04轴心受力构件

1、4轴心受力构件学时：10；习题课：24.1概述轴心受力构件 轴心受拉和轴心受压构件（包括轴心受压柱）。 钢结构中，屋架、托架、塔架等平面或空间桁架以及支撑系统，通常均由轴心受拉和轴心受压构件组成。 图工作平台以及单层、多层和高层房屋骨架的柱，承受梁或桁架传来的荷载，当荷载为对称布置且不考虑承受水平荷载时，属于轴心受压柱。柱通常由柱头、柱身和柱脚组成，柱头支承上部结构并将其荷载传给柱身，柱脚则把荷载由柱身传给基础。 图5.2截面组成型式实腹式图5.3，构造简单，制造方便，整体受力和抗剪性能好，但钢材用量较多。格构式图5.4，由分肢、缀材（缀条或缀板）组成，等稳定性，刚度大，抗扭，用料省。设计轴心

2、受力构件步骤1） 选择合理的截面型式结构用途、构件受力大小和材料供应情况；2） 进行设计计算轴心受拉构件计算强度、刚度， 轴心受压构件计算强度、刚度、整体稳定、局部稳定。强度要求：构件截面上的最大正应力不超过钢材强度设计值。刚度要求：构件的长细比不超过容许长细比。整体稳定：构件在设计荷载作用下不致发生屈曲而丧失承载力。局部稳定：组成构件的板件或格构式构件的分肢不发生屈曲。4.2轴心受力构件的强度和刚度一 强度强度条件：净截面的平均应力不超过钢材的屈服强度。注：选用塑性好的材料；螺栓连接（普通、高强，并列、错列）时构件净截面面积计算。二 刚度刚度条件：长细比不超过容许长细比。 （轴心受力构件的刚

3、度用其长细比来衡量）式中，、构件最大长细比、计算长度、截面回转半径；构件的容许长细比，按表5.1或表5.2选用。【例题1】拉杆2100×10，钢材为Q235，容许长细比为350，试确定最大承载能力和最大计算长度。【解】 查附表1.1：；查附表7.4：， ，最大承载能力：最大计算长度：习题：5.2，5.3，5.44.3受压构件的稳定轴心受压构件，除很短及有孔洞等削弱时可能发生强度破坏外，通常由整体稳定控制其承载力。轴心受压构件丧失整体稳定常常是突发性的，容易造成严重后果，应予特别重视。一、 理想轴心受压构件的受力性能理想轴心受压构件：绝对直，材料匀质、各向同性，无缺陷（无初应力和荷载偏

4、心）。，稳定平衡直线形式的平衡；，不稳定平衡微弯或微扭转形式的平衡； 弯曲失稳构件轴线由直变弯，失稳 扭转失稳 构件绕轴线扭转 弯扭失稳 弯扭变形同时发生双轴对称截面通常可能发生绕主轴的弯曲屈曲或扭转屈曲，究竟发生哪种变形形态的屈曲，取决于截面绕主轴的抗弯刚度、抗扭刚度、构件长度、构件支承约束条件等情况；单轴对称截面可能发生绕非对称轴的弯曲屈曲，也可能发生绕对称轴的弯曲变形并伴随扭转变形（弯扭屈曲）。无对称轴截面若屈曲都是弯扭屈曲（很少采用）。一般钢结构中的轴心受压构件厚度较大，抗扭刚度也相对较大，失稳时主要发生弯曲屈曲。冷弯薄壁型钢结构构件的厚度薄，对单轴对称开口截面的轴心受压构件，要考虑绕

5、对称轴弯扭屈曲的情况。弯曲屈曲（参考4）1、 弹性弯曲屈曲两端铰接杆，在轴心压力N作用下的微弯平衡方程：临界力： （忽略剪切变形的影响）或（单位剪力时的轴线转角）与截面形状有关的系数临界应力： （，）或使用条件：（大柔度杆）2、 弹塑性弯曲屈曲轴心受压构件非弹性（弹塑性）屈曲的临界力确定：切线模量理论，双模量理论。弹塑性稳定理论指出，轴心受压构件弹塑性屈曲实际最大应力高于切线模量应力，低于双模量应力，前者是下限，后者是上限，切线模量应力更接近实际最大应力。切线模量理论：（）【例题2】 试计算用轧制I钢I36a作成的两端铰接的理想轴心压杆的屈曲应力，杆长有和两种，钢材为Q235A·F，

