钢结构轴心受力构件

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1、受力类型 验算内容刚度强度稳定整体稳定局部稳定轴心受力构件轴拉轴压长细比九 挠度VX = l0L i,:构件的l0-计算长度x y max九/稳T冈【J TA :构件的净 n截面面积*无孔洞虚弱 时可省略*b = crfy:整体稳定系热轧构件不需验算局部稳 定翼缘：限制宽厚比腹板：限制咼厚比b- （10 + 0.1 九） -235 / fthf （25 + 0.5九）-235/f tw当腹板高厚比不满足要求时，可在腹板中部设置纵向加劲肋轴心受力构件截面形式实腹式弱轴（惯性矩越大越强）格构式（实轴（轴线通过分肢）失稳的三种形式：1.弯曲失稳虚双轴对材称截面）2扭转失稳（抗扭刚度差的截面如十字型截

2、面）3弯扭失稳（单轴对称截面：绕对称轴发生弯扭失稳绕非对称 轴发生弯曲失稳）九：下标x表示绕x轴的长细比。减小九的方法：1改变两端支撑2.增大i即增大Ix1/构件的计算长度跟两端支承相关：两固l =1 /,两绞l = /,一固一绞l = 0.7/0 0 2 0 0一固一自l = 210:整体稳定系数。9值的确定：f 2入3.柱子的曲线类别9通过查表求得：1判定截面类型（对于组合截面对X轴Y轴均取b类） 2计算1/77235x T九f药3查表得9 .代入min等稳定性：实腹式：9x=9y格构式:兀=1 （x为虚轴）0 x y当整体稳定不满足时增加柱间支撑，支撑作用：改变计算长度。加在弱轴方向局部

3、稳定：在外压力作用下截面的某些部分不能继续维持平面平衡而出现凸曲现象。 原因：1.压应力2平面面积大宽厚比大构件丧失局部稳定后还可能继续维持这整体的平衡状态，但由于部份板件屈曲后退出工 作，使构件的有效面积减少，会加速构件整体失稳而丧失承载能力。确定板件的高厚比和宽厚比限制的原则：1使构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲等强度原则：fycr局咅E2使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲等稳定原则:G 10t , t 0.75t （t腹板厚度）zw zw w3. 横向加劲肋a + 40, 4轴心受压实腹式柱的纵向焊缝受力很小不必计算，可按构造要 求确定焊缝尺寸实腹式柱的设计：截面形式：双轴对称截

4、面，以避免弯扭失稳只发生弯曲失稳设计原则：1.面积的分布尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整 体稳定和刚度；2使两个主轴方向等稳定性，即使9，以达到经济效果；x y3便于与其他构件进行连接；4.尽可能构造简单，制造省工，取材方便。截面设计：（1）假定柱的九求出需要的截面积A 。一般假定九二60 100，当req压力大而计算长度小时去较小值，反之取较大值。req（2）求两个主轴所需要的回转半径i = lx ,i =x 九 yl l由已知的A和二艾，七初选钢材。对于组合截面：h u二,b二亠（申均取b类）教材88表4.6a a1 2h,b宜取10mm的倍数；t和t宜取2mm倍数且t

5、wwmax（4）由所需要的A、h、b等，在考虑构造要求、局部稳定以及钢材规 格等，确定截面的初选尺寸。（5）构件强度、稳定、刚度验算。格构柱的设计优点：肢间间距可调整，易实现等稳定性，所以承载力更高。截面形式：一般采用双轴对称截面。缀条一般用单根角钢，缀板一般用钢板。四肢柱和三肢柱一般用缀板而不用缀条换算长细比：格构柱绕实轴的稳定计算同实腹式，对虚轴的失稳计算常用换算长细比来 考虑剪切变形的影响（剪切变形降低整体稳定）换算长细比又称加大长细 比。A双肢缀条柱：九=.：九2 + 27 九：整个柱对虚轴的长细比o x Y x A xiA：整个柱的毛截面面积（不包含缀件）A:构件两侧缀件的毛截面面积

6、之和。估算：A = 0.1A注意:当写缀条与柱轴线间的夹角不在40。70。范围内尤其是小于40。时上式偏于不安全按下式计算|/A=认2 +兀2八一 a :斜缀条与柱轴线间的夹角。x/ sin a 2 cos a av1双肢缀板柱：九 =九2 +九2 九 =-010 x x 11 i1：分肢弱轴的回转半径101缀板间净距离Af I f缀材设计：1.轴心受压格构柱的横向剪力V =廿沿柱长均匀分布85 2352缀条的设计：N二 匕V :分配到一个缀材面上的剪力n cos 0n：承受剪力匕的斜缀条数单缀条时，n=l；交叉缀条时，n=2； 0 :缀条的倾角。考虑到受力时的偏心和受压时的弯矩的影响钢材强度

