大工10秋《钢结构》辅导资料十一.doc

钢结构辅导资料十一 主 题：第四章 轴心受力构件 第六节 格构式轴心受压构件 第七节 柱头和柱脚 学习时间：2010年12月27日－2011年1月2日 内 容： 这周我们将学习本门课的第四章轴心受力构件。 第四章 轴心受力构件 第六节 格构式轴心受压构件 第七节 柱头和柱脚 本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下： 1、格构式轴心受压构件的整体稳定、缀材设计； 2、柱头设计。 基本概念：局部稳定，整体稳定。 知识点：格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比及其整体稳定验算，缀条和缀板的受力、设计与计算；柱头设计。 本周内容共包含两大部分：第一部分是知识点讲解，第二部分是本周练习题，包含了本周学习的知识点，题型以考试题型为主。 第一部分 本周主要内容讲解及补充 一、格构式轴心受压构件 1、截面形式 常用的格构式构件截面形式有两个槽钢或工字钢组成的双肢截面，此外，当轴心压力较小但长度大时，还可以采用以钢管、角钢组成的三肢、四肢截面，如下图所示。 2、组成 格构式构件是将肢件用缀材连成一体的一种构件。缀材分缀条和缀板两种，故格构式构件以分为缀条式和缀板式两种。缀条常采用单角钢，用斜杆组成，一般斜杆与构件轴线成α(40～70)度夹角。缀条也可由斜杆和横杆组成。缀板常采用钢板，必要时也可采用型钢，每隔一定距离在每个缀板平面内设置一个。 在格构式构件截面上，垂直于肢件腹板平面的主轴叫做实轴，图中的x-x轴，垂直于缀材平面的主轴叫做虚轴，图中的y-y轴。 当构件截面尺寸较大。构件较长时，为了节约钢材，宜采用格构式。 3、格构式构件截面设计的特点 （1）通过调整肢件之间距离较易实现等稳定性。 （2）格构式构件绕实轴的稳定计算与实腹式构件相同，而绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹式构件小，因为，格构式构件的肢件是每隔一定距离用缀材联系起来的，当构件绕虚轴屈曲时，引起的变形比实腹式构件大，此变形是由弯曲和剪力两个因素共同引起的。对实腹式构件，由剪力产生的变形很小，一般可忽略不计，但对格构式构件绕虚轴屈曲时，就必须考虑剪力所产生的变形及其对临界力的影响。设计计算时，采用加大的换算长细比来代替整个构件对虚轴的实际长细比，这样就相当于降低了虚轴方向的临界力，以达到等稳定性要求。 （3）格构式构件在整体失稳前存在着单肢失稳的可能，因此，应进行单肢稳定计算。 4、格构式轴心受压构件截面设计的步骤 截面选择 （1）按实轴的稳定条件选出肢件截面，并对实轴验算。 具体方法与步骤和实腹式压杆相同，但由假定的查值时，均按b类截面查得。 （2）按虚轴与实轴等稳定原则，确定两分肢间距并验算(对虚轴)。 对双肢格构式柱，根据等到稳定条件，代入换算长细比的计算公式，可求得格构式构件所需要的的最大值。 缀条式： 缀板式： 缀材设计 （1）缀材的剪力 构件轴心受压屈曲时将产生横向剪力，对格构式构件，缀材需要承担这个剪力，通常先估算出受压件挠曲时产生的剪力然后计算由此剪力引起的缀材内力。 根据理论推导，钢结构规范规定按下式计算最大剪力： （2）缀条设计 ①缀条的布置形式 一般采用单斜式；对受力很大的压杆，可采用双斜式；当两肢件的间距较大时，也可在单斜式条之间设置横缀条来减小单肢的计算的计算长度。 ②缀条的计算 计算简图：平行弦桁架。 一侧缀条受力： 斜缀条受力： (受拉或受压) 斜缀条不应小于45×4或56×36×4，按轴心受压构件进行验算： a.刚度： b.整体稳定： c.计算强度和连接时，设计强度应乘以折减系数0.85，以考虑偏心的影响。 横缀条主要用来减少分肢的计算长度，其截面尺寸通常取与斜缀条相同规格。 ③缀条与分肢的连接形式 缀条的轴线通常应与肢件轴线交于一点。斜缀条一般与肢件搭接，为了减小搭救接长度和增强受动力荷载的性能，宜采用三面围焊。当肢件翼缘较窄时，缀条与肢件连接有两种方法：横缀条搭接在与肢件翼缘边对接焊的小节点板；缀条全部搭接在节点板上。由于构造原因，也允许缀条的轴线与槽钢的外边缘汇交。为使构件表面平整体，缀条也可放在构件内侧，但内侧焊接比较困难。 （3）缀板的设计 ①缀板的尺寸与间距 缀板的尺寸 缀板间距 ②缀板计算 计算简图：多层刚架，并近似取反弯点在各段分肢和缀板中点。 ③缀板与分肢的连接形式 缀板与肢搭接长度一般为20～30mm可以采用三面围焊，或只用缀板端部纵向焊缝。 （4）构造要求：为了保证格式构件在运输和安装过程中具有必要的截面刚度，避免截面歪扭，规定格构式构件的横隔间距不得大于截面较大宽度的9倍，且不大于8m，在受有较大水平力或运输单元的端部均设置横隔，横隔可用钢板或交叉角钢组成。 二、柱头和柱脚 柱头： 1、柱头的定义及作用 柱头是指柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分。其作用是将梁等上部结构的荷载传到柱身。 2、柱头的连接方式 按梁