钢结构第六讲拉弯与压弯构

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1、 NNM2 FN F NN2MNeNN1MN NN1MeN承 受 轴 心 压 （ 或 拉 ） 力 和 绕 截 面 形 心 主 轴 的 弯 矩 作 用偏 压 （ 或 偏 拉 ） 构 件 弯 矩 由 偏 心 轴 力 引 起 时压 弯 构 件 拉 弯 构 件 弯 矩 作 用 在 截 面 的 一 个 主 轴 平 面 内 双 向 压 弯 （ 或 拉 弯 ） 构 件弯 矩 作 用 在 两 个 主 轴 平 面 内墙 架 柱工 作 平 台 柱支 架 柱单 层 厂 房 结 构 实 腹 式 格 构 式常 用 的 截 面 形 式 ： 热 轧 型 钢 截 面 、 冷 弯 薄 壁 型 钢 截 面 组 合 截 面 限 制

2、 构 件 长 细 比 来 保 证 刚 度 要 求承 载 力 极 限 状 态 .包 括 强 度 、 整 体 稳 定 和 局 部 稳 定 计 算 . 其 中 整 体 稳 定 计 算 包 括 弯 矩 作 用 平 面 内 稳 定 和 弯 矩 作 用平 面 外 稳 定 的 计 算 . 压 弯 构 件 应 用 比 较 广 泛 ， 例 如 ， 有 横 向 节 间 荷 载 作 用的 桁 架 上 弦 杆 、 屋 架 天 窗 侧 立 柱 、 单 层 厂 房 柱 、 以 及 多 层或 高 层 房 屋 的 框 架 柱 等 等 都 属 于 压 弯 构 件 。 单 向 拉 弯 和 压 弯 构 件 的 截 面 形 式 对

3、拉 弯 构 件 ， 一 般 只 需 计 算 其 强 度 和 长 细 比 ， 不 需 计 算其 稳 定 。 但 在 拉 弯 构 件 所 受 弯 矩 较 大 而 拉 力 较 小 时 ， 由 于 其作 用 已 接 近 受 弯 构 件 ， 就 需 要 验 算 其 整 体 稳 定 ； 在 拉 力 和 弯矩 作 用 下 出 现 翼 缘 板 受 压 时 ， 也 需 验 算 翼 缘 板 的 局 部 稳 定 。这 些 当 由 设 计 人 员 根 据 具 体 情 况 加 以 判 断 。 对 单 向 压 弯 构 件 ， 根 据 其 到 达 承 载 能 力 极 限 状 态 时的 破 坏 形 式 ， 应 计 算 其 ：

4、（ 1） 强 度 ；（ 2） 弯 矩 作 用 平 面 内 的 稳 定 ；（ 3） 弯 矩 作 用 平 面 外 的 稳 定 和 组 成 板 件 的 局 部 稳 定 ；（ 4） 当 为 格 构 式 构 件 时 还 应 计 算 分 肢 的 稳 定 。 为 了 保 证其 正 常 使 用 ， 则 应 验 算 构 件 的 长 细 比 。 对 两 端 支 承 的 压 弯 构 件 跨 中 有 横 向 荷 载 时 ， 还 应 验算 其 挠 度 。 钢 结 构 中 拉 弯 构 件 应 用 较 少 ， 桁 架 的 下 弦 杆 有 时 作用 有 非 节 点 荷 裁 ， 这 种 下 弦 杆 就 是 拉 弯 构 件 。

5、在 轴 心 压 力 和 绕 主 轴 弯 矩 的 共 同 作 用 下 ， 截 面 上 应 力发 展 过 程 ， 构 件 中 应 力 最 大 的 截 面 可 能 发 生 强 度 破 坏 。A w h hx xth fftA =bM yy w w= (b)wx f (a) (1-2 )hhyf f H NHffy yy(c) (d) hf y fy压 弯 构 件 截 面 应 力 的 发 展 过 程 边 缘 屈 服 准 则 ， 截 面 边 缘 纤 维 屈 服 的 弹 性 受 力 阶 段极 限 状 态 作 为 强 度 计 算 的 承 载 能 力 极 限 状 态 。 全 截 面 屈 服 准 则 ， 截 面

