《大學(xué)本科鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課件 第4章軸心受理構(gòu)件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)本科鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課件 第4章軸心受理構(gòu)件（101頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1 1、了解、了解“軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件”的應(yīng)用和截面形式；的應(yīng)用和截面形式； 2 2、掌握軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算掌握軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算； 3 3、了解、了解“軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件”穩(wěn)定理論的基本概念和穩(wěn)定理論的基本概念和分析方法；分析方法； 4 4、掌握現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于掌握現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于“軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件”設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算方法，重點(diǎn)及難點(diǎn)是構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定；方法，重點(diǎn)及難點(diǎn)是構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定； 5 5、掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)方法。掌握格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)方法。大綱要求4-14-1 概概 述述一、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用一、軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用3.3.塔架塔架1.1.

2、桁架桁架2.2.網(wǎng)架網(wǎng)架3.3.軸心受壓柱軸心受壓柱柱 身柱 腳柱 頭l1（ 虛 軸 ）（ 實(shí) 軸 ）( b ) 格 構(gòu) 式 柱 （ 綴 板 式 ）柱 身柱 腳( a ) 實(shí) 腹 式 柱xyyxxyyx柱 頭綴板l01（ 虛 軸 ）（ 實(shí) 軸 ）( c ) 格 構(gòu) 式 柱 （ 綴 條 式 ）yxyxl01=l1綴條4.4.實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱實(shí)腹式軸壓柱與格構(gòu)式軸壓柱二、軸心受壓構(gòu)件的截面形式二、軸心受壓構(gòu)件的截面形式截面形式可分為：截面形式可分為：實(shí)腹式實(shí)腹式和和格構(gòu)式格構(gòu)式兩大類。兩大類。1、實(shí)腹式截面、實(shí)腹式截面(a)(a)型鋼型鋼(b)(b)組合截面組合截面(c)(c)雙角鋼雙角

3、鋼(d)(d)冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型鋼 軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式軸心受力實(shí)腹式構(gòu)件的截面形式2、格構(gòu)式截面、格構(gòu)式截面截面由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件通過綴材連接而成。截面由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件通過綴材連接而成。2.2.格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件的常用截面形式 格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式格構(gòu)式構(gòu)件常用截面形式綴板柱綴板柱3、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置、格構(gòu)式構(gòu)件綴材布置綴條、綴板綴條、綴板l01l1l1 格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置格構(gòu)式構(gòu)件的綴材布置(a) (a) 綴條柱；綴條柱；(b)(b)綴板柱綴板柱4-2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度一、強(qiáng)度計(jì)算（承載能力極限狀態(tài)）一、強(qiáng)度計(jì)算（承載能力極限狀態(tài)）軸心受壓構(gòu)

4、件，當(dāng)截面無削弱時(shí)，按毛截面強(qiáng)度計(jì)算。軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)截面無削弱時(shí)，按毛截面強(qiáng)度計(jì)算。軸心受力構(gòu)軸心受力構(gòu)件件軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度強(qiáng)度 （承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度強(qiáng)度剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）fAN有孔洞削弱的截面強(qiáng)度計(jì)算) 14 (n fAN N軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值；軸心拉力或壓力設(shè)計(jì)值； An n構(gòu)件的凈截面面積；構(gòu)件的凈截面面積； f f鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。構(gòu)件凈截面面積計(jì)算構(gòu)件凈截面面積計(jì)算An 取取-、-截

5、面的較小面積計(jì)算截面的較小面積計(jì)算孔前傳力孔前傳力一個(gè)螺栓受力一個(gè)螺栓受力 N/n第一排受力第一排受力 ；孔前孔前:孔后孔后:Nb b）摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的構(gòu)件）摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的構(gòu)件n1 1計(jì)算截面上的螺栓數(shù)。計(jì)算截面上的螺栓數(shù)。n連接一側(cè)螺栓數(shù)；連接一側(cè)螺栓數(shù)；計(jì)算截面上的力為：計(jì)算截面上的力為： )/5 . 01 (1nnNNNnn1 1Nnn121Nnn121N高強(qiáng)度螺栓的孔前傳力高強(qiáng)度螺栓的孔前傳力二、剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）二、剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）截截面面的的回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半徑徑； AIi)24(0 il構(gòu)構(gòu)件件的的計(jì)計(jì)算算長(zhǎng)長(zhǎng)度度； 0l取取值值詳詳見見規(guī)規(guī)范范或或教教

6、材材。構(gòu)構(gòu)件件的的容容許許長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比，其其 保證構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝、使用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過保證構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝、使用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過大變形。大變形。 項(xiàng)項(xiàng)次次構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)直接承受動(dòng)力直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)荷載的結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)有重級(jí)工作制吊車的廠有重級(jí)工作制吊車的廠房房1 1桁架的桿件桁架的桿件3503502502502502502 2吊車梁或吊車桁架以吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐下的柱間支撐3003002002003 3其他拉桿、支撐、系其他拉桿、支撐、系桿桿( (張緊的圓鋼除外張緊的圓鋼除外) )4004003

