2015轴心受力构件

1、,在外压力作用下，截面的某些部分（板件），不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，称为局部失稳。,局部失稳会降低构件的承载力。,4-4 轴心受压构件的局部稳定,根据弹性稳定理论，考虑板件的形状、尺寸、约束等得到板件在稳定状态承受的最大应力（临界应力）,由上式，即可确定局部失稳不早于整体失稳时，板件的宽厚比限值。,对于普通钢结构，一般要求：局部失稳不早于整体失稳，即板件的局部屈曲临界应力大于构件整体稳定的临界应力，所以：,1、工字型截面翼缘板：,2、工字型截面腹板：,其余截面轴心受压构件板件宽厚比 ：教材P85表4.5,3、轴压构件的局部稳定不满足时的解决措施,1、增加板件厚度；,2、利用腹板屈

2、曲后强度；,腹板中的纵向压应力为非均匀分布：,近似以虚线应力图形代替板件屈曲后纵向压应力的分布,有效截面,3、对于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不满足以上规定时，也可以设纵向加劲肋来加强腹板。 纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧的外伸宽度不应小于10tw，厚度不应小于0.75tw。,一、实腹式柱的设计,4-5 轴心受压构件的设计,（2）尽量满足两主轴方向的等稳定要求，即： 以达到经济要求；,（4）尽可能构造简单，易加工制作，易取材。,（1）截面积的分布尽量展开，以增加截面的惯性矩 和回转半径；,（3）便于其他构件的连接；,1、截面的选取原则,?,2、截面的设计,（1）截面面积A的确定,（

3、2）求两主轴方向的回转半径：,假定=50100,（3）由A、ix、iy选截面：优先用轧制型钢，如工字钢、H型钢等。型钢截面不满足时，选用组合截面。,组合截面的尺寸可由回转半径确定:,一般,（4）由求得的A、h、b，确定截面尺寸；,（5）构件的截面验算： A、截面有削弱时，进行强度验算； B、整体稳定验算； C、局部稳定验算； D、刚度验算： 可与整体稳定验算同时进行。,热轧型钢截面，因板件的厚度比较大，可不进行局部稳定的验算,3、构造要求：,(1)当腹板的高厚比h0/tw80时，为提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发生过大的变形，应设横向加劲肋，要求如下： 横向加劲肋间距3h0； 横向加

4、劲肋的外伸宽度bsh0/30+40 mm； 横向加劲肋的厚度tsbs/15。,(2)翼缘与腹板间的焊缝受力较小， 可不予计算，按构造选定焊脚尺寸。,二、格构式轴心受压构件设计,(一)、截面形式与选取原则,尽可能做到等稳定性要求。,等稳定？,(二) 格构式轴压构件设计,1、强度,N轴心压力设计值； An柱肢净截面面积之和。,柱肢强度,2、整体稳定验算,对于常见的格构式截面形式，只能产生弯曲屈曲，其弹性屈曲时的临界力为：,或：,对实轴、对虚轴,（1）对实轴（y-y轴）的整体稳定,剪切变形可忽略，o=y,则稳定计算：,（2）对虚轴（x-x）稳定,绕x轴（虚轴）弯曲屈曲时，因缀材的剪切刚度较小，剪切变

5、形大，1则不能被忽略，因此：,则稳定计算：,ox如何计算？,1如何计算, 双肢缀条柱,设一个节间两侧斜缀条面积之和为A1；节间长度为l1,单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为,对于一般构件，在4070o之间，所以规范给定的0 x的计算公式为：,两侧斜缀条面积和,假定: 缀板与肢件刚接，组成一多层刚架； 弯曲变形的反弯点位于各节间的中点； 只考虑剪力作用下的弯曲变形。 取隔离体如下：, 双肢缀板柱,缀板的弯曲变形引起的分肢水平位移1:,分肢弯曲变形引起的水平位移2:,因此,剪切角1:,由于规范规定 这时：,所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算：,对于三肢柱和四肢柱的换算长细比的计算见规范。

