y軸）因此：第24頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件殘余應(yīng)力對(duì)弱軸的影響要大于對(duì)強(qiáng)軸的影響（<1）。原因是遠(yuǎn)離弱軸的部分是殘余壓應(yīng)力最大的部分，而遠(yuǎn)離強(qiáng)軸的部分則是兼有殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力。根據(jù)力的平衡條件，建立與cr的關(guān)系式，并求解，可將其畫成無量綱曲線(柱子曲線)，如下；fy0λ歐拉臨界曲線σcrxσcryσE僅考慮殘余應(yīng)力的柱子曲線lp第25頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.3.4構(gòu)件幾何缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲影響1.構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響假定：兩端鉸支壓桿的初彎曲曲線為：根據(jù)內(nèi)外力平衡條件，求解后可得到撓度y和總撓度Y的曲線分別為:NNl/2l/2v0y0v1yzyvy0yNNM=N?(y0+y)zy中點(diǎn)的撓度：第26頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件中點(diǎn)的彎矩為：式中，a=N/NE,NE為歐拉臨界力；1/(1-a)為初撓度放大系數(shù)或彎矩放大系數(shù)。0.50v0=3mm1.0Ym/0v0=1mmv0=0ABB’A’有初彎曲的軸心受壓構(gòu)件的荷載－撓度曲線如圖，具有以下特點(diǎn)：①y和Y與0成正比，隨N的增大而加速增大；②初彎曲的存在使壓桿承載力低于歐拉臨界力NE；當(dāng)y趨于無窮時(shí)，N趨于NE

第27頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件實(shí)際壓桿并非無限彈性體，當(dāng)N達(dá)到某值時(shí)，在N和Mm的共同作用下，構(gòu)件中點(diǎn)截面的最大壓應(yīng)力會(huì)首先達(dá)到屈服點(diǎn)。假設(shè)鋼材為完全彈塑性材料。當(dāng)撓度發(fā)展到一定程度時(shí)，構(gòu)件中點(diǎn)截面最大受壓邊緣纖維的應(yīng)力應(yīng)該滿足：(6.3.19)可解得以截面邊緣屈服為準(zhǔn)則的臨界應(yīng)力：（6.3.20）上式稱為佩利(Perry)公式第28頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件0.50v0=3mm1.0Ym/0v0=1mmv0=0ABB’A’根據(jù)佩利(Perry)公式求出的荷載表示截面邊緣纖維開始屈服時(shí)的荷載，相當(dāng)于圖中的A或A’點(diǎn)。隨著N繼續(xù)增加，截面的一部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，撓度不再象完全彈性發(fā)展，而是增加更快且不再繼續(xù)承受更多的荷載。到達(dá)曲線B或B’點(diǎn)時(shí)，截面塑性變形區(qū)已經(jīng)發(fā)展的很深，要維持平衡必須隨撓度增大而卸載，曲線開始下降。與B或B’對(duì)應(yīng)的極限荷載Nc為有初彎曲構(gòu)件整體穩(wěn)定極限承載力，又稱為壓潰荷載。求解極限荷載比較復(fù)雜，一半采用數(shù)值法。目前，我國(guó)規(guī)范GB50018仍采用邊緣纖維開始屈服時(shí)的荷載驗(yàn)算軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定問題。第29頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件施工規(guī)范規(guī)定的初彎曲最大允許值為0=l/1000，則相對(duì)初彎曲為：由于不同的截面及不同的對(duì)稱軸，i/不同，因此初彎曲對(duì)其臨界力的影響也不相同。fy0λ歐拉臨界曲線對(duì)x軸僅考慮初彎曲的柱子曲線對(duì)y軸xxyyscr第30頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件2.初偏心的影響解微分方程，即得：中點(diǎn)撓度為：NNl/2l/2zyve0zye00e0yNNN?(e

