轴心受力构件分析

1、轴心受力构件第-1-页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 5.1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，

2、刚度大，抗扭，用料省。设计轴心受力构件步骤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轴心受力构件第-2-页一强度强度条件 ：净截面的平均应力不超过钢材的屈服强度。NfAn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

3、。二刚度刚度条件 ：长细比不超过容许长细比。（轴心受力构件的刚度用其长细比来衡量）l 0 i式中，、 l 0 、 i 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 2 100 × 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： f215N / mm2 ；查附表 7.4： An19.26 2 38.5cm2 ， (i min )i x3.05cm ，最大承载能力：NAn f38.5102215N827.8kN最大计算长度：l 0 i x3503.05cm1067.5

4、cm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。轴心受力构件第-3-页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（无初应力和荷载偏心）。N Ncr ，稳定平衡直线形式的平衡；N Ncr ，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NNcr ，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

5、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 ，要考虑绕对称轴弯扭屈曲的情况。弯曲屈曲（参考 4.1.1 ）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：EId 2 y dx 2Ny0临界力：2 EIN cr2（忽略剪切变形的影响）l轴心受力构件

6、第-4-页或N cr2 EI11（单位剪力时的轴线转角）l22 EIGA1l 21与截面形状有关的系数临界应力：N cr2 EI2 E（lIcrAl 2 A2， i）iA或cr2 E122 EI1l 21使用条件：Ep（大柔度杆）f p2 、 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：N cr2 Et Il 2cr2 Et2 E（Et）22E【例题 2 】 试计算用轧制I 钢 I36a 作成

7、的两端铰接的理想轴心压杆的屈曲应力，杆长有3.5m 和 3.0m 两种，钢材为 Q235A ·F，其屈服强度f y235N / mm2 ，比例极限f p0.65 f y ，弹性模量 E206103 N / mm2 ，切线模量EtE ，根据试验资料（修正系数）取决于f y111杆的正则化长细比，41.14E0.60.62 。【解】查型钢表得：i x14.4cm， i y2.69cmi x ，屈曲时绕y 轴弯曲，轴心受力构件第-5-页E206103p0.65115.4f p235（ 1） l3.5m 时l350p ,属细长杆，杆在弹性状态屈曲，i y131.12.69cr2 E2206

8、103118N / mm 22131.12（ 2） l 3.0m 时l300i y111.5 p，非细长杆，杆在弹塑性状态屈曲，2.69f y111.52351.199E206103111.141111.1410.9650.640.620.61.19940.61.1992cr2 Et2 E22061030.965 158N / mm222111.52（f p0.65235153N / mm2 ）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

9、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；轴心受力构件第-6-页分布和数值 ：与构件的加工条件有关，与截面的形状和尺寸有关，但与钢材的强度等级无关。图 4.7 ， 4.8 ， 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。N cr2 EI e2 EII el 2l 2Icr2 EI e2I例：翼

10、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2I ex222crxEE2t(kb) h / 4EkI xx2x22tbh2 / 4x22 EI ey2 E2t( kb) 3 / 122 Ek3cry2I y22tb3 /122yyy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l实际轴心受压构件有微小弯曲，杆中点挠度：v0（验收规范规定）1000最大挠度： vm v0v1v0v0（ N cr2 EI）1a1 N / Ncrl

11、2最大弯矩： MN vmNv01N / Ncr影响： NvmM，开始增长快，后来增长慢，见图4.1,当 NN cr 时，vm， M（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，轴心受力构件杆即进入弹塑性阶段，从而降低了稳定承载力。第-7-页压杆稳定的条件（以 截面边缘屈服 为稳定承载力极限状态）：NMNNv0f yAWAW (1 N / N cr )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 e0 ，见图 4.1。初偏心的影响本质上同初弯曲，使构件承载力降低。见图4.1 。4 、 杆端约束的影响计算长度（参

12、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： l 02 EIl （ N cr）l 0 2注：1 ）设计时计算长度系数按表 4.3 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定，详见7.4、 8.4 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

13、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） N u N max ，取决于杆长、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- vm （压力挠度）曲线（图4.17 ，图 4.18 ），再用数值方法求解。轴心受力构件第-8-页当钢种已定，缺陷情况和大小已定时，Nu （或 N cr ）或Nu / Af y （或cr / f y ）仅是长细比的函数。对设计

14、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l / 1000 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4.19 ，表 5.3 , 表 5.4)。整体稳定计算公式：NN u1Nuf ycrf yfAAAf yf yRRR或NAf注：Nucr 轴心受压构件整体稳定系数，由查附表 4 .1附表 4 .4；Af yf y

