鋼結構格構柱

5.4軸心受壓格構式構件的整體穩(wěn)定

4.4.1軸心受壓格構式構件組成格構式軸心受壓構件{肢件綴材綴板、綴條圖4－6格構式柱l1l0xy11b)肢件綴板l1xy11a)綴條

肢件肢件：受力件。由2肢（工字鋼或槽鋼）、4肢（角鋼）、3肢（園管）組成。

圖4－7格構式柱的截面型式a)xyb)xyc)xyd)xy綴材：把肢件連成整體，并能承擔剪力。綴板：用鋼板組成。綴條：由角鋼組成橫、斜桿。l1l0xy11b)肢件綴板l1xy11a)綴條

肢件截面的虛實軸：與肢件腹板相交的主軸為實軸，否則是虛軸，圖4-20a、b、c、d。圖4－7格構式柱的截面型式a)xyb)xyc)xyd)xy4.4.2整體穩(wěn)定臨界力公式（4－9）仍然是適用的。

1、繞實軸屈曲繞實軸屈曲時，與實腹截面一樣，可忽略剪切變形的影響，并寫成彈性與非彈性通式，得（4－9）（4－10）（4－12）2、繞虛軸屈曲繞虛軸屈曲時，不能忽略剪切變形影響，這時，（4－13）式中——考慮剪力影響后，繞虛軸的換算長細比。（4－14）（1）綴條式柱①計算1

是考慮剪力影響后，格構式壓桿計算長度的放大系數，它決定于體系的單位剪切角1，因而和采用的綴材體系有關。下面按綴條式和綴板式分別討論：問題歸結為計算。橫截面上有剪力V=1時，分配給有關綴條面上的剪力V=1/2。斜桿內力為斜桿伸長：xy圖4－8示出三角式綴條體系，在柱截面單位剪力（V=1）作用下，體系的單位剪切角為：V=1/2V=1/2l1ldγ1γ1αΔΔd圖4－8剪切變形一根斜桿毛截面面積代入式（4－41）所以若取=20o～50o，則，sincos2=0.36式中，A——兩個柱肢的毛截面面積；A1——兩根斜桿的毛截面面積（A1=2Ad）。②計算（4－15）③計算④計算設計時，應先假設（斜）綴條面積，然后，用式（4－15）算，再根據查x。穩(wěn)定驗算公式同實腹式構件。a)c)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/2γ1δb)圖4－9綴板式體系的剪切變形4.7.2綴板式柱一般各綴板等距離布置，剛度相等。綴板內力按綴板與肢件組成的多層框架分析。屈曲時，除發(fā)生格構柱整體彎曲外，所有肢件也都發(fā)生S形彎曲變形，如圖4－9所示。①計算1

從圖4－9中取出一個節(jié)段為分離體。

通常，綴板剛度比肢件大得多，可忽略綴板本身變形，并假定剪力平均分配給兩個柱肢（b圖）。V=1時，柱肢的單位剪切角1為：c)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/2γ1δb)1/2l1/2l1/4M1l1/2M式中I1——單肢對自身截面Ⅰ-Ⅰ軸的慣性矩，可表示為：引入單肢節(jié)間段長細比1，且1=l1

/i1代入式：因為Ix=Aix2，x=lx

/ix，代入得：②計算

設計時應先假設單肢節(jié)段長細比1才能計算換算長細比。用換算長細比查x，再按實腹式構件相同的公式驗算穩(wěn)定性：最后得二肢綴板柱繞虛軸的換算長細比③計算④計算（4－16）為了保證單肢不先于構件整體失穩(wěn)，單肢長細比1=l1