0+y)zy0z第31頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件其壓力—撓度曲線如圖：曲線的特點(diǎn)與初彎曲壓桿相似，只不過曲線通過圓點(diǎn)，可以認(rèn)為初偏心與初彎曲的影響類似，但其影響程度不同，對(duì)于相同的構(gòu)件，當(dāng)初偏心與初彎曲相等時(shí)，初偏心的影響更為不利，這是由于初偏心情況中構(gòu)件從兩端開始就存在初始附加彎矩。1.00ym/e0e0=3mme0=1mme0=0ABB’A’僅考慮初偏心軸心壓桿的壓力—撓度曲線第32頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件彈性受力階段（Oa1段），荷載N和最大總撓度Ym的關(guān)系曲線與只有初彎曲沒有殘余應(yīng)力時(shí)的彈性關(guān)系完全相同。圖6.4.1極限承載力理論6.4.1實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計(jì)算方法§6.4實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定彈塑性受力階段（a1ｃ1段），低于只有初彎曲而無殘余應(yīng)力相應(yīng)的彈塑性段。撓度隨荷載增加而迅速增大，直到c1點(diǎn)。曲線的極值點(diǎn)c1點(diǎn)表示構(gòu)件由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡，相應(yīng)于c1點(diǎn)的荷載Nu為臨界荷載,相應(yīng)的應(yīng)力scr為臨界應(yīng)力。第33頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件實(shí)際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此每個(gè)實(shí)際構(gòu)件都有各自的柱子曲線。規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時(shí)，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、不同加工條件和相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向以及l(fā)/1000的初彎曲，按照極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對(duì)多種實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近200條柱子曲線。規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個(gè)窄帶，取每組的平均值曲線作為該組代表曲線，給出a、b、c、d四條柱子曲線，如圖6.4.2。歸屬a、b、c、d四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分類見表6.4.1和表6.4.2。第34頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件第35頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.4.2實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，截面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力，并考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)R后，即為：（6.4.1）（6.4.2）N——軸心壓力設(shè)計(jì)值A(chǔ)——構(gòu)件毛截面面積——軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，可根據(jù)表6.4.1和表6.4.2的截面分類和構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比，按附錄4附表4.1—4.4查出。?——材料抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度第36頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件當(dāng)

時(shí)，當(dāng)

時(shí)，（6.4.3）規(guī)范采用最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值擬合成數(shù)學(xué)公式表達(dá)（6.4.4）1、2、

3——系數(shù)，根據(jù)不同曲線類別按表6.4.3選用。第37頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.4.3軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算的構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比1、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：xxyy對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：xxyybt2、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：xxyy繞對(duì)稱軸y軸屈曲時(shí)，一般為彎扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長(zhǎng)細(xì)比λyz代替λy，計(jì)算公式如下：第38頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件第39頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件yytb（a）A、等邊單角鋼截面，圖（a）3、單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面可采取以下簡(jiǎn)化計(jì)算B、等邊雙角鋼截面，圖（b）yybb（b）第40頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件C、長(zhǎng)肢相并的不等邊角鋼截面，圖（c）yyb2b2b1（c）D、短肢相并的不等邊角鋼截面，圖（d）yyb2b1b1（d）第41頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件uub當(dāng)計(jì)算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸（u軸)穩(wěn)定時(shí)，可按下式計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比，并按b類截面確定值：4、單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。第42頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1.無任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面連接的不等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2.單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強(qiáng)度折減系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；3.格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸（y軸）的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用λy查穩(wěn)定系數(shù)。yyxx實(shí)軸虛軸其他注意事項(xiàng)：第43頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1、按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接乘以系數(shù)

0.85；2、按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性：等邊角鋼乘以系數(shù)0.6+0.0015λ，且不大于1.0；短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)0.5+0.0025λ，且不大1.0；長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)0.70；3、式中l(wèi)=l0/i0，計(jì)算長(zhǎng)度l0取節(jié)點(diǎn)中心距離，i0為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，當(dāng)λ<20時(shí)，取λ=20。xxx0x0y0y0單角鋼的單面連接時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù)：第44頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件例6.1某焊接組合工字形截面軸心受壓構(gòu)件的截面尺寸如圖所示，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值（包括自重）N=2000kN，計(jì)算長(zhǎng)度l0x=6m，l0y=3m，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為Q345，f=315N/mm2，截面無削弱，試計(jì)算該軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。-250×8-250×12yyxx第45頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件慣性矩：回轉(zhuǎn)半徑：1、截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比：-250×8-250×12yyxx截面面積第46頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件2、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算查表得：滿足整體穩(wěn)定性要求。其整體穩(wěn)定承載力為：截面關(guān)于x軸和y軸都屬于b類，第47頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件例6.2某焊接T形截面軸心受壓構(gòu)件的截面尺寸如右圖所示，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值（包括自重）N=2000kN，計(jì)算長(zhǎng)度l0x=l0y=3m，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材為Q345，f=315N/mm2，截面無削弱，試計(jì)算該軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。y-250×8-250×24ycyxx第48頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1、截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計(jì)算截面重心：截面面積：慣性矩：y-250×8-250×24ycyxx第49頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件y-250×8-250×24ycyxx回轉(zhuǎn)半徑：長(zhǎng)細(xì)比：2、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算因?yàn)槔@y軸屬于彎扭失穩(wěn)，必須計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比yz