15、f yf 钢材的抗压强度设计值 , 查附表 1 .1。R【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A2251.00.63068cm2I x10.6 3032125 15.5213362 .5cm412I y21125 22604.2cm412i xI x13362.514.0cmA68i yI y2604.26.2cmA68轴心受力构件第-9-页2.稳定性验算l 0x 500l 0 y25040.3xi x35.7 ， yi y6.214查附表1

16、知 f215N / mm2查表 4.4 知对 x、 y 轴均为 b 类截面，故用y 查附表 2.2 得0.898N1200103196.5N / mm2f ，满足稳定要求。A0.89868 102注：1 ）查整体稳定系数时， 一般需计算出x 和 y ，根据对 x、y 轴的截面类型查得x 和 y ，取其中较小者进行稳定性计算；若截面类型相同， 则取 x 和 y 中较大者查；若计算长度相同，则取 i x 和 i y 中较小者计算。2 ）非双轴对称截面压杆的按公式（ 5.9）（ 5.18）计算。四、轴心受压构件的局部稳定（理论部分参考 4.4）局部失稳（局部屈曲） ：板件在压力作用下偏离其原来的平面

17、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、横轴心受力构件第- 10 -页隔或柱头、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。上述支承中，有的支承对相连

18、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N cr2 Da2)22 Da2(mb2mb2N cr2 E(t2100t)22cr12(12)18.6 (N / mmt)bb注： a 、 b 、 t 板长、宽、厚；m 、n板纵、横向屈曲半波数，图 4.4

19、5中 m=2,n=1 ；DEt 3Et 312(1 2 )EI 板单位宽度的抗弯刚度；12泊松比（板为双向应力状态） ；22D ：与两端铰接轴心受压构件的临界力（2al2E ）相当；轴心受力构件第- 11 -页a22：由于侧边支承对板变形的约束作用（四边简支）而对(m 2m)b临界力的提高，ab越大， N cr 提高越多；( mba ) 2 板的屈曲系数，对四边简支板，当ab 时，取amb4 。弹性嵌固作用通过弹性嵌固系数2 Et2cr12(12 )( b)来考虑：18.6(100t ) 2 N / mm2 b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

20、自由的矩形板，0.425 （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 f p ，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Et （ Et E ），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：2 Et ) 218.6(100t) 2 N / mm2cr12(1(2 )bb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，以保证板的稳定临轴心受力构件第- 12 -页界应力不低于构件整体稳定临界应力：2 E2( t ) 2f y12(1) bI 形截面：翼缘宽厚比限值视为三边简支

21、、一边自由的均匀受压板，取0.425 ，1.0 （无嵌固作用）b(10 0.1 ) 235tf y腹板高厚比限值视为四边简支均匀受压板，4 ，1.3 （有一定的嵌固作用）h0(25235t w0.5 )f y注： b 、 t 翼缘板的外伸宽度、厚度；h0 、 t w 腹板的高度、厚度；两个方向长细比中较大者， 当 <30 时，取30 ，当 >100时，取100 。其他截面 构件的板件宽厚比限值见表5.5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轴心受力构件第- 13 -页习题：

22、 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 5.14注：热轧普通 I 字钢， i x >> i y ，只适于 l 0 x3l 0 y 情况，必要时可加焊翼缘盖板，以增 i y ；热轧 H

23、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，近年轴心受力构件第- 14 -页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

24、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 l 0 x 和 l 0y 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NAf（2）求所需回转半径 （绕两主轴方向）计算l 0 xl 0 yi xi y轴心受力构件第- 15 -页（3）求所需截面的轮廓尺寸（截面高、宽）计算hi xi yb12注： i x1h 、 i y2 b （ 1 、 2 查表 5.6）（4）初选截面尺寸根据所需的 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

25、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形截面）强度3. 构造要求）当腹板高厚比l 0xl 0 yxi xyi yNfAb1(100.1)235 ， h0( 250.5 )235 （Itf ytwf yb0 ( h0 )40235 （箱形截面）ttwf yNfAnh080 时，应采用成对横向加劲肋 加强，其间tw轴心受力构件第- 16 -页距 a 3h0，外伸宽度 bs ( h0 / 30)40mm ，厚度 t sbs /15 ；（加劲肋尺寸： h0bs t s ） 图 5.

