钢结构格构柱设计课件.ppt

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1、.,5.4轴心受压格构式构件的整体稳定,4.4.1轴心受压格构式构件组成,图46 格构式柱,.,肢件：受力件。由2肢（工字钢或槽钢）、4肢（角钢）、3肢（园管）组成。,.,缀材：把肢件连成整体，并能承担剪力。缀板：用钢板组成。缀条：由角钢组成横、斜杆。,.,截面的虚实轴：与肢件腹板相交的主轴为实轴，否则是虚轴，图4-20a、b、c、d。,.,4.4.2整体稳定临界力,公式（49）仍然是适用的。1、绕实轴屈曲 绕实轴屈曲时，与实腹截面一样，可忽略剪切变形的影响，并写成弹性与非弹性通式，得,（49）,.,2、绕虚轴屈曲 绕虚轴屈曲时，不能忽略剪切变形影响，这时，,（413）,式中 考虑剪力影响后，

2、绕虚轴的换算长细比。,（414）,.,（1）缀条式柱,计算1,是考虑剪力影响后，格构式压杆计算长度的放大系数，它决定于体系的单位剪切角1，因而和采用的缀材体系有关。下面按缀条式和缀板式分别讨论：,问题归结为计算。,.,横截面上有剪力V=1时，分配给有关缀条面上的剪力V=1/2。斜杆内力为,斜杆伸长：,图48示出三角式缀条体系，在柱截面单位剪力（V=1）作用下，体系的单位剪切角为：,.,代入式（441）,所以,若取=2050，则，sincos2=0.36,式中，A两个柱肢的毛截面面积；A1两根斜杆的毛截面面积（A1=2Ad）。,计算,.,（415）,计算,计算,设计时，应先假设（斜）缀条面积，然

3、后，用式（415）算，再根据 查x。稳定验算公式同实腹式构件。,.,a),图49 缀板式体系的剪切变形,4.7.2缀板式柱,一般各缀板等距离布置，刚度相等。缀板内力按缀板与肢件组成的多层框架分析。屈曲时，除发生格构柱整体弯曲外，所有肢件也都发生S形弯曲变形，如图49所示。,.,计算1,从图49中取出一个节段为分离体。,通常，缀板刚度比肢件大得多，可忽略缀板本身变形，并假定剪力平均分配给两个柱肢（b图）。V=1时，柱肢 的单位剪切角1为：,.,式中 I1单肢对自身截面-轴的惯性矩，可表示为：,.,引入单肢节间段长细比1，且 1=l1/i1代入式：,因为 Ix=Aix2，x=lx/ix，代入得：,

4、计算,.,设计时应先假设单肢节段长细比1才能计算换算长细比。用换算长细比查x，再按实腹式构件相同的公式验算稳定性：,最后得二肢缀板柱绕虚轴的换算长细比,计算,计算,.,（416）,.,为了保证单肢不先于构件整体失稳，单肢长细比1=l1/i1应小于、等于柱子最大长细比的0.7倍。i1是柱肢对本身1-1轴的回转半径。,5.7轴心受压格构式构件的局部稳定,.,.,缀材计算,（1）V的取值设：屈曲模态为一个正弦半波。,1、轴心受压构件的剪力V,.,按照边缘屈服准则，,.,规范取：,（482）,（2）V的分布,计算缀材时，近似地以剪力V均匀分布计。并且，由承受该剪力的两个缀材面分担，每个缀材平面内的剪力

5、V1为 V1=V/2,.,2、缀材计算,（1）缀条,缀条布置尤如桁架腹杆。按桁架腹杆设计。剪力由斜杆承受。设斜杆（缀条）内力为Nt，有 Nt=V1/cos（483）,缀条可能受拉、可能受压，一律按受压设计，设计强度应于折减（考虑缀条自身稳定性）折减系数R为：等边角钢 R=0.6+0.0015 短边相连的不等边角钢 R=0.5+0.0025 长边相连的不等边角钢 R=0.7,中间无联系时，按最小回转半径计算的长细比。,.,且当 20时，取=20）。缀条设计公式为：,At单个缀条截面面积 此外，也可根据缀条查，用公式,进行设计。其概念是按轴心受压杆件设计。横杆一般不受力，采用和斜杆相同的截面。不论

6、斜杆还是横杆，都应长细比要求，=150,.,4.7.2缀板 缀板内力按缀板和肢件组成的框架体系进行分析。,.,由分离体力矩平衡条件，得,（489）,式中a是两柱肢轴线间的距离。,.,缀板在柱肢连接处A的弯矩：,（490）,可见，缀板一般按受弯构件设计。但因剪力、弯矩较小，可按构造设计。,.,构造设计要点：同一截面处缀板（或采用型钢的横杆）线刚度之和不得小于柱肢线刚度的6倍。如果柱截面接近正方形，且x和y方向的长细比又接近相等时，可取,b1 缀板宽度a 肢件间距离（形心轴至形心轴）t 缀板厚度,.,作用：保证与柱肢刚性连接；对柱肢屈曲起支承作用；使y的计算误差在5%以内。,.,缀板用角焊缝与肢件

7、连接，搭接长度2030cm。,应设置横隔（联），间距不大于8m且不大于杆件较大宽度的9倍，每个发送单元不少于2个。,作用：保证柱子变形过程中截面几何形状的稳定性；公式=M/W才能使用。截面抗弯模量W才能用材料力学公式计算。,.,关于横向支撑：有时，为了减少轴心构件自由长度需要设置横向支撑，此支撑应根据所受剪力按轴心受压,.,构件进行设计。,例,例42 试设计一轴心受压缀条柱，已知 N=1300kN，lx=ly=6m，采用3号钢。采用二槽钢组成的缀条柱。,.,1、按实轴选截面和回转半径（图42）。,解,设计内容：1、按绕实轴屈曲设计槽钢截面；2、以对实轴、虚轴的长细比性相同设计槽钢间距；3、验算

8、槽钢对虚轴的稳定性；4、验算缀材强度和焊缝。,.,设y=80，属b类，查得y=0.688；需要的截面面积和回转半径为：,查附录3槽钢规格表，没有同时满足上述要求的截面，说明所设的长细比不合适。可从表中另选一截面，,.,其截面面积稍大于要求值，回转半径稍小于要求值，或者相反。试选228a，查得：p.366 A=240=80cm2；iy=10.9cm。,2、确定两个槽钢间的距离 方法：使绕虚轴和绕实轴的稳定性相等。使绕虚轴的长细比和绕实轴的长细比相等。为此，,则 y=600/10.9=55，查得y=0.833 p.399验算=1300103/8000=162.5N/mm2 yf=179N/mm2选此截面。,验算截面：,.,先假定缀条截面454，A=23.94=7.0cm2。,得,相应的回转半径：,由附录6，二肢间需要的距离：p.405,3、验算绕虚轴稳定性 槽钢惯性矩：I1=218cm4；格构柱对虚轴的惯性矩：,取25cm。,.,查表，得 x=0.807,xf(可),.,4、计算缀条,缀条按=45布置,454，A1=3.5cm2，imin=0.89cm，l1=b/cos=25/0.707=35cm，=l1/imin=35/0.89=39,=0.903按规范用折减系数进行验算=0.6+0.0015=0.6+0.001539=0.695,