因T形截面的剪力中心在翼緣板和腹板中心線的交點(diǎn)，所以剪力中心距形心的距離e0等于yc。即：第50頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件對(duì)于T形截面I＝0截面關(guān)于x軸和y軸均屬于b類，查表得：第51頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件滿足整體穩(wěn)定性要求，不超過5％。其整體承載力為：從以上兩個(gè)例題可以看出，例題6.2的截面只是把例題6.1的工字形截面的下翼緣并入上翼緣，因此兩種截面繞腹板軸線的慣性矩和長(zhǎng)細(xì)比是一樣的。只因例題6.2的截面是T形截面，在繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)屬于彎扭失穩(wěn)，使臨界應(yīng)力設(shè)計(jì)值有所降低。第52頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件圖6.5.1軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn)在外壓力作用下，截面的某些部分（板件），不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會(huì)降低構(gòu)件的承載力?！?.5軸心受壓實(shí)腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定1.不允許出現(xiàn)局部失穩(wěn)即

≤cr2.允許出現(xiàn)局部失穩(wěn)，并利用板件屈曲后的強(qiáng)度即N≤Nu6.5.1均勻受壓板件的屈曲（4.5.8）板在彈性階段的臨界應(yīng)力表達(dá)式為：第53頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件當(dāng)軸壓構(gòu)件中板件的臨界應(yīng)力超過比例極限進(jìn)入彈塑性受力階段時(shí)，可認(rèn)為板件變?yōu)檎划愋园?。單向受壓方向的彈性模量E降為切線模量Et=hE，但與壓力垂直的方向仍為彈性階段，其彈性模量仍為E。這時(shí)可用Eh1/2代替E，按下列近似公式計(jì)算：（6.5.1）——彈性模量修正系數(shù)，規(guī)范取為：（6.5.2）l——構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值第54頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件兩種準(zhǔn)則：一是使構(gòu)件應(yīng)力達(dá)到屈服前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲臨界力不低于屈服應(yīng)力；二是不允許構(gòu)件的局部失穩(wěn)先于整體失穩(wěn)發(fā)生。即局部失穩(wěn)的臨界應(yīng)力不低于整體失穩(wěn)臨界應(yīng)力的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。也稱等穩(wěn)定性準(zhǔn)則。

實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的板件應(yīng)滿足

式6.5.1轉(zhuǎn)變成對(duì)板件寬厚比的限值，則變?yōu)椋?/p>

（6.5.1*）我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范用限制板件寬厚比的方法來實(shí)現(xiàn)局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

6.5.2軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定的計(jì)算方法1.確定板件寬（高）厚比限值的準(zhǔn)則第55頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件將各種狀況的k、、代入（6.5.1*），得到軸心受壓實(shí)腹構(gòu)件的板件的寬厚比限值2.軸心受壓構(gòu)件板件寬（高）厚比限值翼緣腹板（1）工字形截面第56頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件（2）T形截面twh0翼緣熱軋T型鋼焊接T型鋼腹板（3）箱形截面第57頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件3.加強(qiáng)局部穩(wěn)定的措施1）調(diào)整板件厚度或?qū)挘ǜ撸┒龋?）對(duì)于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時(shí)，也可以設(shè)縱向加勁肋來加強(qiáng)腹板?？v向加勁肋與翼緣間的腹板，應(yīng)滿足高厚比限值。縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，其一側(cè)的外伸寬度bz≥10tw，厚度tz≥0.75tw?？v向加勁肋橫向加勁肋≥10tw≥0.75tw3）縱向加勁肋通常在橫向加勁肋之間設(shè)置，橫向加勁肋的尺寸應(yīng)滿足，其一側(cè)的外伸寬度bs≥(h0/30)+40，厚度ts≥bs/15。第58頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的要求。設(shè)計(jì)時(shí)為取得安全、經(jīng)濟(jì)的效果應(yīng)遵循以下原則。6.6.1截面設(shè)計(jì)原則1.等穩(wěn)定性原則桿件在兩個(gè)主軸方向上的整體穩(wěn)定承載力盡量接近。因此盡可能使兩個(gè)方向的穩(wěn)定系數(shù)或長(zhǎng)細(xì)比相等，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果。2.寬肢薄壁在滿足板件寬厚比限值的條件下，使截面面積分布盡量遠(yuǎn)離形心軸，以增大截面慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高桿件的整體穩(wěn)定承載力和剛度?！?.6實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)第59頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件4.制造省工在現(xiàn)有型鋼不能滿足要求的情況下，充分利用工廠自動(dòng)焊接等現(xiàn)代化設(shè)備制作，盡量減少工地焊接，以節(jié)約成本保證質(zhì)量。選用能夠供應(yīng)的鋼材規(guī)格。3.連接方便