6、其屈服强度，比例极限，弹性模量，切线模量，根据试验资料（修正系数）取决于杆的正则化长细比，。【解】 查型钢表得：，屈曲时绕y轴弯曲，（1）时,属细长杆，杆在弹性状态屈曲，（2）时，非细长杆，杆在弹塑性状态屈曲，（）二、 实际轴心受压构件的受力性能实际轴心受压构件：有缺陷（初弯曲、初偏心、残余应力、材质不均）。实际工程结构中，钢构件不可避免地存在初弯曲和初偏心等几何缺陷，以及残余应力和材质不均等材料缺陷。这些缺陷将使轴心受压构件的整体稳定承载力降低。1、 残余应力的影响残余应力：存在于截面内自相平衡的初始应力；源于焊接、轧制、火焰切割、冷弯、变形矫正等；分布和数值：与构件的加工条件有关，与截面的

7、形状和尺寸有关，但与钢材的强度等级无关。图4.7，4.9为几种残余应力分布图。其值最大可达钢材屈服点。影响残余应力的压应力部分使轴心受压构件受力时部分截面较早进入塑性状态。当轴心受压构件达到临界状态时，截面由两部分组成，屈服区的弹性模量为零（刚度为零），只有弹性区仍提供刚度，成为有效截面。例：翼缘为轧制边或剪切边的焊接I形截面（忽略腹板） 图4.11对强轴（x）屈曲对弱轴（y）屈曲此例中残余应力对弱轴的影响比对强轴的影响严重得多。（k<1）一般地，残余应力对轴心受压构件的影响随截面残余应力分布的不同而不同。2、 初弯曲（初挠度）的影响实际轴心受压构件有微小弯曲，杆中点挠度：（验收规范规定

8、）最大挠度：（）最大弯矩：影响：，开始增长快，后来增长慢，见图,当时，（无限弹性体）；实际压杆（假设为理想弹塑性体）在N和M的共同作用下，杆中点截面边缘率先屈服，杆即进入弹塑性阶段，从而降低了稳定承载力。压杆稳定的条件（以截面边缘屈服为稳定承载力极限状态）：3、 初偏心的影响由于构造原因和构件截面尺寸的变异，常出现荷载偏心初偏心，见图。初偏心的影响本质上同初弯曲，使构件承载力降低。见图。4、 杆端约束的影响计算长度（参考4.1.）构件端部约束对受压构件的影响：有利用计算长度来反映：（）注：1）设计时计算长度系数按表中建议值（端部条件不理想，故比理论值稍大）取用； 2）框架柱的计算长度系数另有规

9、定，详见、节。三、 实际轴心受压构件稳定的实用计算方法初弯曲和初偏心的影响是类似的，实质上是使理想轴心受压构件变成偏心受压构件，使稳定的性质从平衡分枝（图4.17中曲线1、2，第一类稳定）问题变为极值点（图4.17中曲线3，第二类稳定）问题，导致承载力降低；残余应力的存在则使构件受力时更早地进入弹塑性受力状态（假设钢材符合或接近符合弹性-完全塑性的理想状态），使屈曲时截面抵抗弯曲变形的刚度减小，而导致稳定承载力降低。实际工程结构中，钢构件的各种缺陷总是同时存在的，综合考虑几种缺陷的计算方法称为极限承载力理论（或最大强度理论或极限荷载理论或压溃理论）。实际轴心压杆稳定极限承载力（压溃荷载），取决

10、于杆长、初弯曲、截面形状和尺寸、残余应力的分布和峰值等，可通过实验找N-（压力挠度）曲线（图7，图8），再用数值方法求解。当钢种已定，缺陷情况和大小已定时，（或）或（或）仅是长细比的函数。对设计者来说，重要的是给出实用简便的（长细比临界应力）曲线（柱子曲线）或表或公式。钢结构设计规范在制订轴心受压构件曲线时，根据不同截面形状和尺寸，不同加工条件和相应残余应力分布和大小，不同的弯曲屈曲方向，以及的初弯曲，对多种实腹对称截面的轴心受压构件弯曲屈曲，按极限承载力理论，用电子计算机算出了96条柱子曲线，并分成a、b、c、d四组(柱子曲线及截面分类见图9，表, 表)。整体稳定计算公式：或注：轴心受压构件