6、 塑 性 受 力 阶 段 极 限 状 态 作 为强 度 计 算 的 承 载 能 力 极 限 状 态 ， 形 成 塑 性 铰 。 部 分 发 展 塑 性 准 则 ， 截 面 部 分 塑 性 发 展 作 为 强 度 计算 的 承 载 能 力 极 限 状 态1 边 缘 屈 服 准 则 令 截 面 屈 服 轴 力 Np=Afy， 屈 服 弯 矩 Mex=Wex fy， 则 得 N和 M x的 线 性 相 关 公 式 ： yexx fWMAN 1exxp MMNN 2 全 截 面 屈 服 准 则得 N和 Mx的 相 关 公 式 ： 114 )12( pxx2p22 MMNN 当 轴 力 很 大 （ NA

7、wfy） 时 ， 塑 性 中 和 轴 将 位 于 翼 缘 范围 内 ， 按 上 述 相 同 方 法 可 以 得 到 ： 1)12(2 )14( pxxp MMNN 因 此 ， 近 似 简 化 为 以 下 两 条 直 线 公 式 ， 即 ： 当 时 ， 当 时 , 13.0p NN 1pxx MM13.0 p NN 115.11 pxxy MMAfN =1.0NpN xpx+(7.2.4b) MM44+1 1.0NNp11.02+1 pxxMM(7.2.5b)O (7.2.4a)(7.2.5a)0.13 3 部 分 发 展 塑 性 准 则 偏 安 全 地 采 用 直 线 式 相 关 公 式 ：

8、一 部 分 进 入 塑 性 ， 另 一 部 分 截 面 还 处 于 弹 性 阶 段 采 用 弹 性 截 面 模 量 Wex 当 构 件 部 分 塑 性 发 展 时 ， 近 似 采 用 直 线 关 系 式 ： 1pxxp MMNN1 exx xp MMNN 1 单 向 拉 弯 、 压 弯 构 件 按 下 式 计 算 截 面 强 度 ： 2 双 向 拉 弯 、 压 弯 构 件 计 算 截 面 强 度 ： fWMAN nxx xn fWMWMAN nyy ynxx xn 3 x 1yx 1） 计 算 疲 劳 的 实 腹 式 拉 弯 、 压 弯 构 件2） 格 构 式 构 件 ， 当 弯 矩 绕 虚

9、轴 作 用 时3） 为 了 保 证 受 压 翼 缘 在 截 面 发 展 塑 性 时 不 发 生 局 部 失 稳 受 压 翼 缘 的 自 由 外 伸 宽 度 与 其 厚 度 之 比 限 制 为 当 时 不 考 虑 塑 性 开 展 。4） 刚 度 同 轴 心 构 件 b t yy /23515/23513 ftbf y/23513/ ftb 单 向 压 弯 构 件 的 整 体 失 稳 分 为 ： 弯 矩 作 用 平 面 内 和 弯 矩 作 用 平 面 外 两 种 情 况 弯 矩 作 用 平 面 内 失 稳 为 弯 曲 屈 曲 弯 矩 作 用 平 面 外 失 稳 为 弯 扭 屈 曲 双 向 压 弯

10、构 件 则 只 有 弯 扭 失 稳 一 种 可 能 0ee0N v yAA zN Ax NNExM =Ne x 0 oNux B x x yA-Av Cy M Dvx单 向 压 弯 构 件 弯 矩 平 面 作 用 平 面 内 失 稳 变 形 和 轴 力 位 移 曲 线 有 缺 陷实 际 构 件理 想 构 件无 缺 陷NN xNzA A y0ee0 u My A-A yx x xM = x NNe0 uyo A B CcrN uD或 平 面 外 失 稳 变 形 和 轴 力 位 移 曲 线 有 初 始 缺 陷 压 弯 构 件 在 弯 矩 作 用 平 面 外 失 稳 为 极 值 失 稳平 面 内 失

11、 稳 变 形 和 轴 力 位 移 曲 线单 向 压 弯 构 件 弯 矩 平 面 作 用 平 面 外 失 稳 变 形 和 轴 力 位 移 曲 线 计 算 方 法 分 为 两 大 类 ： 1 极 限 荷 载 计 算 方 法 。 2 相 关 公 式 方 法 。 弯 矩 作 用 平 面 内 极 限 荷 载 的 方 法 有 解 析 法 和 数 值 法 解 析 法 是 在 各 种 近 似 假 定 的 基 础 上 ， 通 过 理 论 方 法 求 得构 件 在 弯 矩 作 用 平 面 内 稳 定 承 载 力 Nux的 解 析 解 ， 解 析 法 很 难得 到 稳 定 承 载 力 的 闭 合 解 ， 使 用 很

