格构式轴心受压柱的设计.ppt

4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6 格构式轴心受压柱的设计 4.6.1 格构式轴心受压构件的组成,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。 在柱横截面上，穿过肢件腹板的轴叫实轴（y），穿过两肢间缀件的轴叫虚轴（x）。 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,(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0x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47,4.6 格构式轴心受压柱的设计 4.6.3 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 缀件的计算,(1) 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) 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 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 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y 2) 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0x=；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 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0x、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