11、整体稳定系数，由查附表4.1附表4.4；钢材的抗压强度设计值, 查附表1.1。【例题3】验算轴心压杆的整体稳定性。柱长5m，两端铰接，中央有一侧向支承；钢材Q235，焊接I形截面，火焰切割边翼缘；轴心压力设计值N=1200kN。【解】1.计算截面几何特性2.稳定性验算， 查附表1知查表知对x、y轴均为b类截面，故用查附表得 ，满足稳定要求。注：1）查整体稳定系数时，一般需计算出和，根据对x、y轴的截面类型查得和，取其中较小者进行稳定性计算；若截面类型相同，则取和中较大者查；若计算长度相同，则取和中较小者计算。2）非双轴对称截面压杆的按公式（）（5.18）计算。四、 轴心受压构件的局部稳定 （理

12、论部分参考）局部失稳（局部屈曲）：板件在压力作用下偏离其原来的平面位置而发生波状鼓曲变形。实腹式轴心受压构件一般由翼缘和腹板等板件组成，在轴心压力作用下，板件都承受压力，但如果板件的平面尺寸很大，而厚度又相对很薄时，就可能导致板件失稳。肢宽壁薄利于整体稳定，但可能导致丧失局部稳定。轴心受压构件中板件的局部屈曲，实际上是薄板在轴心压力作用下的屈曲问题，相连板件互为支承。例如I截面柱的翼缘相当于单向均匀受压的三边支承（纵向侧边为腹板，横向上下二边为横向加劲肋、横隔或柱头、柱脚）、一边自由的矩形薄板；腹板相当于单向均匀受压的四边支承（纵向左右二侧边为翼缘，横向上下二边为横向加劲肋、横隔等）的矩形薄板

13、。上述支承中，有的支承对相连板件无约束转动的能力，可视为简支；有的支承对相连板件的转动起部分约束（嵌固）作用。轴心受压薄板也会存在初弯曲、初偏心和残余应力等缺陷，使其屈曲承载力降低；还存在屈曲后强度的有利因素。目前钢结构设计中，仍以理想受压平板屈曲时的临界应力为准，凭试验或经验综合考虑各种有利和不利因素的影响。均匀受压板的屈曲应力弹性理论研究临界状态的平衡，得到相应的屈曲应力。只介绍结果，推导过程略。弹性屈曲应力注：、板长、宽、厚；、n板纵、横向屈曲半波数，图中m=2,n=1；板单位宽度的抗弯刚度；泊松比（板为双向应力状态）；：与两端铰接轴心受压构件的临界力（）相当；：由于侧边支承对板变形的约

14、束作用（四边简支）而对临界力的提高，越大，提高越多；板的屈曲系数，对四边简支板，当ab时，取。弹性嵌固作用通过弹性嵌固系数来考虑： 以上公式对其他不同支承条件的单向均匀受压板件也适用，只是系数值不同，如三边简支、一边自由的矩形板，（当ab时）。弹塑性屈曲应力轴心受压构件中板件的临界压应力常超过比例极限，这时薄板进入弹塑性受力阶段，单向受压板沿受力方向的弹性模量降为切线模量（），但与压力垂直的方向仍为弹性阶段，其变形模量仍为弹性模量E，薄板成为正交异性板，临界应力近似公式为：板件宽厚比限值对轴心受压构件，限制板的宽厚比不能过大，以保证板的稳定临界应力不低于构件整体稳定临界应力：I形截面：翼缘宽厚

15、比限值 视为三边简支、一边自由的均匀受压板，取，（无嵌固作用）腹板高厚比限值视为四边简支均匀受压板，（有一定的嵌固作用）注：、翼缘板的外伸宽度、厚度；、腹板的高度、厚度；两个方向长细比中较大者，当<30时，取，当>100时，取。其他截面构件的板件宽厚比限值见表轧制型钢的翼缘和腹板较厚，一般能满足局部稳定要求，不必计算。当腹板高厚比限值不满足要求时，一般可加厚腹板，或设置纵向加劲肋。图5.13习题：5.5，5.74.4 轴心受压柱的设计一、 实腹柱设计1. 截面形式选择原则（应考虑）（1） 截面面积的分布应尽量远离主轴线，肢宽壁薄，以提高构件的稳定性和刚度；（2） 使两个主轴方向的长