7、50350表表4.1 受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算時(shí)應(yīng)分別考慮繞截面兩個(gè)主軸方向的長(zhǎng)細(xì)比00yyyxxxilil當(dāng)截面主軸方向傾斜時(shí)，（如單角鋼或雙角鋼組成的十字截面），只計(jì)算其中最大的長(zhǎng)細(xì)比。項(xiàng)項(xiàng) 次次構(gòu)構(gòu) 件件 名名 稱稱容許長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比1 1柱、桁架和天窗架構(gòu)件柱、桁架和天窗架構(gòu)件150150柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐2 2支撐支撐( (吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外) )200200用以減小受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件用以減小受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)

8、比4.2.3 軸心拉桿的設(shè)計(jì)軸心拉桿的設(shè)計(jì) 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件的極限承載力一般由強(qiáng)度控制，設(shè)計(jì)時(shí)只考的極限承載力一般由強(qiáng)度控制，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮慮強(qiáng)度和剛度強(qiáng)度和剛度。 鋼材比其他材料更適于受拉，所以鋼拉桿不但用于鋼鋼材比其他材料更適于受拉，所以鋼拉桿不但用于鋼結(jié)構(gòu)，還用于鋼與鋼筋混凝土或木材的組合結(jié)構(gòu)中。結(jié)構(gòu)，還用于鋼與鋼筋混凝土或木材的組合結(jié)構(gòu)中。 例例4.14.1 圖圖4.104.10所示一有中級(jí)工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼所示一有中級(jí)工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為拉桿，截面為210021001010，角鋼上有交錯(cuò)排列的普通螺栓孔，角鋼上有交錯(cuò)排列的普通螺栓孔，孔徑孔徑d=20mmd

9、=20mm。試計(jì)算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的。試計(jì)算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達(dá)到的最大計(jì)算長(zhǎng)度。鋼材為最大計(jì)算長(zhǎng)度。鋼材為Q235Q235鋼。鋼。(c) 例例4.14.1圖圖查得查得2100210010,10,2/215mmNfiiyx4.52cm.3.05cm ,A=219.26cm2 2An = 2 (1926 - 20= 2 (1926 - 2010)=3452 10)=3452 mm2AnI I = 2= 2 (2(245+ 4045+ 402 2+100+1002 2 - 2- 220)20)10=3150 10=3150 mm2 2N=AnI I f =3150=3

10、150215=677250N=677 kN215=677250N=677 kNlox = = ix x = 350 = 35030.5 = 10675 30.5 = 10675 mm 350loyoy = = iy y = 350 = 35045.2 = 1582045.2 = 15820 mm 解解 ： 例例4.14.1圖圖(b)(b)4-3 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定一、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定（一）軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本理論（一）軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的基本理論1 1、軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形式軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)形式 理想的軸心受壓構(gòu)件理想的軸心受壓構(gòu)件( (桿件挺直、荷載無偏心、

11、桿件挺直、荷載無偏心、無初始應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等）無初始應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等）的失穩(wěn)形式分為：的失穩(wěn)形式分為：（1 1）彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)-只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個(gè)主只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對(duì)稱截面常見軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對(duì)稱截面常見的失穩(wěn)形式；的失穩(wěn)形式；（2 2）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)-失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是某些雙軸對(duì)稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形是某些雙軸對(duì)稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；式；（3 3）彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，桿單

12、軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，桿件發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。件發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。a）、理想軸心壓桿彈性彎曲屈曲臨界應(yīng)力）、理想軸心壓桿彈性彎曲屈曲臨界應(yīng)力l/2l/222lEINNEcrNE E 歐拉歐拉（EulerEuler）臨界力臨界力 歐拉臨界應(yīng)力歐拉臨界應(yīng)力222222222222E( l/I )EilEAIlEAlEIANEEcr)(桿件長(zhǎng)細(xì)比，桿件長(zhǎng)細(xì)比，= =l/ /i；i 截面對(duì)應(yīng)于屈曲的回轉(zhuǎn)半徑，截面對(duì)應(yīng)于屈曲的回轉(zhuǎn)半徑， i = I/A。E為常量為常量, 因此因此cr 不超過材料的比例極限不超過材料的比例極限 fp2crp2Efpp/E f或長(zhǎng)細(xì)比或長(zhǎng)細(xì)

