钢结构拉弯和压弯构件课件幻灯片.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,章拉弯、压弯构件,6.1,概述,6.2,拉弯和压弯构件的强度,6.3,压弯构件的稳定,6.4,压弯构件的设计,6.5,框架中梁与柱的连接,6.6,框架柱的柱脚,1,第六章 拉弯、压弯构件,6.1,概述,1.,建立拉弯构件与压弯构件的概念,2.,了解拉压弯构件的破坏形式,3.,了解设计计算的内容,基本要求,2,第六章 拉弯、压弯构件,6.1,概述,1,、拉弯、压弯构件的概念,构件同时承受轴心压（拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用，称为,压弯（拉弯）构件,。,根据绕截面形心主轴的弯矩，有,单向压（拉）弯构件；双向压（拉）弯构件,。,弯矩由偏心轴力引起时，也称作,偏压（或拉）构件,。,3,第六章 拉弯、压弯构件,思考：,（,1,）偏心轴向力；,（,2,）端弯矩作用；,（,3,）横向荷载。,引起弯矩的可能因素？,图,6.1,压弯、拉弯构件,4,第,六,章 拉弯、压弯构件,例如：有节间荷载作用的桁架上下弦杆、受风荷载作用的墙架柱、工作平台柱、支架柱、单层厂房结构及多高层框架结构中的柱等。,2,、拉弯、压弯构件的应用,5,第六章 拉弯、压弯构件,3,、截面形式,实腹式和格构式,图,6.2,压弯构件的截面形式,实腹式截面：热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢截面和组合截面。,当构件计算长度较大且受力较大时，为了提高截面的抗弯刚度，还常常采用格构式截面。,6,第六章 拉弯、压弯构件,4,、拉弯、压弯构件的设计内容,拉弯构件：承载能力极限状态：,强度,正常使用极限状态：,刚度,强度,稳定,实腹式,格构式,弯矩绕实轴作用,弯矩绕虚轴作用,整体稳定,局部稳定,M,平面内稳定,M,平面外稳定,承载能力极限状态,正常使用极限状态,刚度,压弯构件：,7,第六章 拉弯、压弯构件,6.2,拉弯和压弯构件的强度,对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，需要进行强度计算。,图,6.5,压弯构件截面应力的发展过程,A,w,=h,w,t,w,M,x,h,w,x,x,y,y,h,f,y,f,y,f,y,f,y,H,H,N,h,h,(,1-2,)h,f,y,f,y,(a),(b),(c),(d),A,f,=bt,8,第六章 拉弯、压弯构件,1.,单向拉弯、压弯构件强度计算公式,2.,双向拉弯、压弯构件强度计算公式,9,第六章 拉弯、压弯构件,对于需要计算疲劳的构件，目前对其截面塑性性能缺乏研究；,对于格构式构件，当弯矩绕虚轴作用时，由于截面腹部无实体部件，塑性开展的潜力不大；,为了保证受压翼缘在截面发展塑性时不发生局部失稳，当受压翼缘的宽厚比,13b/t15,时不考虑塑性发展。,对以下三种情况，在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的依据，即取,g,x,=,g,y,=1:,10,第六章 拉弯、压弯构件,拉、压弯构件的刚度计算,拉弯和压弯构件的,刚度计算,和轴心受力构件相同，按下式验算：,11,第六章 拉弯、压弯构件,例,6.1,下图所示的拉弯构件，间接承受动力荷载，轴向拉力的设计值为,800kN,，横向荷载的设计值为,7kN,m,。采用普通工字钢,I,22a,，截面无削弱，材料为,Q345B,钢。试验算该构件的强度和刚度。