《建筑力學(xué)》PPT課件.ppt

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1、18軸心受力構(gòu)件本章重點(diǎn)講述了軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性的計(jì)算，闡述了實(shí)腹式、格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法以及柱頭、柱腳的構(gòu)造措施等，在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)掌握下列內(nèi)容：(1) 掌握軸心受力構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和計(jì)算方法；本章提要 (2) 了解軸心受力構(gòu)件彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲的產(chǎn)生條件和彎曲屈曲臨界力的確定方法；(3) 掌握軸心受力構(gòu)件整體穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法和影響軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的因素；(4) 掌握實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法和保證局部穩(wěn)定的限制措施；(5) 掌握格構(gòu)柱的截面設(shè)計(jì)方法和綴件的計(jì)算；(6)掌握柱頭、柱腳荷載的傳遞路線，掌握實(shí)腹柱、格構(gòu)柱及柱

2、頭、柱腳的構(gòu)造要求。 本 章 內(nèi) 容18.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算18.2 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算18.3 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)18.4 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)18.5 軸心受壓構(gòu)件的柱頭與柱腳 18.1 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算軸心受力構(gòu)件只承受通過(guò)其截面形心的軸向力，分軸心受拉與軸心受壓兩種情況。鋼結(jié)構(gòu)中的桁架、網(wǎng)架、塔架、屋蓋的支撐體系等桿系結(jié)構(gòu)，一般均假設(shè)節(jié)點(diǎn)為鉸接，若荷載都作用于節(jié)點(diǎn)上，則所有的桿件均為軸心拉桿或軸心壓桿，其截面形式可分為型鋼截面和組合截面，如圖18.1(a)所示。 18.1.1 工程中的軸心受力構(gòu)件及截面形式 在工業(yè)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的工作平臺(tái)、棧

3、橋及管道支架的柱，是將上部荷載傳給基礎(chǔ)的構(gòu)件，一般按軸心受壓設(shè)計(jì)，稱之為軸心受壓柱。柱由柱頭(與梁連接部位)、柱身、柱腳(與基礎(chǔ)相連接的部位)三個(gè)部分組成。組合截面柱按柱身構(gòu)造形式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩種，可見(jiàn)圖18.2所示，其截面形式可見(jiàn)圖18.1(b)和(c)。 圖18.1軸心受力構(gòu)件的截面形式 圖18.2實(shí)腹柱與格構(gòu)柱 規(guī)范采用了簡(jiǎn)化計(jì)算方法，規(guī)定軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度是以全截面的平均應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度為極限的，當(dāng)有截面削弱時(shí)，應(yīng)采用凈截面。公式如下：=N/Anf對(duì)摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)件，其強(qiáng)度按式(17.35)和式(17.36)計(jì)算。 此外，應(yīng)注意在設(shè)計(jì)指標(biāo)中所說(shuō)的某些構(gòu)件與連接以及規(guī)范

4、對(duì)圓鋼、小角鋼輕型鋼結(jié)構(gòu)所規(guī)定的鋼材與連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù)。 18.1.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算 規(guī)范根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軸心受力構(gòu)件的剛度以容許長(zhǎng)細(xì)比加以控制，即 =l0/i其中，受拉或受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比見(jiàn)表18.1和表18.2。 型鋼截面桿件，對(duì)不同的形心軸，回轉(zhuǎn)半徑不同，可由附錄型鋼表查出，再由構(gòu)件在該方向的計(jì)算長(zhǎng)度，即可求出最大長(zhǎng)細(xì)比。 18.1.3 軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算 【例 18.1】設(shè)有重級(jí)工作制吊車的廠房鋼屋架下弦桿截面為20808，長(zhǎng)肢外伸，N=450kN(設(shè)計(jì)值)，有2個(gè)直徑為21.5mm的安裝螺孔如圖18.3所示，Q235鋼，驗(yàn)算該截面?！窘狻?(1) 強(qiáng)度驗(yàn)