13、比b)b)理想壓桿的彈塑性彎曲屈曲臨界應(yīng)力理想壓桿的彈塑性彎曲屈曲臨界應(yīng)力 當(dāng)當(dāng) ， ，壓桿進(jìn)入彈，壓桿進(jìn)入彈塑性階段。采用切線模量理論計(jì)算。塑性階段。采用切線模量理論計(jì)算。pcrfp22,lIENttcr22,ttcrEEt -切線摸量切線摸量 屈曲準(zhǔn)則建立屈曲準(zhǔn)則建立 的臨界應(yīng)力的臨界應(yīng)力2、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件考慮初始缺陷的臨界應(yīng)力考慮初始缺陷的臨界應(yīng)力-邊緣屈服準(zhǔn)則邊緣屈服準(zhǔn)則實(shí)際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷實(shí)際軸心受壓構(gòu)件存在初始缺陷 - 初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力uNNABOvve0kN e0kN v0 有初彎曲的軸心壓桿及其壓力撓度曲線有初彎曲的軸

14、心壓桿及其壓力撓度曲線初始缺陷初始缺陷幾何缺陷：幾何缺陷：初彎曲、初偏心初彎曲、初偏心等；等；力學(xué)缺陷：力學(xué)缺陷：殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力、材料不均勻等。、材料不均勻等。1 1、殘余應(yīng)力的影響、殘余應(yīng)力的影響（1 1）殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因）殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因A A、產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生的原因 焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻，如前所述；焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻，如前所述； 型鋼熱扎后的不均勻冷卻；型鋼熱扎后的不均勻冷卻； 板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮；板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮； 構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。 實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離

15、散，分析時(shí)常采用其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)算簡(jiǎn)圖）：其簡(jiǎn)化分布圖（計(jì)算簡(jiǎn)圖）：（2）殘余應(yīng)力的分布情況）殘余應(yīng)力的分布情況 熱軋型鋼中殘余應(yīng)力在截面上的分布和大小與截?zé)彳埿弯撝袣堄鄳?yīng)力在截面上的分布和大小與截面形狀尺寸比例、初始溫度、冷卻條件以及鋼材面形狀尺寸比例、初始溫度、冷卻條件以及鋼材性質(zhì)有關(guān)。性質(zhì)有關(guān)。 后冷卻部分的收縮收到先冷部分的約束產(chǎn)生殘余后冷卻部分的收縮收到先冷部分的約束產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，而先冷部分則產(chǎn)生與之平衡的壓應(yīng)力。拉應(yīng)力，而先冷部分則產(chǎn)生與之平衡的壓應(yīng)力。 圖見教材圖見教材P94頁(yè)頁(yè) 圖圖4.13(3)(3)、僅考慮殘余應(yīng)力影響的軸壓柱的、僅考慮殘余應(yīng)力影響的軸壓柱的臨界應(yīng)力臨界應(yīng)

16、力IIEIIlEIlEINecreecr 222222 根據(jù)前述壓桿屈曲理論，當(dāng)根據(jù)前述壓桿屈曲理論，當(dāng) 或或 時(shí)，可采用歐拉公式計(jì)算臨界應(yīng)時(shí)，可采用歐拉公式計(jì)算臨界應(yīng)力；力；ppfE rcypffAN 當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)，截時(shí)，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，由切線模量理論知，柱屈曲時(shí)面出現(xiàn)塑性區(qū)，由切線模量理論知，柱屈曲時(shí), ,截面截面不出現(xiàn)卸載區(qū)，塑性區(qū)應(yīng)力不變而變形增加不出現(xiàn)卸載區(qū)，塑性區(qū)應(yīng)力不變而變形增加, ,微彎時(shí)微彎時(shí)截面的彈性區(qū)抵抗彎矩，因此截面的彈性區(qū)抵抗彎矩，因此, ,用截面彈性區(qū)的慣性用截面彈性區(qū)的慣性矩矩I Ie e代替全截面慣性矩代替全截面慣性矩I I，即得柱的臨界應(yīng)力：，即得柱的臨界應(yīng)

17、力：rcypffAN ppfE 仍以忽略腹板的熱扎仍以忽略腹板的熱扎H型鋼柱型鋼柱為例，推求臨界應(yīng)力：為例，推求臨界應(yīng)力：th htkbkbb bxxy 當(dāng)當(dāng)ffp p=f=fy y-rcrc時(shí)，截面出現(xiàn)塑時(shí)，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，應(yīng)力分布如圖。性區(qū)，應(yīng)力分布如圖。) 94(424)(222222222 kEtbhhkbtEIIExxxxxexxcrx 軸軸屈屈曲曲時(shí)時(shí)：對(duì)對(duì) 柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強(qiáng)軸（沿強(qiáng)軸（x x軸）軸）和和沿弱軸（沿弱軸（y y軸）軸）因此，臨界應(yīng)力為：因此，臨界應(yīng)力為：)104(12212)(2322332222 kEtbkbtEIIEy