12、 不 方 便 。 e00e100 120v0N lN80AeW00.001= 残 余 应 力 分 布2.04.0 = 0.51.0 =20 40 60vl00.10.00.20.30.80.6uxNyAf 0.40.50.70.91.0 偏 心 压 杆 的 柱 子 曲 线 数 值 计 算 方 法 可 求 得 单 一 构 件 弯 矩 作 用 平 面 内 稳 定 承载 力 Nux的 数 值 解 ， 可 以 考 虑 构 件 的 几 何 缺 陷 和 残 余 应 力 影响 ， 适 用 于 各 种 边 界 条 件 以 及 弹 塑 性 工 作 阶 段 ， 是 最 常 用的 方 法 。 各 国 设 计 规 范

13、 压 弯 构 件 弯 矩 作 用 平 面 内 整 体 稳 定 验算 多 采 用 相 关 公 式 法 ， 得 到 一 个 半 经 验 半 理 论 公 式 。 利用 边 缘 屈 服 准 则 ， 可 以 建 立 压 弯 构 件 弯 矩 作 用 平 面 内 稳定 计 算 的 轴 力 与 弯 矩 的 相 关 公 式 。 m 0 2 02sec 1 (sec 1)2 22(sec 1)8 2(sec 1) 8 2 /2ExN M kly e N N klMl EI klEI NL kl 受 均 匀 弯 矩 作 用 的 压 弯 构 件 的 中 点 最 大 挠 度 为 ： 式 中 为 不 考 虑 （ 仅 受

14、均 匀 弯 矩 ） 时简 支 梁 的 中 点 挠 度 ， 方 括 号 项 为 压 弯 构 件 考 虑 轴 力 影 响（ 二 阶 效 应 ） 的 跨 中 挠 度 放 大 系 数 。 可 得 ： 对 于 其 他 荷 载 作 用 的 压 弯 构 件 ， 也 可 导 出 挠 度 放 大 系数 近 似 为 。 考 虑 二 阶 效 应 后 ， 两 端 铰 支 构 件 由横 向 力 或 端 弯 矩 引 起 的 最 大 弯 矩 应 为 ：EIMl 8/20 MN)2/(sec kl NEx/1 12/ )12sec(2 NNklkl )/1/(1 ENN Exxmxxmax1 1 NNMM 式 中 Mx构 件

15、 截 面 上 由 横 向 力 或 端 弯 矩 引 起 的 一 阶 弯矩 ； mx等 效 弯 矩 系 数 ， 将 横 向 力 或 端 弯 矩 引 起 的 非 均 匀 分布 弯 矩 当 量 化 为 均 匀 分 布 弯 矩 ； 对 均 匀 弯 矩 作 用 的 压 弯 构 件 ， 考 虑 轴 力 N引 起 二 阶 效 应 的 弯 矩 增 大 系 数 ， 为 欧 拉 临 界 荷 载 。进 一 步 考 虑 构 件 初 始 缺 陷 的 影 响 ， 并 将 构 件 各 种 初 始 缺 陷等 效 为 跨 中 最 大 初 弯 曲 v 0（ 表 示 综 合 缺 陷 ） 。 假 定 等 效 初 弯 曲为 正 弦 曲

16、线 ， 可 得 ， 考 虑 二 阶 效 应 后 由 初 弯 曲 产 生 最 大 弯 矩 为 : Ex1 1NN 2x2Ex EAN Ex0 xmax2 1 NNNvM 因 此 ,根 据 边 缘 屈 服 准 则 ， 压 弯 构 件 弯 矩 作 用 平 面 内 截面 最 大 应 力 应 满 足 : 式 中 A、 压 弯 构 件 截 面 面 积 和 最 大 受 压 纤 维 的毛 截 面 模 量 yEx1 0 xmx1x xmax2xmax1 )1( fNNW NvMANW MMAN x xW1 令 式 中 Mx =0， 则 满 足 式 关 系 的 N成 为 有 初 始 缺 陷 的 轴心 压 杆 的