,12,第六章 拉弯、压弯构件,解,采用普通工字钢,I22a,，自重,0.33kN/m,，截面积,A,42.1cm,，,验算强度：,验算刚度：,13,第六章 拉弯、压弯构件,1,、拉弯、压弯构件的破坏形式和计算内容,2,、拉弯、压弯构件的强度,3,、拉弯、压弯构件的刚度,小结,14,第六章 拉弯、压弯构件,1,、拉弯、压弯构件的设计内容,拉弯构件：承载能力极限状态：,强度,正常使用极限状态：,刚度,强度,稳定,实腹式,格构式,弯矩绕实轴作用,弯矩绕虚轴作用,整体稳定,局部稳定,平面内稳定,平面外稳定,承载能力极限状态,正常使用极限状态,刚度,压弯构件：,15,第六章 拉弯、压弯构件,2,、拉弯、压弯构件的强度,对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，需要进行强度计算。,拉弯、压弯构件的强度计算准则,边缘纤维屈服准则,;,全截面屈服准则,;,部分发展塑性准则,对于三种情况，在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的依据。,单向拉弯、压弯构件强度计算公式：,16,第六章 拉弯、压弯构件,压弯构件弯矩作用平面内失稳,在,N,和,M,同时作用下，一开始构件就在弯矩作用平面内发生变形，呈弯曲状态，当,N,和,M,同时增加到一定大小时则到达极限状态，超过此极限状态，要维持内外力平衡，只能减 小,N,和,M,。在弯矩作用平面内只产生,弯曲屈曲,。,图 压弯构件的整体失稳,6.3,压弯构件的稳定,压弯构件整体失稳形式,17,第六章 拉弯、压弯构件,图 压弯构件的整体失稳,压弯构件弯矩作用平面外失稳,当构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时，构件可能发生,弯扭屈曲,而破坏，这种弯扭屈曲又称为压弯构件弯矩作用平面外的整体失稳。,双向压弯构件的失稳,同时产生双向弯曲变形并伴随有扭转变形属,弯扭失稳,。,18,第六章 拉弯、压弯构件,6.3.1,弯矩作用平面内的稳定,边缘纤维屈服准则,以构件截面边缘纤维屈服的弹性受力阶段极限状态作为强度计算的承载能力极限状态。此时构件处于,弹性工作阶段。,19,第六章 拉弯、压弯构件,边缘屈服准则,构件处于弹性工作阶段，在最危险截面上，截面边缘处的最大应力达到屈服点，即：,N,、,M,x,验算截面处的轴力和弯矩；,A,验算截面处的截面面积；,W,e,x,验算截面处的绕截面主轴,x,轴的截面模量；,N,P,屈服轴力，,N,P,Af,y,;,M,e,x,屈服弯矩，,M,e,x,W,e,x,f,y,20,第六章 拉弯、压弯构件,规范规定单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算公式为：,压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式,a),实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构式压弯构件,21,第六章 拉弯、压弯构件,b),对于单轴对称截面压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时，有可能在较小翼缘或无翼缘一侧产生较大的拉应力而出现破坏。对于这种情况，除按上式计算外，还应补充如下计算：,图,6.3.3,单轴对称截面的压弯构件,22,第六章 拉弯、压弯构件,N,验算截面处的轴力,A,压弯构件的截面面积,M,x,验算截面处的弯矩,x,截面塑性发展系数,W,1,x,、,W,2x,最大受压纤维的毛截面模量和受压较小翼缘或无翼缘端的毛截面模量,b,mx,-,等效弯矩系数,23,第六章 拉弯、压弯构件,1,）悬臂构件和在内力分析中未考虑二阶效应的无支撑框架和弱支撑框架柱,mx,=1.0,2,）框架柱和两端支承的构件,无横向荷载作用时,mx,=0.65+0.35,M,2,/,M,1,，,M,1,和,M,2,是构件两端的弯矩。,M,2,M,1,。当两端弯矩使构件产生同向曲率时，取同号，反之取异号。