第4章第6节.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,*,第四章 轴心受力构件,第六节 格构式轴心受压构件,一、,格构式构件,实腹式构件,型钢弱轴回转半径小,加大焊接截面的轮廓尺寸可显著增加截面的回转半径，提高受压柱的整体稳定性，但局部稳定也要求增加板件厚度，构件用钢量增加较多；,格构式构件,利用缀材将多个实腹式构件组合，形成回转半径很大的构件，只需少量增加用钢,(,缀材,),即可显著增加截面的回转半径，制作加工复杂，多用于轴力很大的厂房柱，门架柱；,第四章 轴心受力构件,1、格构柱的形式,(1),缀材,缀板柱，缀条柱,(2)双肢柱，三肢柱和四肢柱,(3)实轴,通过柱肢,),，虚轴,(,通过缀材,),；,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,2、格构柱的设计要求,(1),构件设计,绕实轴稳定性，绕虚轴稳定性,(2)柱肢,设计,绕强轴稳定性，绕弱轴稳定性,(3)缀材,设计,缀条稳定性，缀板强度,(4)缀材连接,设计,焊缝强度,，螺栓强度,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,二,、,双肢柱绕虚轴的稳定性,两端铰接格构柱绕虚轴弯曲失稳，,微弯状态变形,y,由两部分组成，,弯曲变形,y,1,和,剪切变形,y,2,y,=,y,1,+,y,2,截面弯矩,M,=,Ny,剪力,V,=,d,M,/,d,z,=,N,d,y,/,d,z,弯曲变形,d,2,y,1,/d,z,2,=,-,M,/,EI,剪切变形,d,y,/,d,z,=V,g,1,g,1,为单位剪力产生的角变位,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,临界应力,换算长细比,如已知,g,1,，,即可求出,l,ox,，,g,1,反映了剪切变形的影响,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,1,、,缀条柱绕虚轴的换算长细比,缀条柱简化为桁架结构，取一个节间长度,a,1,计算，截面作用单位剪力，斜杆轴力为,N,d,=1/sin,a,，,一般,a,=4070,，,斜杆长度,l,d,=,a,1,/,cos,a,斜杆伸长,D,d,=,N,d,l,d,/,EA,d,A,d,为,斜杆面积之和,节间剪切角位移,g,1,=,D,/,a,1,=,D,d,/sin,a,/,a,1,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,代入,即为缀条柱绕虚轴的换算长细比,缀条面积一般小于柱肢面积，剪切变形不能忽略,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,2,、,缀板柱绕虚轴的换算长细比,缀板柱简化为刚架结构，取一个节间长度,a,1,计算，截面作用单位剪力，假设缀板弯曲刚度,远大于柱肢，反弯点在柱肢中间，,反弯点处位移,节间剪切角位移,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,代入,即为缀板柱绕虚轴的换算长细比,l,1,为单个柱肢绕弱轴的长细比,要控制,l,1,单个柱肢的长细比,l,1,，,否则剪切变形过大,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,缀板的线刚度,K,b,=,EI,b,/,b,o,I,b,=2,t,b,d,b,3,/12,柱肢的线刚度,K,1,=,EI,1,/,a,1,根据钢结构设计规范,GB50017-2003,的规定，,要求,K,b,/,K,1,6,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,三,、,单个柱肢的稳定性,相当于计算长度为,a,1,的受压柱，通过控制其长细比,l,1,保证柱整体失稳前不发生柱肢失稳，设,l,max,=,max(,l,ox,l,y,)。,设计要求：,缀条柱：,l,1,0.7,l,max,缀板柱：,l,1,0.5,l,max,且,不应大于,40,，并取,50,l,max,80,当,l,max,50,时，取,l,max,50,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,四,、,缀材设计,1、构件剪力假设失稳变形曲线：,截面弯矩,截面剪力,保证柱肢共同工作，承受整体弯曲,失稳时构件剪力。,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,近似取,要求缀材能够承受该截面剪力,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,2、缀条柱,单斜或交叉缀条，一个斜缀条轴力,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,单斜,n,=1，,斜缀条按压杆设计,交叉,n,=2,时，斜缀条按压杆设计，,n,=1,时，斜缀条按拉杆设计,横缀条按,N,1,=,V,1,压杆设计。,缀条单面连接，考虑偏心影响，设计强度折减,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,3、缀板柱,假设成框架，反弯点在中点,缀板剪力,T,=,V,1,a,1,/,b,o,，,弯矩,M,=,V,1,a,1,/2,缀板宽度,d,2,b,o,/3,缀板厚度,t,b,o,/40,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,4、缀材连接设计,采用角焊缝连接，承受缀条轴力，缀板剪力和弯矩,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,五,、,格构柱设计,1,、计算步骤,(,1)已知构件设计轴力,N,计算长度,l,ox,(,虚轴)，,l,oy,(,实轴,),(2),选择截面形式：双肢、三肢、四肢，缀条柱或缀板柱,(3),按对实轴整体稳定性选择柱肢截面,(,双肢,),(4),按等稳定性确定柱肢间距,(,双肢,),(5),验算对虚轴整体稳定性,(6),验算柱肢稳定性,(7),计算剪力，验算缀材和连接,第六节 格构式轴心受压构件,第四章 轴心受力构件,2,、确定柱肢间距,(,双肢,),(1),布置缀材：初选缀条截面，缀材间距,(2),等稳定性要求,l,ox,=,l,y,缀条柱,：,缀板柱,：,(3),计算回转半径,i,x,=,l,ox,/,l,x,(4),计算轮廓尺寸,b,=,i,x,/,a,和柱肢间距,b,o,第六节 格构式轴心受压构件,