一般選擇開敞式截面，便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接。軸心受壓實(shí)腹柱宜采用雙軸對(duì)稱截面。不對(duì)稱截面的軸心壓桿會(huì)發(fā)生彎扭失穩(wěn)，往往不很經(jīng)濟(jì)。軸心受壓實(shí)腹柱常用的截面形式有工字形、管形、箱形等。第60頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.6.2.截面選擇設(shè)計(jì)截面時(shí)，首先要根據(jù)使用要求和上述原則選擇截面形式，確定鋼號(hào)，然后根據(jù)軸力設(shè)計(jì)值N

和兩個(gè)主軸方向的計(jì)算長(zhǎng)度（

l0x和l0y）初步選定截面尺寸。具體步驟如下：

（2）求截面兩個(gè)主軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑

（1）確定所需的截面面積。假定長(zhǎng)細(xì)比

，一般在50～100范圍內(nèi)，當(dāng)軸力大而計(jì)算長(zhǎng)度小時(shí)，取較小值，反之取較大值。如軸力很小可取容許長(zhǎng)細(xì)比。根據(jù)及截面分類查得值，按下式計(jì)算所需的截面面積A。第61頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件對(duì)于型鋼截面，根據(jù)A、ix、iy查型鋼表，可選擇型鋼的型號(hào)（附錄8）。對(duì)于焊接組合截面，根據(jù)截面的回轉(zhuǎn)半徑求截面輪廓尺寸，即求高度h和寬度b

。（查P394附錄5）如對(duì)組合工字形截面查P394附錄5得（3）確定截面各板件尺寸對(duì)于焊接組合截面，由A

和h、b

，根據(jù)構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定和鋼材規(guī)格等條件，確定截面所有其余尺寸。h0和b宜取10mm的倍數(shù)，t和tw宜取2mm的倍數(shù)且應(yīng)符合鋼板規(guī)格，tw應(yīng)比t小，但一般不小于4mm。第62頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.6.3截面驗(yàn)算（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

N

——軸心壓力設(shè)計(jì)值；

An——壓桿的凈截面面積；

f

——鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。（6.2.2）（2）剛度驗(yàn)算（6.2.4）壓桿長(zhǎng)細(xì)比過大在桿件運(yùn)輸、安裝和使用過程中易變形，故需加以限制。第63頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件N——軸心壓力設(shè)計(jì)值，A——構(gòu)件毛截面面積，?——材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度——軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)。按不同公式計(jì)算。與截面類型、構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、所用鋼種有關(guān)。

（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算（6.4.2）（4）局部穩(wěn)定驗(yàn)算對(duì)于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，可不進(jìn)行局部穩(wěn)定的驗(yàn)算。翼緣腹板（6.5.3）（6.5.4）第64頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.6.4構(gòu)造要求實(shí)腹柱的腹板的高厚比h0

/tw>80時(shí)，應(yīng)設(shè)置成對(duì)的橫向加勁肋橫向加勁肋的作用是防止腹板在施工和運(yùn)輸過程中發(fā)生變形，并可提高柱的抗扭剛度。橫向加勁肋的間距不得大于3h0

，外伸寬度bs不小于h0/30+40cm，厚度tw應(yīng)不小于bs/15。

實(shí)腹柱中的橫向加勁肋除工字形截面外，其余截面的實(shí)腹柱應(yīng)在受有較大水平力處、在運(yùn)輸單元的端部以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得大于柱截面較大寬度的9倍，也不得大于8m。

軸心受壓實(shí)腹柱的縱向焊縫（如工字形截面柱中翼緣與腹板的連接焊縫）受力很小，不必計(jì)算，可按構(gòu)造要求確定焊腳尺寸。第65頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件例6.3

如圖所示一管道支架，其支柱的設(shè)計(jì)壓力為N＝1600kN（設(shè)計(jì)值），柱兩端鉸接，鋼材為Q235，截面無孔削弱，試設(shè)計(jì)此支柱的截面：①用普通軋制工字鋼，②用熱軋H型鋼，③焊接工字形截面，翼緣板為火焰切割邊。xxxxyyyyNN解：支柱在兩個(gè)方向的計(jì)算長(zhǎng)度不相等故取圖中所示的截面朝向，將強(qiáng)軸順x軸方向，弱軸順y軸方向，這樣柱軸在兩個(gè)方向的計(jì)算長(zhǎng)度分別為l0x=600cml0y=300cm第66頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1.初選截面