,有关,mx,取值，规范规定如下：,24,第六章 拉弯、压弯构件,有端弯矩和横向荷载同时作用时,使构件产生同向曲率，,mx,=1.0,；,产生反向曲率，,mx,=0.85,。,无端弯矩有横向荷载作用时,：,mx,=1.0,。,25,第六章 拉弯、压弯构件,6.3.2,弯矩作用平面外的稳定计算,开口薄壁截面压弯构件的抗扭刚度及弯矩作用平面外的抗扭刚度通常较小，当构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时，构件可能发生弯扭屈曲而破坏，这种弯扭屈曲称为压弯构件弯矩作用平面外整体失稳。,26,第六章 拉弯、压弯构件,压弯构件弯矩作用平面外整体稳定计算公式,规范规定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定验算公式为：,27,第六章 拉弯、压弯构件,N,验算截面处的轴力,A,压弯构件的截面面积,M,x,计算构件段范围内,(,构件侧向支撑点间,),的最大弯矩,h,截面影响系数，箱形截面取,0.7,，其他截面取,1.0,j,y,弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，对单轴对称截面应考虑扭转效应，采用换算长细比确定,j,b,均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数按附录,3,计算，对工形截面和,T,形截面的非悬臂构件可按受弯构件整体稳定系数的近似公式计算,(,附,3.5),；对闭口截面取,1.0,b,tx,-,计算弯矩平面外稳定的等效弯矩系数,28,第六章 拉弯、压弯构件,所计算段内有端弯矩又有横向力作用,产生相同曲率时，,tx,=1.0,；产生反向曲率时,tx,=0.85,1,）在弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承点间构件段内荷载和内力情况确定。,有关,tx,取值按下列方法采用,所计算的段内无横向荷载作用,tx,=0.65+0.35M,2,/M,1,所计算段内无端弯矩，但有横向力作用,tx,=1.0,M,1,和,M,2,是构件两端的弯矩。,M,2,M,1,。当两端弯矩使构件产生同向曲率时，取同号，反之取异号。,2,）弯矩作用平面外为悬臂构件：,tx,=1.0,29,第六章 拉弯、压弯构件,6.3.4,实腹式压弯构件的局部稳定,一、受压翼缘板的宽厚比限值,实腹式压弯构件的板件与轴压和受弯构件的板件的受力相似，其局部稳定也是采用限制板件的宽（高）厚比的办法来保证。,外伸翼缘板,两边支承翼缘板,30,第六章 拉弯、压弯构件,压弯构件腹板弹性状态受力情况,max,min,a,h,w,板厚,t,w,腹板受力较复杂。同时受不均匀压力和剪力的作用。,二、腹板的高厚比限值,腹板的局部稳定主要与压应力的不均匀分布的梯度有关。,0,应力梯度,s,max,腹板计算高度边缘的最大压应力,s,min,腹板计算高度另一边缘相应的应力，压应力为正，拉应力为负,0,(,max,-,min,)/,max,（,6.21,）,1.,工字形和,H,形截面的腹板,规范,规定工字形和,H,形截面压弯构件腹板高厚比限值：,当,0,o,1.6,时,:,31,第六章 拉弯、压弯构件,当,1.6,o,2.0,时,:,构件在弯矩作用平面内的长细比；,当,30,时，取,=30,，,100,时，取,=100,。,2.,箱形截面的腹板,考虑到两块腹板可能受力不均，因而箱形截面高厚比值取为工字型截面腹板的,0.8,倍。