5軸心受力構件1公開課教案課件

哈爾濱工業(yè)大學（威海）

哈爾濱工業(yè)大學（威海）土木工程系第五章

軸心受力構件鋼結構設計原理§5.1軸心受力構件的應用和截面形式軸心受力構件定義軸心受拉構件——軸心拉桿軸心受壓構件——軸心壓桿軸心受力構件的應用屋架、托架、塔架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼等以及支撐系統(tǒng)支承屋蓋、樓蓋或工作平臺的豎向受壓構件的柱§5.1軸心受力構件的應用和截面形式柱的組成和形式

柱頭、柱身、柱腳柱頭支承上部結構并將其荷載傳給柱身，柱腳則把荷載由柱身傳給基礎按截面組成分為：實腹柱、格構柱組成和形式組成和形式軸心受力構件的分類實腹式構件：具有整體連通的截面，有三種常見形式①熱軋型鋼截面，如圓鋼、圓管、方管、角鋼、工字鋼、T型鋼、寬翼緣H型鋼和槽鋼等，常用工字形、H形和圓管②冷彎型鋼截面，如卷邊和不卷邊的角鋼或槽鋼與方管③型鋼或鋼板連接而成的組合截面分類

格構式構件：分肢（兩個或多個）、綴件分肢：軋制槽鋼或工字鋼綴件：綴條或綴板，將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時產生的剪力。綴條由角鋼的斜桿組成、或斜桿與橫桿共同組成，與分肢翼緣組成桁架體系，使橫向抗剪剛度較大綴板常采用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系，剛度略低

分類軸心受力構件需要驗算的內容需要驗算的內容軸心受力構件軸心受拉構件軸心受壓構件強度（承載能力極限狀態(tài)）剛度（正常使用極限狀態(tài)）強度剛度（正常使用極限狀態(tài)）整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）§5.2軸心受力構件的強度和剛度軸心受力構件以截面上的平均應力達到鋼材的屈服強度作為強度計算準則。（6.2.1）

N

——

軸心力設計值；

A——

構件的毛截面面積；

f

——

鋼材抗拉或抗壓強度設計值。1.截面無削弱

構件以全截面平均應力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。設計時，作用在軸心受力構件中的外力N應滿足：§5.2.1軸心受力構件的強度計算

§5.2軸心受力構件的強度和剛度軸心受力構件以截面上的平均應力達到鋼材的屈服強度作為強度計算準則。（6.2.1）

N

——

軸心力設計值；

A——

構件的毛截面面積；

f

——

鋼材抗拉或抗壓強度設計值。1.截面無削弱

構件以全截面平均應力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。設計時，作用在軸心受力構件中的外力N應滿足：§5.2.1軸心受力構件的強度計算

§5.2軸心受力構件的強度和剛度2.有孔洞等削弱

◎

彈性階段－應力分布不均勻；

◎

極限狀態(tài)－凈截面上的應力為均勻屈服應力。

（5.2.2）截面削弱處的應力分布NNNNs0

smax=3s0

fy

(a)彈性狀態(tài)應力(b)極限狀態(tài)應力構件以凈截面的平均應力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)。設計時應滿足

An——

構件的凈截面面積§5.2.1軸心受力構件的強度計算

對有螺紋的拉桿：An取螺紋處的有效截面面積計算普通螺栓連接時：并列時為凈截面；錯列時按I—I、Ⅱ—Ⅱ或Ⅲ-Ⅲ中的截面較小值計算§5.2.1軸心受力構件的強度計算

對于高強度螺栓摩擦型連接摩擦力均勻分布于螺孔四周，在孔前接觸面已傳遞一半的力

其中：n為連接一側的高強度螺栓總數(shù)；n1計算截面(最外列螺栓處)上的高強度螺栓數(shù)目；0.5—孔前傳力系數(shù)?！?.2.1軸心受力構件的強度計算

單面連接的單角鋼軸心受力構件處于雙向偏心受力狀態(tài)，試驗表明其極限承載力約為軸心受力構件極限承載力的85%左右因此單面連接的單角鋼按軸心受力計算強度時，鋼材強度設計值應乘以折減系數(shù)0.85§5.2.1軸心受力構件的強度計算

殘余應力對強度的影響焊接構件和軋制型鋼構件均會產生殘余應力殘余應力是自相平衡的內力，在軸力作用下，除了使構件部分截面較早地進入塑性狀態(tài)外，并不影響構件的靜力強度所以在驗算軸心受力構件強度時，不必考慮殘余應力的影響§5.2.1軸心受力構件的強度計算

殘余應力對強度的影響焊接構件和軋制型鋼構件均會產生殘余應力殘余應力是自相平衡的內力，在軸力作用下，除了使構件部分截面較早地進入塑性狀態(tài)外，并不影響構件的靜力強度所以在驗算軸心受力構件強度時，不必考慮殘余應力的影響§5.2.1軸心受力構件的強度計算

§5.2.2軸心受力構件的剛度計算進行剛度計算的原因軸心受力構件剛度不足時：自重作用下容易產生過大的撓度在動力荷載作用下容易產生振動在運輸和安裝過程中容易產生彎曲衡量剛度的指標軸心受力構件的剛度通常用長細比λ來衡量，長細比愈小，表示構件剛度愈大，反之則剛度愈小。因此規(guī)定了構件的容許長細比[λ]。要求構件的實際長細比不超過容許長細比。從而影響正常使用

容許長細比受壓構件彎曲變形后，附加彎矩效應遠比受拉構件嚴重，因而容許長細比[λ]限制較嚴直接承受動力荷載的受拉構件也比承受靜力荷載或間接承受動力荷載的受拉構件不利，容許長細比[λ]限制也較嚴§5.2.2軸心受力構件的剛度計算長細比的計算方法

l0x、l0y為構件的計算長度，l0為構件的幾何長度

μ為計算長度系數(shù)，根端部約束條件有關，見下節(jié)

ix、iy為截面回轉半徑當截面主軸在傾斜方向時（如單角鋼截面和雙角鋼十字形截面），其主軸常標為x0軸和y0軸§5.2.2軸心受力構件的剛度計算§5.3軸心受力構件的整體穩(wěn)定§5.3.1整體失穩(wěn)的現(xiàn)象§5.3.2無缺陷軸心受壓構件的屈曲§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響§5.3.4幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響§5.3.1整體失穩(wěn)的現(xiàn)象穩(wěn)定的分類理想直桿的分枝點失穩(wěn)，也稱為第一類穩(wěn)定問題；非理想直桿的極值點失穩(wěn)，也稱為第二類穩(wěn)定問題。臨界力與臨界應力失穩(wěn)時所對應的軸向荷載稱為臨界力Ncr；相應的截面上的平均應力稱為臨界應力σcr。§5.3軸心受力構件的整體穩(wěn)定§5.3.1整體失穩(wěn)的現(xiàn)象穩(wěn)定的分類理想直桿的分枝點失穩(wěn)，也稱為第一類穩(wěn)定問題；非理想直桿的極值點失穩(wěn)，也稱為第二類穩(wěn)定問題。臨界力與臨界應力失穩(wěn)時所對應的軸向荷載稱為臨界力Ncr；相應的截面上的平均應力稱為臨界應力σcr?！?.3軸心受力構件的整體穩(wěn)定軸心受壓柱的失穩(wěn)形式

