格构式轴心受压柱的设计.pptx

4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.1 4.6.1 格构式轴心受压构件的组成格构式轴心受压构件的组成q格构式轴心受压柱截面形式一般按（图41c）选用。肢件多为槽钢、工字钢、角钢，甚至钢管，肢间用缀条或缀板，将其连成整体。缀条和缀板统称缀件。格构柱可通过调整肢间距，易于实现对两个主轴方向的等稳定性要求。q在柱横截面上，穿过肢件腹板的轴叫实轴（实轴（y y），穿过两肢间缀件的轴叫虚轴（虚轴（x x）。q缀条常采用单角钢，一般与构件纵轴成4070夹角斜放，此称为斜缀条，分肢间距较大时也可增设与肢件纵轴线垂直的横缀条。缀板用钢板制成，且一律等距离垂直于肢件轴线布置。4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.2 格构式轴心受压构件的整体稳定性格构式轴心受压构件的整体稳定性(1)对实轴的整体稳定性验算格构式双肢柱相当于两个并列的实腹式杆件，故其对实轴的整体稳定承载力与实腹式相同，因此可用对实轴的长细比y查得稳定性系数，则：4.6 格构式轴心受压柱的设计(2)对虚轴的整体稳定性计算对于格构式轴心受压柱，由于缀件较细，构件初始缺陷或因构件弯屈产生的横向剪力不可忽略。在格构式轴心受压柱的设计中，对虚轴的稳定性计算，规范以加大长细比的办法来考虑剪切变形对整体稳定承载力的影响，加大后的长细比称为换算长细比。1）双肢缀条柱的换算长细比根据弹性稳定理论，当考虑到剪力的影响后，其构件临界力计算公式：4.6 格构式轴心受压柱的设计考虑到一般在450左右，故我国规范将0 x简化为：（440）式中：x-整个截面对虚轴x的长细比；A整个构件截面的毛截面积；A1一个节间内两侧斜缀条毛截面积之和。4.6 格构式轴心受压柱的设计2)双肢缀板柱的换算长细比同理可得双肢缀板柱的换算长细比计算式为：式中分肢的长细比。为i分肢弱轴的回转半径，L01为缀板间的净距离。对于四肢柱和三肢柱的换算长细比，见表474.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.3 4.6.3 分肢肢件的整体稳定性分肢肢件的整体稳定性格构式轴心受压构件的分肢可看作单独的实腹式轴心受压构件，因此，应保证它不先于构件整体失去承载能力。规范规定：缀条构件：（443）缀板构件：且不应大于40（444）式中：max构件两方向长细比（对虚轴换算长细比）的较大值，当max50时，取max=50。4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.4 4.6.4 缀件的计算缀件的计算(1)(1)轴心受压格构件的横向剪力轴心受压格构件的横向剪力 格构式轴心受压柱绕虚轴发生失稳弯曲时，缀件要承受横向剪力的作用。经计算分析，不同钢号的轴心受压构件的剪力均可用下面的实用计算公式计算：4.6 格构式轴心受压柱的设计(2)(2)缀条的设计缀条的设计缀条的布置一般采用单系缀条。当肢件间距较大或荷载较大以及有动荷载作用时，也常采用交叉缀条。缀条可视为以肢件为弦杆的平行弦桁架的腹杆，其内力的计算方法也与桁架腹杆相同，在横向剪力作用下，一个斜缀条的轴心压力为：式中，V1分配到一个缀件面上的剪力；n承受剪力V1的斜缀条数；缀条的水平倾角 4.6 格构式轴心受压柱的设计由于剪力方向难以确定，缀条可能受拉也可能受压。规范规定，均按轴心压杆选择截面。但由于缀条一般采用单角钢与肢件单面焊按，因此，缀条实际上是偏心受压。为此，规范规定，将钢材强度设计值乘以折减系数后仍按轴心受压验算强度和稳定性，折减系数取值如下：1)按轴心受压计算构件的强度和连接时，=0.85；2)计算稳定性时对等边角钢：=0.6+0.0015，且不大于1.0。短边相连的不等边角钢：=0.5+0.0025，且不大于1.0。长边相连的不等边角钢：=0.7。，i为角钢的最小回转半径；L01为计算长度，取节间距。4.6 格构式轴心受压柱的设计(3)缀板的设计缀板的设计缀板柱可视为一多层框架，当整体挠曲时，假定各层分肢中点和缀板中点为反弯点，可得缀板内力为：剪力弯矩（与构件连接处）式中，a肢件轴线间的距离；L1缀板中心间距缀板与肢件间用角焊缝连接，角焊缝承受剪力和弯矩的共同作用，由于角焊缝的强度设计值小于钢材的强度设计值，故可只验算角焊缝在和共同作用下的强度。缀板应有一定刚度要求。规范规定，同一截面处两侧缀板线刚度之和不得小于一个分肢线刚度的6倍。一般取宽度，厚度且不小于6，构件端部第一缀板应适当加宽，一般d=a。4.6 格构式轴心受压柱的设计(4)连接节点和构造要求连接节点和构造要求缀板与肢件的搭接长度一般取2030，上、下缀条的轴线交点应在肢件纵轴线上。为缩短斜缀条两端的搭接长度，可采用三围焊，同时有横缀条时还可加设节点板以便连接。缀条不宜小于454或56364。缀板不宜小于6厚。为了增加构件的抗扭刚度，格构式柱也要设横隔，其有关要求与实腹式相同4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.5 4.6.5 格构式轴心受压柱的设计格构式轴心受压柱的设计首先应根据使用要求、轴心力的大小、两主轴方向的计算长度等条件确定构件形式和钢材标号，一般中小型柱常用缀板柱，大型柱宜用缀条柱，然后按下述步骤进行：(1)初选肢件（对实轴的计算）1)假定长细比查y2)计算（n为分肢数）3)计算由及iy查型钢表可初步确定肢件截面。4.6 格构式轴心受压柱的设计4)确定肢间间距（对虚轴的计算）按初选肢件截面计算其对虚轴x的长细比；再由等稳定性要求0 x=；解出对虚轴的长细比：缀条柱：缀板柱：然后按，最后根据b即可确定两肢间距。一般按10进级，且两肢净距宜大于100，以便内部刷漆。在计算时，一般按A1=0.1A预选缀条角钢。同样可按10.5且不大于代入计算，以后按L01=1i1布置缀板。4.6 格构式轴心受压柱的设计（2）截面验算）截面验算对初选截面应进行如下验算：强度验算 刚度验算 max构件两方向长细比（对虚轴换算长细比）的较大值。整体稳定性验算 ；由0 x、y中大值确定。分肢稳定性验算：缀条构件：缀板构件：且不应大于40。4.6 格构式轴心受压柱的设计(3)节点设计与构造节点设计与构造缀件与肢件一般采用三围焊（个别为螺栓连接）。对缀条柱其连接焊缝按缀条轴心受拉验算；对缀板柱应验算在和共同作用下的强度。当有横缀条且肢件翼缘较小时，可采用节点板连接，节板与肢件翼缘厚度相同。