,但不应小于,32,第六章 拉弯、压弯构件,1,、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算,2,、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算,3,、实腹式压弯构件的局部稳定,小结,33,第六章 拉弯、压弯构件,实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算,压弯构件弯矩作用平面内失稳,压弯构件整体失稳形式,压弯构件弯矩作用平面外失稳,双向压弯构件的失稳,单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定,压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式,34,第六章 拉弯、压弯构件,b),实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构式压弯构件,a),绕虚轴弯曲的格构式压弯构件,35,第六章 拉弯、压弯构件,实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算,规范规定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定验算公式为：,36,第六章 拉弯、压弯构件,c),对于单轴对称截面压弯构件，当弯矩作用在对成轴平面内且使较大翼缘受压时，有可能在较小翼缘或无翼缘一侧产生较大的拉应力而出现破坏。对于这种情况，除按式,(6.13),计算外，还应补充如下计算,37,第六章 拉弯、压弯构件,实腹式压弯构件的局部稳定,（,1,）受压翼缘板的宽厚比限值,实腹式压弯构件的局部稳定采用限制板件的宽（高）厚比的办法来保证。,外伸翼缘板,两边支承翼缘板,当构件强度和整体稳定不考虑截面塑性发展时：,38,第六章 拉弯、压弯构件,（,2,）腹板的高厚比限值,腹板的局部稳定主要与压应力的不均匀分布的梯度有关。,0,(,max,-,min,)/,max,规范,规定工字形和,H,形截面压弯构件腹板高厚比限值：,当,0,o,1.6,时,:,当,1.6,o,2.0,时,:,39,第六章 拉弯、压弯构件,6.4.,压弯构件（框架柱）的设计,主要内容,6.4.1,框架柱的计算长度,6.4.2,实腹式压弯构件的设计,6.4.3,格构式压弯构件的设计,基本要求,熟悉框架柱计算长度的求解方法；掌握实腹式压弯构件的设计方法；了解格构式压弯构件的计算特点。,40,第六章 拉弯、压弯构件,6.4.1,框架柱的计算长度,一、计算长度的概念,概念来源,：理想轴心受压构件的弹性屈曲。,定义,：当任意支承情况的理想轴心压杆（长度为,l,）的临界力与另一两端铰接的理想轴心压杆（长度为,l,0,）的欧拉临界力相等时，则,l,0,定义为任意支承情况杆件的计算长度,，比值,=,l,0,/,l,为该杆的,计算长度系数,。,几何意义,：任意支承情况杆件弯曲屈曲后挠度曲线两反弯点间的长度。,物理意义,：将不同支承情况的杆件按稳定承载力等效为长度等于,l,0,的两端铰接的理想轴心压杆。,41,第六章 拉弯、压弯构件,l,0,（或,值）,的大小与杆件支承情况有关：,（,1,）端部为理想铰接或理想固接杆件，,值可直接,查表,；,（,2,）框架柱，支承情况与各柱两端相连的杆件（包括,左右横梁和上下相连的柱）的刚度及基础的情况有关。,计算方法：,框架柱在框架平面内的计算长度,l,0 x,：按平面框架体系弹性整体稳定分析；,框架柱在框架平面外的计算长度,l,0y,：按框架平面外的支撑点的距离来确定。,42,表,1,压杆计算长度系数,自由转动,自由侧移,无转动,自由侧移,自由转动,无侧移,2.0,2.0,6,2.1,2.0,5,1.2,1.0,4,1.0,1.0,3,0.80,0.70,2,无转动,无侧移,0.65,0.50,1,端部条件,符号,的建议值,的理论值,简图,项次,第六章 拉弯、压弯构件,43,第六章 拉弯、压弯构件,二、框架柱在框架平面内的计算长度,框架柱在框架的平面内的失稳有两种形式：,（,1,）无侧移框架柱,框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等横向支撑结构，且其抗侧移刚度足够大，致使失稳时柱顶无侧向位移。