18、yyyyeyycry 軸軸屈屈曲曲時(shí)時(shí)：對(duì)對(duì)f fy yacacb1 1rtbrc( () )114(225 . 022)(2 kfbtkkbtbtfrtrcyrtrcycrycrx 或或 顯然，殘余應(yīng)力對(duì)弱軸的影響顯然，殘余應(yīng)力對(duì)弱軸的影響要大于對(duì)強(qiáng)軸的影響要大于對(duì)強(qiáng)軸的影響（k k18080時(shí)，為時(shí)，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運(yùn)輸和施工中發(fā)生過提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運(yùn)輸和施工中發(fā)生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下： 橫向加勁肋間距橫向加勁肋間距33h h0 0； 橫向加勁肋的外伸寬度橫向加勁肋的外伸寬度b bs shh0 0/30+40 m

19、m/30+40 mm； 橫向加勁肋的厚度橫向加勁肋的厚度t ts sbbs s/15/15。 對(duì)于組合截面，其翼緣與對(duì)于組合截面，其翼緣與腹板間腹板間 的焊縫受力較小，可不于計(jì)算，按構(gòu)的焊縫受力較小，可不于計(jì)算，按構(gòu) 造選定焊腳尺寸即可。造選定焊腳尺寸即可。b bs s橫向加勁肋橫向加勁肋33h h0 0h h0 0t ts s二、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)二、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)l01l1l1xyyx軸- 虛軸y軸- 實(shí)軸1 1、整體穩(wěn)定驗(yàn)算、整體穩(wěn)定驗(yàn)算 對(duì)于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生對(duì)于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲，彎曲屈曲，其彈性屈曲其彈性屈曲時(shí)的臨界力為：時(shí)的臨界力為：1

20、2222cr11 lEIlEIN 。換換算算長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比，（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角單單位位剪剪力力作作用用時(shí)時(shí)的的軸軸線線1220011; )/; EAGA 20212222cr11 EAEAEAN 或：或：（1）對(duì)實(shí)軸（）對(duì)實(shí)軸（y-y）穩(wěn)定）穩(wěn)定繞實(shí)軸彎曲屈曲時(shí)與實(shí)腹式構(gòu)件計(jì)算方法相同繞實(shí)軸彎曲屈曲時(shí)與實(shí)腹式構(gòu)件計(jì)算方法相同表得到。類和構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比查穩(wěn)定系數(shù)，可按截面分即：yyyRyycrRcrfANfffAN)244(（2）對(duì)虛軸（）對(duì)虛軸（x-x）穩(wěn)定）穩(wěn)定 繞繞x軸（虛軸）彎曲屈曲時(shí)，因綴材的剪切剛度較小，軸（虛軸）彎曲屈曲時(shí)，因綴材的剪切剛度較小，剪切變形大，剪切變形大，1則不能被忽略，因此：則不

21、能被忽略，因此：20212222crx11xxxEAEAEAN )504(12200 EAxxx繞繞虛虛軸軸的的換換算算長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比：得。得。并按相應(yīng)的截面分類查并按相應(yīng)的截面分類查由由xxxfAN0 則穩(wěn)定計(jì)算：則穩(wěn)定計(jì)算：2 2、格構(gòu)柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比、格構(gòu)柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比V VV VV V綴板柱綴條柱實(shí)腹柱 繞虛軸的穩(wěn)定性比具有同樣長(zhǎng)細(xì)比的實(shí)腹柱差。繞虛軸繞虛軸的穩(wěn)定性比具有同樣長(zhǎng)細(xì)比的實(shí)腹柱差。繞虛軸 彎曲產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)。彎曲產(chǎn)生橫向剪力，由綴材承擔(dān)。 繞虛軸的承載力低，加大長(zhǎng)細(xì)比。繞虛軸的承載力低，加大長(zhǎng)細(xì)比。 在剪力作用下，綴板柱：剛架；綴條柱：桁架在剪力作用下，綴

22、板柱：剛架；綴條柱：桁架。圖圖4.26 4.26 軸心受壓柱失穩(wěn)軸心受壓柱失穩(wěn) 由于不同的綴材體系剪切剛度不同，由于不同的綴材體系剪切剛度不同， 1 1亦不同，所亦不同，所以以換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算就不相同。換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算就不相同。通常有兩種綴材體系，即通常有兩種綴材體系，即綴條式和綴板式體系，其綴條式和綴板式體系，其換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算如下：換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算如下： 雙肢綴條柱雙肢綴條柱 設(shè)一個(gè)節(jié)間兩側(cè)斜綴條面積之和為設(shè)一個(gè)節(jié)間兩側(cè)斜綴條面積之和為A1；節(jié)間長(zhǎng)度為；節(jié)間長(zhǎng)度為l l1 1 sin1 dN cos1lld VV單位剪力作用下斜綴條長(zhǎng)度及其內(nèi)力為：?jiǎn)挝患袅ψ饔孟滦本Y條長(zhǎng)度及其內(nèi)力為：V=1V=1V