17、临 界 力 N 0 x， 在 此 情 况 下 ， 解 出 等 效 初 始 缺 陷 ： Ex0 x 0 xEx0 xy1x0 NAN NNNAfWv 1)1( Exxy1x xmxyx NNfW MAfN yx0 x AfN 可 得 : 考 虑 了 压 弯 构 件 的 二 阶 效 应 和 构 件 的 综 合 缺 陷 ， 是 按 边缘 屈 服 准 则 得 到 的 ， 由 于 边 缘 屈 服 准 则 以 构 件 截 面 边 缘 纤 维屈 服 的 弹 性 受 力 阶 段 极 限 状 态 作 为 稳 定 承 载 能 力 极 限 状 态 ，因 此 对 于 绕 虚 轴 弯 曲 的 格 构 式 压 弯 构 件

18、 以 及 截 面 发 展 塑 性 可能 性 较 小 的 构 件 ， 可 以 直 接 作 为 设 计 依 据 。 对 于 实 腹 式 压 弯构 件 ， 应 允 许 利 用 截 面 上 的 塑 性 发 展 ， 经 与 试 验 资 料 和 数 值计 算 结 果 的 比 较 ， 可 采 用 下 列 修 正 公 式 ： 1)8.01( Exy1xx xmxyx NNfW MAfN pW fy1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1 MN =204060801001201600.10.30.50.70.9yAf N0.40.20.60.81.0 公 式 （ 7.3.7） 值理 论 值f

19、y 0.75 yfN Mx xM xO 焊 接 工 字 钢 偏 心 压 杆 的 相 关 曲 线 单 向 压 弯 构 件 弯 矩 作 用 平 面 内 整 体 稳 定 验 算 公 式 为 ： 绕 虚 轴 （ 轴 ） 弯 曲 的 格 构 式 压 弯 构 件 实 腹 式 压 弯 构 件 和 绕 实 轴 弯 曲 的 格 构 式 压 弯 构 件 x fNNW MAN )1( /Exx1x xmxx fNNW MAN )8.01( /Ex1xx xmxx 对 于 单 轴 对 称 截 面 （ 如 T形 截 面 ） 压 弯 构 件 ， 当 弯 矩 作用 在 对 称 轴 平 面 内 且 使 较 大 翼 缘 受 压

20、 时 ， 有 可 能 在 较 小 翼缘 （ 或 无 翼 缘 ） 一 侧 产 生 较 大 的 拉 应 力 而 出 现 受 拉 破 坏 。 对 这 种 情 况 ， 除 计 算 外 ， 尚 应 补 充 如 下 计 算 ：fNNW MAN )25.11( /Ex2xx xmx 2x2/Ex 1.1 EAN 式 中 W2x弯 矩 作 用 平 面 内 受 压 较 小 翼 缘 （ 或 无 翼缘 端 ） 的 毛 截 面 模 量 。 以 上 各 式 中 。 等 效 弯 矩 系 数 可 按 以 下 规 定 采 用 ： mx （ 1） 悬 臂 构 件 和 在 内 力 分 析 中 未 考 虑 二 阶 效 应 的 无

21、支 撑 框 架和 弱 支 撑 框 架 柱 ， =1.0。（ 2） 框 架 柱 和 两 端 支 承 的 构 件 ： 无 横 向 荷 载 作 用 时 ， =0.65+0.35M2/M1， M1和 M2是 构 件 两 端 的 弯 矩 ， |M1|M2|； 当 两 端 弯 矩 使 构 件 产 生 同 向 曲 率 时 取 同 号 ， 使 构 件 产 生 反 向 曲 率 （ 有 反 弯 点 ） 时 取 异 号 。 有 端 弯 矩 和 横 向 荷 载 同 时 作 用 时 ， 使 构 件 产 生 同 向 曲 率 取 =1.0。 使 构 件 产 生 反 向 曲 率 取 =0.85。 无 端 弯 矩 但 有 横

22、向 荷 载 作 用 时 ， =1.0。mxmx mxmx mx 弯 矩 作 用 平 面 外 的 抗 弯 刚 度 通 常 较 小 构 件 在 弯 矩 作 用 平 面 外 没 有 足 够 的 支 撑 可 能 发 生 弯 扭 屈 曲 （ 弯 扭 失 稳 ） 构 件 弯 矩 作 用 平 面 外 的 整 体 失 稳 1） 弹 性 稳 定 理 论 ， 对 两 端 简 支 、 两 端 受 轴 心 压 力 和 等 弯矩 作 用 的 双 轴 对 称 截 面 实 腹 式 压 弯 构 件 ， 当 构 件 没 有 弯 矩 作 用平 面 外 的 初 始 几 何 缺 陷 时 ， 在 弯 矩 作 用 平 面 外 的 弯 扭