,（,2,）有侧移框架柱,框架中未设横向支撑结构，失稳时柱顶有侧向位移。,由于两种形式的失稳时的承载能力相差甚大，需分别对待。,44,第六章 拉弯、压弯构件,1.,单层单跨等截面框架柱的计算长度,（,1,）无侧移框架,下图（,a,）为对称单跨等截面框架，柱与基础刚接。因框架顶部有水平支承，框架表现为无侧移的对称失稳形式。横梁对柱的约束作用,取决于横梁的线刚度,I,0,/,l,和柱的线刚度,I,/,H,的比值,K,0,，而,K,0,=,I,0,H,/,Il,。柱的计算长度,H,0,=,H,。,45,第六章 拉弯、压弯构件,1.,单层单跨等截面框架柱的计算长度,（,2,）有侧移框架,下图为对称单跨等截面框架，柱与基础刚接。因框架顶部未设横向支撑，框架表现为有侧移的失稳形式。柱顶发生位移，横梁也有变形，节点,B,与,C,的转角相等方向相同。,46,第六章 拉弯、压弯构件,柱的计算长度系数,取决于柱相临的两根横梁的线刚度之,和,I,1,/l,1,+I,2,/l,2,与柱的线刚度,I,/,H,的比值,K,1,，而系数,可查附表,5,得到。,2.,单层多跨等截面框架柱的计算长度,47,第六章 拉弯、压弯构件,例题：,48,第六章 拉弯、压弯构件,3.,多层多跨等截面框架柱的计算长度,计算长度系数取决于,在该柱上端节点处相交的横梁线刚度之和,与,柱线刚度之和,的比值,K,1,，同时还取决于,该柱下端节点处相交的横梁线刚度之和,与,柱线刚度之和,的比值,K,2,。,49,第六章 拉弯、压弯构件,柱在框架平面外的计算长度取决于支撑构件的布置。支撑结构可为框架柱提供平面外的支承点。柱在框架平面外失稳时，支承点可看作变形曲线的反弯点，即,计算长度等于支承点间的距离,。如下图所示框架柱，在平面外的计算长度，上下段的计算长度分别为,H,1,和,H,2,。,对于多层框架柱，在平面外的计算长度可能就是该柱的全长。,三、框架柱在框架平面外的计算长度,框架柱在弯矩作用平面外的计算长度,(b),(a),H,H,1,H,2,50,第六章 拉弯、压弯构件,6.4.2,实腹式压弯构件的设计,实腹式压弯构件的截面设计应使构件满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定的要求。截面选择的原则：,（,1,）,肢宽壁薄,（,2,）,等稳定性,（,3,）,连接简便，制造省工,一、截面形式,1.,对于,N,大、,M,小的构件，可参照轴压构件初估；,2.,对于,N,小、,M,大的构件，可参照受弯构件初估；,51,第六章 拉弯、压弯构件,截面选择：,具体步骤为,:,选择截面型式；,确定钢材及强度设计值,;,定弯矩作用平面内和平面外的计算长度,;,根据经验或已有资料初选截面尺寸,;,确定构件承受的内力设计值，即弯矩设计值 、,轴心压力设计值,N,和剪力设计值,V,；,52,第六章 拉弯、压弯构件,二、截面验算,1.,强度验算,2.,整体稳定验算,3.,局部稳定验算,4.,刚度验算,三、构造要求,与实腹式轴心受压构件相似。,53,第六章 拉弯、压弯构件,例题：,某压弯构件的简图、截面尺寸、受力和侧向支承情况如图所示，试验算所用截面是否满足强度、刚度和稳定性要求。钢材为,Q235,钢，翼缘为焰切边；构件承受静力荷载设计值,F,=100kN,和,N=,900kN,。,54,第六章 拉弯、压弯构件,1.,内力（设计值）,轴心力,N,=900kN,2.,截面特性和长细比：,l,0 x,=16m,，,l,0y,=8m,弯 矩,55,第六章 拉弯、压弯构件,3.,强度验算,满足要求,刚度满足要求,56,第六章 拉弯、压弯构件,4.,在弯矩作用平面内的稳定性验算,满足要求,57,第六章 拉弯、压弯构件,5.,在弯矩作用平面外的稳定性验算：,AC,段（或,CB,段）两端弯矩为,M,1,=400 kN.m,，,M,2,0,，段内无横向荷载：,满足要求,58,第六章 拉弯、压弯构件,本例题中若中间侧向支承点由中央一个改为两个（各在,l,/3,点即,D,和,E,点），结果如何？