鋼鋁組合截面桿件的設(shè)計(jì)計(jì)算

鋼鋁組合截面桿件的設(shè)計(jì)計(jì)算摘要鋼鋁組合截面是工程中經(jīng)常應(yīng)用的一種截面形式。本文對鋼鋁組合截面的截面特性計(jì)算以及截面驗(yàn)算進(jìn)行簡略的介紹。關(guān)鍵詞鋼鋁組合截面，鋼鋁疊合截面一．引言在幕墻支承結(jié)構(gòu)和鋁合金門窗骨架設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省鋁合金用量、降低成本，往往采用鋼、鋁組合截面的桿件，外露部分采用鋁合金型材，隱蔽部分亦即主要受力部分采用鋼型材，這樣，即達(dá)到了外表美觀靚麗、截面小巧而承載能力高、造價(jià)又低廉的目的。另外，在幕墻加固工程中，鋼鋁組合截面也時(shí)有應(yīng)用。鋼、鋁組合截面的形式，一般常用的不外乎如圖1所示的兩種。其中a所示的是將鋼型材川入鋁合金型材的腔內(nèi)；而b所示是鋼、鋁合金型材并列，二者截面一般有一個(gè)共同的對稱軸。對于這兩種截面形式，視鋼、鋁型材的組合方式，又可分為疊合式和組合式兩種。所謂疊合式，即鋼、鋁型材之間不加連接，僅僅從構(gòu)造上能保證二者同時(shí)受力即可；而組合式和疊合式不同，它是在鋼、鋁型材之間用物理的或化學(xué)的方法將二者緊密相連的組合形式。由于這兩種截面的組合方式不同，所以在受力后的表現(xiàn)也不同，設(shè)計(jì)計(jì)算方法也完全不同，下面分別予以介紹。圖1二．疊合式截面桿件的設(shè)計(jì)如圖2所示疊合式截面桿，當(dāng)其在橫向力作用下受彎時(shí)，桿件將發(fā)生彎曲變形。由于鋼、鋁型材之間不加連接，因此，在二者接觸面間無任何約束（忽略摩擦），當(dāng)桿件發(fā)生彎曲變形時(shí)，在接觸面間，二者會(huì)產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)，受荷前在同一豎向截面內(nèi)的abcd亦不在同一截面了，可見，此時(shí)的受彎桿件，已不符合“平截面的假定”條件，因此，二者已不能按一體進(jìn)行計(jì)算了?？紤]到鋼、鋁型材受荷后，截面未脫開，二者有著共同的邊界約束條件，在正常受力情況下，變形在彈性范圍內(nèi)，因此二者各自沿自身截面中和軸產(chǎn)生撓曲，且，二者產(chǎn)生的撓度相等。所以：=亦即，二者分配的荷載與其剛度成正比，于是有：ql=；qg=若以內(nèi)力的形式來表達(dá)，亦可寫成如下的形式：Ml=；Mg=Nl=；Ng=其中：M，N-----總彎矩，總軸力圖2有M洗l駕，勤N飾l賣----縣-為鋁合金型湊材分配的剛彎矩，軸圣力妨M瞞g捏，爬N泡g馬----悅-仿鋼型材分襲配的彎矩賴，軸力殖A玻l斜，宏A漿g漏----捷-慌鋁合金型唯材截面面逢積，鋼型冠材截面面凍積欺據(jù)此即可鋸對疊合式偶截面桿件榮進(jìn)行設(shè)計(jì)掉了。板三．組合辟式截面桿識(shí)件的設(shè)計(jì)雹：淹當(dāng)在鋁合勞金型材和加鋼型材接蕩合面處設(shè)席置抗剪連砌接件，以駛約束在桿椒件受力變遼形時(shí)發(fā)生透沿接合面紛的相互錯(cuò)銅動(dòng)，則二機(jī)者相當(dāng)于藥一體一樣競。如圖挖3,棟滴當(dāng)其在橫返向力作用熔下受彎時(shí)竹，桿件將臂發(fā)生彎曲纏變形，受額荷前在同公一豎向截飲面內(nèi)的脈abcd留，彎曲后達(dá)截面雖然慢隨之發(fā)生累偏轉(zhuǎn)，但衛(wèi)仍然保持軋?jiān)谕黄綑z面內(nèi)?？商阂姡藭r(shí)成的受彎桿志件，符茫合家“泄平截面的碼假務(wù)定鉗”愉條件，因供此，二者占已不是分驅(qū)別沿自身妥截面中和煩軸產(chǎn)生撓湯曲，而是響沿統(tǒng)一的淋中和軸產(chǎn)鹽生撓曲了摟，故，應(yīng)貴該按組合娃截面進(jìn)行牧計(jì)算。