16、细比尽量接近，以使稳定性接近相等（当属同类截面时）；（3） 便于与其他构件连接；（4） 构造简单，制造省工，节约钢材；（5） 选用能得到供应的钢材规格，取材方便。实腹式轴心受压柱通常采用双轴对称截面，如I、H形、箱形、圆管、形等。 图注：热轧普通I字钢，>>，只适于情况，必要时可加焊翼缘盖板，以增；热轧H型钢制造省工，截面特性好，属高效钢材，国外已广泛采用，我国也在增多；焊接I、钢，截面组织灵活，易使面积分布合理，且制造简便；型钢组合截面承力大；焊接箱形截面柱的稳定性和刚度在两主轴方向接近或相等，近年在高层建筑钢结构中用得较多，但制造费工；两个槽钢焊接箱形柱可用于受力不大的场合；圆

17、管截面无强弱轴之分，抗扭刚度大，但与其它构件的连接比较复杂。2. 截面设计当实腹式轴心受压构件所用钢材、截面型式、轴心压力设计值N以及两主轴方向的计算长度都已确定时，一般可先按整体稳定要求初选截面尺寸，然后验算是否满足刚度、整体稳定和局部稳定要求，如有孔洞削弱，还应验算强度。如不满足，则调整截面尺寸，再进行验算，直到满足为止。步骤（1） 求所需截面面积 假设构件的长细比：50100，N大而和小时取较小值，反之取较大值根据钢材级别、截面类别和，查附表4 计算 （2） 求所需回转半径（绕两主轴方向）计算 （3） 求所需截面的轮廓尺寸（截面高、宽）计算 注：、（、查表）（4） 初选截面尺寸根据所需的

18、A、h、b，并考虑局部稳定和构造要求，初选截面尺寸。注：由于假定的值不一定恰当，完全按照所需要的A、h、b配置的截面可能会使板件厚度太大或太小，这时可适当调整h或b，必要时可重新假定，并重复上述步骤。 （5） 刚度、整体稳定和局部稳定验算（强度验算） 刚度 整体稳定 局部稳定 ，（I形截面）（箱形截面）强度3. 构造要求）当腹板高厚比时，应采用成对横向加劲肋加强，其间距，外伸宽度，厚度；（加劲肋尺寸：）图）对大型实腹式构件，在受有较大横向力处和每个运送单元的两端，还应设置横隔（加宽的横向加劲肋），其间距不得大于构件截面较大宽度的9倍或8m。）实腹式轴心受压柱中翼缘与腹板的连接焊缝受力很小，一般

19、按构造取；【例题】 两端铰接实腹式轴心受压柱，高7m，轴心压力设计值N=3600kN，钢材Q235，试选择由三块钢板焊成的I形柱截面，翼缘为焰切边，截面无孔洞削弱。【解】 1 已知条件：，对x、y轴均为b类截面。2 初选截面：（1）假定，查附表.得，则所需截面面积为：（2）所需回转半径：（3）查表知：，则所需截面的轮廓尺寸：（）初选截面尺寸： 注：焊接I形截面尺寸：腹板，翼缘，考虑到船形焊和柱头、柱脚构造要求，h不宜太小，宜取bh；，、宜为10mm倍数，、宜取2mm倍数。首先设，则平均板厚，板厚偏大，属第二组钢材，不经济。重新假设，则：，按较大长细比查附表.2得，所需截面面积为：所需平均板厚，

20、较好。截面尺寸：，（），截面面积：3 验算已选截面（无孔洞削弱，不必验算强度）（1）刚度，满足；（2）整体稳定：按查附表得，满足；（3）局部稳定：，翼缘 ，腹板 ，满足。4 构造要求：，可以不设横向加劲肋；翼缘和腹板连接焊缝采用自动焊，取。【例】自看习题：.二、 格构柱设计1. 截面形式图（常用）双轴对称截面：由两个槽钢或I字钢作为分肢，用缀件连成整体，易调整分肢间距离，使构件两主轴方向的稳定性相等。 槽钢的翼缘可以朝内或朝外，朝内更合理，应用较普遍。图（a）（c）构件的组成肢件 槽钢、I字钢、钢管、角钢等；缀材 缀条 单角钢，斜杆斜杆、横杆，缀板 钢板实轴（y轴）：穿过（垂直）肢件腹板的轴。