,讨论：,59,第六章 拉弯、压弯构件,6.,局部稳定验算,翼缘的宽厚,比,腹板计算高度边缘的应力,60,第六章 拉弯、压弯构件,腹板高厚比,满足要求,61,第六章 拉弯、压弯构件,重点：,1,、框架柱的计算长度,2,、实腹式压弯构件的设计,本节课小结,62,第六章 拉弯、压弯构件,框架柱的计算长度,柱的计算长度,H,0,=,H,。,1,、柱在框架平面内的计算长度：,单层单跨等截面框架柱：横梁对柱的约束取决于横梁的线,刚度,I,0,/,l,和柱的线刚度,I,/,H,的比值,K,0,，而,K,0,=,I,0,H,/,Il,。,单层多跨等截面框架柱：横梁对柱的约束取决于柱相临的两根横梁的线刚度之,和,I,1,/l,1,+I,2,/l,2,与柱的线刚度,I,/,H,的比值,K,1,63,第六章 拉弯、压弯构件,多层多跨等截面柱：,取决于在该柱上端节点处相交的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值,K,1,，同时还取决于该柱下端节点处相交的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值,K,2,。,框架柱在框架平面外的计算长度取决于,支撑构件的布置。,2,、柱在框架平面外的计算长度：,64,第六章 拉弯、压弯构件,一、截面形式,1.,对于,N,大、,M,小的构件，可参照轴压构件初估；,2.,对于,N,小、,M,大的构件，可参照受弯构件初估；,实腹式压弯构件的设计,二、截面验算,1.,强度验算,2.,整体稳定验算,3.,局部稳定验算,4.,刚度验算,三、构造要求,与实腹式轴心受压构件相似,65,第六章 拉弯、压弯构件,6.4.3,格构式压弯构件的设计,当柱中弯矩不大，或柱中可能出现正负号的弯矩但二者的绝对值相差不大时，可用对称的截面形式,(,k,、,i,、,m,),；当弯矩较大且弯矩符号不变，或者正、负弯矩的绝对值相差较大时，常采用不对称截面,(,n,、,p,),，并将截面较大的肢件放在弯矩产生压应力的一侧。,格构式压弯构件的截面形式,图,6.7.1,格构式压弯构件的截面形式,66,第六章 拉弯、压弯构件,图,6.7.1,格构式压弯构件的截面形式,由于截面的高度较大且受有较大的外剪力，所以缀板连接的格构式压弯构件很少采用,。,67,第六章 拉弯、压弯构件,截面中部空心，不考虑塑性的深入发展。,1.,弯矩平面内的整体稳定计算,注意：式中,x,及,N,Ex,均按格构式柱的换算长细比,0,x,确定，,W,1x,=,I,x,/,y,0,。,y,0,为,x,轴到较大压力分肢的轴线距离或压力较大分肢腹板边缘的距离，两者中取较大者（见下图）。,6.4.3.1,弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件,68,第六章 拉弯、压弯构件,图,6.7.2,格构柱计算绕虚轴截面模量时,y,0,的取值,69,第六章 拉弯、压弯构件,双肢缀条式柱：,A,两个肢柱的毛截面面积；,A,1,两个斜杆的毛截面面积。,70,第六章 拉弯、压弯构件,y,2,y,1,a,N,M,x,1,1,2,.,分肢的稳定计算,构件弯距作用平面外的整体稳定一般通过分肢的稳定计算来保证而不必验算。,两分肢的轴心力,（,6.31,a,）,（,6.32,b,）,将整个构件视为一平行弦桁架，,分肢为弦杆，,两分肢的轴心力则由内力平衡得：,71,第六章 拉弯、压弯构件,y,2,y,1,a,N,M,x,1,1,缀条式构件的分肢按轴心受压柱计算,分肢计算长度：,1,）缀条平面内（,1,1,轴）取缀条体系的节间长度,l,ox,=,l,1,；,2,）缀条平面外，取构件侧向支撑点间的距离。