轴心受理构件ppt课件

1、 1 1、了解、了解“轴心受力构件轴心受力构件的应用和截面形式；的应用和截面形式； 2 2、掌握轴心受拉构件设计计算；、掌握轴心受拉构件设计计算； 3 3、了解、了解“轴心受压构件轴心受压构件稳定理论的基本概念和稳定理论的基本概念和分析方法；分析方法； 4 4、掌握现行规范关于、掌握现行规范关于“轴心受压构件轴心受压构件设计计算设计计算方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定； 5 5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。、掌握格构式轴心受压构件设计方法。大纲要求4-1 4-1 概概 述述一、轴心受力构件的应用一、轴心受力构件的应用3.3.塔架塔架1.

2、1.桁架桁架2.2.网架网架3.3.轴心受压柱轴心受压柱柱 身柱 脚柱 头l1（ 虚 轴 ）（ 实 轴 ）(b) 格 构 式 柱 （ 缀 板 式 ）柱 身柱 脚(a) 实 腹 式 柱xyyxxyyx柱 头缀板l01（ 虚 轴 ）（ 实 轴 ）(c) 格 构 式 柱 （ 缀 条 式 ）yxyxl01=l1缀条4.4.实腹式轴压柱与格构式轴压柱实腹式轴压柱与格构式轴压柱二、轴心受压构件的截面形二、轴心受压构件的截面形式式截面形式可分为：实腹式和格构式两大类。截面形式可分为：实腹式和格构式两大类。1、实腹式截面、实腹式截面2、格构式截面、格构式截面截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。截面由两个

3、或多个型钢肢件通过缀材连接而成。4-2 4-2 轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度和刚度一、强度计算承载能力极限状态）一、强度计算承载能力极限状态） N轴心拉力或压力设计值； An构件的净截面面积； f钢材的抗拉强度设计值。)14(n fAN 轴心受压轴心受压构件，当构件，当截面无削截面无削弱时，强弱时，强度不必计度不必计算。算。轴心受力构轴心受力构件件轴心受拉构件轴心受拉构件轴心受压构件轴心受压构件强度强度 （承载能力极限状态）（承载能力极限状态）刚度刚度 （正常使用极限状态）（正常使用极限状态）强度强度刚度刚度 （正常使用极限状态）（正常使用极限状态）稳定稳定（承载能力极限状态）（

4、承载能力极限状态）二、刚度计算正常使用极限状态）二、刚度计算正常使用极限状态）当构件的长细比太大时，会产生下列不利影响；当构件的长细比太大时，会产生下列不利影响；1在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形；在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形；2 使用期间因其自重而明显下挠；使用期间因其自重而明显下挠；3在动力荷载作用下发生较大的振动；在动力荷载作用下发生较大的振动；4压杆的长细比过大时，还使得构件的极限承载力压杆的长细比过大时，还使得构件的极限承载力显著降低，同时，初弯曲和自重产生的挠度也将显著降低，同时，初弯曲和自重产生的挠度也将对构件的整体稳定带来不利影响。对构件的整体稳定带来不利影响。

5、为保证结构的正常使用，轴心受力构件不应做得过分柔为保证结构的正常使用，轴心受力构件不应做得过分柔细，而应具有一定的刚度。细，而应具有一定的刚度。截截面面的的回回转转半半径径； AIi)24(0 il构构件件的的计计算算长长度度； 0l取取值值详详见见规规范范或或教教材材。构构件件的的容容许许长长细细比比，其其 为保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形，须满足 4-3 4-3 轴心受压构件的稳定轴心受压构件的稳定一、轴心受压构件的整体稳定一、轴心受压构件的整体稳定（一轴压构件整体稳定的基本理论（一轴压构件整体稳定的基本理论1 1、轴心受压构件的失稳形式、轴心受压构件的失稳形式 理想的轴心受

6、压构件理想的轴心受压构件( (杆件挺直、荷载无偏心、杆件挺直、荷载无偏心、无初始应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等无初始应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等的失稳形式分为：的失稳形式分为：（1 1弯曲失稳弯曲失稳-只发生弯曲变形，截面只绕一只发生弯曲变形，截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；称截面常见的失稳形式；（2 2扭转失稳扭转失稳-失稳时除杆件的支撑端外，各失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转，是某些双轴对称截面可能发截面均绕纵轴扭转，是某些双轴对称截面可能发生的失稳形式；生的失稳形式；（3 3弯扭失