23、 屈 曲 临 界条 件 ： 011 2crx2xEy MMNNNN 当 实 腹 式 单 向 压 弯 构 件 在 侧 向 没有 足 够 的 支 承 时 ， 构 件 可 能 发 生 侧 扭屈 曲 而 破 坏 。 由 于 考 虑 初 始 缺 陷 的 侧扭 屈 曲 弹 塑 性 分 析 过 于 复 杂 ， 目 前 我国 规 范 中 采 用 的 计 算 公 式 是 按 理 想 的屈 曲 理 论 为 依 据 的 。 时 ， 曲 线 外 凸 ，偏 安 全 地 取 ,得 到 直 线 相 关 方 程 为 ：1Ey NN 1Ey NN 1crxxEy MMNN2） 将 相 关 公 式 中 的 NEy和 Mcrx分

24、别 用 yAfy和 bW1xfy代 入 ，并 引 入 等 效 弯 矩 系 数 和 截 面 影 响 系 数 ， 可 以 得 到 平面 外 稳 定 承 载 力 的 实 用 相 关 公 式 ： tx 1y1xb xtxyy fWMAfN 越 大 ， 压 弯 构 件 弯 扭 屈 曲的 承 载 能 力 越 高 ， 当 N NEy时 ，相 关 曲 线 变 为 直 线 ：EyNNEyNN crMM 5EyNN 10.50.2 21.0 1.0 1 crEy MMNN单 向 压 弯 构 件 在 弯 矩 作 用 平 面 外 失 稳 的 相 关 曲 线 考 虑 抗 力 分 项 系 数 ， 规 范 验 算 公 式

25、： fWMAN 1xb xtxy 式 中 截 面 影 响 系 数 ： 箱 形 截 面 =0.7， 其 他 截 面 =1.0； y 弯 矩 作 用 平 面 外 的 轴 心 受 压 构 件 稳 定 系 数 ， 对 于 单 轴 对 称 截 面 ， 采 用 换 算 长 细 比 确 定 b均 匀 弯 曲 的 受 弯 构 件 的 整 体 稳 定 系 数 对 工 字 形 截 面 和 T形 截 面 的 非 悬 臂 构 件 可 按 受 弯 构 件 整 体 稳 定 系 数 的 近 似 公 式 计 算 ； 对 闭 口 截 面 b=1.0。 工 字 形 截 面 （ 含 H 型 钢 ） ： 双 轴 对 称 时 ： 双

26、角 钢 T形 截 面 ： 2354400007.1 2 yyb f 2350017.01 yyb f tx计 算 弯 矩 作 用 平 面 外 稳 定 时 的 弯 矩 等 效 系 数 ， (1)在 弯 矩 作 用 平 面 外 有 支 撑 的 构 件 ， 应 根 据 两 相 邻 支 撑 点 间构 件 段 内 的 荷 载 和 内 力 情 况 确 定 ： 构 件 段 无 横 向 荷 载 作 用 时 ， tx=0.65+0.35M2/M1， M1和 M2是 构 件 段 在 弯 矩 作 用 平 面 内的 端 弯 矩 ， |M1|M2|； 当 使 构 件 段 产 生 同 向 曲 率 时 取 同 号 ，产 生

27、 反 向 曲 率 时 取 异 号 ； 构 件 段 内 有 端 弯 矩 和 横 向 荷 载 同 时 作 用 时 使 构 件 段 产 生 同向 曲 率 取 tx=1.0； 使 构 件 段 产 生 反 向 曲 率 取 tx =0.85。 构 件 段 内 无 端 弯 矩 但 有 横 向 荷 载 作 用 时 ， tx=1.0。(2)弯 矩 作 用 平 面 外 为 悬 臂 构 件 ， tx=1.0。 规 范 规 定 ， 弯 矩 作 用 在 两 个 主 平 面 内双 轴 对 称 实 腹 式 工 字 形 截 面 和 箱 形 截 面 的 压 弯 构 件 ， 其 稳 定 按下 列 公 式 计 算 ： fWMNNW