5、算由附錄型鋼表查得2100808的截面面積A=27.888cm2An=27.888-22.150.8=24.44cm2 =184.12N/mm2f=215N/mm2(2) 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算由附錄不等邊角鋼組合截面表可以查出圖示x軸、y軸的回轉(zhuǎn)半徑： ix=2.37cm iy=4.74cm 而lx=3m(桁架平面內(nèi)取幾何長(zhǎng)度)ly=8.85m(桁架平面外取側(cè)向支承點(diǎn)間的距離)x=127y=187=250強(qiáng)度與剛度均滿足要求。 表18.1 受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng) 次 構(gòu) 件 名 稱 承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu) 無(wú)吊車和有輕、中級(jí)工作制吊車的廠房 有重級(jí)工作制吊車的廠房

6、 1桁架的桿件 350 250 2502吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐 300 2003支撐(第2項(xiàng)和張緊的圓鋼除外) 400 350 表18.2 構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng)次構(gòu)件名稱容許長(zhǎng)細(xì)比 1柱、桁架和天窗架構(gòu)件 150柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐 2支撐(吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外) 200用以減少受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件 圖18.3 例18.1附圖 18.2 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件往往當(dāng)荷載還沒(méi)有達(dá)到按強(qiáng)度計(jì)算的極限狀態(tài)，即平均應(yīng)力尚低于屈服點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生屈曲破壞，這就是軸心受壓構(gòu)件失去穩(wěn)定性的破壞，也叫“失穩(wěn)”。 18.2.1 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 18.2

7、.1.1 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定極限承載力(1) 理想軸心受壓構(gòu)件的受力性能 理想軸心受壓構(gòu)件是指桿件本身是絕對(duì)直桿，材料勻質(zhì)、各向同性，無(wú)荷載偏心，在荷載作用之前，內(nèi)部不存在初始應(yīng)力。在軸心壓力的作用下理想構(gòu)件可能發(fā)生3種形式的屈曲(即構(gòu)件喪失穩(wěn)定)。一種是彎曲屈曲，構(gòu)件的軸心線由直線變成曲線，如圖18.4(a)，這時(shí)構(gòu)件繞一個(gè)主軸彎曲；一種是扭轉(zhuǎn)屈曲，構(gòu)件繞縱軸線扭轉(zhuǎn)，如圖18.4(b)；還有一種是構(gòu)件在產(chǎn)生彎曲變形的同時(shí)伴有扭轉(zhuǎn)變形的彎扭屈曲，如圖18.4(c)。 理想軸心受壓構(gòu)件的彈性彎曲屈曲如圖18.5所示兩端鉸支的理想細(xì)長(zhǎng)壓桿，當(dāng)壓力N較小時(shí)，桿件只有軸心壓縮變形，桿軸保持平直。材料力

8、學(xué)的歐拉公式給出了軸心壓桿的臨界力和臨界應(yīng)力(臨界狀態(tài)下截面平均應(yīng)力)公式： 2 2 2 202 22 20( )crcr EI EIN l lEI El A 理想軸心受壓桿件的彈塑性彎曲屈曲當(dāng)桿件的長(zhǎng)細(xì)比p時(shí)，臨界應(yīng)力超過(guò)了材料的比例極限fp，進(jìn)入彈塑性階段，歐拉公式不再適用，此時(shí)可采用切線模量理論計(jì)算臨界應(yīng)力： 理想軸心受壓桿件的彈性扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲受彎構(gòu)件在橫向荷載作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲剪應(yīng)力，對(duì)于這類構(gòu)件截面彎曲剪應(yīng)力的分布比較復(fù)雜，尤其構(gòu)件翼緣上的剪應(yīng)力分布與初等材料力學(xué)有很大的差別。我們將這些剪應(yīng)力的合力作用點(diǎn)叫做剪切中心。 22 tcr E (2) 實(shí)際軸心受壓桿的受力性能實(shí)際的軸心

9、受壓桿的屈曲性能受許多因素的影響，主要的因素有截面中的殘余應(yīng)力、桿軸的初彎曲、荷載作用點(diǎn)的初偏心以及桿端的約束條件等。殘余應(yīng)力是結(jié)構(gòu)受力前，內(nèi)部就已存在的自相平衡的初應(yīng)力。它是在鋼材軋制、火焰切割、焊接受熱、冷彎和矯正變形過(guò)程中產(chǎn)生的。 初彎曲是桿件在制作、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中產(chǎn)生的。一般桿件中點(diǎn)的撓度矢高約為桿長(zhǎng)的1/5001/2000 。 18.2.1.2 整體穩(wěn)定的計(jì)算公式根據(jù)軸心壓桿的穩(wěn)定極限承載力Nu，考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)R后，即得規(guī)范所給的穩(wěn)定性計(jì)算公式 規(guī)范通過(guò)對(duì)200多種桿件的柱子曲線進(jìn)行分析，選出最常用的柱子曲線，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理及可靠度分析，將其中數(shù)值相近的分別歸并成為a、b、c、

