格构式轴心受压构件设计.ppt

截面任一点的弯矩为： 所以截面任一点的剪力为： 横缀条设计方法： 交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算，取其内力N=V1； 单缀条体系为减小分肢的计算长度，可设横缀条，其截面一般与斜缀条相同，或按容许长细比[λ]=150确定。 * 格构柱轴心受压构件设计 1、截面形式 图1 轴心受压格构柱常用截面 y y x x (a) y y x x (b) y y x x (d) y y x x (c) y y x x (e) 图2 格构柱缀材布置 缀条柱 缀板柱 y y x x 1 1 l1 θ 柱肢 缀条 1 1 l1 柱肢 缀板 l01 a b h 格构柱 缀条格构柱 缀板格构柱 2、格构柱的分类 在柱的横截面上穿过构件腹板的轴叫实轴，穿过两肢之间缀材面的轴叫虚轴。 y y x x 单虚轴 实轴 虚轴 x x y y 双虚轴 虚轴 虚轴 3、截面选取原则 等稳定性原则：通过调整两肢间的距离，实现对两主轴的等稳定性。 4、格构式轴压构件设计 （1）强度计算 N—轴心压力设计值； An—柱肢净截面面积之和。 y y x x 实轴 虚轴 柱肢 （2）整体稳定验算 格构柱绕实轴的稳定计算与实腹柱一样。但绕虚轴的整体稳定临界力比实腹柱低。 轴心受压构件整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩和剪力。对实腹式构件,剪力引起的附加变形很小,对临界力的影响只占3／1000左右。因此，在确定实腹式轴心受压构件整体稳定的临界力时，仅仅考虑了由弯矩作用所产生的变形，而忽略了剪力所产生的变形。 对于格构式柱，当绕虚轴失稳时，情况有所不同，因被件之间并不是连续的板而只是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来。柱的剪切变形较大，剪力造成的附加挠曲影响就不能忽略。在格构式柱的设计中，对虚轴失稳的计算，常以加大长细比的办法来考虑剪切变形的影响，加大后的长细比称为换算长细比。 钢结构设计规范对缀条柱和缀板柱采用不同的换算长细比计算公式。 ①对实轴（y-y轴）的整体稳定计算 因γ很小，因此可以忽略剪切变形，λy计算与实腹柱相同,稳定计算公式为： x y y x 实轴 虚轴 ②对虚轴（x-x）的整体稳定计算 绕虚轴弯曲屈曲时，因缀材的剪切刚度较小，剪切变形较大，γ则不能被忽略。 规范给出的双肢缀条柱的换算长细比为： 式中:λx—两柱肢对虚轴的长细比； A—两柱肢的毛截面面积之和； A1—一个节间内两侧斜缀条毛截面面积之和。 注意：当α不在40°～70°之间范围内时，规范简化公式偏于不安全，应按一般公式计算换算长细比。 x a x 1 1 l1 a （B）双肢缀板柱： 缀板与肢件可视为刚接，因而分肢和缀板组成一多层刚架。 规定双肢缀板柱的换算长细比采用下式计算： 式中： 表4 格构式截面的换算长细比汇总 x x y y I I (a) x x y y I I (b) x x y y (c) θ θ 2 4 λox= λx2+ λy= λy2+ 缀条 5 λox= λx2+40 λoy= λy2+40 缀条 λox= λx2+λ12 λox= λy2+λ12 缀板 3 λox= λx2+27 缀条 λx、 λx-整个构件对x和y轴的长细比 λ1-单肢对最小刚度轴1-1的长细比，其计算长度取：焊接时，为相邻两缀板间的净距离，螺栓连接时，为相邻两缀板边缘螺栓的最近距离 A1x、 A1y-构件横截面中垂直与x和y轴的各斜缀条毛截面积之和 A1-构件横截面中各斜缀条毛截面积之和 θ-构件截面内缀条所在平面与x轴的夹角 符号意义 λox= λx2+λ12 计算公式 缀板 缀材类别 构件截面尺寸 1 项次 A A1x A A1x A A1x 42A A1(1.5-cos2θ) 42A A1cos2θ （3）分肢稳定性 为保证分肢不先于整体失稳，应满足： 缀条柱的分肢长细比： 缀板柱的分肢长细比： （4）缀材设计 对两端铰接轴心受压柱，绕虚轴失稳弯曲时，假定挠曲线为正弦曲线，跨中最大挠度为v0，则沿杆长任一点的挠度为： ①轴心受压格构柱的横向剪力 格构柱绕虚轴失稳发生弯曲时，缀材要承受横向剪力的作用。因此，需要首先确定横向剪力的大小。 N l z y v0 V N y vmax vmax 图4.4.6 剪力计算简图 剪力实际分布线 规 范 规 定 分 布 截面最大剪力在杆件两端，为： 跨度中点的挠度可由边缘纤维屈服准则导出。当截面边缘最大应力达到屈服强度时，有： 从而，得最大剪力为： 式中： 经过计算分析，在常用长细比