28、 MAN 1yby yty/Ex1xx xmxx )8.01( fWMNNW MAN 1xbx xtx/Ey1yy ymyy )8.01( 式 中 Mx、 My所 计 算 构 件 段 范 围 内 对 x轴 (工 字 形 截面 和 H型 钢 x 轴 为 强 轴 )和 y轴 的 最 大 弯 矩 ； x、 y对 x轴 和 y轴 的 轴 心 受 压 构 件 稳 定 系 数 ； bx、 by均 匀 弯 曲 的 受 弯 构 件 整 体 稳 定 系 数 ： 对 工 字 形 截 面 （ 含 H 型 钢 ） 的 非 悬 臂 （ 悬 伸 ） 构 件 ， bx可 按 受 弯 构 件 整 体 稳 定 系 数 近 似

29、公 式 计 算 ， by=1.0； 对 闭 口 截 面 ， bx= by=1.0。 等 效 弯 矩 系 数 mx和 my应 按 弯 矩 作 用 平 面 内 稳 定 计 算的 有 关 规 定 采 用 ； tx、 ty和 应 按 弯 矩 作 用 平 面 外 稳 定 计 算的 有 关 的 规 定 采 用 。 规 范 对 压 弯 构 件 翼 缘 宽 厚 比 的 限 制 规 定 如 下 ： 外 伸 翼 缘 板 两 边 支 承 翼 缘 板 y/23513/ ftb y0 /23540/ ftb 当 构 件 强 度 和 整 体 稳 定 计 算 中 取 =1.0时 x y/23515/ ftb hwhhhw

30、bb 0 btbw t ttwtt 腹 板 的 局 部 稳 定 问 题 受 剪 应 力 的 影 响 不 大 ， 引 入 应力 梯 度 来 考 虑 不 均 匀 压 力 的 影 响 ， 为 此 定 义 ： 0 max minmax0 不 均 匀 压 力 和 剪 力 共 同 作 用 腹 板 弹 性 屈 曲 临 界 应 力 ： 2022w2ecr )1(12 hvEtK 式 中 ， Ke为 弹 性 屈 曲 系 数 ， 其 值 与 应 力 梯 度 有 关 ； 根 据 弹 塑 性 稳 定 理 论 ， 弹 塑 性 临 界 应 力 为 ：0 2022w2pcr )1(12 hvEtK Kp为 塑 性 屈 曲

31、系 数 ， 其 值 与 最 大 受 压 边 缘 割 线 模 量 和应 力 梯 度 有 关当 0 1.6时 ， 当 1.6 2.0时 ， 5016/ 0w0 th0 148/ 0w0 th 0 当 时 ， 当 时 ， 式 中 构 件 在 弯 矩 作 用 平 面 内 的 长 细 比 ， 当 100时 ， 取 =100。 考 虑 两 块 腹 板 受 力 可 能 不 完 全 一 致 腹 板 与 翼 缘 采 用 单 侧 焊 缝 连 接6.10 0 y0w0 235255.0168.0 fth 26.1 0 y0w0 2352.265.048 fth y0 /23540/ fth w y0w0 23525

32、5.016 fth 3 T形 截 面 的 腹 板规 范 规 定 ： 0.10 yw0 23515 fth 0.10 yw0 23518 fth 当 时当 时 1） 自 由 边 受 压 2） 自 由 边 受 拉 热 轧 T形 钢 yw0 235)2.015( fth 焊 接 T形 钢 yw0 235)17.013( fth 压 弯 构 件 的 高 厚 比 不 满 足 时 ， 可 调 整 厚 度 或 高 度对 工 字 形 和 箱 形 截 面 压 弯 构 件 的 腹 板 也 可 在 计 算 构 件的 强 度 和 稳 定 性 时 采 用 有 效 截 面 。 可 采 用 纵 向 加 劲 肋 加 强 腹

33、板 ， 这 时 应 按 上 述 规 定验 算 纵 向 加 劲 肋 与 翼 缘 间 腹 板 的 高 厚 比 。 受 力 大 小 选 择 截 面 使 用 要 求 构 造 要 求 宽 肢 薄 壁 平 面 内 和 平 面 外 稳 定 性 相 等 原 则 根 据 轴 力 N、 弯 矩 M和 构 件 的 计 算 长 度 l0 x、 l0y初 步 确定 截 面 的 尺 寸 ， 然 后 验 算 ， 参 考 已 有 类 似 设 计 进 行 估 算。 对 初 选 截 面 验 算 ： 1 强 度 2 整 体 稳 定 验 算 平 面 内 平 面 外3 局 部 稳 定 验 算4 刚 度 验 算实 腹 式 压 弯 构 件