彎曲失穩(wěn)：失穩(wěn)時某個主軸平面內的變形迅速增加，達到臨界承載力。雙軸對稱的工字形、箱形截面§5.3.1整體失穩(wěn)現(xiàn)象扭轉失穩(wěn)：壓力達臨界值時，突然發(fā)生微扭轉，N再稍微增加，扭轉變形迅速增大而使構件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為扭轉失穩(wěn)抗扭剛度較差的軸心受壓構件（如十字形截面）§5.3.1整體失穩(wěn)現(xiàn)象彎扭失穩(wěn)：單軸對稱（如T形截面）的軸心受壓構件繞對稱軸失穩(wěn)時，發(fā)生彎曲產生彎矩的同時，在形心上產生剪力，由于形心與剪心不重合，在發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨有扭轉變形，故稱為彎扭失穩(wěn)單軸對稱或沒有對稱軸的軸壓構件§5.3.1整體失穩(wěn)現(xiàn)象鋼結構中對不同失穩(wěn)形式的考慮方法鋼結構中壓桿的板件較厚，構件的抗扭剛度較大，失穩(wěn)時主要發(fā)生彎曲屈曲單軸對稱截面的構件繞對稱軸彎扭屈曲時，當采用考慮扭轉效應的換算長細比后，也可按彎曲屈曲計算十字形截面限制在壓桿中使用，一般不考慮扭轉失穩(wěn)問題因此彎曲屈曲是研究的重點與基礎§5.3.1整體失穩(wěn)現(xiàn)象彈性彎曲屈曲兩端鉸接、理想等截面，彈性屈曲的微彎狀態(tài)時，由內外力矩平衡條件，求解后可得到著名的歐拉臨界力公式：§5.3.2無缺陷軸心受壓構件的屈曲方程通解：臨界力：臨界應力：彈性彎曲屈曲兩端鉸接、理想等截面，彈性屈曲的微彎狀態(tài)時，由內外力矩平衡條件，求解后可得到著名的歐拉臨界力公式：§5.3.2無缺陷軸心受壓構件的屈曲方程通解：臨界力：臨界應力：Ncr——歐拉臨界力，常計作NE

E——歐拉臨界應力，E——材料的彈性模量A——壓桿的截面面積

——桿件長細比（=l0/i）i——回轉半徑（i2=I/A）m----構件的計算長度系數(shù)l----構件的幾何長度1、理想軸心受壓構件彎曲屈曲臨界力隨抗彎剛度的增加和構件長度的減小而增大；2、當構件兩端為其它支承情況時，通過改變桿件計算長度的方法考慮。§5.3.2無缺陷軸心受壓構件的屈曲2）歐拉臨界力的使用范圍

歐拉公式的推導中，假定材料無限彈性（E為常量），因此當臨界應力超過鋼材比例極限fp后，歐拉臨界力公式不再適用，需滿足：或：即：λ>λp的軸壓構件，才能發(fā)生彈性失穩(wěn)，可使用歐拉公式

λ<λp的軸壓構件，屈曲前應力已超過比例極限，構件處于彈塑性階段，應按彈塑性屈曲計算其臨界力從歐拉公式可看出，彈性失穩(wěn)時臨界力與鋼材強度無關，因此長細比較大的軸壓構件采用高強鋼材并不能提高其穩(wěn)定承載力§5.3.2無缺陷軸心受壓構件的屈曲§5.3.2無缺陷軸心受壓構件的屈曲3）彈塑性彎曲屈曲的切線模量理論

1889年恩格塞爾用應力-應變曲線的切線模量

代替歐拉公式中的彈性模量E，將歐拉公式推廣至非彈性范圍.

1.殘余應力的產生和分布規(guī)律A、產生的原因①焊接時的不均勻加熱和冷卻；②型鋼熱扎后的不均勻冷卻；③板邊緣經火焰切割后的熱塑性收縮；④構件冷校正后產生的塑性變形。B、實測的殘余應力分布較復雜而離散，分析時常采用其簡化分布圖（計算簡圖）。§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響軋制H型鋼焊接H型鋼（軋制板）焊接H型鋼（火焰切割）軋制板

火焰切割板主要研究縱向殘余應力§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響軋制H型鋼焊接H型鋼（軋制板）焊接H型鋼（火焰切割）軋制板

火焰切割板主要研究縱向殘余應力0.3fy0.3fy0.3fy0.3fyσrc=0.3fyσ=0.7fyfy（A）0.7fy<σ<fyfy（B）

σ=fyfy（C）2.殘余應力影響下短柱的

－

曲線以熱扎H型鋼短柱為例：σ=N/Aε0fyfpσrcfy-σrcABC當N/A<0.7fy時，截面上的應力處于彈性階段。當N/A＝0.7fy時，翼緣端部應力達到屈服點，該點稱為有效比例極限fp=fy-sr當N/A≥0.7fy時，截面的屈服逐漸向中間發(fā)展，壓縮應變逐漸增大。當N/A＝fy時，整個翼緣截面完全屈服。§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響殘余應力對構件穩(wěn)定承載力的影響

若σcr>fp，構件進入彈塑性階段，塑性區(qū)＋彈性區(qū)塑性區(qū)：Et=0，失效不能繼續(xù)承載彈性區(qū)：有效截面能繼續(xù)承載表明考慮殘余應力時，彈塑性屈曲的臨界應力為彈性歐拉臨界應力乘以折減系數(shù)Ie/IIe/I取決于構件截面形狀尺寸、殘余應力的分布和大小，以及構件屈曲時的彎曲方向導致構件屈曲時穩(wěn)定承載力降低或認為：Et=EIe/I§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響如圖翼緣為軋制邊的工字形截面。由于殘余應力的影響，翼緣四角先屈服，截面彈性部分的翼緣寬度為be，令