10、d 4條曲線，如圖18.6所示。這4條曲線各代表一組截面，如表18.3和表18.4。 yu uR y RfN NN fA A AfN fA 或 表18.3主要根據(jù)截面形式、對(duì)截面哪一個(gè)主軸屈曲、鋼材邊緣加工方法、組成截面板材厚度這4個(gè)因素將截面分為4類 。由圖18.6及表18.3和表18.4可知，軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)與3個(gè)因素有關(guān)：構(gòu)件截面種類、鋼材品種和構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比。 對(duì)于桿件長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算應(yīng)按規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 圖18.4 軸心受壓桿件的屈曲形式 (a) 彎曲屈曲；(b) 扭轉(zhuǎn)屈曲；(c) 彎扭屈曲 圖18.5 圖18.6 柱子曲線 表18.3軸心受壓構(gòu)件的截面分類(板厚t40mm) 表

11、18.4 軸心受壓構(gòu)件的截面分類(板厚t40mm) 構(gòu)件受壓時(shí)，組成構(gòu)件的板件達(dá)到失去維持穩(wěn)定平衡的狀態(tài)，出現(xiàn)翹曲或鼓曲的現(xiàn)象叫做局部失穩(wěn)。因此規(guī)范規(guī)定，受壓構(gòu)件中板件的局部穩(wěn)定以板件屈曲不先于構(gòu)件的整體屈曲為條件，并以限制板件的寬厚比來(lái)加以控制。(1) 翼緣自由外伸寬厚比的限值 18.2.2 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 1 235(10 0.1 ) ybt f (2) 腹板高厚比的限值(見(jiàn)圖18.7) 對(duì)于工字形及H形截面 對(duì)于箱形截面 0 235(25 0.5 )w yht f 0 23540w yht f 對(duì)于T形截面腹板寬(高)厚比的限值為：熱軋部分T形鋼焊接T形鋼 0 235(15

12、 0.2 )w yht f 0 235(13 0.17 )w yht f 圖18.7 工字形、T形、箱形截面板件尺寸 18.3 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心壓桿的截面形式可見(jiàn)圖18.1(b)和表18.3、表18.4所示。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：選擇型鋼在面積相同情況下，宜號(hào)大壁薄；鋼板在滿足局部穩(wěn)定要求的前提下，宜寬而??；應(yīng)使x=y做到等穩(wěn)定；考慮到制造省工，盡量使用型鋼；便于和其他構(gòu)件連接，優(yōu)先選用敞開(kāi)式截面。 (1) 初選截面 假設(shè)值，查出值，求出所需面積Areq和對(duì)兩個(gè)截面主軸x、y所需的回轉(zhuǎn)半徑ixreq、iyreq。當(dāng)N1500kN,l0=56m時(shí)，假設(shè)=80100，當(dāng)15

13、00kNN3500kN時(shí)，可假設(shè)=6070。以根據(jù)查出的x、y中的較小值min，求出所需面積Areq=N/(minf)，并求出所需回轉(zhuǎn)半徑：ixreq=l0 x/，iyreq=l0y/18.3.1 截面設(shè)計(jì)的一般步驟 根據(jù)表18.5查出系數(shù)1和2，初選截面高度hreq=ixreq/1截面寬度breq=iyreq/2 確定型鋼的型號(hào)或組合截面各板件的尺寸。(2) 驗(yàn)算截面驗(yàn)算初選截面的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，會(huì)出現(xiàn)計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比與假設(shè)長(zhǎng)細(xì)比相差較大，截面或不滿足或偏于安全的情況，則應(yīng)合理調(diào)整截面重新驗(yàn)算，直至得到較為經(jīng)濟(jì)合理的截面。 表18.5 各種截面回轉(zhuǎn)半徑近似值 這種截面因構(gòu)造簡(jiǎn)單