不设支承时取,l,oy,=,柱子全高。,72,第六章 拉弯、压弯构件,缀板式构件的分肢,对缀板柱的分肢计算时，除,N,1,、,N,2,外，尚应考虑剪力作用下产生的局部弯矩，按实腹式压弯构件计算。,在缀板平面内，分肢的计算长度对焊接缀板，计算长度取两缀板间的单肢净长。螺栓连接的缀板，则取相邻两缀板边缘螺栓的最近距离。,73,第六章 拉弯、压弯构件,3.,缀件的设计,和格构式轴心受压构件相同。,当剪力较大时，局部弯矩对缀板柱的不利影响较大，这时,采用缀条柱更为适宜,。,剪力取以下两式的较大者：,实际剪力,和,74,第六章 拉弯、压弯构件,弯矩作用平面内屈曲：,由于其受力性能与实腹式压弯构件相同，故其弯矩作用平面内和弯矩作用平面外整体稳定计算均与实腹式压弯构件相同。,6.4.3.2,弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件,75,第六章 拉弯、压弯构件,弯矩作用平面外屈曲：,但计算平面外稳定时，对虚轴的长细比应取换算长细比来求,x,，,b,应取,1.0,。,76,第六章 拉弯、压弯构件,例题：,图示上端自由，下端固定的压弯构件，长度为,5m,，作用的轴心压力为,500kN,，弯矩为,M,x,，截面由两个,I25,a,型钢组成，缀条用,L505,，在侧向构件的上下端均为铰接不动点，钢材为,Q235,钢，要求确定构件所能承受的弯矩,M,x,的设计值。,L505,x,x,400,1,1,y,400,y,5000,A,A,I25a,N,M,1.,对虚轴计算确定,M,x,截面特性：,77,第六章 拉弯、压弯构件,查表，此独立柱绕虚轴的计算长度系数,2,。,缀条面积：,A,1,=2,4.8,9.6cm,2,。,换算长细比：,78,第六章 拉弯、压弯构件,按,b,类查附表,悬臂柱,mx,=1,79,第六章 拉弯、压弯构件,对虚轴的整体稳定：,80,第六章 拉弯、压弯构件,2.,对单肢计算确定,M,x,右肢的轴线压力最大,81,第六章 拉弯、压弯构件,按,a,类查附表,4.1,单肢稳定计算,经比较可知，此压弯构件所能承受的弯矩设计值为,283.3KN.m,，整体稳定和分肢稳定的承载力基本一致。,82,第六章 拉弯、压弯构件,1.,截面选择,1,）对称截面（分肢相同），适用于,M,相近的构件；,2,）非对称截面（分肢不同），适用于,M,相差较大的构件；,格构式压弯构件的设计,2.,截面验算,1,）强度验算,2),整体稳定验算（含分肢稳定）,刚度验算,83,第六章 拉弯、压弯构件,3.,构造要求,1),压弯格构柱必须设横隔，做法同轴压格构柱；,2),分肢局部稳定同实腹柱。,4),缀材设计,设计内力取柱的实际剪力和轴压格构柱剪力的较大值；计算方法与轴压格构柱的缀材设计相同。,84,第六章 拉弯、压弯构件,6.5,框架中梁与柱的连接,梁、柱连接的形式有哪些？,如何区分铰接与刚接？,讨论：,85,第六章 拉弯、压弯构件,86,第六章 拉弯、压弯构件,在多、高层框架中，梁与柱的连接节点一般都做成刚性连接，可以增强框架的抗侧移刚度，减小框架横梁的跨中弯矩。,87,第六章 拉弯、压弯构件,刚性连接的特点：,（,1,）可以增强框架的抗侧移刚度，减小框架横梁的跨中弯矩。,（,2,）刚性连接要保证将梁端的弯矩和剪力有效地传给柱子。,（,3,）当节点能够承受理想刚性连接弯矩的,90%,以上时，即可认为是刚性连接。,88,第六章 拉弯、压弯构件,梁柱刚性连接的典型形式：,做法一：全焊接刚性连接,梁翼缘焊缝承受由梁端弯矩产生的拉力和压力；,梁腹板与柱翼缘采用角焊缝连接以传递梁端剪力。,优点：省工省料,缺点：梁需要现场定位、工地高空施焊，不便于施工。