假定

＝90，對(duì)于熱軋工字鋼，當(dāng)繞軸x失穩(wěn)時(shí)屬于a類截面當(dāng)繞軸y失穩(wěn)時(shí)屬于b類截面。一、熱軋工字鋼查附表4.1得查附表4.2得

需要的截面幾何量為第67頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

由附表8.5中不可能選出同時(shí)滿足A、ix、iy的型號(hào)，可適當(dāng)照顧到A、iy進(jìn)行選擇，試選I56a

，

A＝135.38cm2、ix=22.01cm、iy=3.18cm.2、截面驗(yàn)算

因截面無孔削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度；又因軋制工字鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定，只需進(jìn)行剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。滿足要求第68頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件故整體穩(wěn)定性滿足要求。第69頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

由于熱軋H型鋼可以選用寬翼緣的形式，截面寬度較大，因而長(zhǎng)細(xì)比的假設(shè)值可適當(dāng)減小，假設(shè)=60，對(duì)寬翼緣H型鋼因b/h>0.8，所以不論對(duì)x軸或y軸均屬類b截面。1、初選截面二、熱軋H型鋼查附表4.2得

需要的截面幾何量為第70頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

由P431附表8.9中試選HW250×250×9×14

A＝92.18cm2、ix=10.8cm、iy=6.29cm2、截面驗(yàn)算

因截面無孔削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度；又因軋制鋼的翼緣和腹板均較厚，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定，只需進(jìn)行剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算。故剛度滿足要求第71頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件故整體穩(wěn)定性滿足要求第72頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

假設(shè)＝60，組合截面一般b/h>0.8不論對(duì)x軸或y軸均屬b類截面。1、初選截面三、焊接工字鋼查附表4.2得

需要的截面幾何量為第73頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件查P394附錄5對(duì)工字形截面根據(jù)h=23cm，b=21cm，和計(jì)算的A=92.2cm2，設(shè)計(jì)截面如下圖。這一步，不同設(shè)計(jì)者的差別較大。估計(jì)的尺寸h、b只是一個(gè)參考，給出一個(gè)量的概念。設(shè)計(jì)者可根據(jù)鋼材的規(guī)格與經(jīng)驗(yàn)確定截面尺寸。

A=90cm2第74頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

因截面無孔削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。故剛度滿足要求（1）剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算2、截面驗(yàn)算第75頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件故整體穩(wěn)定性滿足要求（2）局部整體穩(wěn)定驗(yàn)算故局部穩(wěn)定性滿足要求第76頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

由上述計(jì)算結(jié)果可知，采用熱軋普通工字鋼截面比熱軋H型鋼截面面積約大46％。盡管弱軸方向的計(jì)算長(zhǎng)度僅為強(qiáng)軸方向計(jì)算長(zhǎng)度的1/2，但普通工字鋼繞弱軸的回轉(zhuǎn)半徑太小，因而支柱的承載能力是由繞弱軸所控制的，對(duì)強(qiáng)軸則有較大富裕，經(jīng)濟(jì)性較差。對(duì)于熱軋H型鋼，由于其兩個(gè)方向的長(zhǎng)細(xì)比比較接近，用料較經(jīng)濟(jì)，在設(shè)計(jì)軸心實(shí)腹柱時(shí)，宜優(yōu)先選用H型鋼。焊接工字鋼用鋼量最少，但制作工藝復(fù)雜。比較上面三種截面面積熱軋工字型鋼：A＝135.38cm2

熱軋H型鋼：A=92cm2組合工字鋼：A=90cm2第77頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件§6.7格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件圖6.7.1格構(gòu)式構(gòu)件

格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件組成格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件肢件——槽鋼、工字鋼、角鋼、鋼管綴材——綴條、綴板綴條

肢件綴板肢件l1

第78頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

肢件：受力件。由2肢（工字鋼或槽鋼）、4肢（角鋼）、3肢（圓管）組成。

圖6.7.2格構(gòu)式柱的截面型式綴件：把肢件連成整體，并能承擔(dān)剪力。綴板：用鋼板組成。綴條：由角鋼組成橫、斜桿。截面的虛實(shí)軸：垂直于分肢腹板平面的主軸－實(shí)軸；垂直于分肢綴件平面的主軸－虛軸。xyxyxyxy(a)(b)xy第79頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件6.7.1格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞實(shí)軸的整體穩(wěn)定