14、和施工方便而常被采用，一般取截面高度h和截面寬度大致相等。 如果兩個(gè)方向的計(jì)算長(zhǎng)度l0 x=l0y，要做到等穩(wěn)定性，會(huì)出現(xiàn)b=2h的不合理輪廓。所以對(duì)l0 x=l0y的工字形截面要做到等穩(wěn)定性是不現(xiàn)實(shí)的。這種截面的薄弱方向是繞y軸方向的穩(wěn)定，其截面設(shè)計(jì)可參考下述步驟進(jìn)行。(1) 按前述方法假設(shè)y，查出y，求出Areq=N/yf； 18.3.2 三塊鋼板焊接工字形截面 (2) 按圖18.8求截面對(duì)y軸的有關(guān)特征 Iy=1/6tb3y=l0y/iy將Iy式代入y式可以解出 tb3=6(l0y/y)2Areq 令n=b/t之值滿足式(18.7)的要求 b4=6n(l0y/y)2Areqt=b/n (

15、3) 選定翼緣尺寸后，即可確定腹板尺寸。腹板面積 Aw=Areq-2bt(4) 驗(yàn)算該截面。 圖18.8 實(shí)腹柱腹板高厚比h0/tw80時(shí)，應(yīng)采用橫向加勁肋加強(qiáng)抗扭剛度。橫向加勁肋的間距不小于3h0，外伸寬度bs不小于h0/30+40mm，厚度ts應(yīng)不小于bs/15。大型實(shí)腹柱，在受有較大水平力處的運(yùn)送單元的端部應(yīng)設(shè)橫隔(加寬的橫向加勁肋)。橫隔的間距不得大于柱截面較大外廓尺寸的9倍或8m。實(shí)腹式軸壓柱板件間的焊縫，如翼緣與腹板間的縱向焊縫，只承受很小的剪力，焊腳尺寸可按構(gòu)造取。18.3.3 構(gòu)造規(guī)定 【例 18.2】已知梯形屋架的端斜桿，材料為Q235，計(jì)算長(zhǎng)度l0 x=l0y=360cm，

16、軸心壓力設(shè)計(jì)值N=400kN，設(shè)計(jì)雙角鋼截面。【解】 (1) 初選截面因l0 x=l0y,故應(yīng)使ixiy，宜采用不等邊角鋼長(zhǎng)肢相連截面。選用2140908長(zhǎng)肢相連雙角鋼截面，節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm，查得A=36.076cm2，ix=4.50cm，iy=3.63cm。也可以先假設(shè)，求出A req、ixreq、iyreq后初選截面，再進(jìn)行驗(yàn)算。 (2) 驗(yàn)算截面 x=l0 x/ix=80y=l0y/iy=99.2=150 由=99.2,查得=0.56。 N/A=198N/mm2f=215N/mm2 【例 18.3】已知一平臺(tái)結(jié)構(gòu)軸心受壓柱。計(jì)算長(zhǎng)度l0 x=5.8m,l0y=2.9m(沿x軸方向設(shè)有

17、中間支撐)，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1750kN，鋼材為Q235，設(shè)計(jì)柱截面?！窘狻?(1) 采用工字型鋼 初選截面設(shè)=90,由表18.3，b/h0.8，知對(duì)x軸為a類，對(duì)y軸為b類。由附錄查得x=0.714,y=0.621。需要i x=l0 x/=6.44cmiy=l0y/=3.22cm Areq=N/f=131.1cm2 Areq=N/f=131.1cm2由型鋼表選用56a，查出A=135.44cm2，ix=22.00cm,iy=3.18cm。 驗(yàn)算該截面強(qiáng)度因截面無(wú)削弱可不驗(yàn)算。 x=l0 x/ix=26.4cmy=l0y/iy=91.2=150 查得 x=0.969,y=0.613。 N/A