23、=1V=1d d1 11 1l l1 1l ld da ab bc cd dbb因此，斜綴條的軸向變形為：因此，斜綴條的軸向變形為： cossin111EAllEANddd 假設(shè)變形和剪切角假設(shè)變形和剪切角有限微小有限微小，故水平變形為：，故水平變形為：剪切角剪切角1 1為：為： cossinsin211EAld )514(cossin12111 EAlV=1V=1V=1V=1d d1 11 1l l1 1l ld da ab bc cd dbbe e20212222crx11xxxEAEAEAN 12220cossinAAxxV1=1/2L1V1=1/2Ld圖圖4.27 4.27 綴條柱的剪

24、切變形綴條柱的剪切變形)504(12200EAxxx繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比： 取取=45，12027AAxx 0 x 換算長(zhǎng)細(xì)比；換算長(zhǎng)細(xì)比； x 雙肢對(duì)雙肢對(duì)x x軸的長(zhǎng)細(xì)比；軸的長(zhǎng)細(xì)比； A 柱的毛截面面積；柱的毛截面面積； A1 兩個(gè)綴條截面面積。兩個(gè)綴條截面面積。圖圖4.27 4.27 綴條柱綴條柱（2）雙肢綴板柱）雙肢綴板柱圖圖4.28 4.28 綴板柱綴板柱)554(2112211220 bxxkk。）（兩兩側(cè)側(cè)綴綴板板線線剛剛度度之之和和線線剛剛度度）；（單單個(gè)個(gè)分分肢肢對(duì)對(duì)其其弱弱軸軸的的式式中中：aEIklEIkkkIAlbbbxx 11111212202124 將剪切角將剪切角

25、1 1代入式代入式4-50，并引入分肢和綴板的線剛，并引入分肢和綴板的線剛度度K K1 1、K Kb b，得，得:，所所以以：；因因?yàn)闉?1121115 . 0 IlAAA)504 (12200EAxxx繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比：由于規(guī)范規(guī)定由于規(guī)范規(guī)定 這時(shí)：這時(shí)： 所以規(guī)范規(guī)定雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比按下式計(jì)算：所以規(guī)范規(guī)定雙肢綴板柱的換算長(zhǎng)細(xì)比按下式計(jì)算：式中：式中：61 kkb1211212 bkk)564(2120 xx距距離離。鄰鄰兩兩綴綴板板邊邊緣緣螺螺栓栓的的離離；螺螺栓栓連連接接時(shí)時(shí)，取取相相，取取相相鄰鄰綴綴板板間間凈凈距距分分肢肢計(jì)計(jì)算算長(zhǎng)長(zhǎng)度度，焊焊接接時(shí)時(shí)；的的長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比分

26、分肢肢對(duì)對(duì)最最小小剛剛度度軸軸的的長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)細(xì)比比；虛虛軸軸軸軸整整個(gè)個(gè)構(gòu)構(gòu)件件對(duì)對(duì) 0110111,11)(lilxx 3、綴材設(shè)計(jì)、綴材設(shè)計(jì)(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力圖圖4.29 4.29 剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖剪力計(jì)算簡(jiǎn)圖23585yffAV A 柱的毛截面面積；柱的毛截面面積； f 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；f y鋼材的屈服強(qiáng)度鋼材的屈服強(qiáng)度。（2 2）綴條的設(shè)計(jì)）綴條的設(shè)計(jì)A、綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，故一個(gè)斜綴條的軸心力按柔性桿（故一個(gè)斜綴條的軸心力按柔性桿（桿件都受拉桿件都受拉）和剛）和剛性桿（性桿（一

27、個(gè)受拉，一個(gè)受壓一個(gè)受拉，一個(gè)受壓）設(shè)計(jì)分別為：）設(shè)計(jì)分別為：)584(sin11VN斜綴條的傾角。力；分配到一個(gè)綴材面的剪式中：1VV V1 1V V1 1單綴條單綴條V V1 1V V1 1雙綴條雙綴條sin211VN B B、由于剪力的方向不定，斜綴條應(yīng)按、由于剪力的方向不定，斜綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計(jì)算，軸壓構(gòu)件計(jì)算，其長(zhǎng)細(xì)比按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算；其長(zhǎng)細(xì)比按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算；C C、斜綴條一般采用單角鋼與柱肢單面連接考慮受力時(shí)斜綴條一般采用單角鋼與柱肢單面連接考慮受力時(shí)偏心和彎扭，設(shè)計(jì)時(shí)偏心和彎扭，設(shè)計(jì)時(shí)鋼材強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行折減鋼材強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行折減，同前；，同前；D D、交叉綴條體系的、交叉綴條體系的