則繞x軸和y軸失穩(wěn)時的臨界應力分別為：殘余應力對繞弱軸屈曲的影響比繞強軸嚴重得多原因是遠離弱軸的部分是殘余壓應力最大的部分，而遠離強軸的部分則兼有殘余壓應力和殘余拉應力§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響火焰切割鋼板焊接而成的工字形截面。假設由殘余應力的影響，距翼緣中心各b/4處的部分截面先屈服，截面彈性部分的翼緣寬度be分布在翼緣兩端和中央。

繞x軸失穩(wěn)的臨界力與上面相同而繞y軸失穩(wěn)的臨界應力為：殘余應力對弱軸屈曲的影響，軋制翼緣比焰切翼緣更為嚴重火焰切割鋼翼緣板兩端為殘余拉應力，推遲其進入塑性§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響

即：λ<λp發(fā)生彈塑性失穩(wěn)時，殘余應力的影響越大，柱子曲線越低結論：考慮殘余應力的影響后，殘余應力越嚴重，Et越低，彈塑性穩(wěn)定承載力會越低§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響

即：λ<λp發(fā)生彈塑性失穩(wěn)時，殘余應力的影響越大，柱子曲線越低結論：考慮殘余應力的影響后，殘余應力越嚴重，Et越低，彈塑性穩(wěn)定承載力會越低§5.3.3力學缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響初始幾何缺陷的種類：初彎曲：實際軸壓構件在制造、運輸和安裝過程中產生的微小初彎曲初偏心：由于構造、施工和加載等方面的原因，可能荷載作用點與截面形心不重合因此構件除軸心力作用外，還存在因構件彎曲產生的附加彎矩，從而降低了構件的穩(wěn)定承載力§5.3.4幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲的影響5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響1.構件初彎曲（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中點的撓度：式中，a=N/NE,NE為歐拉臨界力;中點的彎矩為：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=0有初彎曲的軸心受壓構件的荷載－撓度曲線如圖，具有以下特點：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y趨于無窮時，N趨于NE

5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響y0yNNM=N?(y0+y)zya=N/NE,NE為歐拉臨界力;實際壓桿并非無限彈性體，當N達到某值時，在N和Mm的共同作用下，構件中點截面的最大壓應力會首先達到屈服點。假設鋼材為完全彈塑性材料。當撓度發(fā)展到一定程度時，構件中點截面最大受壓邊緣纖維的應力應該滿足：可解得以截面邊緣屈服為準則的臨界應力：上式稱為佩利(Perry)公式5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響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的荷載，相當于圖中的A或A’點。隨著N繼續(xù)增加，截面的一部分進入塑性狀態(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。到達曲線B或B’點時，截面塑性變形區(qū)已經發(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’對應的極限荷載Nc為有初彎曲構件整體穩(wěn)定極限承載力，又稱為壓潰荷載。求解極限荷載比較復雜，一半采用數(shù)值法。目前，我國規(guī)范GB50018仍采用邊緣纖維開始屈服時的荷載驗算軸心受壓構件的穩(wěn)定問題。5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響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的荷載，相當于圖中的A或A’點。隨著N繼續(xù)增加，截面的一部分進入塑性狀態(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。到達曲線B或B’點時，截面塑性變形區(qū)已經發(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’對應的極限荷載Nc為有初彎曲構件整體穩(wěn)定極限承載力，又稱為壓潰荷載。求解極限荷載比較復雜，一半采用數(shù)值法。目前，我國規(guī)范GB50018仍采用邊緣纖維開始屈服時的荷載驗算軸心受壓構件的穩(wěn)定問題。5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響施工規(guī)范規(guī)定的初彎曲最大允許值為

0=l/1000，則相對初彎曲為：由于不同的截面及不同的對稱軸，i/

不同，因此初彎曲對其臨界力的影響也不相同。fy0λ歐拉臨界曲線對x軸僅考慮初彎曲的柱子曲線對y軸xxyyscr5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響2.初偏心的影響解微分方程，即得：中點撓度為：NNl/2l/2zyve0zye00e0yNNN?(e

0+y)zy0z5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響其壓力—撓度曲線如圖：（1）曲線的特點與初彎曲壓桿相似，但曲線通過圓點。1.00ym/e0e0=3mme0=1mme0=0ABB’A’僅考慮初偏心軸心壓桿的壓力—撓度曲線5.3.4構件幾何缺陷對軸心受壓構件彎曲屈曲影響(2)對于相同的構件，當初偏心引起的彎矩與初彎曲相等時，初偏心的影響更為不利。？？？§5.4軸壓構件整體穩(wěn)定計算的實用方法需要考慮的缺陷殘余應力初彎曲初偏心后兩者常合并為一種，統(tǒng)一用初彎曲來代表§5.4.1實際軸壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法需要考慮的缺陷殘余應力初彎曲初偏心后兩者常合并為一種，統(tǒng)一用初彎曲來代表§5.4.1實際軸壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法軸壓構件的荷載－撓度曲線彈性－比例極限點－彈塑性－極值點(臨界荷載Nu)－下降段σcr0λ理想、彈性(歐拉臨界力)理想、彈塑性有殘余應力、彈塑性有殘余應力、初始彎曲、彈塑性有殘余應力、初始彎曲、初始偏心、彈塑性fyλyλpfp§5.4.1實際軸壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法軸壓構件臨界荷載的計算方法理想的軸心壓桿彈性階段：歐拉公式，是長細比的單一函數(shù)彈塑性階段：切線模量理論，也并不復雜非理想的軸心壓桿穩(wěn)定臨界力：受殘余應力、初彎曲、初偏心的影響，也受截面形狀、尺寸和屈曲方向的影響彈塑性階段時應變不但在同一截面各點而且沿構件軸線方向各截面都不同因此極限承載力的計算比較復雜計算方法數(shù)值法用計算機求解。如數(shù)值積分法、差分法等解微分方程的數(shù)值方法和有限單元法等§5.4.1實際軸壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法柱子曲線根據(jù)不同截面形狀和尺寸、不同加工條件和不同殘余應力分布及大小、不同的彎曲屈曲方向以及l(fā)/1000的初彎曲，按極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對多種實腹式軸心受壓構件彎曲屈曲算出了近200條柱子曲線§5.4.1實際軸壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法影響極限承載力的因素：長細比、截面形狀、彎曲方向、殘余應力分布和大小所以柱子曲線形成相當寬的分布帶軸壓構件的穩(wěn)定系數(shù)將柱子曲線分成a、b、c、d四組在λ=40～120的常用范圍：a比b高出4％～15％c比b低7％～13％d更低，主要用于厚板截面將柱子曲線分成a、b、c、d四組在λ=40～120的常用范圍：a比b高出4％～15％c比b低7％～13％d更低，主要用于厚板截面一般的截面屬于b類軋制圓管冷卻時均勻收縮，殘余應力很小，屬于a類格構式構件繞虛軸失穩(wěn)時，不宜考慮塑性發(fā)展，而采用邊緣屈服準則，與曲線b接近，屬b類槽形截面用于格構柱的分肢時，扭轉變形受到綴件的牽制，計算繞自身軸的穩(wěn)定時，按b類窄翼緣軋制普通工字鋼殘余應力以拉應力為主，對繞x軸彎曲屈曲有利，也屬于a類軋制邊，焊接工字形截面翼緣兩端存在較大的殘余壓應力，繞y軸比x軸失穩(wěn)時承載力降低較多，故前者歸入c類，后者歸入b類翼緣為焰切邊時，翼緣兩端部存在殘余拉應力，有利，繞x軸和繞y軸兩種情況都屬b類高層中的鋼柱采用熱軋或焊接H形、箱形截面：