7、稳弯扭失稳单轴对称截面绕对称轴屈曲时，单轴对称截面绕对称轴屈曲时，杆件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。杆件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。2.2.轴心受压杆件的弹性弯曲屈曲轴心受压杆件的弹性弯曲屈曲lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcrA稳定平衡状态B随遇平衡状态C临界状态下面推导临界力下面推导临界力Ncr 设设M M作用下引起的变形为作用下引起的变形为y1y1，剪力作用下引起的变形为，剪力作用下引起的变形为y2y2，总变形，总变形y=y1+y2y=y1+y2。 由材料力学知：由材料力学知：NcrNcrlyy1y2NcrNcrM=NcryxEIMdxyd 212剪力V

8、产生的轴线转角为：dxdMGAVGAdxdy 2。与与截截面面形形状状有有关关的的系系数数量量；材材料料弹弹性性模模量量和和剪剪变变模模、杆杆件件截截面面积积和和惯惯性性矩矩；、 GEIA)64()54(222222 EEAlEINcrcr 通常剪切变形的影响较小，可忽略不计，即得欧通常剪切变形的影响较小，可忽略不计，即得欧拉临界力和临界应力：拉临界力和临界应力： 上述推导过程中，假定上述推导过程中，假定E为常量材料满足虎克定为常量材料满足虎克定律），所以律），所以cr不应大于材料的比例极限不应大于材料的比例极限fp，即：，即：PppcrfEfE :22或或长长细细比比 实际压杆并非全部铰支，

9、对于任意支承情况的实际压杆并非全部铰支，对于任意支承情况的压杆，其临界力为：压杆，其临界力为：（二）、杆端约束对压杆整体稳定的影响（二）、杆端约束对压杆整体稳定的影响 下下表表。计计算算长长度度系系数数，取取值值如如；杆杆件件计计算算长长度度，式式中中： llllEIlEINcr0020222 对于框架柱和厂房阶梯柱的计算长度取值，详对于框架柱和厂房阶梯柱的计算长度取值，详见有关章节。见有关章节。 1 1、实际轴心受压构件的临界应力、实际轴心受压构件的临界应力 确定受压构件临界应力的方法，一般有：确定受压构件临界应力的方法，一般有： （1 1屈服准则：以理想压杆为模型，弹性段以欧拉临屈服准则：

10、以理想压杆为模型，弹性段以欧拉临界力为基础，弹塑性段以切线模量为基础，用安全系界力为基础，弹塑性段以切线模量为基础，用安全系数考虑初始缺陷的不利影响；数考虑初始缺陷的不利影响； （2 2边缘屈服准则：以有初弯曲和初偏心的压杆为模边缘屈服准则：以有初弯曲和初偏心的压杆为模型，以截面边缘应力达到屈服点为其承载力极限；型，以截面边缘应力达到屈服点为其承载力极限； （3 3最大强度准则：以有初始缺陷的压杆为模型，考最大强度准则：以有初始缺陷的压杆为模型，考虑截面的塑性发展，以最终破坏的最大荷载为其极限虑截面的塑性发展，以最终破坏的最大荷载为其极限承载力；承载力； （4 4经验公式：以试验数据为依据。经

11、验公式：以试验数据为依据。（三）（三） 实际轴心受压构件的整体稳定计算实际轴心受压构件的整体稳定计算2、实际轴心受压构件的柱子曲线、实际轴心受压构件的柱子曲线 我国规范给定的临界应力我国规范给定的临界应力crcr，是按最大强度准，是按最大强度准则，并通过数值分析确定的。则，并通过数值分析确定的。 由于各种缺陷对不同截面、不同对称轴的影响不由于各种缺陷对不同截面、不同对称轴的影响不同，所以同，所以cr-cr-曲线柱子曲线），呈相当宽的带曲线柱子曲线），呈相当宽的带状分布，为减小误差以及简化计算，规范在试验的基状分布，为减小误差以及简化计算，规范在试验的基础上，给出了四条曲线四类截面），并引入了稳