當(dāng)構(gòu)件繞實(shí)軸喪失整體穩(wěn)定時(shí)，格構(gòu)式雙肢軸心受壓構(gòu)件相當(dāng)于兩個(gè)并列的實(shí)腹構(gòu)件，其整體穩(wěn)定承載力的計(jì)算方法與實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件相同。6.7.2格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸的整體穩(wěn)定

實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲時(shí)，剪切變形影響很小，一般可忽略不計(jì)。格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸（x-x）彎曲屈曲時(shí)，兩分肢非實(shí)體相連，連接兩分肢的綴件的抗剪剛度比實(shí)腹式構(gòu)件腹板弱，除彎曲變形外，還需要考慮剪切變形的影響，因此穩(wěn)定承載力有所降低。第80頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件經(jīng)理論分析，可以用換算長(zhǎng)細(xì)比0x代替對(duì)x軸的長(zhǎng)細(xì)比x來考慮剪切變形對(duì)臨界荷載的影響。對(duì)于雙肢格構(gòu)式構(gòu)件，換算長(zhǎng)細(xì)比為：1.綴條布置體系兩端鉸接等截面格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件繞虛軸彎曲屈曲的臨界應(yīng)力為：(6.7.1)(6.7.3)(6.7.2)x—— 構(gòu)件對(duì)虛軸的長(zhǎng)細(xì)比；A——構(gòu)件的毛截面面積A1x——構(gòu)件橫截面所截兩側(cè)斜綴條毛截面面積之和q——綴條與構(gòu)件軸線間的夾角第81頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

由于＝40o～70o之間，在此范圍內(nèi) 的值變化不大（25.6～32.7），我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范取常數(shù)27。則公式簡(jiǎn)化為(6.7.4)

對(duì)于綴板式壓桿，用同樣原理也可得綴板式壓桿的換算長(zhǎng)細(xì)比為：（6.7.5）2.綴板布置體系1——相應(yīng)分肢長(zhǎng)細(xì)比 1＝l1/i1k——綴板與分肢線剛度比值k＝(Ib/c)/(I1/l1)第82頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1——相應(yīng)分肢長(zhǎng)細(xì)比 1＝l1/i1k——綴板與分肢線剛度比值k＝(Ib/c)/(I1/l1)l1為相鄰兩綴板間的中心距；c為兩分肢的軸線間距；I1，i1為每個(gè)分肢繞其平行于虛軸方向形心軸的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑；Ib為構(gòu)件截面中垂直于虛軸的各綴板的慣性矩之和。通常k值較大，當(dāng)k＝6~20時(shí)，2（1+2/k）/12=1.097~0.905，即k≥6~20的常用范圍，接近于1，為簡(jiǎn)化起見《規(guī)范》規(guī)定換算長(zhǎng)細(xì)比為：(6.7.6)1——分肢對(duì)最小剛度軸的長(zhǎng)細(xì)比 1＝l01/i1第83頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

max—構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比（對(duì)虛軸取換算長(zhǎng)細(xì)比）的較大值；1——分肢的長(zhǎng)細(xì)比 1＝l01/i1綴條構(gòu)件（6.7.7）綴板構(gòu)件（6.7.8）當(dāng)

max<50時(shí)，取max=50。

當(dāng)格構(gòu)式構(gòu)件的分肢長(zhǎng)細(xì)比滿足下列條件時(shí)，即可認(rèn)為分肢的穩(wěn)定和強(qiáng)度可以滿足而不必再作驗(yàn)算（即能保證分肢的穩(wěn)定和強(qiáng)度高于整體構(gòu)件）。6.7.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件分肢的穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算6.7.4格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件分肢的局部穩(wěn)定

分肢為軋制型鋼一般可以滿足，焊接組合截面應(yīng)驗(yàn)算翼緣和腹板的寬（高）厚比。第84頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

1.格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的剪力

6.7.5格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的綴件的設(shè)計(jì)考慮初始缺陷的影響，《規(guī)范》用以下實(shí)用公式計(jì)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件可能產(chǎn)生的最大剪力設(shè)計(jì)值軸心壓桿在受力撓曲后任意截面上的剪力V為:圖6.7.3格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的彎矩和剪力（6.7.9）第85頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件2.綴條的設(shè)計(jì)（穩(wěn)定驗(yàn)算）