壁厚較大，殘余應力大；會出現(xiàn)三向殘余應力；板的外表面往往是殘余壓應力；厚板質量較差，都會對穩(wěn)定承載力帶來不利影響。分類情況如下：§5.4.1實際軸壓構件的穩(wěn)定承載力計算方法受壓構件穩(wěn)定驗算公式

規(guī)范采用下面表達形式：其中：

N為軸心壓力設計值；A為構件毛截面面積；

φ為軸心受壓構件整體穩(wěn)定系數(shù)，可以查附表4.1~4.4，也可使用擬合公式；§5.4.2軸壓構件的整體穩(wěn)定計算

為構件的相對（或正則化）長細比

使用正則化長細比，能使公式無量綱化并能適用于各種屈服強度fy的鋼材

α1、α2、α3為擬合系數(shù)，見表6.4.3§5.4.2軸壓構件的整體穩(wěn)定計算

為構件的相對（或正則化）長細比

使用正則化長細比，能使公式無量綱化并能適用于各種屈服強度fy的鋼材

α1、α2、α3為擬合系數(shù)，見表6.4.3§5.4.2軸壓構件的整體穩(wěn)定計算截面為雙軸對稱或極對稱的構件計算軸壓構件整體穩(wěn)定時，長細比應按下列規(guī)定確定：§5.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比為了避免發(fā)生扭轉屈曲，對雙軸對稱十字形截面構件，λx或λy取值不得小于5.07b/t(其中b/t為懸伸板件寬厚比)十字形截面構件截面為單軸對稱的構件

原因：繞y軸發(fā)生彎曲屈曲時，彎矩的存在將使截面形心上產生沿x軸方向的水平剪力V。V不通過剪心S，將發(fā)生繞S的扭矩。從而產生彎扭屈曲?！?.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比繞非對稱軸x軸發(fā)生彎曲屈曲繞對稱軸y軸的彎扭屈曲彎扭屈曲的臨界力單軸對稱截面繞對稱軸失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)的臨界力Nyz彎曲失穩(wěn)的臨界力NEy扭轉失穩(wěn)的臨界力Nz按彈性穩(wěn)定理論可得之間關系式令§5.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比It為毛截面抗扭慣性矩；

Iw為毛截面扇性慣性矩，對T形截面(軋制、雙板焊接、雙角鋼組合)、十字形截面和角形截面可近似取Iw=0；

lw為扭轉屈曲的計算長度

，lw＝l0y一般彎扭屈曲的臨界力比繞y軸彎曲屈曲的要低因此仍按繞y軸彎曲屈曲計算臨界力時，應乘以降低系數(shù)，即用計及扭轉效應的換算長細比λyz代替λye0為截面形心至剪心的距離

i0為截面對剪心的極回轉半徑λy為構件對對稱軸的長細比λz為扭轉屈曲的換算長細比§5.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比角鋼組成的單軸對稱截面構件

對于常用的單角鋼和雙角鋼組合T形截面，可按簡化公式計算換算長細比λyz

§5.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比角鋼組成的單軸對稱截面構件

對于常用的單角鋼和雙角鋼組合T形截面，可按簡化公式計算換算長細比λyz

§5.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比角鋼組成的單軸對稱截面構件

對單面連接的單角鋼軸心受壓構件，考慮強度設計值折減系數(shù)γ后，可不考慮彎扭效應的影響§5.4.3軸壓構件整體穩(wěn)定計算的構件長細比§5.5軸心受壓構件的局部穩(wěn)定局部屈曲示意實腹式軸心受壓構件的組成板件為矩形平面板件承受均勻壓力可能在達到強度承載力之前先失去局部穩(wěn)定b/t>5~8稱為薄板§5.5.1均勻受壓板件的屈曲薄板的屈曲方程當面內荷載達到一定值時板會由平板狀態(tài)變?yōu)槲⑽澢鸂顟B(tài)——屈曲根據(jù)彈性力學小撓度理論，得到薄板的屈曲平衡方程為：w為板的撓度；Nx、Ny為x,y方向單位寬度上所承受的力；Nxy為單位寬度上的剪力；D為板單位寬度的抗彎剛度：薄板的屈曲方程當面內荷載達到一定值時板會由平板狀態(tài)變?yōu)槲⑽澢鸂顟B(tài)——屈曲根據(jù)彈性力學小撓度理論，得到薄板的屈曲平衡方程為：w為板的撓度；Nx、Ny為x,y方向單位寬度上所承受的力；Nxy為單位寬度上的剪力；D為板單位寬度的抗彎剛度：對于如圖所示四邊簡支板，在單向荷載作用下方程變?yōu)椋呵匠痰慕馍鲜龇匠痰慕饪梢杂秒p重三角級數(shù)形式表示：

m為屈曲時沿x方向的半波數(shù)，n為y向半波數(shù)§5.5.1均勻受壓板件的屈曲將通解代入微分方程，可得單向均勻受壓荷載下四邊簡支板的臨界屈曲荷載Nxcr：