21、 虚轴（x轴）：穿过（垂直）缀材面的轴。 受力较小、长度较大的轴心受压构件也可采用三肢、四肢钢管或角钢组成的截面，三面或四面均用缀件相连，可以用较小的截面面积获得较大的刚度，节约钢材，但制造费工。图（d）（e）两主轴均为虚轴。2. 对虚轴的换算长细比格构式轴心受压构件的截面通常具有对称轴，构件丧失整体稳定往往是绕截面主轴弯曲屈曲，不大可能发生扭转屈曲和弯扭屈曲。计算整体稳定时只需计算绕截面实轴和虚轴抵抗弯曲屈曲的能力。对实轴(y轴)的整体稳定性：同实腹式轴心受压构件，根据按b类截面查，再用公式进行计算。对虚轴(x轴)的整体稳定性：绕虚轴弯曲屈曲时，由于两个分肢不是实体相连，连接两分肢的缀件的抗

22、剪刚度比实腹式构件的腹板弱，考察构件微弯平衡状态时，除弯曲变形外，还需考虑剪切变形的影响，因此稳定承载力有所降低。理论分析表明，若采用放大的换算长细比作为整个构件对虚轴的长细比，则格构式轴心受压构件绕虚轴稳定性计算与实腹式轴心受压构件相同。规范规定（对虚轴的换算长细比公式）双肢缀条柱双肢缀板柱 式中，构件对虚轴的长细比； 构件的毛截面面积；构件截面中垂直于x轴各斜缀条的毛截面面积之和；单个分肢对最小刚度轴1-1的长细比图(b)：对缀条柱为缀条节点间距离；对缀板柱，焊接时为相邻两缀板间的净距离，螺栓连接时为相邻两缀板边缘螺栓的距离。注：1）使用第一式的条件：斜缀条与柱轴线间夹角为图(a)2）使用

23、第二式的条件：（单个分肢线刚度，两侧缀板线刚度之和）3. 单肢稳定性格构式轴心受压构件的分肢既是组成整体截面的一部分，在缀件节点之间又是一个单独的实腹式受压构件，所以对其除需作为整体计算稳定、刚度和强度外，还应计算各分肢的稳定、刚度和强度。计算原则：分肢的稳定和强度高于整体构件。规范（规定分肢长细比）应满足条件：缀条式构件缀板式构件 当时， 当80时， 当时。注：格构式构件两方向长细比的较大值，其中对虚轴取换算长细比。分肢如采用轧制I或型钢，一般都能满足局部稳定要求；若分肢采用焊接I，其翼缘和腹板宽厚比应满足规范规定。4. 缀材设计轴心受压格构柱的横向剪力格构式轴心受压构件中可能发生的最大剪力

24、设计值为： （理论推导略）图5.19(b)为设计方便，视V沿构件全长不变，方向可正可负（图5.19 (c)），由各缀件面共同承担，对双肢格构式构件，每面承担。图5.20(a)缀条设计在缀条式格构构件中，每个缀条面内的缀条与构件分肢翼缘组成平面桁架体系，缀条内力可按铰接桁架进行分析（视为平行弦桁架的腹杆）。缀条的内力为：式中，每面缀条所受的剪力；斜缀条的倾角；n每面斜缀条数（单系=1，交叉=2）。因为剪力方向可正可负，斜缀条可能受拉也可能受压，设计时均按不利情况（轴心受压杆）计算。缀条通常采用单等边角钢，与柱单面连接。考虑受力偏心和受压时的弯扭，计算其强度、稳定和连接时，强度设计值应乘相应的折减

25、系数： 按轴心受力计算强度和连接时，折减系数0.85； 按轴心受压计算稳定性时，折减系数，且 （注：）。 （不等边角钢查附表）横缀条主要用来减少分肢的计算长度，不承受剪力,其截面尺寸通常取与斜缀条相同规格。缀板设计在缀板式构件中缀板与构件两个分肢组成多层空间刚架体系，在进行内力分析时将多层空间刚架每一缀板平面简化为多层平面刚架，承受该面的剪力，并近似取反弯点均在各段分肢和缀板的中点。（见图（a）缀板内力：图（a）、（b）剪力 弯矩 缀板间距：根据分肢稳定和强度条件，缀板间净距，其中（）、（80）、（）；缀板尺寸： 缀板为承弯构件，首先应保证满足承受剪力和弯矩强度条件；其次要求连接角焊缝承受剪力