,89,第六章 拉弯、压弯构件,梁柱刚性连接的典型形式：,做法二：预留短梁段连接,焊缝在工厂焊接，可以很好的保证质量；,框架横梁拼接处的内力比梁端处小，因而有利于高强度螺栓连接的设计。,90,第六章 拉弯、压弯构件,91,第六章 拉弯、压弯构件,梁柱刚性连接的典型形式：,做法三：栓焊混合连接,梁腹板与柱翼缘采用连接角钢和高强度螺栓连接。横梁安装就位后再将梁的上、下翼缘与柱的翼缘用坡口对接焊缝连接。,高强度螺栓和焊缝两种连接件联合或分别承受梁端的弯矩和剪力，称为混合连接。,92,第六章 拉弯、压弯构件,93,第六章 拉弯、压弯构件,讨论：,框架柱在对应于梁的上、下翼缘处为什么要设置水平加劲肋？,94,第六章 拉弯、压弯构件,框架中梁与柱的连接：,区分铰接和刚接；,框架中梁与柱的连接形式主要是刚接，要了解实际工程中梁、柱刚性连接的构造。,本节课小结,95,第六章 拉弯、压弯构件,6.6,框架柱的柱脚,96,第六章 拉弯、压弯构件,一、刚性柱脚的形式,(,整体式、分离式,),97,第六章 拉弯、压弯构件,刚性柱脚,肋板,锚栓,98,第六章 拉弯、压弯构件,箱型截面柱的柱脚,99,第六章 拉弯、压弯构件,分离式柱脚,100,第六章 拉弯、压弯构件,抗剪键,101,第六章 拉弯、压弯构件,抗剪键,102,第六章 拉弯、压弯构件,二、刚性柱脚中锚栓的布置,靴梁沿柱脚底板长边方向布置，锚栓布置在靴梁的两侧，并尽量远离弯曲轴。,锚栓要固定在由靴梁挑出的承托,(,牛腿,),上。,在弯矩作用下，柱脚拉力由锚栓来承受，所以锚栓的数量和直径需要通过计算决定。,为了便于柱子的安装，锚栓不宜穿过柱脚底板。,103,第六章 拉弯、压弯构件,三、整体式刚性柱脚的计算,底板的计算,假定柱脚底板与基础接触面的压应力成直线分布，底板下基础的最大压应力按下式计算：,底板厚度计算方法与轴压柱脚相同。在计算各区格底板的弯矩值时，可以偏于安全地按该区格的最大压应力计算。底板的厚度一般不小于,20mm,。,104,第六章 拉弯、压弯构件,锚栓的计算,底板另一侧的应力为：,当最小应力,min,出现负值时，说明底板与基础之间产生拉应力。由于底板和基础之间不能承受拉应力，此时拉应力的合力由锚栓承担。,根据对混凝土受压区压应力合力作用点的力矩平衡条件,M=0,，可得锚栓拉力,Z,为：,105,第六章 拉弯、压弯构件,每个锚栓所需要的有效截面面积为：,锚栓直径不小于,20mm,。锚栓下端在混凝土基础中用,弯钩或锚板,等锚固，保证锚栓在拉力,Z,作用下不被拔出。,锚栓承托肋板按悬臂梁设计，高度不小于,350,400mm,。,106,第六章 拉弯、压弯构件,靴梁、隔板、肋板及其连接焊缝的计算,柱身与靴梁连接焊缝承受的最大内力,N,1,按下式计算：,靴梁的高度由焊缝确定，不宜小于,450mm,。,靴梁的强度、靴梁与底板之间的连接焊缝、隔板、肋板等的设计方法均与轴压柱脚相同。,只是荷载按底板上不均匀反力的最大值计算。,107,第六章 拉弯、压弯构件,6.6.2,分离式柱脚,可以认为是由两个独立的轴心受压柱脚所组成。,每个分肢的柱脚都是根据其可能产生的最大压力，按轴心受压柱脚进行设计。,受拉分肢的全部拉力由锚栓承担并传至基础。,两个独立柱脚所受最大压力为：,右肢：左肢：,108,第六章 拉弯、压弯构件,6.6.3,插入式柱脚,为了节约钢材，可以采用插入式柱脚，即将柱端直接插入钢筋混凝土杯形基础的杯口中。,杯口构造和插入深度可参照钢筋混凝土结构的有关规定。,插入式基础主要需要验算钢柱与二次浇灌层,(,采用细石混凝土,),之间的粘剪力以及杯口的抗冲切强度。,109,第六章 拉弯、压弯构件,1,、框架中梁与柱的连接,区分铰接和刚接；框架中梁与柱的连接形式主要是刚接，要了解实际工程中梁、柱刚性连接的构造。,2,、框架柱的柱脚,熟悉整体式和分离式柱脚的形式和构造，了解刚接柱脚的设计方法。,本节课小结,110,第六章 拉弯、压弯构件,111,