臨界荷載的最小值即當m,n取何值時，Nxcr最小？顯然當n=1時，Nxcr最小，意味著板屈曲時沿y方向只形成一個半波此時屈曲荷載變?yōu)椋?/p>

k稱為板的屈曲系數(shù)，可以用它來衡量板的臨界承載力。§5.5.1均勻受壓板件的屈曲圖中這些曲線構成的下界線是k的取值

當a/b>1時，板將撓曲成幾個半波，k基本為常數(shù)；只有a/b<1時，才可能使臨界力大大提高，但很難做到；因此當a/b

1時，對任何m和a/b情況均可取k=4，即：m取1，2，3,4

時，k與a/b的關系曲線其它邊界條件和荷載形式下的臨界荷載其它情況的屈曲荷載都可寫成相同形式，只是k的取值不同臨界荷載/(t×1)，得臨界應力：考慮到鋼梁受力時，并不是組成梁的所有板件同時屈曲，板件之間存在相互約束，引入約束系數(shù)

：即上式適用于板邊并不一定是簡支的情況§5.5.1均勻受壓板件的屈曲彈塑性屈曲臨界應力受當軸心受壓構件中板件的臨界應力超過比例極限fp時，進入彈塑性受力階段變?yōu)閺椝苄跃植壳鷨栴}，此時板件變?yōu)檎划愋园逖厥芰Ψ较駿降為切線模量ηE，與壓力垂直的方向仍為E這時可用代替E，按下列近似公式計算其臨界應力：根據(jù)試驗取彈性模量修正系數(shù)為：

λ為構件兩方向長細比的較大值§5.5.1均勻受壓板件的屈曲彈塑性屈曲臨界應力受當軸心受壓構件中板件的臨界應力超過比例極限fp時，進入彈塑性受力階段變?yōu)閺椝苄跃植壳鷨栴}，此時板件變?yōu)檎划愋园逖厥芰Ψ较駿降為切線模量ηE，與壓力垂直的方向仍為E這時可用代替E，按下列近似公式計算其臨界應力：根據(jù)試驗取彈性模量修正系數(shù)為：

λ為構件兩方向長細比的較大值§5.5.1均勻受壓板件的屈曲確定板件寬(高)厚比限值的準則為了防止局部失穩(wěn)，采用限制其板件寬(高)厚比的辦法寬(高)厚比限值的原則：等應力原則：使構件應力達到屈服前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲臨界應力不低于屈服應力；等穩(wěn)定原則：使構件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲臨界應力不低于整體屈曲臨界應力?！?.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法

后一準則與構件長細比發(fā)生關系，對中等以上長細比的構件發(fā)生彈性整體失穩(wěn)時更合理，前一準則對短柱比較適合§5.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法軸心受壓構件板件寬(高)厚比的限值軋制型鋼(工、H、槽、T、角)的翼緣和腹板一般不必驗算對焊接組合截面構件，一般采用限制板件寬(高)厚比辦法來保證局部穩(wěn)定§5.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法工字形截面翼緣：翼緣為三邊簡支一邊自由，k=0.425腹板薄，對翼緣幾乎沒有嵌固作用χ=1.0彈塑性階段，彈性模量修正系數(shù)η按前述并使局部屈曲臨界應力σcr≥φfy可得翼緣寬厚比限值為：λ為構件兩方向長細比的較大值當λ≤30時，取λ＝30；當≥100時，取λ＝100§5.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法腹板：腹板為四邊支承板，屈曲系數(shù)k=4.0翼緣對腹板有一定的彈性嵌固，χ=1.3彈性模量修正系數(shù)η按前面公式計算并使局部屈曲臨界應力σcr≥φfy可得腹板高厚比限值為：λ為構件兩方向長細比的較大值當λ≤30時，取λ＝30；當≥100時，取λ＝100§5.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法T形截面翼緣：三邊支承一邊自由，與工字形截面翼緣同腹板：三邊支承一邊自由，屈曲受到翼緣一定程度的嵌固作用，故腹板的寬厚比限值可適當放寬焊接T形截面幾何缺陷和殘余壓力都比熱軋大，采用了相對較低的限值§5.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法T形截面翼緣：三邊支承一邊自由，與工字形截面翼緣同腹板：三邊支承一邊自由，屈曲受到翼緣一定程度的嵌固作用，故腹板的寬厚比限值可適當放寬焊接T形截面幾何缺陷和殘余壓力都比熱軋大，采用了相對較低的限值§5.5.2軸心受壓構件局部穩(wěn)定的計算方法箱形截面

翼緣和腹板均為四邊支承板，但翼緣和腹板一般用單側焊縫連接，嵌固差χ=1.0

采用局部屈曲臨界應力不低于屈服應力的準則，與構件的長細比無關，即5.5軸壓構件的局部穩(wěn)定

加強局部穩(wěn)定的措施

不滿足板件寬（高）厚比要求時，加大厚度，使之滿足對工字形腹板也可設縱向加勁肋，減小腹板計算高度縱向加勁肋宜在腹板兩側成對配置，外伸寬度bz≥10tw，厚度tz≥0.75tw同時按構造布置橫向加勁肋，橫向加勁肋bs≥(h0/30+40mm)、ts≥bs/15。5.5軸壓構件的局部穩(wěn)定

認為腹板中間部分退出工作，僅考慮腹板寬度各為的部分和翼緣作為有效截面但在計算構件的長細比和整體穩(wěn)定系數(shù)φ時，仍用全部截面腹板的有效截面大型截面的腹板，為滿足高厚比要求，采用較厚腹板不經濟可允許腹板屈曲，利用屈曲后強度，采用有效截面進行計算構件的強度和穩(wěn)定性5.5軸壓構件的局部穩(wěn)定

§5.6實腹式軸心受壓構件的截面設計

§5.6.1截面設計原則為避免彎扭失穩(wěn)，一般采用雙軸對稱截面選擇雙軸對稱實腹截面時，應考慮以下幾個原則：（1）等穩(wěn)定性原則：φx=φy，以達到經濟的效果（2）寬肢薄壁原則：滿足局部穩(wěn)定條件下，盡量開展（3）連接方便（4）制造省工：構造簡單，加工方便，取材容易§5.6.1截面設計原則

§5.6.1截面設計原則為避免彎扭失穩(wěn)，一般采用雙軸對稱截面選擇雙軸對稱實腹截面時，應考慮以下幾個原則：（1）等穩(wěn)定性原則：φx=φy，以達到經濟的效果（2）寬肢薄壁原則：滿足局部穩(wěn)定條件下，盡量開展（3）連接方便（4）制造省工：構造簡單，加工方便，取材容易§5.6.1截面設計原則

§5.6.2截面選擇確定所需要的截面積：

假定λ=50～l00(壓力大時取較小值，反之取較大值)，根據(jù)λ、截面分類和鋼材級別可查得整體穩(wěn)定系數(shù)φ值，則所需要的截面面積為：確定兩個主軸所需要的回轉半徑：§5.6.2截面選擇