6、,式中：,3、双柱肢格构式轴心受压柱对实轴（y-y轴）的整体稳定如何计算？,2、实腹式柱的设计步骤？,4、双柱肢格构式轴心受压柱对虚轴（x-x轴）的整体稳定如何计算？,5、缀条式、缀板式双肢柱的换算长细比如何计算？,1、什么是等稳定？,3、缀材的设计,缀材绕虚轴弯曲时，缀材承受横向剪力,构件在微弯状态下，假设其挠曲线为正弦曲线，跨中最大挠度为v，则沿杆长任一点的挠度为：,（1）轴心受压格构柱的横向剪力,截面弯矩为：,在设计时，假定横向剪力沿长度方向保持不变,（2）缀条的设计,A 一个斜缀条的轴心力为：,B 斜缀条应按轴压构件计算,单角钢的单面连接时强度设计值的折减系数：,1、按轴心受力计算强度

7、和连接乘以系数 0.85； 2、按轴心受压计算稳定性： 等边角钢乘以系数0.6+0.0015，且不大于1.0； 短边相连的不等边角钢乘以系数 0.5+0.0025，且不大于1.0； 长边相连的不等边角钢乘以系数 0.70；,当 20时，取=20,（3）缀板的设计,T和M即为缀板与肢件连接处的设计内力。,对于缀板柱取隔离体如下：,由力矩平衡可得：,剪力T在缀板端部产生的弯矩:,同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单个分肢线刚度的6倍，即： ； 缀板宽度d2a/3，厚度ta/40且不小于6mm； 端缀板宜适当加宽，一般取d=a。,缀板的构造要求：,查表,4、格构柱的设计步骤,以双肢柱为例： （1）按

8、对实轴的整体稳定确定柱的截面(分肢截面)； （2）按等稳定条件确定两分肢间距a，即 0 x=y； 双肢缀条柱： 双肢缀板柱：,需确定缀条截面积A1,需假定分肢长细比1,对虚轴的回转半径：,求截面宽度：,（3）验算对虚轴的整体稳定，并调整b；,（4）设计缀条和缀板及其与柱肢的连接。,5、格构柱的构造要求：,0 x和y； 为保证分肢不先于整体失稳，应满足： 缀条柱的分肢长细比：,缀条和缀板设计如前所述,连接计算：,缀条连接：,缀板连接：,角焊缝基本计算公式,注意对钢材设计强度进行折减,计算f、f,如何计算,（三）柱子的横隔,为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不大于柱截面较大宽度的9倍或8m，

9、且每个运输单元的端部均应设置横隔。横隔的形式教材P95,缀板柱的分肢长细比：,46 柱头和柱脚,一、柱头（梁与柱的连接铰接）,（一）连接构造,为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至柱身的连接构造称柱头；将荷载安全传至基础的构造称柱脚。,设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。,1、实腹式柱头顶部连接,A、顶部插入式连接,B、梁柱顶部连接,2、格构式柱头顶部连接,3、梁柱侧向连接(刚接、铰接）,（二）、传力途径,二、柱脚,（一）柱脚的型式和构造,与基础采用铰接，只传递轴心压力。,锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置2个，直径20-24mm。,（二）柱脚计

10、算,1.传力途径,2. 计算内容,2.柱脚的计算,(1)底板的面积,假设基础与底板间的压应力均匀分布。,式中：fc-混凝土轴心抗压设计强度；,l-基础混凝土局部承压时的强度提高系数。 fc 、l均按混凝土结构设计规范取值。,An底板净面积，An =BL-A0。,Ao-锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的 22.5倍。,a1 构件截面高度； t1 靴梁厚度一般为1014mm； c 悬臂宽度，c=34倍螺栓直 径d，d=2024mm，则 L 可求。,(2)底板的厚度,底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同 受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。,一边支承部分（悬臂板）,二相邻边支承部分：,三边支承部分：,当b1/a10.3时，可按悬臂长度为b1的悬臂板计算。,四边支承部分：,式中： a-四边支承板短边长度； b-四边支承板长边长度； 系数，与b/a有关。,一般2040mm,(3)靴梁的设计,A、靴梁的最小厚度不宜小于10mm，高度由其与柱间的焊缝（4条）长度确定。,B、靴梁的截面验算,按支承在柱边的双悬臂外伸梁受均布反力作用。,(4)隔板的计算,隔板的厚度不得小于其宽度的1/50，高度由计算确定，且略小于靴梁的高度。,隔板可视为简支于靴梁的简支梁，负荷范围如图。,隔板截面验算：,式中：,(5)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算,按正面角焊缝，承担全