28、橫綴條橫綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計(jì)算，取其內(nèi)應(yīng)按軸壓構(gòu)件計(jì)算，取其內(nèi)力力N=V1；V V1 1V V1 1單綴條單綴條V V1 1V V1 1雙綴條雙綴條E E、單綴條體系為減小分肢的計(jì)算長(zhǎng)度，、單綴條體系為減小分肢的計(jì)算長(zhǎng)度，可設(shè)橫綴條（可設(shè)橫綴條（虛線虛線），其截面一般與斜），其截面一般與斜綴條相同，或按容許長(zhǎng)細(xì)比綴條相同，或按容許長(zhǎng)細(xì)比=150=150確確定。定。（3 3）綴板的設(shè)計(jì)）綴板的設(shè)計(jì)對(duì)于綴板柱取隔離體如下：對(duì)于綴板柱取隔離體如下：由力矩平衡可得：由力矩平衡可得：剪力剪力T在綴板端部產(chǎn)生的彎矩在綴板端部產(chǎn)生的彎矩:V V1 1/2/2l l1 12 2l l1 12 2V V1 1/2

29、/2a/2a/2VV)594(11alVVVVMMd d)604(2211 lVaTM肢肢件件軸軸線線間間距距；綴綴板板中中心心間間距距；式式中中： al1V和和M即為綴板與肢件連接處的設(shè)計(jì)內(nèi)力。即為綴板與肢件連接處的設(shè)計(jì)內(nèi)力。綴板的設(shè)計(jì)步驟綴板的設(shè)計(jì)步驟a）確定）確定01l1011il1101il 假設(shè)假設(shè) 1 1 0.5 0.5max， 1 1 40 40 b b）計(jì)算內(nèi)力）計(jì)算內(nèi)力 按多層剛架計(jì)算按多層剛架計(jì)算, ,反彎點(diǎn)在中點(diǎn)。反彎點(diǎn)在中點(diǎn)。 圖圖4.28 4.28 綴板柱綴板柱c）計(jì)算綴板的強(qiáng)度和連接）計(jì)算綴板的強(qiáng)度和連接11166lIaIKKbb或 只需用上述只需用上述M M和和V

30、 V驗(yàn)算綴板與肢件間的連接焊縫。驗(yàn)算綴板與肢件間的連接焊縫。d d）綴板尺寸）綴板尺寸寬度寬度 d22a/3/3，厚度，厚度 ta/40,/40,并不小于并不小于6mm6mm。端綴板宜適當(dāng)加寬，取端綴板宜適當(dāng)加寬，取d= =a。同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不得同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不得小于一個(gè)分肢線剛度的小于一個(gè)分肢線剛度的6 6倍。倍。1223dtIbb圖圖4.33 4.33 綴板尺寸綴板尺寸t td du同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不小于單同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不小于單個(gè)分肢線剛度的個(gè)分肢線剛度的6倍倍，即：，即： ；u綴板寬度綴板寬度d2a/3d2a/3，厚度，厚度ta/40

31、ta/40且不小于且不小于6mm6mm；u端綴板宜適當(dāng)加寬，一般取端綴板宜適當(dāng)加寬，一般取d=ad=a。4 4、格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步驟、格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步驟 格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)需首先確定柱肢截面和格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)需首先確定柱肢截面和綴材形式。綴材形式。 對(duì)于對(duì)于大型柱宜用綴條柱，中小型柱兩大型柱宜用綴條柱，中小型柱兩種綴材均可。種綴材均可。 具體設(shè)計(jì)步驟如下：具體設(shè)計(jì)步驟如下：61 kkb綴板的構(gòu)造要求：綴板的構(gòu)造要求：a ax xx x1 11 1l l1 1a ad dfNAyyyyli0y由由查查y設(shè)設(shè)yy選型鋼選型鋼型號(hào)型號(hào)4 4、格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步驟、格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步驟中小型柱可用綴板或綴條柱，大型柱宜用綴條

32、柱。中小型柱可用綴板或綴條柱，大型柱宜用綴條柱。(1(1）按對(duì)實(shí)軸）按對(duì)實(shí)軸( (y- -y軸軸) )的整體穩(wěn)定選擇柱的截面，方法與實(shí)的整體穩(wěn)定選擇柱的截面，方法與實(shí)腹柱的計(jì)算相同。腹柱的計(jì)算相同。（2 2）按對(duì)虛軸）按對(duì)虛軸( (x- -x軸軸) )的整體確定兩分肢的距離。的整體確定兩分肢的距離。 為了獲得等穩(wěn)定性，應(yīng)使兩方向的長(zhǎng)細(xì)比相等，即使為了獲得等穩(wěn)定性，應(yīng)使兩方向的長(zhǎng)細(xì)比相等，即使oxox= =y y。綴板柱：綴板柱： 設(shè)設(shè)1 1yxx2120212yxxxxli0（4 4）設(shè)計(jì)綴條或綴板）設(shè)計(jì)綴條或綴板。綴條柱：選綴條綴條柱：選綴條 A1 10.10.1AyxxAA12027122