/i1應小于、等于柱子最大長細比的0.7倍。i1是柱肢對本身1-1軸的回轉半徑。

5.7軸心受壓格構式構件的局部穩(wěn)定

為了保證單肢不先于柱子整體屈曲破壞，規(guī)范規(guī)定：25<1≤40且1≤構件最大長細比的0.5倍規(guī)定單肢節(jié)段長細比的意義：在于確定綴板間的距離。綴材計算NcrNcrzymyzLyoxh=2.27ixyy（1）V的取值設：屈曲模態(tài)為一個正弦半波。1、軸心受壓構件的剪力V按照邊緣屈服準則，規(guī)范?。海?－82）（2）V的分布NcrNcrzymyzLyoVmaxVmax實際VV近似計算綴材時，近似地以剪力V均勻分布計。并且，由承受該剪力的兩個綴材面分擔，每個綴材平面內的剪力V1為V1=V/22、綴材計算V1V1VV1V1α（4－85）（1）綴條綴條布置尤如桁架腹桿。按桁架腹桿設計。剪力由斜桿承受。設斜桿（綴條）內力為Nt，有Nt=V1/cos（4－83）綴條可能受拉、可能受壓，一律按受壓設計，設計強度應于折減（考慮綴條自身穩(wěn)定性）折減系數R為：等邊角鋼R=0.6+0.0015短邊相連的不等邊角鋼R=0.5+0.0025長邊相連的不等邊角鋼R=0.7——中間無聯系時，按最小回轉半徑計算的長細比。且當<20時，取=20）。綴條設計公式為：或（4－84）At——單個綴條截面面積此外，也可根據綴條查，用公式進行設計。其概念是按軸心受壓桿件設計。橫桿一般不受力，采用和斜桿相同的截面。不論斜桿還是橫桿，都應長細比要求，

≤[]=1504.7.2綴板綴板內力按綴板和肢件組成的框架體系進行分析。l1l0xy11綴板式柱綴板式柱變形圖綴板式柱計算簡圖l1al1l1彎矩圖V1/2V1/2V1/2V1/2aV1/2V1/2Ta/2l1分離體Ⅰ分離體Ⅱ由分離體Ⅱ力矩平衡條件，得（4－89）式中a是兩柱肢軸線間的距離。V1/2V1/2Ta/2l1分離體ⅡA綴板在柱肢連接處A的彎矩：（4－90）可見，綴板一般按受彎構件設計。但因剪力、彎矩較小，可按構造設計。構造設計要點：①同一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度之和不得小于柱肢線剛度的6倍。如果柱截面接近正方形，且x和y方向的長細比又接近相等時，可取x11yab1，且b1——綴板寬度a——肢件間距離（形心軸至形心軸）t——綴板厚度

作用：保證與柱肢剛性連接；對柱肢屈曲起支承作用；使λy的計算誤差在5%以內。②綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長度20～30cm。③應設置橫隔（聯），間距不大于8m且不大于桿件較大寬度的9倍，每個發(fā)送單元不少于2個。

作用：保證柱子變形過程中截面幾何形狀的穩(wěn)定性；公式=M/W才能使用。截面抗彎模量W才能用材料力學公式計算。綴條隔板隔材肋綴條圖4-26綴材布置

關于橫向支撐：

有時，為了減少軸心構件自由長度需要設置橫向支撐，此支撐應根據所受剪力按軸心受壓構件進行設計。

[例][例4－2]試設計一軸心受壓綴條柱，已知N=1300kN，

lx=ly=6m，采用3號鋼。采用二槽鋼組成的綴條柱。1、按實軸選截面和回轉半徑（圖4－2）。xx1yy104b=25028a節(jié)點板250圖例題4－2[解]設計內容：1、按繞實軸屈曲設計槽鋼截面；2、以對實軸、虛軸的長細比性相同設計槽鋼間距；3、驗算槽鋼對虛軸的穩(wěn)定性；4、驗算綴材強度和焊縫。xx1yy104b=25028a節(jié)點板250圖例題4－2設y=80，屬b類，查得y=0.688；需要的截面面積和回轉半徑為：查附錄3槽鋼規(guī)格表，沒有同時滿足上述要求的截面，說明所設的長細比不合適?？蓮谋碇辛磉x一截面，其截面面積稍大于要求值，回轉半徑稍小于要求值，或者相反。試選2[28a，查得：p.366A=2×40=80cm2；iy=10.9cm。2、確定兩個槽鋼間的距離方法：使繞虛軸和繞實軸的穩(wěn)定性相等。使繞虛軸的長細比和繞實軸的長細比相等。為此，則y=600/10.9=55，查得y=0.833p.399驗算=1300×103/8000=162.5N/mm2<yf=179N/mm2選此截面。驗算截面：先假定綴條截面∟45×4，A=2×3.94=7.0cm2。得相應的回轉半徑：由附錄6，二肢間需要的距離：p.4053、驗算繞虛軸穩(wěn)定性槽鋼慣性矩：I1=218cm4；格構柱對虛軸的慣性矩：取25cm。查表，得x=0.807<xf