7、设N计值乘以折减系数耳即厂 吋申Ax 11. 按轴心受力计算构件的强度和连接时，耳=0.852. 按轴心受压计算构件的稳定性时：等边角钢：n = 0.6+0.0015九，但不小于1.0短边相连的不等边角钢：n = 0.5+0.0025九，但不小于1.0长边相连的不等边角钢：n = 0.70横缀条的作用：减少分肢的计算长度，不受力不设计计算，其截面一般与斜缀条相同，也可按容许长细比（150）确定缀条的最小尺寸不宜小于L45*4和L56*36*43缀板的设计:VIVII：缀板中心线间的距离；a：肢件轴线间的距离。 缀板与肢体间用角焊缝相连，由于角焊缝的强度设计值小 于钢材的强度设计值，故只需用上述

8、M和T验算缀板和 肢件间的连接焊缝。设计步骤：1按对实轴的整体稳定选择柱的截面，方法与实腹式柱的计算相同。2按对虚轴的整体稳定确定两分肢的距离。为了获得等稳定性 使九=九。0 x y利用i = L求得虚轴的回转半径。由b - i沁 可得柱在缀条方向的宽度b X 九X 1X3. 验算对虚轴的整体稳定，不合适时应修改柱宽b在进行验算。4设计缀条或缀板（包括它们和分肢的连接）注意：1.（九，九）1-,九）否则分肢y 0 x maxy 0 x2. 缀条柱的分肢长细比九1-: 0.7九 （九 1/ Imaxmax1,九当y 0x max可能先于整体失稳。3. 缀板柱的分肢长细比九=仃；. （40,0.5

9、九）九1/ imax min max1九 50时取九=50。保证分肢不先于整体失稳maxmax柱的横隔：提高格构柱的抗扭刚度。与翼缘同宽横隔的间距不得大于柱子较大宽度的9倍或8m,且每个运送单元的端部均应设置横隔；当柱身某一处受有较大水平集中力作用时，也应在该处加设横隔以免柱肢局部受弯。工字型截面实腹柱的横隔只能用钢板,横隔与横向加劲肋的区别在横隔与翼缘同 宽横向加劲肋较窄。强度轴心实腹受压柱稳定J整体稳定 稳定局部稳定刚度强度稳定整体稳定实轴（同实腹式） 虚轴（换算长细比） 局部稳定格构式轴心受压柱q刚度分肢验算（即实腹式验算）刚度九=0.91卩N01缀材验算屮强度伴nf申A焊缝强度0.9折

10、减系数为考虑两端约束的经验 轴心受压柱的柱头和柱脚：梁与轴心受压柱的连接只能是铰接若为刚接则柱将承受较大弯矩成为压弯柱。传力路径适用类型柱头平板支座由支承加劲肋之间传给柱反力较小的梁或者两边反力相 差不大的梁，否则会出现偏压凸缘支座通过凸缘板传给垫板再传给柱反力较大的梁，不存在偏压情 况垫板的作用时增大接触面积轴心受压柱的柱脚主要传递轴心压力，一般与基础铰接。铰接柱脚只承受轴向压力和剪力。剪力通常由底板和基础表面的摩擦力传递当此摩擦力不足以承 受水平剪力时应在柱脚底板下设置抗剪键。柱脚利用预埋在基础中的锚栓来固定，锚栓位于柱脚内侧时视基础与柱脚铰接；锚栓位于柱脚外侧时视柱脚与基础刚接。（锚栓只

11、抗拉）柱脚的传力途径：1.柱通过靴梁与柱的竖向焊缝将力传递给靴梁2靴梁通过与底板的水平焊缝将力传递给底板布置柱脚中的连接焊缝时应考虑施焊的方便与可能，靴梁中央部分的里侧都不宜布 置焊缝。底板：增大柱与基础顶部的接触面积使力均匀传递。靴梁：位于柱的两侧。作用：1.增加焊缝长度2划分底板为更小区域，减小底板最大弯矩3传力隔板：位于靴梁内侧，划分底板为更小区域以减小底板最大弯矩 肋板：位于靴梁外侧，划分底板为更小区域以减小底板最大弯矩 柱脚的设计：(1) .底板的计算1底板的面积A N0 f( 0 :基础混凝土局部承压时的强度提高系nc cC数)A二A - A (锚栓面积)n02底板的厚度t 6Mf

12、 (M :各区格板中的最大弯矩v maxmax设计时要注意到靴梁和隔板的布置应尽可能使各区格板中的弯矩相 差不要太大，以免需要底板过后，相差太大时重新划分。底板的厚度通常为2040mm,最薄不得小于14mm以保证底板具有 必要的刚度。(2) 靴梁的计算：竖向焊缝长度决定靴梁高度；水平焊缝长度决定靴梁宽度。靴梁的计算简图为支承于柱双边的悬臂梁，根据所承受的最 大弯矩和最大剪力值验算靴梁的抗剪和抗弯强度。(3) 隔板与肋板的计算：隔板的计算简图为支承于靴梁上的简支梁。(注意：隔板内 侧的焊缝不宜施焊，计算时不能考虑受力)隔板的厚度不得小于其宽度的150以保证具有一定刚度支承底板与底板连接焊缝强度验算 隔板计算与靴梁连接焊缝强度验算 隔板本身强度验算抗剪强度 I抗弯强度肋板的计算简图为悬臂梁