26、和弯矩强度条件（缀板通常用角焊缝与分肢相连，搭接长度一般为2030mm，可采用三面围焊，设计计算时偏安全只取端部纵向焊缝）；最后为了保证缀板有一定刚度，规范要求在同一截面处各缀板的线刚度之和不得小于构件较大分肢线刚度的6倍，即式中，缀板的截面惯性矩，；较大分肢的截面惯性矩。 综上缀板尺寸为：长度：；纵向高度：；厚度：和6mm 。（a：两分肢的轴线间距）5. 设计步骤仅限于讨论由两个相同分肢组成的、缀件布置在分肢翼缘平面的格构式轴心受压构件的截面选择和设计问题。已知：压力设计值N、计算长度和、钢材强度设计值和截面类型截面选择步骤如下：1 按实轴（y轴）稳定条件选定截面尺寸，方法同实腹柱。（6）

27、假定，查得，求所需面积： （7） 求所需回转半径： （8） 根据所需A、初选分肢型钢规格，并进行实轴整体稳定和刚度验算，必要时还应进行强度验算和板件宽厚比验算。如假定的恰当，则可从型钢表上找到一个几乎同时满足所需A和的截面规格。如假定的偏大，则从型钢表上找到的满足条件的型钢的A必小于所需的A；满足A条件的型钢的必大于所需的；适用的型钢号应在二者之间。如假定的偏小，则情况相反。按此规律可重新假定，重新试选，直至满意为止。2 按虚轴（x轴）与实轴等稳定原则确定两分肢间距a：（6） 根据换算长细比，可求所需：缀条柱： 缀板柱： 式中，两个缀条截面内的斜缀条的毛截面面积之和，可按初估缀条角钢尺寸确定；

28、缀板间分肢长细比，可按规范规定最大值（或稍小）取用，即： （）（80）（）。（7） 根据求所需： （8） 根据、求分肢间距a：求柱宽b： （注：书中公式有误）（肢尖向内为+，肢尖向外为-）（ ，分肢面积）注：两分肢翼缘间的净空应大于100150mm，以便于油漆；b的实际尺寸应放大为10mm的倍数。3 验算对虚轴的整体稳定性，刚度，分肢稳定性，不合适时修改柱宽再验算。4 设计缀条或缀板（包括其与分肢的连接）。三、 柱的横隔同大型实腹式柱相似，格构式构件在受有较大水平力处和每个运送单元的两端，应设置横隔，以保证截面几何形状不变，提高构件抗扭刚度，以及传递必要的内力；构件较长时还应设置中间横隔，其间

29、距不得大于构件截面较大宽度的9倍或8m。横隔可用钢板或交叉角钢做成。 图【例】自看【例题5】 试设计两端铰接的轴心受压缀条式格构柱，已知，采用Q345（16Mn），焊条为E50系列。【解】1. 确定肢件截面查附表，设，查附表4.2，（注：）所需面积：所需回转半径：查附表7.3，选220a，面积：，对实轴回转半径： （注：表中）单肢对最小轴惯性矩、回转半径： ，（注：表中、）形心距：，满足刚度要求。查附表4.2， （注：），满足稳定要求。2. 确定肢件间距取缀条毛截面面积约为分肢截面面积的10%，即一个角钢面积为，按构造要求取最小角钢45×4，面积：，所需对虚轴长细比：所需对虚轴回转半

30、径：查表5.6，所需柱宽：所需分肢间距：试取，则 分肢间距：对虚轴惯性矩：对虚轴回转半径： 对虚轴长细比： 换算长细比： 满足刚度要求查附表4.2， （注：），满足稳定要求。3. 缀条设计（按受压构件考查已选截面是否满足要求）斜缀条按45°布置，如图。缀材面剪力：斜缀条内力：斜缀条为角钢45×4，面积：，最小回转半径：（满足刚度要求）查附表4.2，（角钢为b类截面，）单角钢强度折减系数：（满足稳定要求）4. 单肢稳定（满足单肢稳定要求）（注：，）5. 连接焊缝查附表1.2，采用两面侧焊，取（注：45×4厚4mm，20a厚11mm，与焊件等厚肢背焊缝长度：肢尖焊缝长