18、=210.8N/mm20.8，對(duì)x軸、y軸均為b類，查出=0.807。 ix=9.7cmi y=4.83cm Areq=N/f=100.9cm2 由附錄，選用HK280a型，A=97.3cm2，ix=11.9cm,iy=7.00cm。 驗(yàn)算截面 x=48.74=150y=41.4由x=48.74,查得x=0.862N/A=208.6N/mm2f=215N/mm2 采用焊接工字形截面應(yīng)注意翼緣是軋制邊、剪切邊還是焰切邊，以便判定對(duì)x軸和y軸的類別。計(jì)算步驟同前，但需要布置截面各板件有關(guān)尺寸，然后進(jìn)行驗(yàn)算。 【例 18.4】已知軸心受壓柱，計(jì)算長(zhǎng)度l0 x=l0y=5m，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2000

19、kN,采用Q235鋼材，翼緣為焰切邊，設(shè)計(jì)該截面?！窘狻?(1) 初選截面根據(jù)表18.3，對(duì)x軸、y軸均為b類設(shè)y= 50 60 70查y= 0.856 0.807 0.751Areq=N/f= 108.7m2 115.3cm2 123.9cm2設(shè)n=b/t=25(滿足翼緣局部穩(wěn)定)則b 4=150(l0 x/y)2Areq，而t=b/n b= 35.7cm 33.1cm 31.2cm t= 1.428cm 1.324cm 1.25cm 取為b= 37cm 33cm 33cm t= 1.4cm 1.4cm 1.2cm腹板面積Aw=Areq-2btAw= 5.1cm2 22.9cm2 44.7c

20、m2 從中可以看到y(tǒng)=50時(shí)腹板過(guò)小，不合構(gòu)造要求，而 y=70時(shí)，腹板過(guò)大，材料未充分利用，故選用y=60時(shí)的截面(如圖18.9所示)。 (2) 驗(yàn)算截面 A=331.42290.8=115.6cm2Ix=22974cm4ix=14.1cm x=35.5Iy=8385cm4y=8.52cm y=58.7 查得y=0.815 N/A=212.3N/mm2f=215N/mm2 圖18.9 例18.4附圖 18.4 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面形式如圖18.10所示，一般多采用雙軸對(duì)稱截面，以兩根槽鋼或工字鋼作為肢件的雙肢柱應(yīng)用較多。雙肢格構(gòu)柱又分綴板式和綴條式兩種，綴板和綴條

21、分別為連接兩個(gè)肢件的鋼板和角鋼。 圖18.10 雙肢格構(gòu)柱 雙肢格構(gòu)柱的兩個(gè)對(duì)稱軸，垂直于腹板的y軸叫做實(shí)軸，平行于腹板的x軸叫做虛軸。 軸心受力構(gòu)件在軸力作用下產(chǎn)生側(cè)向變形，因而有剪力產(chǎn)生。建筑力學(xué)講過(guò)，如考慮剪力影響則歐拉臨界應(yīng)力為： 18.4.1 軸心受壓格構(gòu)柱的整體穩(wěn)定2 2 21 2( 1 )cr x xoxEEIl (1) 對(duì)于雙肢綴條柱 (2) 對(duì)于雙肢綴板柱 22 2 1sin cosxox xAa A 222 01112 2xox AlI (3) 關(guān)于分肢的穩(wěn)定性格構(gòu)柱的分肢可視為單獨(dú)的軸心受壓實(shí)腹構(gòu)件。則分肢對(duì)最小剛度軸的長(zhǎng)細(xì)比為 1=l01/i1 (1) 綴材面的剪力V考

22、慮了構(gòu)件的截面面積及材質(zhì)對(duì)剪力的影響，規(guī)范給出了計(jì)算綴材面剪力的實(shí)用公式(2) 綴條計(jì)算綴條為軸心受力構(gòu)件，可按平行弦桁架的腹桿計(jì)算，將剪力V視為外力，用截面法分析即可。圖18.11（a）的斜綴條所受的壓力或拉力均為 N 1=V/4cos 18.4.2 綴板與綴條的計(jì)算85 235yfAfV 而圖18.11(b)、(c)、(d)中 斜綴條軸心壓力N1=V/2cos橫綴條軸心壓力N1=V/2(3) 綴板的計(jì)算 將綴板柱視為單跨多層剛架，認(rèn)為反彎點(diǎn)在分肢和綴板的中點(diǎn)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖18.12(b) 所示。 M=0 2Tb1/2=V/2l1一塊綴板所受剪力 T=l 1/(2b1)V 一塊綴板所受彎矩

