第4章第6节课件

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y1和剪切变形y2y=y1+y2截面弯矩M=Ny剪力V=dM/dz=Ndy/dz弯曲变形d2y1/dz2=-M/EI剪切变形dy/dz=Vg1g1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g1，即可求出lox，g1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a1计算，截面作用单位剪力，斜杆轴力为Nd=1/sina，一般a=40~70º，斜杆长度ld=a1/cosa斜杆伸长Dd=Nd

ld/EAdAd为斜杆面积之和节间剪切角位移g1=D/a1=Dd/sina/a1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a1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l1为单个柱肢绕弱轴的长细比要控制l1单个柱肢的长细比l1，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Kb=EIb/boIb=2tbdb3/12柱肢的线刚度K1=EI1/a1根据钢结构设计规范GB50017-2003的规定，要求Kb/K1>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a1的受压柱，通过控制其长细比l1保证柱整体失稳前不发生柱肢失稳，设lmax

=

max(lox,

ly)。设计要求：缀条柱：

l1≤0.7lmax缀板柱：

l1≤0.5lmax且

不应大于40，并取50≤lmax

≤80

当lmax<50时，取lmax＝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N1=V1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=V1a1/bo，弯矩M=V1a1/2缀板宽度d≥2bo/3缀板厚度t≥bo/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lox(虚轴)，loy(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