31、度：可取肢背、肢尖焊缝长度均为50mm。习题5.85.5 梁与柱的连接形式和构造柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分称为柱头，其作用是将梁等上部结构的荷载传到柱身。梁与轴心受压柱的连接应为铰接（否则产生柱端弯矩，使柱成为压弯构件）。连接构造设计原则：传力明确、可靠、简捷，便于制造和安装，经济合理。连接方式分为顶面连接和侧面连接两类。一 顶面连接将梁安放在焊于柱顶面的柱顶板上，顶板与柱用焊缝相连，梁下翼缘与顶板用普通螺栓相连。图（a）、（b）、（c）顶板厚1625mm；四周外伸2030mm；相邻梁预留间隙1020mm。按梁的支承方式有两种做法（构造法）：1 梁端支承加劲肋采用与中间加劲肋相似的型式，

32、并对准柱的翼缘放置。图(a) 梁支座反力通过承压直接传给柱翼缘。这种连接型式构造简单，施工方便，适用于相邻梁的支座反力相等或差值较小的情况。当梁支座反力相差较大时，柱将产生较大的偏心弯矩，设计时应予考虑。两相邻梁预留间隙，安装就位后用连接板和螺栓在下翼缘处连接。图(c) 当轴心受压柱为格构式时，可在柱的两分肢腹板内侧中央处焊一块加劲肋（竖向隔板），使格构式柱在柱头一段变为实腹式。2 梁端支承加劲肋采用突缘板型式，其底部刨平（或铣平），与柱顶板直接顶紧。图(b)，梁间填钢板，用螺栓连接。这种连接，即使两相邻梁的支座反力不等时，对柱所引起的偏心也很小，柱仍接近轴心受压状态，是较好的轴心受压柱-梁连

33、接型式。当梁支座反力较大时在顶板下面对着梁端支承加劲肋位置，在柱腹板上焊一对加劲肋以加强腹板，加劲肋与顶板可以焊接，也可以刨平顶紧。当梁支座反力大时为了加强刚度，常在柱顶板中心部位加焊一块垫板。有时为了增加柱腹板的稳定性，在加劲肋下设水平加劲肋。二 侧面连接在柱的侧面焊承托，以支承梁的支座反力。将相邻梁端支承加劲肋的突缘部分刨平（或铣平），安放在承托上并与之顶紧。承托可用厚钢板（2540mm）或厚角钢做成。梁端支承加劲肋可用C级螺栓与柱翼缘相连（图 (d)），或与柱腹板相连（图 (e)，螺栓数目按构造要求布置。必要时梁端支承加劲肋与柱翼缘间可放填板。这种连接型式，受力明确，但对梁长度误差要求较

34、严。当相邻梁支座反力不等时，柱将产生偏心弯矩，设计时应予考虑。5.6 柱脚设计柱下端与基础相连的部分称为柱脚，其作用是将柱身所受的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。基础一般由砼或钢筋砼做成，其强度远低于钢材，所以必须将柱身的底端扩大以增加与基础接触的面积，使接触面上承压力小于或等于基础的抗压强度设计值。这就要求柱脚有一定的宽度和长度，也应有一定的刚度和强度，使柱身的压力较均匀地传给基础。柱脚的特点：构造较复杂，用钢量较大，制造较费工。柱脚的设计原则：传力明确、可靠、简捷，构造简单，节约材料，施工方便，并符合计算简图。一 柱脚的形式和构造柱脚与基础的连接方式：铰接 主要承受轴心压力刚接 主要

35、承受压力和弯矩 （适于压弯柱，后面介绍）铰接柱脚常用型式：1仅有底板的柱脚图(a)对轴力很小的柱，可将柱身底端切割平齐，直接与底板焊接。柱身所受的力通过焊缝传给底板，由底板分布到基础。底板厚2040，用锚栓固定在基础上，锚栓位置放在柱中轴线上，一般在短轴线底板两侧。锚栓直径按构造采用2030mm，预埋于砼基础内。构造最简单，但因底板在各方向均为悬臂，只适用于轴力很小的柱，否则底板和焊缝都将太厚。2有靴梁的柱脚图 (c) 应用最广靴梁是联系柱身和底板的横向分布结构，可用竖板或槽钢做成，在柱的两侧沿柱脚步的较长方向各设置一个。柱身轴力先通过与靴梁连接的竖向焊缝传给靴梁，再从靴梁通过其与底板连接的水平焊缝传给底板，然后从底板传到基础。连接柱身与底板的水平焊缝由于质量不易保证，计算时通常不考虑其受力。靴梁实际上是一个下边受有向上均布荷载的单跨双伸臂梁。固定柱脚于基础的锚栓数目、大小和位置