求出所需截面的輪廓尺寸：

對于型鋼截面，根據(jù)所需Areq和ireq選擇型鋼的型號(附錄8)

對于焊接組合截面，根據(jù)所需ireq與截面高度h、寬度b之間的近似關系，即ix=α1h，iy=α2b，(附錄5)，可得：系數(shù)α1、α2與截面形式有關確定截面各板件尺寸(對于焊接組合截面)：

根據(jù)所需的Areq、h、b，并考慮局部穩(wěn)定和構造要求，初選截面尺寸

h0和b宜取10mm的倍數(shù)，t和tw宜取2mm的倍數(shù)，tw應比t小，但一般不小于4mm由于假定的λ值不一定恰當，按照所需的Areq、h、b配置的截面可能會使板件厚度太大或太小，這時可適當調整h或b§5.6.2截面選擇

按照上述步驟初選截面后，需進行強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定驗算如驗算不完全滿足要求，應調整尺寸重新驗算，直到滿足§5.6.3截面驗算§5.6.3截面驗算

h0/tw>80時，為防止施工和運輸中發(fā)生扭轉變形、提高抗扭剛度，應設置橫向加勁肋，a<3h0為保證幾何形狀、提高抗扭剛度，在受有較大橫向力處和運送單元兩端設置橫隔。構件較長時還應設置中間橫隔，間距不得大于截面較大寬度的9倍或8m。翼緣與腹板的焊縫受力很小，可按構造取hf=4～8mm。§5.6.4構造要求§5.6.4構造要求

[例題1]如圖所示為一管道支架，其支柱的軸心壓力（包括自重）設計值為＝1450kN，柱兩端鉸接，鋼材為Q345鋼，截面無孔洞削弱。試設計此支柱的截面：①用軋制普通工字鋼；②用軋制H型鋼；③用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊；④改為Q235鋼，以上所選截面是否可以安全承載？例題1[例題1]如圖所示為一管道支架，其支柱的軸心壓力（包括自重）設計值為＝1450kN，柱兩端鉸接，鋼材為Q345鋼，截面無孔洞削弱。試設計此支柱的截面：①用軋制普通工字鋼；②用軋制H型鋼；③用焊接工字形截面，翼緣板為焰切邊；④改為Q235鋼，以上所選截面是否可以安全承載？例題1等穩(wěn)定原則：φx=φy←→λx=λy＝100例題1

例題1

例題1

例題1

寬肢薄壁原則：翼緣稍加厚，腹板更薄例題1

寬肢薄壁原則：翼緣稍加厚，腹板更薄例題1

例題1

例題1

例題1

由例題所得到的結論：①選擇普通工字鋼是不經濟的，無法達到等穩(wěn)定要求，繞強軸富裕太多

若必須采用此種截面，宜再增加側向支撐的數(shù)量②軋制H型鋼和焊接工字形截面，兩個方向的長細比非常接近，基本上做到了等穩(wěn)定性，用料更經濟

焊接工字形截面更容易實現(xiàn)等穩(wěn)定性要求，用鋼量最省，但焊接工字形截面的焊接工作量大例題1----結論

③改用Q235鋼后，軋制普通工字鋼仍可安全承載，而軋制H型鋼和焊接工字形截面卻不行

這是因為長細比大的軋制工字鋼基本上是彈性失穩(wěn)，鋼材強度對穩(wěn)定承載力影響不大而長細比小的軋制H型鋼和焊接工字鋼，截面積比軋制工字鋼小許多，失穩(wěn)時處于彈塑性工作狀態(tài)，鋼材強度對穩(wěn)定承載力有顯著影響可見：使用高強鋼材對長細比小的、發(fā)生彈塑性失穩(wěn)的構件有用；而對于長細比較大、發(fā)生彈性失穩(wěn)的構件沒有顯著作用。例題1----結論

③改用Q235鋼后，軋制普通工字鋼仍可安全承載，而軋制H型鋼和焊接工字形截面卻不行

這是因為長細比大的軋制工字鋼基本上是彈性失穩(wěn)，鋼材強度對穩(wěn)定承載力影響不大而長細比小的軋制H型鋼和焊接工字鋼，截面積比軋制工字鋼小許多，失穩(wěn)時處于彈塑性工作狀態(tài)，鋼材強度對穩(wěn)定承載力有顯著影響可見：使用高強鋼材對長細比小的、發(fā)生彈塑性失穩(wěn)的構件有用；而對于長細比較大、發(fā)生彈性失穩(wěn)的構件沒有顯著作用。例題1----結論

[例題2]如圖所示兩端鉸接（l0x=l0y=3000mm）的軸心受壓柱由長邊相并的不等邊角鋼構成，試驗算其承載力是否滿足要求。已知雙角鋼為2L125×80×10，軸向荷載設計值為N＝450kN，Q235B級鋼，f＝215N/mm2，孔徑d0＝22mm。例題2

§5.7格構式軸心受壓構件

§5.7.1格構式軸心受壓構件繞實軸的整體穩(wěn)定

不會發(fā)生扭轉和彎扭屈曲，往往發(fā)生繞截面主軸的彎曲屈曲應分別計算繞實軸和虛軸抵抗彎曲屈曲的能力繞實軸的彎曲屈曲與實腹式構件沒有區(qū)別，整體穩(wěn)定計算。按b類截面查穩(wěn)定系數(shù)。用于軸力較大、長度較小的柱用于軸力較小、長度較大的柱§5.7.1繞實軸的整體穩(wěn)定

§5.7.2格構式軸心受壓構件繞虛軸的整體穩(wěn)定格構柱綴件的形式

綴條式、綴板式繞虛軸穩(wěn)定驗算的特點

實腹構件彎曲屈曲時，剪切變形很小，對構件臨界力的降低不到1%，可以忽略不計格構柱繞虛軸彎曲屈曲時，兩個分肢不是實體相連，綴件的抗剪剛度弱，微彎時除彎曲變形外，還需要考慮剪切變形的影響，因此穩(wěn)定承載力有所降低?！?.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

格構柱繞虛軸的臨界承載力考慮格構柱的變形由彎曲變形和剪切變形兩部分組成使用穩(wěn)定理論，建立平衡微分方程，可求得臨界軸向荷載：相應的臨界應力為：換算長細比：γ－為單位剪力作用下的剪切角§5.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

綴條式格構柱單位剪切角為：繞虛軸彎曲屈曲的換算長細比為：繞虛軸彎曲屈曲的臨界應力為：λx為整個構件對虛軸的長細比；A為整個構件的毛截面面積；A1x為一個節(jié)間內兩側斜綴條毛截面面積之和；θ為綴條與構件軸線間的夾角§5.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