23、 M=Tb1/2=l1/4V規(guī)范對(duì)綴板的尺寸有所規(guī)定，同一截面處綴板的線剛度之和不得小于柱分肢線剛度的6倍，即2Ib/b16I1/l1 圖18.11 綴條內(nèi)力 圖18.12 綴板的內(nèi)力 綴板與柱肢的搭接長(zhǎng)度可取2030mm。綴條的軸線與柱肢軸線應(yīng)盡量交于一點(diǎn)，綴條端部與柱肢可用三面圍焊連接，以減小桿端長(zhǎng)度。當(dāng)有橫綴條時(shí)，可以加焊節(jié)點(diǎn)板。格構(gòu)式柱應(yīng)在受較大水平力處和運(yùn)送單元端部設(shè)置橫隔，橫隔的間距不得大于截面較大寬度的9倍或8m(圖18.13)。 18.4.3 構(gòu)造規(guī)定 圖18.13 柱子的橫隔 (1) 根據(jù)繞實(shí)軸y的穩(wěn)定確定雙肢截面 (2) 按等穩(wěn)定性求雙肢軸線距離b1由表18.3知，雙肢格構(gòu)

24、對(duì)x軸、y軸均屬b類截面，故0 x=y即為等穩(wěn)定，對(duì)于綴條柱： 18.4.4 雙肢格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)2 12 12727ox y x xx x x AAAA 對(duì)于綴板柱 2 127ox oxx x x xl li AA 2 212 212 21 2 21 12ox y xx xo xxxx ox xl lib i i 【例 18.5】設(shè)計(jì)軸心受壓格構(gòu)式柱，該柱計(jì)算長(zhǎng)度l0 x=l0y=6m，軸心壓力N=1200kN，材料為Q235，焊條為E43系列。【解】 (1) 按綴板柱設(shè)計(jì) 按對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定性確定柱肢截面=N/A=191.2N/mm2f=215N/mm2 確定雙肢軸線間距b1取b=

25、26cm，則：b1= 2.04cm=N/A=189N/mm 2f=215N/mm2 綴板計(jì)算綴板中距取為l1=90cm 1=l01/i1=31.540/2=32 綴板與柱肢連接焊縫 角焊縫采用三面圍焊，計(jì)算時(shí)只考慮豎直縫，但不扣除1cm，焊腳尺寸hf=6mm。Mf=162.3N/mm2 Vf=49.1N/mm2141.8N/mm218.8cm 對(duì)虛軸穩(wěn)定不必驗(yàn)算。 綴條計(jì)算一根斜綴條軸心壓力 N1=14.3kN 綴條長(zhǎng)細(xì)比 =30.6 查得=0.934。 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù) 0.6+0.0015=0.6+0.001530.6=0.646N/A=35.7N/mm20.646215=138.9N/

26、mm2 連接計(jì)算采用兩面?zhèn)群竓f=4mm 肢背焊縫長(zhǎng)度lw1=26.3mm 肢尖焊縫長(zhǎng)度lw2=11.3mm 按構(gòu)造取為50mm。 分肢穩(wěn)定 1=2b1/i1=17.20.7=0.764=44.8 18.5 軸心受壓構(gòu)件的柱頭與柱腳在軸心受壓柱中，梁與柱連接處的柱子頂部叫柱頭。 梁與柱的連接有兩類：一類是梁支承于柱頂，一類是梁連接在柱的兩側(cè)。 (1) 梁支承于柱頂柱頂焊有大于柱輪廓3cm左右的頂板，厚度為1620mm，如果頂板較薄，可在頂板與梁的支承加勁肋間加焊一塊墊板，以提高頂板的剛度。 18.5.1 柱頭 圖18.14為梁的支承加勁肋封在梁端，梁的支座反力通過(guò)支承加勁肋的突出部分(常稱為突