綴條柱的每個(gè)綴件面如同一平行弦桁架，綴條的內(nèi)力可與桁架的腹桿一樣計(jì)算。一個(gè)斜綴條的內(nèi)力Nd1為：

V1

——分配到一個(gè)綴條面上的剪力；

θ——斜綴條與構(gòu)件軸線的夾角。（6.7.10）

綴條的最小尺寸不宜小于L45×4和L50×36×4。橫綴條不受剪力，主要用來減小分肢的計(jì)算長(zhǎng)度，截面尺寸與斜綴條相同。圖6.7.4綴條的內(nèi)力第86頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

綴條按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。綴條采用單角鋼時(shí)，應(yīng)考慮受力偏心的不利影響，引入折減系數(shù)0，并按下式計(jì)算整體穩(wěn)定。（6.4.3*）第87頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件綴板與構(gòu)件兩個(gè)分肢組成單跨多層平面剛架體系。當(dāng)它彎曲時(shí)，反彎點(diǎn)分布在各段分肢和綴板中點(diǎn)，從柱中取出隔離體如圖b，則可得綴板所受的剪力Vb1

和端部彎矩Mb1

為：

3.綴板的設(shè)計(jì)

l1——綴板中心線間 的距離；c——肢件軸線間的 距離

（6.7.11）圖6.7.5綴板格構(gòu)構(gòu)件的剪力及受力分析Vb1Vb1Mb1Vb1l1/2Vb1Vb1Mb1Vb1l1/2l1l1/2第88頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件綴板的尺寸由剛度條件確定，為了保證綴板的剛度，規(guī)范規(guī)定在同一截面處綴板的線剛度之和不小于構(gòu)件較大單肢線剛度的6倍。

一般?。焊鶕?jù)計(jì)算的彎矩Mb1和剪力Vb1

可驗(yàn)算綴板的彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度以及綴板與分肢的連接強(qiáng)度(P62)。即可滿足上述線剛度比、受力和連接等要求。VMlw第89頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件為了增強(qiáng)桿件的整體剛度，保證桿件截面的形狀不變，桿件除在受有較大的水平力處設(shè)置橫膈外，尚應(yīng)在運(yùn)輸單元的端部設(shè)置橫膈，橫膈的間距不得大于柱截面較大寬度的9倍和不得大于8m。橫膈可用鋼板或角鋼做成。6.7.6格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的橫隔和綴件連接構(gòu)造圖6.7.6格構(gòu)式構(gòu)件的橫隔第90頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1.截面選擇6.7.7格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)(1)按實(shí)軸（設(shè)為y軸）整體穩(wěn)定條件選擇截面尺寸

設(shè)計(jì)截面時(shí)，當(dāng)軸力設(shè)計(jì)值N、計(jì)算長(zhǎng)度（l0x和l0y）、鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f和截面類型都已知時(shí)，截面選擇分為兩個(gè)步驟：首先按實(shí)軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸，其次按繞虛軸與實(shí)軸等穩(wěn)定條件確定分肢間距。假定長(zhǎng)細(xì)比

，一般在60～100范圍內(nèi)，當(dāng)軸力大而計(jì)算長(zhǎng)度l0y小時(shí)，取較小值，反之取較大值。根據(jù)y及鋼號(hào)和截面分類查得值，按下式計(jì)算所需的截面面積A。第91頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件求截面繞實(shí)軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑，如分肢為組合截面時(shí)，則還應(yīng)由iy按附錄5的近似值求出所需截面寬度b=iy/a1。對(duì)于型鋼截面，根據(jù)A、iy查型鋼表，可選擇分肢型鋼的規(guī)格。對(duì)于焊接組合截面，根據(jù)截面的面積和寬度b

初選截面尺寸。以上要進(jìn)行實(shí)軸穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和板件寬厚比驗(yàn)算。第92頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

由x求出對(duì)虛軸所需的回轉(zhuǎn)半徑ix，查附錄5可求得兩分肢間的距離h，一般取為10mm的倍數(shù)。（查表時(shí)應(yīng)注意虛實(shí)軸的位置）。兩分肢翼緣間的凈空應(yīng)大于100mm?？傻镁Y條柱綴板柱

綴條柱

綴板柱為了獲得等穩(wěn)定性，應(yīng)使0x=

y

用換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式，即可解得格構(gòu)柱的x，對(duì)于雙肢格構(gòu)柱則有：(2)按虛軸（設(shè)為x軸）與實(shí)軸等穩(wěn)定原則確定兩肢間距第93頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件（1）強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算公式與實(shí)腹柱相同。柱的凈截面面積An不應(yīng)計(jì)入綴條或綴板的截面面積。（2）剛度驗(yàn)算（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算分別對(duì)實(shí)軸和虛軸驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。對(duì)實(shí)軸作整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)與實(shí)腹柱相同。對(duì)虛軸作整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按換算長(zhǎng)細(xì)比0x查出。（4）單肢穩(wěn)定驗(yàn)算（5）綴條、綴板設(shè)計(jì)