26、13）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，一般按构造取 h f4 8mm；【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： N3600kN ，l 0xl 0 y7m ， f215N / mm2 ，对 x、y轴均为 b 类截面。2初选截面：轴心受力构件第- 17 -页（1）假定70 ，查附表 .得0.751

27、，则所需截面面积为：3AN3600 1022300mm2f 0.751 215（ 2）所需回转半径：i xl 0xi yl0 y 7000100mm70（3）查表 5.6知： 10.43 ， 20.24 ，则所需截面的轮廓尺寸：i x100233mmi y100h0.43b417mm120.24（）初选截面尺寸：注：焊接 I 形截面尺寸：腹板 h0tw ，翼缘 h0t w ，考虑到船形焊和柱头、柱脚构造要求， h 不宜太小，宜取bh； tw(0.4 0.7)t ， b 、 h0 宜为10mm 倍数，t 、 t w 宜取 2mm 倍数。首先设 bh0420mm ，则平均板厚tA /(2bh0 )

28、22300/(3420)17.7mm，板厚偏大，属第二组钢材，不经济。重新假设 bh500mm ，则：i x0.43h0.43500215mm，i y0.24b0.24500120mm，xy7000/ 21532.67000 /12058.3按较大长细比查附表.2 得0.816 ，所需截面面积为：AN360010320520mm2f0.816215所需平均板厚 tA /( 2bh0 ) 20520/(3 500) 13.7mm，较好。轴心受力构件第- 18 -页截面尺寸： b500mm ， t16mm ， h0460mm， t w10mm（ t w / t0.625 ），截面面积：A25001

29、64601020600 mm220520 mm23验算已选截面（无孔洞削弱，不必验算强度）（1）刚度IIx1 (500 49234904603)987.8106 mm412y1 (2 16 5003460103 )333.410 6 mm412333.4106i y127.2mm20600700055 150 ，满足；y127.2（2）整体稳定：按y 查附表 2.2 得0.833，N36001032f，满足；A0.83320600209.8N / mm（3）局部稳定： maxy55 ，翼缘b124515.3(100.1235100.15515.5 ，t16)f y腹板h046046 (250.

30、5235250.55552.5 ，满足。t w10)f y4构造要求： h04680 ，可以不设横向加劲肋； 翼缘和腹板连t w接焊缝采用自动焊 ， hf min1.5 tmax11.5 1615mm ，取hf5mm。【例 5.2 】自看轴心受力构件第- 19 -页习题： .二、 格构柱设计1. 截面形式图 5.4（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 5.4（ 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

31、（ y 轴）：穿过（垂直）肢件腹板的轴。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 5.4（d）（ e）两主轴均为虚轴。x 轴各斜缀条的毛截面面积之和；轴心受力构件第- 20 -页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y 按

32、 b 类截面查，再用公式Nf 进行计算。A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 0 x 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0 x 公式）2A双肢缀条柱0xx27A1双肢缀板柱220xx1式中，x 构件对虚轴的长细比；A 构件的毛截面面积；A1 构件截面中垂直于1 单个分肢对最小刚度轴1-1 的长细比

33、 1l 01图 5.5(b)i1l01 ：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。轴心受力构件第- 21 -页注： 1 ）使用第一式的条件：斜缀条与柱轴线间夹角为40 70图 5.5(a)2 ）使用第二式的条件：K b6（K1单个分肢线刚度，K b 两侧缀板线刚度之和）K 13. 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

34、件 ：缀条式构件10.7 max缀板式构件1 25当max50 时，0.5 max当max50 80 时，40当max 80 时。注：max 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设计值为：（理论推导略）Aff yV图 5.19(b)85235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，轴心受力构件第- 22 -页对双肢格构式构件，每面承

35、担V1V / 2 。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：N1V1n cos式中， V1 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0.

36、6+0.0015，且1.0 （注： 0.63 ）。（不等边角钢查附表1.4）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 V1 ，并近似取反弯点均在各段分肢和缀板的中点。 （见图 5.18 （ a）缀板内力 ：图 5.21 （ a）、（ b）V1l1剪力Vb1a轴心受力构件第- 23 -页弯矩V1l 1M b12缀板间距 ： l1l 01hb根据分肢稳定和强度条件，缀板间净距l 011i1 ，其中1 25（max

37、50 ）、0.5max （max50 80 ）、40 （max80 ）；缀板尺寸 ：bbhbtb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20 30mm ，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( I b )6(I1)al1式中，1312tbhb ； I 1 较大分肢的截面惯性矩。I b 缀板的截面惯性矩， I b综上缀板尺寸为：长度： bba02(20 30) ；纵向高度：hb2a

38、 / 3；厚度： t ba / 40 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 l 0x 和 l 0 y 、钢材强度设计值f 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。轴心受力构件第- 24 -页（ 6）假定 y ，查得N，求所需面积 ： Af（ 7）l 0 y求所需回转半径 ： i yy（ 8）根据所需 A 、 i y 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y 恰当，则可从型钢表上找到一个几乎同时满足所需A 和 i y 的截面规格。如假定的y 偏大， 则从型钢表上找到的满足i y 条件的型钢的A 必小于所需的A；满足A 条件的型钢的i y 必大于所需的i y ；适用的型钢号应在二者之间。如假定的y 偏小，则情况相反。按此规律可重新假定i y ，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0 xy ，可 求所需x ：缀条柱：2A2Ax0 x27y27A1A1缀