单面连接单角钢的理解和计算.doc

单面连接单角钢的理解和应用
一、强度设计值的折减系数
3.4.2条：计算单面连接单角钢结构构件或连接时，第3.4.1条规定的强度设计值应乘以相应的折减系数。
1、按轴心受力构件计算强度和连接乘以折减系数：0.85
2、按轴心受压计算稳定性乘以折减系数：
等边角钢： 0.6+0.0015λ，但不大于1.0；
不等边角钢短边相连：0.5+0.0025λ，但不大于1.0；
不等边角钢长边相连：0.70；
其中，λ为长细比，对中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当λ＜20时，取λ=20。
说明：1、拉杆截面选择考虑容许长细比和强度要求，拉杆截面强度验算和焊缝计算时要考虑强度折减系数；
2、压杆截面选择考虑容许长细比和整体稳定（截面无削弱，不必考虑强度），压杆整体稳定计算时要考虑强度折减系数。
二、长细比的确定
5.1.2-2条：截面为单轴对称的构件，绕非对称轴的长细比仍按式（5.1.2-2）计算，但绕对称轴的长细比应取计及扭转效应的换算长细比λyz。
注2：对单面连接单角钢轴心受压构件，按3.4.2条考虑强度折减系数后，可不考虑弯扭效应（即不考虑扭转效应作用下的换算长细比）。
5.3.1条：斜平面是指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两个主轴均不在桁架平面内的单角钢和双角钢十字形截面腹杆。（如图1所示：x轴平面为桁架平面内，w轴和z轴为截面的两个主轴）。
斜平面的计算长度：
支座斜腹杆和支座竖腹杆的斜平面的计算长度；
其他腹杆的斜平面的计算长度。（为构件几何长度，即节点中心间距离）
5.3.8条注2：计算单角钢受压杆件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径；但计算在交叉点相互连接的交叉杆件的平面外长细比时，可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。
说明：1、因为有交叉点的连接约束，平面外失稳只能绕平行于角钢连接肢边的轴发生弯扭失稳，而此时平面内失稳仍然是绕斜平面的失稳，故计算平面内长细比时，采用最小回转半径。故在计算在交叉点相互连接的交叉杆件的长细比时，要分别计算平面内长细比（最小回转半径）和平面外的长细比（平行轴回转半径）。
2、对于中间无联系的单角钢压杆，其长细比计算时应采用角钢的最小回转半径。故在计算单角钢压杆的长细比时，只需计算其斜平面的长细比，此时采用最小回转半径；在计算双角钢十字形压杆的长细比时，只需计算其斜平面（对称轴平面）的长细比，此时采用对称轴回转半径。
三、应用：
（一）、屋架支撑的分类和作用
屋架支撑按布置的位置分为上弦横向支撑、下弦横向支撑、下弦纵向支撑、竖向支撑和系杆，承受纵向和横向水平荷载，如风荷载、悬挂或桥式吊车的水平制动或振动荷载、地震荷载等。
（二）、系杆及其布置情况
系杆的作用时保证无支撑开间处屋架的侧向稳定、减少弦杆的计算长度以及传递水平荷载，系杆有刚性系杆（压杆）和柔性系杆（拉杆）。刚性系杆一般有两个角钢组成十字形截面，柔性系杆一般采用单角钢。
系杆在上、下弦平面内按下列原则布置：①一般情况下，竖向支撑平面内德屋架上、下弦节点处应设置通长的系杆；②在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通常的刚性系杆；③当屋架横向支撑设置在厂房两端或温度区段的第二开间时，则在支撑节点与第一榀屋架之间应设置刚性系杆；④在屋架支座节点处如设有纵向联系钢梁或钢筋混凝土圈梁，则支座下弦刚性系杆可以省略；⑤在有檩屋盖中，檩条可以代替上弦水平系杆。在无檩屋盖中，大型屋面板可以代替上弦刚性系杆。（简述，在屋架水平支撑体系中，屋脊、柱顶、交叉支撑边侧（横杆）采用刚性系杆，中间的纵向杆件为柔性系杆）
（三）、支撑构件的截面设计
支撑构件一般都采用单面连接单角钢，例如将屋架下弦视为下弦平面横向水平支撑的弦杆，构成平面桁架体系，支撑中的交叉斜杆（受压时退出受力）和柔性系杆一般按拉杆设计，横杆和支撑桁架的弦杆及刚性系杆按压杆设计。
桁架横向水平支撑受力较小，稳定和强度一般都满足要求，可不作内力就算。截面尺寸一般由容许长细比和构造确定。杆件截面由确定。规范固定，屋盖支撑压杆=200，拉杆=400（有重级工作吊车的厂房按350）。
计算杆件长细比时，对双角钢组成的T形截面杆件，应考虑支撑桁架平面内和平面外方向。对交叉柔性单角钢斜拉杆也是如此，但因其平面外计算长度是平面内计算长度的二倍，故总是平面外方向控制。对仅在两端连接的单角钢构件或双角钢组成的十字形截面杆件，则应按斜平面（即最小回转半径imin轴方向）的长细比计算，故在计算单角钢的长细比时，只需计算其斜平面的长细比，此时采用最小回转半径；在计算双角钢十字形压杆的长细比时，只需计算其斜平面（对称轴平面）的长细比，此时采用对称轴回转半径。
例题
①交叉点相互连接的交叉斜杆采用单角钢截面时：已知截面尺寸，求按允许长细比条件选择的最大交叉斜杆长度。（263页23题；265页30题）
②交叉点相互连接的交叉斜杆采用单角钢截面时：已知斜杆几何长度，求按允许长细比确定的截面尺寸（265页28题；266页33题；267页35题）。
259页7、8题是K字形斜腹杆单角钢情况与此很类似；
③单角钢或双角钢组成的十字形截面（水平支撑中的横杆或桁架中的腹杆）：都按斜平面进行计算（263页22题；265页29题；267页34题；）
④⑤