27、緣)刨平頂緊傳給柱子。 在計(jì)算時(shí)，考慮傳力過(guò)程，可偏于安全地認(rèn)為：支座反力由頂板頂板與加勁肋(隔板)的焊縫加勁肋(隔板)加勁肋(隔板)與柱腹板的焊縫柱子。圖18.15所示為梁的支承加勁肋對(duì)準(zhǔn)柱的翼緣。 支座反力的傳遞為：支承加勁肋支承加勁肋與下翼緣的焊縫(或刨平頂緊)頂板頂板與翼緣的焊縫柱。 (2) 梁支承于柱的兩側(cè)如圖18.16所示，梁端的支承加勁肋突緣刨平與柱邊緣的支托頂緊，支座反力全部由支托承受，傳力明確。 圖18.14 梁的支承加勁肋封在梁端 圖18.15 梁的支承加勁肋對(duì)準(zhǔn)柱的翼緣 圖18.16 梁支承于柱側(cè) 受力較小的軸壓柱柱腳 ，可以如圖18.17(a)所示，把柱身直接焊在底板上

28、，底板用地腳螺栓與基礎(chǔ)相連。一般的柱腳如圖18.17(b)、(c)所示，除底板外，尚設(shè)置靴梁，靴梁與柱的邊緣和底板相焊接。柱所承受的軸心力通過(guò)柱與靴梁的連接焊縫傳給靴梁，再通過(guò)靴梁與底板的焊縫傳給底板，底板再給基礎(chǔ)。 鉸接的腳，計(jì)算時(shí)只考慮軸向力N，計(jì)算內(nèi)容有如下幾項(xiàng)。 18.5.2 軸心受壓柱的柱腳 (1) 決定底板的長(zhǎng)寬尺寸假定底板與基礎(chǔ)頂面間的壓應(yīng)力是均勻分布的，由下式求底板面積： A=lB=N/fcc+A0(2) 確定底板的厚度選定底板寬度B和長(zhǎng)度l后，可求出基礎(chǔ)對(duì)柱腳底板的反力為P=N/BL。 在均布基礎(chǔ)反力P的作用下，各區(qū)格板單位寬度上的最大彎矩可求：四邊支承板M=Pa2三邊支承板

29、和兩鄰邊支承板M=Pa12懸臂板 M=1/2Pc2其中，垂直距離見(jiàn)圖18.18所示 當(dāng)計(jì)算出各區(qū)格的彎矩后，取其中Mmax按下式確定底板的厚度： (3) 確定靴梁的高度與厚度每條焊縫的長(zhǎng)度不能超過(guò)60hf，遇到超過(guò)的情況，可增加焊腳尺寸hf來(lái)解決，靴梁高度max6Mt f 0.7 wf fNh h f n (4) 隔板與加勁肋為劃分底板區(qū)格，減小Mmax而加焊的隔板和加勁肋近似地按簡(jiǎn)支板和懸臂板計(jì)算。其承受的線荷載按均布反力P乘以該板的負(fù)荷寬度計(jì)算。(5) 靴梁、柱子與底板的焊縫應(yīng)能承受全部N力。 【例 18.6】試設(shè)計(jì)軸壓柱柱腳，軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2280kN，基礎(chǔ)混凝土C15，=1.1，鋼

30、材為Q235，E43焊條，錨栓M20(圖18.19)?！窘狻?(1) 底板尺寸 fcc=fc=8.3N/mm2 底板寬度 B=280+21+29=48cm 錨孔面積 A 0=442=32cm2 底板面積 A=2779cm2 l=A/B=57.9cm 取為58cm。(2) 底板厚度 P=8.28N/mm28.3N/mm2 四邊支承區(qū)格b/a=1.07由表18.6查得=0.053。 M 4=Pa2=34.4Nm三邊支承區(qū)格b1/a1=14/28=0.5 由表18.7查得=0.058。 M3= 37.65Nm 懸臂區(qū)格M1=33.53Nm 底板厚度t=33.2mm 取為34mm。(3) 靴梁計(jì)算設(shè)靴梁與柱身焊縫hf=10mm 靴梁高度h=509mm60h f=600mm取h=520mm M=19.48106NmmV=278.2103N=43.2N/mm2f=215N/mm2=80.3N/mm2fv=125N/mm2(4) 靴梁與底板焊縫計(jì)算初步假定焊腳尺寸hf=8mmlw=215.2cmh f=7.75mm 取hf=8mm。 圖18.17 軸壓柱柱腳 (a) 平板式；(b)、(c) 有靴梁平板式 圖18.18 四邊、三邊、兩鄰邊支承板 圖18.19 例 18.6附圖