2.截面驗(yàn)算第94頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件例6.4

某廠房柱，l0x＝l0y＝6m，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N＝1600kN，鋼材為Q235B，f＝215N/mm2，擬采用格構(gòu)式柱（x為虛軸，y為實(shí)軸），柱肢采用熱軋槽鋼，試設(shè)計(jì)此柱。xyxyb11[28bl11、按實(shí)軸（y軸）的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸一、綴條柱設(shè)計(jì)設(shè)y＝60，對(duì)實(shí)軸按b類查附表4.2第95頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

需要的截面幾何量為xyxyb11[28bl1查P429附表8.7，初選2[28b,其截面特征為：A＝2×45.62=91.24cm2，iy＝10.59≈10.6cm，y0＝2.02cm，i1＝2.3cm，I1＝241.5cm4柱自重：g＝2×35.81×9.8×1.2×1.3＝6572N式中的1.2為荷載分項(xiàng)系數(shù)，1.3為考慮綴材、柱頭和柱腳等用鋼后柱自重的增大系數(shù)。第96頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件對(duì)實(shí)軸整體穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求第97頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件2、按雙軸等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距初選綴條規(guī)格為L(zhǎng)45×4，一個(gè)角鋼的截面面積為：A1＝3.486cm2，前后兩平面綴條總面積：A1x＝2×3.486＝6.97cm2

需要的繞虛軸的回轉(zhuǎn)半徑ixxyxyb11[28bl1由附錄5得ix＝0.44b 則b＝11.24/0.44＝25.54cm，取b＝270mm則兩槽鋼翼緣間凈間距＝270-2×84＝102mm>100mm第98頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定驗(yàn)算回轉(zhuǎn)半徑繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比xyxyb11[28bl1第99頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件故整體穩(wěn)定性滿足要求剛度驗(yàn)算滿足要求3、單肢穩(wěn)定驗(yàn)算設(shè)＝45°，則b-2y0=27-2×2.02=22.96cm，單肢長(zhǎng)細(xì)比滿足規(guī)范規(guī)定，無須驗(yàn)算分肢剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定；分肢采用型鋼，也不必驗(yàn)算其局部穩(wěn)定。第100頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件柱的剪力4、綴條設(shè)計(jì)

每肢斜綴條的內(nèi)力單根綴條截面面積為A1＝3.486cm2，最小回轉(zhuǎn)半徑i＝0.89cm長(zhǎng)細(xì)比查表6.4.1截面為b類，查附表4.2得：

＝0.912第101頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件折減系數(shù)，綴條采用等邊角鋼時(shí)

穩(wěn)定性驗(yàn)算

滿足要求。雖然應(yīng)力富裕較大，但所選綴條截面規(guī)格已屬于最小規(guī)格。綴條無孔洞削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度。

綴條的連接角焊縫采用兩面?zhèn)群福礃?gòu)造要求取hf=4mm；單面連接的單角鋼按軸心受力計(jì)算連接時(shí)，g=0.85。（驗(yàn)算略）第102頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件1、按實(shí)軸的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸二、綴板柱設(shè)計(jì)與綴條柱相同，選用2[28bA＝91.24cm2，iy＝10.59≈10.6cm，y0＝2.02cm，i1＝2.3cm，I1＝242.1cm4柱自重：g＝2×35.81×9.8×1.2×1.3＝6572Nxyxyb11[28bl012、按雙軸等穩(wěn)定原則確定分肢間距因?yàn)閥＝56.6，按規(guī)范規(guī)定1≤0.5y＝0.5×56.6＝28.3且1≤40，取

1＝28.3。則第103頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受力構(gòu)件

需要的繞虛軸的回轉(zhuǎn)半徑ix由附錄5得ix＝0.44b 則b＝12.2/0.44＝27.7cm，取b＝28cm。兩槽鋼翼緣間凈距:280-2×84＝112mm>100mmxyxyb11[28bl01

虛軸穩(wěn)定驗(yàn)算

因?yàn)槭前磳?duì)實(shí)軸的整體穩(wěn)定而選擇的截面尺寸，對(duì)實(shí)軸的整體穩(wěn)定滿足要求。對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定驗(yàn)算第104頁(yè)，共128頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理DesignPrinciplesofSteelStructure第六章軸心受