突1少.姥組合截面副幾何參數(shù)葵的計(jì)算：廊由于鋁合松金型材和查鋼型材的蔽物理力學(xué)抱性能不同五，因此二愉者的組合竿不能是二教者截面幾纏何圖形的堆簡單的組句合，而必檢須考慮二爹者彈性模府量的不同蔽。如圖謹(jǐn)4銅所示截面殲，鋁合金侄型材和鋼足型材有一繼共同的形搞心顧軸疲父y好，賢則組合截痛面的形心令必在此軸野上。設(shè)鋁羅合金型材頑的截面積具為復(fù)A欺l0爆，對自身假形心軸的劃慣性矩河為縮I債lx0膀、卷尤切婚己圖勻3碌I彼ly0申；鋼型材牌的截面積妹為會(huì)A起g0稈，對自身嗚形心軸的襖慣性矩貫為飽I甜gx0答、救I犁gy0演。鋁合金嫂型材和鋼枝型材彈性址模量之比周為αE=范(瀉1).遇捧組合截面豎面積悄:停當(dāng)按鋼、多鋁分別換蝕算時(shí)：幟困匙A激g稅=戚A婦g0膛+樓α譽(yù)E優(yōu)A蒜l0騾；瘡A達(dá)l悉=支(譯2).課組合截面鐮形心座標(biāo)離：設(shè)其座闖標(biāo)為命(炮x烏0流,y渠0猛)碑，已蹤知依冊慈勤谷耳圖紹4噸x巡0默=0,駝現(xiàn)求細(xì)y越0難。設(shè)鋼、戶鋁截面形域心距為錫h瑞0絞，則組合伴截面形心波至鋁截面獄形心的距努離：愛當(dāng)按鋼、脾鋁分別換規(guī)算時(shí)：朵彎焦y春g筐0串=學(xué)；芒y舊l絡(luò)0績=秘(亞3松).蔬組合截面貝慣性矩糟:茅當(dāng)按鋼、轎鋁分別換搞算時(shí)：色姥倚I志g籃x斗=鵝；言I竿gy噸=芳I面lx津=仁；兆I拘l(wèi)y熄=掛(左4).谷組合截面燦抵抗矩佛:金缸設(shè)鋁合金假截面最外昏緣至組合破截面形心嫂軸的距離句為嘩h餡l接，鋼截面稠最外緣至似組合截面幻形心軸的寶距離為惕h之g耀，則截面貧抵抗矩：鑼當(dāng)按鋼、迅鋁分別換五算時(shí)：蘆滿睡W澤gx爆=御；嫂W恥lx競=圍同理可牧求舞W尼gy織尊、桐W荷ly蓬。暈(祝5).桐懸組合截面親回轉(zhuǎn)半徑剪：角當(dāng)按鋼、悄鋁分別換球算時(shí)：根詢洗r怒gx辮=柔；紐r黎lx交=貞同理可爛求巖r蕉gy聲世、鹿r礙ly水。訴2.弱組合截面勉的驗(yàn)算：鬼在已知內(nèi)微力和求得差組合截面廣幾何參數(shù)訴后，便可犬按一般截礎(chǔ)面的驗(yàn)算改方法一樣榴對組合截漆面進(jìn)行驗(yàn)菊算了。但邪，這里必松須指出，此對組合截足面驗(yàn)算時(shí)屯，要針對孔鋁合金截色面部分和陶鋼截面部悶分分別進(jìn)諷行驗(yàn)算，晨且，各自雨驗(yàn)算時(shí)要名用換算成港各自材料費(fèi)的截面幾殿何參數(shù)。嬌此外，由詠于鋁合金易截面部分錦和鋼截面瞇部分的局購部壁厚可鉛能均較薄倒，因此，與截面的局城部穩(wěn)定應(yīng)訓(xùn)予驗(yàn)算，摟要分別控欄制在各自衛(wèi)允許的寬坑厚比之內(nèi)逮。凈鋁合金截悉面允許的殖寬厚比：蒼截面自由墊挑出部分丸：灑≤膀15遞截面雙邊奧支承板件針：蛾≤屋30掉鋼截面允戲許的寬厚茫比：慌截面自由誕挑出部分的：乘≤蘆截面雙邊牧支承板件廚：尸≤歉其中雞：坦探為鋼材的戚屈服點(diǎn)卻3.雙抗剪連接通件的計(jì)算秤：設(shè)鋁合雷金截面對捎組合截面承形心軸的虜靜面矩捷為殺S武lx毫，組合截案面按鋁合牢金換算時(shí)成的慣性矩萍為謠I杠lx兆，鋼、鋁明截面間抗士剪連接件覺的縱向的閣距離為漫l須1瓜,掉沾同一截面后處具有倍n塌個(gè)抗剪連韻接件，當(dāng)碧組合截面雁桿在驗(yàn)算期段的剪力渠為替V清時(shí)，則，出每個(gè)抗剪惹連接件承包受的剪力潛為澇［滴1嚇］舅：V1=其中：滔要求：年V直1業(yè)≤佩[V眨H遣]狡其中：嫩[V詢H外]姑----芝--于離抗剪連接賞件的設(shè)計(jì)財(cái)承剪力蕩對于沿桿恰件長度剪份力分布不呀等時(shí)，允貸許抗剪連脊接件按不勻等距布置需。擴(kuò)這里