33、7AAyx1/xbi（3 3）驗(yàn)算對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定性，不合適時(shí)應(yīng)修改柱寬）驗(yàn)算對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定性，不合適時(shí)應(yīng)修改柱寬b b 再進(jìn)行驗(yàn)算。再進(jìn)行驗(yàn)算。格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：0 x0 x和和y y；為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：綴條柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比：綴條柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比：綴板柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比：綴板柱的分肢長(zhǎng)細(xì)比： yxil ，0maxmax111max7 .0 50,50max5 .040maxmax0maxmax1011 取取時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)，且且yxil（三）柱子的橫隔（三）柱子的橫隔 為提高柱子的抗扭剛度，應(yīng)設(shè)柱子橫隔，間距不為提高柱子的抗扭剛度，應(yīng)設(shè)柱

34、子橫隔，間距不大于柱截面較大寬度的大于柱截面較大寬度的9 9倍或倍或8m8m，且每個(gè)運(yùn)輸單元的，且每個(gè)運(yùn)輸單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。 橫隔的形式橫隔的形式 自學(xué)自學(xué)47 梁與柱的連接一、柱頭（梁與柱的連接一、柱頭（梁與柱的連接鉸接鉸接）（一）連接構(gòu)造（一）連接構(gòu)造 為了使柱子實(shí)現(xiàn)軸心受壓，并安全將荷載傳至基礎(chǔ)，為了使柱子實(shí)現(xiàn)軸心受壓，并安全將荷載傳至基礎(chǔ)，必須合理構(gòu)造柱頭、柱腳。必須合理構(gòu)造柱頭、柱腳。 設(shè)計(jì)原則是：傳力明確、過程簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)合理、設(shè)計(jì)原則是：傳力明確、過程簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，并具有足夠的剛度且構(gòu)造又不復(fù)雜。安全可靠，并具有足夠的剛度且構(gòu)造又不復(fù)雜。（二）、

35、頂面連接（二）、頂面連接傳力路線：傳力路線：梁梁 突緣突緣 柱頂板柱頂板 加勁肋加勁肋 柱身柱身焊縫焊縫墊板墊板焊縫焊縫焊縫焊縫柱頂板柱頂板加勁肋加勁肋柱柱梁梁梁梁突緣突緣墊板墊板填板填板填板填板構(gòu)造螺栓構(gòu)造螺栓焊縫焊縫1 1焊縫焊縫2 2bl lN/2/2荷載：荷載： 突緣加勁肋突緣加勁肋 短肋短肋 腹板腹板焊縫焊縫2 2焊縫焊縫1 1和承壓和承壓 焊縫焊縫2(22(2條條) )按按N/2/2和和M= =Nbl l/4/4計(jì)算計(jì)算焊縫焊縫1 1按按N/2/2計(jì)算計(jì)算荷載：荷載：梁支承加勁肋梁支承加勁肋 柱翼緣。柱翼緣。調(diào)整定位后，用螺栓固定。調(diào)整定位后，用螺栓固定。（三）側(cè)面連接（三）側(cè)面連

36、接圖圖4.37 4.37 梁與柱的鉸接連接梁與柱的鉸接連接（三）、柱頭的計(jì)算（三）、柱頭的計(jì)算(1)(1)梁端局部承壓計(jì)算梁端局部承壓計(jì)算梁設(shè)計(jì)中講授梁設(shè)計(jì)中講授(2)(2)柱頂板柱頂板 平面尺寸超出柱輪平面尺寸超出柱輪廓尺寸廓尺寸15-20mm15-20mm，厚度不，厚度不小于小于14mm14mm。（3 3）加勁肋）加勁肋 加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力加勁肋與柱腹板的連接焊縫按承受剪力V=N/ /2和彎矩和彎矩M=Nl l/ /4計(jì)算。計(jì)算。N/2l l/2l l15-20mm15-20mm15-20mm15-20mmt14mmt14mm二、二、 柱腳柱腳圖圖4.39 4.39 平板式