斜綴條與構件軸線夾角θ=40°-70°

變化不大按θ=45°，上式為27，由此換算長細比簡化為注意：當斜綴條與柱軸線間的夾角不在上述范圍內時，誤差較大，上式是偏于不安全的。應按精確公式計算。A1x→∞時λ0x=λx§5.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

綴板式格構柱繞虛軸彎曲屈曲的換算長細比為：λ1=l1/i1為柱肢的長細比k=(Ib/c)/(I1/l1)為綴板與柱肢線剛度比l1相鄰兩綴板間的中心距；I1、i1為每個分肢繞其平行于虛軸方向形心軸的慣性矩和回轉半徑；Ib為兩側綴板的慣性矩之和；c為兩柱肢的軸線間距。Ib→∞且l1→0時λ0x=λxcl0l1yyxx§5.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

一般k值較大，k≥6，綴板柱的換算長細比可以簡化為：k<6時，應按精確公式計算λ1=l01/i1為柱肢對1－1軸的長細比；l01為柱肢的計算長度，焊接時為相鄰兩綴板間的凈距栓接時為最近邊緣螺栓間距§5.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

一般k值較大，k≥6，綴板柱的換算長細比可以簡化為：k<6時，應按精確公式計算λ1=l01/i1為柱肢對1－1軸的長細比；l01為柱肢的計算長度，焊接時為相鄰兩綴板間的凈距栓接時為最近邊緣螺栓間距§5.7.2繞虛軸的整體穩(wěn)定

§5.7.3格構柱分肢的穩(wěn)定和強度計算格構柱分肢的穩(wěn)定和強度驗算的原則

分肢是一個單獨的實腹式受壓構件，故應驗算其強度、剛度和穩(wěn)定，保證各分肢失穩(wěn)不先于格構式構件整體失穩(wěn)當分肢長細比滿足下列條件時可不必驗算分肢的強度、剛度和穩(wěn)定性，將自行滿足λmax為格構柱繞實軸長細比和繞虛軸換算長細比中的大值，且不小于50；計算λ1時，綴板柱的l01按前面要求計算，綴條柱時l01取綴條節(jié)點間距。當綴件為綴條時：當綴件為綴板時：§5.7.3分肢的穩(wěn)定和強度計算§5.7.4格構式軸心受壓構件分肢的局部穩(wěn)定格構式軸心受壓構件的分肢承受壓力，應進行板件的局部穩(wěn)定計算分肢常采用軋制型鋼，其翼緣和腹板一般都能滿足局部穩(wěn)定要求當分肢采用焊接組合截面時，其翼緣和腹板寬厚比應滿足局部穩(wěn)定要求§5.7.4分肢的局部穩(wěn)定§5.7.5格構式軸心受壓構件的綴件設計

格構式軸心受壓構件的剪力

剪力的產生繞虛軸失穩(wěn)時，產生彎曲變形和彎矩M=Nv，彎矩的一階導數(shù)就是剪力，V=dM/dz格構式軸心受壓構件中可能發(fā)生的最大剪力設計值§5.7.5綴件設計剪力的分布形式為設計方便，此剪力V可認為沿構件全長不變，方向可以是正或負剪力的分擔剪力由兩個綴件面共同承擔，每面承擔V1=V/2§5.7.5綴件設計綴條設計

綴條與柱肢組成的平行弦桁架體系，內力可按鉸接桁架進行分析則斜綴條的內力為：

V1=V/2為每面綴條所受的剪力；θ為斜綴條與構件軸線間的夾角由于構件彎曲方向不同，剪力方向可正或負，斜綴條可能受拉或受壓，設計時應按軸壓構件計算§5.7.5綴件設計綴條設計

綴條與柱肢組成的平行弦桁架體系，內力可按鉸接桁架進行分析則斜綴條的內力為：

V1=V/2為每面綴條所受的剪力；θ為斜綴條與構件軸線間的夾角由于構件彎曲方向不同，剪力方向可正或負，斜綴條可能受拉或受壓，設計時應按軸壓構件計算§5.7.5綴件設計單角鋼綴條與柱肢單面連接，受力時存在偏心作為軸心受力構件計算其強度、穩(wěn)定時，應考慮相應的強度設計值折減系數(shù)以考慮偏心受力的影響強度計算時的折減：85%f

穩(wěn)定計算時的折減：§5.7.5綴件設計構造要求斜綴條最小尺寸：L45×4或L56×36×4

不受力的橫綴條用來減少分肢的計算長度，截面同斜桿綴條的軸線與分肢的軸線應盡可能交于一點，設有橫綴條時，還可加設節(jié)點板(有偏心時，也不能超出分肢外側)為減小斜綴條兩端受力角焊縫的搭接長度，綴條與分肢可三面圍焊§5.7.5綴件設計綴板設計

認為綴板與柱肢組成的單跨多層平面剛架體系假定受力彎曲時，反彎點分布在各段分肢和綴板的中點§5.7.5綴件設計取隔離體，根據(jù)內力平衡可得每個綴板剪力Vb1和綴板與分肢連接處的彎矩Mb1：式中：l1為兩相鄰綴板軸線間的距離，根據(jù)分肢穩(wěn)定和強度條件已經確定；c—分肢軸線間的距離?！?.7.5綴件設計根據(jù)Mb1和Vb1可驗算綴板的彎曲強度、剪切強度以及綴板與分肢的連接強度由于角焊縫強度設計值低于綴板強度設計值，故一般只需計算綴板與分肢的角焊縫連接強度綴板的尺寸由剛度條件確定，要求同一截面處各綴板的線剛度之和不得小于較大柱肢線剛度的6倍，即若取綴板的寬度hb≥2c/3，厚度tb≥c/40和6mm，一般可滿足上述線剛度比、受力和連接等要求。構造要求：綴板與分肢的搭接長度一般取20～30mm，可以采用三面圍焊，或只用綴板端部縱向焊縫與分肢相連?！?.7.5綴件設計根據(jù)Mb1和Vb1可驗算綴板的彎曲強度、剪切強度以及綴板與分肢的連接強度由于角焊縫強度設計值低于綴板強度設計值，故一般只需計算綴板與分肢的角焊縫連接強度綴板的尺寸由剛度條件確定，要求同一截面處各綴板的線剛度之和不得小于較大柱肢線剛度的6倍，即若取綴板的寬度hb≥2c/3，厚度tb≥c/40和6mm，一般可滿足上述線剛度比、受力和連接等要求。構造要求：綴板與分肢的搭接長度一般取20～30mm，可以采用三面圍焊，或只用綴板端部縱向焊縫與分肢相連?！?.7.5綴件設計§5.7.6格構柱的橫隔和綴件連接構造