34、 的 构 造 要 求 与 实 腹 式 轴 心 受 压 构 件 相 似1 当 腹 板 的 h0/tw80时 ， 为 防 止 腹 板 在 施 工 和 运 输 中 发 生 变 形 ， 应 设 置 间 距 不 大 于 3h 0的 横 向 加 劲 肋 。2 设 有 纵 向 加 劲 肋 的 同 时 也 应 设 置 横 向 加 劲 肋 。3 防 止 施 工 和 运 输 过 程 中 发 生 变 形 ， 应 设 置 横 隔 。 格 构 式 压 弯 构 件 当 弯 矩 绕 虚 轴 (x轴 )作 用 时 ， 应 进 行 弯 矩作 用 平 面 内 的 整 体 稳 定 计 算 和 分 肢 的 稳 定 计 算 。 1x

35、yy(a) (b)yxM y x0 yx 1 Mx (c)yxx M x y x0y y 0弯 矩 绕 虚 轴 作 用 的 格 构 式 压 弯 构 件 截 面 1 弯 矩 作 用 平 面 内 的 整 体 稳 定 计 算 2 分 肢 的 稳 定 计 算 弯 矩 绕 虚 轴 作 用 的 压 弯 构 件 ， 在 弯 矩 作 用 平 面 外的 整 体 稳 定 性 一 般 由 分 肢 的 稳 定 计 算 得 到 保 证 ， 故 不必 再 计 算 整 个 构 件 在 弯 矩 作 用 平 面 外 的 整 体 稳 定 性 。 整 个 构 件 为 平 行 弦 桁 架 ， 分 肢 看 作 桁 架 体 系 的 弦杆

36、 分 肢 轴 心 力 计 算 ： fNNW MAN )1( /Exx1x xmxx 分 肢 22N yx 分 肢 11NN y1y a2 M yxx 1M 1x2y y1a分 肢 的 内 力 计 算分 肢 1 aMayNN x21 12 NNN 分 肢 21） 缀 条 式 压 弯 构 件 的 分 肢 按 轴 心 压 杆 计 算2） 分 肢 的 计 算 长 度 ，在 缀 条 平 面 内 （ 分 肢 绕 1-1轴 ) 缀 条 体 系 节 间 长 度 ；在 缀 条 平 面 外 （ 分 肢 绕 轴 )， 构 件 两 侧 向 支 撑 点 间 距 离 。缀 板 式 构 件 分 肢 计 算 时 ， 除 轴

37、心 力 N1(或 N2)外 ， 还 考 虑 由 缀板 的 剪 力 作 用 引 起 局 部 弯 矩 ， 按 实 腹 式 压 弯 构 件 验 算 单 肢 的稳 定 性在 缀 板 平 面 内 分 肢 的 计 算 长 度 （ 分 肢 绕 1-1轴 )取 缀 板 间 净 距3 缀 材 的 计 算 与 格 构 式 轴 心 受 压 构 件 相 同 yy 1 平 面 内 格 构 式 压 弯 构 件 当 弯 矩 绕 实 轴 (y轴 )作 用 时 ， 与 实 腹 式压 弯 构 件 完 全 相 同 。 弯 矩 作 用 平 面 内 整 体 稳 定 计 算 与 实 腹式 构 件 相 同 ，2 平 面 外 计 算 弯 矩

38、 作 用 平 面 外 的 整 体 稳 定 时 ， 长 细 比 应 取 换 算长 细 比 ， 整 体 稳 定 系 数 取 =1.0。 b fNNW MAN )8.01( /Ex1xx xmxx fWMAN 1yb ytyx 3） 分 肢 稳 定 按 实 腹 式 压 弯 构 件 计 算 轴 心 压 力 N在 两 分 肢 间 的 分 配 与 分 肢 轴 线 至 虚 轴 X轴 的距 离 成 反 比 ； 弯 矩 在 两 分 肢 间 的 分 配 与 分 肢 对 实 轴 Y轴 的惯 性 矩 成 正 比 、 与 分 肢 轴 线 至 虚 轴 X轴 的 距 离 成 反 比 。 即 ： yM 分 肢 1的 轴 心