37、柱腳平板式柱腳圖圖4.38 4.38 平板式鉸接柱腳平板式鉸接柱腳 柱腳的構(gòu)造柱腳的構(gòu)造應(yīng)使柱身的應(yīng)使柱身的內(nèi)力可靠地內(nèi)力可靠地傳給基礎(chǔ)，傳給基礎(chǔ)，并和基礎(chǔ)有并和基礎(chǔ)有牢固的連接牢固的連接. .圖圖4.38 4.38 平板式鉸接柱腳平板式鉸接柱腳2.2.柱腳的計(jì)算柱腳的計(jì)算(1)(1)底板的面積底板的面積 假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的假設(shè)基礎(chǔ)與底板間的壓應(yīng)力均勻分布。壓應(yīng)力均勻分布。式中：式中：f fc c-混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；l l-基礎(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)?；A(chǔ)混凝土局部承壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)。 f fc c 、l l均按均按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范取

38、值。取值。A An n底版凈面積，底版凈面積，A An n =B =BL-AL-A0 0。A Ao o-錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑為錨栓直徑的錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑為錨栓直徑的 1 11.51.5倍。倍。)634( clnfNA c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1靴梁靴梁隔板隔板底板底板L La a1 1 構(gòu)件截面高度；構(gòu)件截面高度；t t1 1 靴梁厚度一般為靴梁厚度一般為101014mm14mm；c c 懸臂寬度，懸臂寬度，c=3c=34 4倍螺栓直倍螺栓直 徑徑d d，d=2024mm，則則 L L 可求?？汕?。(2)(2)底板的厚度底板的厚度

39、底板的厚度，取決于受力大小，可將其分為不同底板的厚度，取決于受力大小，可將其分為不同受力區(qū)域：一邊受力區(qū)域：一邊( (懸臂板懸臂板) )、兩邊、三邊和四邊支承板。、兩邊、三邊和四邊支承板。 一邊支承部分（懸臂板）一邊支承部分（懸臂板）)644(221 cqMnANq ctaB2211 c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L 二相鄰邊支承部分：二相鄰邊支承部分： )654(222 aqM - -對(duì)角線長(zhǎng)度；對(duì)角線長(zhǎng)度； -系數(shù)，與系數(shù)，與 有關(guān)。有關(guān)。 2a22/ab式中：式中：b b2 2/a/a2 20.30.40.50.60.70.80.91.01.

40、11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L La a2 2b b2 2 三邊支承部分：三邊支承部分： )664(213 aqM - -自由邊長(zhǎng)度；自由邊長(zhǎng)度； -系數(shù)，與系數(shù)，與 有關(guān)。有關(guān)。 1a11/ab式中：式中：c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L當(dāng)當(dāng)b b1 1/a/a1 10.30.3時(shí)，可按懸臂長(zhǎng)度為時(shí)，可按懸臂長(zhǎng)度為b b1 1的懸臂板計(jì)算。的懸臂板計(jì)算。b b1 1/a/a1 10.30.40.5

41、0.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125 四邊支承部分：四邊支承部分： )674(24 aqM 式中：式中： a-四邊支承板短邊長(zhǎng)度；四邊支承板短邊長(zhǎng)度； b-四邊支承板長(zhǎng)邊長(zhǎng)度；四邊支承板長(zhǎng)邊長(zhǎng)度； 系數(shù)，與系數(shù)，與b/a有關(guān)。有關(guān)。 )684(146maxmax4321max mmfMtMMMMM故故，底底板板厚厚：，取取b/a1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.03.04.00.0480.0550.0630.0690.0750.0810.0860.0910.0

42、950.0990.1010.1190.125c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L（2）靴梁的計(jì)算）靴梁的計(jì)算按懸臂梁計(jì)算按懸臂梁計(jì)算,驗(yàn)算抗彎和抗剪強(qiáng)度。靴高驗(yàn)算抗彎和抗剪強(qiáng)度。靴高-與柱邊與柱邊連接所需焊縫長(zhǎng)度決定連接所需焊縫長(zhǎng)度決定隔板受荷范圍隔板受荷范圍圖圖4.41 4.41 靴梁的計(jì)算靴梁的計(jì)算(a)(a)肋板受荷范圍肋板受荷范圍圖圖4.41 4.41 靴梁的計(jì)算靴梁的計(jì)算(b)(b)（3 3）隔板截面驗(yàn)算：）隔板截面驗(yàn)算：fhtMWM 2126 抗抗彎彎：vfhtVItVS 1225 . 1 抗剪：抗剪：qh h1 1a a1 1)(502812121取取整整ataqVaqM 式中：式中：(4)(4)靴梁及隔板與底板間的焊縫的計(jì)算靴梁及隔板與底板間的焊縫的計(jì)算 按正面角焊縫，承擔(dān)全部軸力計(jì)算，焊腳尺寸由按正面角焊縫，承擔(dān)全部軸力計(jì)算，焊腳尺寸由構(gòu)造確定。構(gòu)造確定。wfwffflhN 7 . 0 柱腳零件間的焊縫布置柱腳零件間的焊縫布置焊縫布置原則：焊縫布置原則：考慮施焊的方便與可能考慮施焊的方便與可能