設置橫隔的目的：提高抗扭剛度、保證運輸和安裝過程中截面幾何形狀不變、傳遞必要的內力橫隔的位置：受有較大水平力處、每個運送單元的兩端、較長構件的中間橫隔的間距：不得大于構件截面較大寬度的9倍或8m橫隔的做法：可用鋼板或交叉角鋼做成§5.7.6橫隔和綴件連接構造§5.7.7格構式軸心受壓構件的截面設計雙肢格構柱的截面選擇

已知：壓力設計值N、計算長度l0x和l0y、鋼材強度設計值f和截面類型截面選擇分兩步：按實軸穩(wěn)定選擇兩分肢的尺寸按虛軸與實軸等穩(wěn)定條件確定分肢間距§5.7.7截面設計按實軸(y軸)穩(wěn)定條件選擇截面尺寸假定繞實軸λy=40～100查得穩(wěn)定系數(shù)φ，求所需Areq由λy、鋼號和截面類別查φN較大而l0y較小時取小值，反之取大值求繞實軸所需iyreq=l0y/λy(分肢為焊接組合截面時，還應求所需截面寬度b=iyreq/α1)b和i的近似關系見附錄5根據(jù)Areq、iyreq(或b)初選分肢型鋼規(guī)格(或截面尺寸)若不滿足，重新假定λy，再試選截面，直至滿足繞實軸穩(wěn)定、剛度、強度、局部穩(wěn)定驗算§5.7.7截面設計綴條式綴板式按虛軸（設為x軸）與實軸等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距

令換算長細比λ0x=λy等穩(wěn)定原則求得所需要的λxreq求所需ixreq=l0x/λxreq按附錄5確定分肢間距h=ixreq/α2需要事先假定A1x，可按A1x=0.1A預估綴條角鋼型號需要事先假定λ1，可按λ1=0.5λmax取用§5.7.7截面設計構造要求

兩分肢翼緣間的凈空應大于100~150mm，以便于油漆

h的實際尺寸應調整為10mm的倍數(shù)關于h的規(guī)定§5.7.7截面設計構造要求

兩分肢翼緣間的凈空應大于100~150mm，以便于油漆

h的實際尺寸應調整為10mm的倍數(shù)關于h的規(guī)定§5.7.7截面設計截面驗算

初選截面后，應驗算格構柱繞實軸的穩(wěn)定、繞虛軸的穩(wěn)定、整體剛度、柱肢的穩(wěn)定等如有孔洞削弱，還應進行強度驗算進行綴件設計如驗算不滿足，應調整截面尺寸后重新驗算，直到滿足[例題3]將例6.1的支柱AB設計成格構式軸心受壓柱：①綴條柱；②綴板柱。鋼材為Q345鋼，焊條為E50型，截面無削弱?！?.7.7截面設計例題3例題3例題3例題3例題3例題3例題3例題3例題3例題3§5.8梁與柱的鉸接連接節(jié)點

梁柱連接節(jié)點的分類

鉸接連接：柱身只承受梁端的豎向剪力，梁與柱軸線間的夾角可以自由改變，節(jié)點的轉動不受約束剛性連接：柱身在承受梁端豎向剪力的同時，還將承受梁端彎矩，梁與柱軸線間的夾角在節(jié)點轉動時保持不變半剛性連接：介于鉸接和剛接之間，既能承受剪力，又能承受一定的彎矩梁柱連接節(jié)點的分類節(jié)點類型的區(qū)分方法

實際工程中，理想鉸接和剛接是不存在的。通常按梁端彎矩與梁柱曲線相對轉角之間的關系，確定節(jié)點的類型。當梁與柱的連接節(jié)點只能傳遞理想剛性連接彎矩的20%以下時，為鉸接；節(jié)點能夠承受理想剛性連接彎矩的90%以上時，為剛接。半剛性連接的彎矩——轉角關系較為復雜，它隨連接形式、構造細節(jié)的不同而異，必須通過試驗確定。設計部門很難辦到，因此目前較少采用半剛性連接節(jié)點。節(jié)點類型的區(qū)分方法節(jié)點類型的區(qū)分方法

實際工程中，理想鉸接和剛接是不存在的。通常按梁端彎矩與梁柱曲線相對轉角之間的關系，確定節(jié)點的類型。當梁與柱的連接節(jié)點只能傳遞理想剛性連接彎矩的20%以下時，為鉸接；節(jié)點能夠承受理想剛性連接彎矩的90%以上時，為剛接。半剛性連接的彎矩——轉角關系較為復雜，它隨連接形式、構造細節(jié)的不同而異，必須通過試驗確定。設計部門很難辦到，因此目前較少采用半剛性連接節(jié)點。節(jié)點類型的區(qū)分方法梁支承于柱頂?shù)你q接連接

梁放置于柱頂，梁端支反力直接通過柱頂板傳給柱身做法一：梁端加勁肋對準柱翼緣板，使梁的支座支反力通過梁端加勁肋直接傳給柱的翼緣構造簡單，適用于兩梁支座反力相等或差值較小的情兩相鄰梁在調整、安裝就位后，用連接板和螺栓把梁腹板中下部連接起來傳力途徑：梁支承于柱頂?shù)你q接連接做法二（梁端采用突緣支座）：突緣板底部刨平，與柱頂板頂緊，支反力通過突緣板作用于柱軸線上即使兩梁支反力不等，柱仍受軸壓柱腹板不能太薄，在柱頂板之下的柱腹板上應設置一對加勁肋加勁肋與頂板的水平焊縫應按傳力需要計算加勁肋與柱腹板的豎向焊縫要按同時傳遞剪力和彎矩計算（注意思考如何計算？）突緣板墊板梁支承于柱頂?shù)你q接連接為了加強柱頂板的抗彎剛度，在柱頂板中心部位加焊一塊墊板為便于安裝，兩相鄰梁之間預留10~20mm間隙，在梁中下部的突緣板間填以合適的填板，并用螺栓相連（如下頁動畫）傳力途徑：

墊板焊縫①焊縫②突緣板梁支承于柱頂?shù)你q接連接梁支承于柱頂?shù)你q接連接做法三（格構柱頂）：為保證兩單肢受力均勻，不論是綴條還是綴板柱，在柱頂處應設置端綴板在兩個單肢的腹板內側中央處設置豎向隔板，使格構式柱在柱