39、力 ： 分 肢 1的 弯 矩 ： ayNN 21 y2211 11y1 / / MyIyI yIM 分 肢 2的 轴 心 力 ： 分 肢 2的 弯 矩 ： 式 中 I1， I2分 肢 1和 分 肢 2对 y轴 的 惯 性 矩 ；12 NNN y1yy2 MMM x (b)y xyM y(a) y yxa2y y1 1x 1yM 分 肢 1分 肢 2 弯 矩 绕 实 轴 作 用 的 格 构 式 压 弯 构 件 截 面 1 整 体 稳 定 计 算 fWMNNW MAN y1 yty/Exx1x xmxx )1( ax1yM yx 1 yM x 分 肢 2分 肢 1 y 2y 1 双 向 受 弯 格

40、 构 柱 2 分 肢 的 稳 定 计 算构 件 宜 采 用 缀 条 连 接 。 承 受 轴 心 压 力 、 水 平 剪 力 和 弯 矩 ， 需 与 基 础 刚 接 。 2 分 离 式 柱 脚1 整 体 式 柱 脚 分 离 式 钢 柱 脚 ， 用 于 格 构 式 柱 且 两 柱 肢 间 距 大 于 或 等 于1.5m时 。 分 离 式 柱 脚 实 质 上 是 两 个 轴 心 受 压 柱 的 柱 脚 用 连 系构 件 连 成 整 体 ， 连 系 构 件 按 构 造 设 置 。 整 体 式 柱 脚 ， 主 要 用 于 实 腹 柱 或 格 构 柱 当 柱 的 分 肢 间距 小 于 1.5m 时 。 柱

41、 脚 的 主 要 组 成 部 分 与 轴 心 受 压 柱 柱 脚 一 样 ， 包 括 底 板 、靴 梁 、 隔 板 、 肋 板 、 锚 栓 等 。 1） 柱 脚 底 板 尺 寸 的 确 定 2max 6BDMBDN 2min 6BDMBDN 内 力 由 柱 身 传 给 靴 梁 再 传至 底 板 。同 时 弯 矩 和 轴 力 作 用拉 力 由 锚 栓 来 承 受假 定 柱 脚 底 板 与 基 础 接 触面 的 压 应 力 成 直 线 分 布 ， 底 板下 的 最 大 压 应 力 按 下 式 计 算 ： 底 板 长 度 和 宽 度 maxmin minmaxmax Dx xDc 31 使 max小

42、 于 或 等 于 基 础 混 凝 土 的 轴 心 抗 压 强 度 设计 值 fc， 由 此 解 得 底 板 长 度 D。 底 板 尺 寸 B和 D都 应 取 cm的 整 数 ， 并 应 使 D2B。如 不 符 合 此 条 件 时 ， 可 重 新 设 定 B后 再 作 计 算 。 靴 梁 、 隔 板 、 肋 扳 等 的 布 置 等 有 关 计 算 ， 都 和 轴 心受 压 柱 柱 脚 设 计 中 相 似 。柱 脚 底 板 的 厚 度 计 算 与 轴 压 柱 脚 相 同 。 计 算 各 区 格 底 板 的 弯 矩 值 时 ， 可 以 偏 于 安 全 地 按 该 区 格的 最 大 压 应 力 计 算

43、 。 底 板 的 厚 度 一 般 不 小 于 20mm。 2） 锚 栓 的 计 算 当 柱 脚 底 板 下 应 力 分布 如 图 (a)所 示 时 ， 锚 栓 可按 构 造 设 置 ， 柱 子 每 边 一般 设 两 个 直 径 大 于 20mm的锚 拴 。 在 刚 接 住 脚 中 底 板下 的 应 力 分 布 极 大 部 分 如图 (b)所 示 ， 因 而 必 须 按 计算 设 置 锚 栓 。 2minmax 6BDMBDN Dx minmax max 对 受 压 区 压 应 力 合 力 C的 作 用 点 取 力 矩 使 M 0,可得 锚 拴 中 拉 力 T为 : 3 32 xcD xDNMT 3） 靴 梁 、 隔 板 、 肋 板 及 其 连 接 焊 缝 的 计 算 柱 身 与 靴 梁 连 接 焊 缝 的 最 大 内 力 N1， 靴 梁 高 度 由 焊 缝 长 度 确 定 ， 其 高 度 不 宜 小 于 450mm。 靴 梁 按 双 悬 臂 简 支 梁 验 算 强 度 。 靴 梁 与 底 板 焊 缝 按 承 受 底 板 不 均 匀 反 力 最 大 值 设 计 。 隔 板 、 肋 板 连 接 设 计 与 轴 心 受 压 柱 脚 相 似 不 均 匀 反 力 受荷 范 围 的 最 大 值 计 算 。 hMNN 21