12、定础上，给出了四条曲线四类截面），并引入了稳定系数系数 。 )234( ycrf （2构件长细比的确定构件长细比的确定、截面为双轴对称或极对称构件：、截面为双轴对称或极对称构件：xxyyyoyyxoxxilil 对于双轴对称十字形截面，为了防对于双轴对称十字形截面，为了防止扭转屈曲，尚应满足：止扭转屈曲，尚应满足：悬悬伸伸板板件件宽宽厚厚比比。或或 tbtbyx07. 5 、截面为单轴对称构件：、截面为单轴对称构件：xxyyxoxxilx 轴轴：绕绕非非对对称称轴轴绕对称轴绕对称轴y y轴屈曲时，一般为弯轴屈曲时，一般为弯扭屈曲，其临界力低于弯曲屈扭屈曲，其临界力低于弯曲屈曲，所以计算时，以换

13、算长细曲，所以计算时，以换算长细比比yzyz代替代替y y ，计算公式如，计算公式如下：下：xxyyb bt t3、实际轴心受压构件的整体稳定计算、实际轴心受压构件的整体稳定计算 轴心受压构件不发生整体失稳的条件为，截面轴心受压构件不发生整体失稳的条件为，截面应力不大于临界应力，并考虑抗力分项系数应力不大于临界应力，并考虑抗力分项系数R后，后，即为：即为：表表得得到到。类类和和构构件件长长细细比比查查稳稳定定系系数数，可可按按截截面面分分即即： )244(fANfffANRyycrRcr公式使用说明：公式使用说明： （1截面分类：见教材表截面分类：见教材表5-3，第，第121页；页； )254

14、(14212122202022222 zyzyzyyzie 2220202202)264(7 .25yxtziieilIIAi 。构构件件，取取或或两两端端嵌嵌固固完完全全约约束束的的翘翘曲曲对对两两端端铰铰接接端端部部可可自自由由扭扭转转屈屈曲曲的的计计算算长长度度，；面面近近似似取取、十十字字形形截截面面和和角角形形截截双双角角钢钢组组合合轧轧制制、双双板板焊焊接接、形形截截面面毛毛截截面面扇扇性性惯惯性性矩矩；对对毛毛截截面面抗抗扭扭惯惯性性矩矩；扭扭转转屈屈曲曲的的换换算算长长细细比比径径；截截面面对对剪剪心心的的极极回回转转半半毛毛截截面面面面积积；距距离离；截截面面形形心心至至剪剪

15、切切中中心心的的式式中中：ytzlllIIIiAe0000)(T B、等边双角钢截面，图b）)284(6 .1819 . 358. 0)284(475. 0158. 04220022040bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 时时：当当时时：当当yybb（b）C、长肢相并的不等边角钢截面， 图C）)294(4 .1711 . 548. 0)294(09. 1148. 042220220222042202bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 时时：当当时时：当当yyb2b2b1（C）D、短肢相并的不等边角钢截面， 图D）)304(7 .5217 . 356.

16、0)304(56. 0412201101101bbtltbbltbabltbyyzyyyzy 时时：当当时时，近近似似取取：当当yyb2b1b1（D）、单角钢截面和双角钢组合、单角钢截面和双角钢组合T T形截面可采取以下简形截面可采取以下简 化计算公式：化计算公式：yytb（a）A、等边单角钢截面，图a）)274(5 .13178. 454. 0)274(85. 0154. 04220022040bbtltbbltbatlbbltbyyzyyyyzy 时时：当当时时：当当、单轴对称的轴心受压构件在绕非对称轴以外的、单轴对称的轴心受压构件在绕非对称轴以外的任意轴失稳时，应按弯扭屈曲计算其稳定性。

17、任意轴失稳时，应按弯扭屈曲计算其稳定性。uub 当计算等边角钢构件绕平行轴u轴)稳定时，可按下式计算换算长细比，并按b类截面确定 值： 轴轴的的长长细细比比。，构构件件对对式式中中：时时：当当时时：当当uilbtbbltbatlbbltbuuuuzuuuuzu00022040)314(4 . 569. 0)314(25. 0169. 0 （3 3其他注意事项：其他注意事项：1 1、无任何对称轴且又非极对称的截面单面连接的、无任何对称轴且又非极对称的截面单面连接的不等边角钢除外不宜用作轴心受压构件；不等边角钢除外不宜用作轴心受压构件；2 2、单面连接的单角钢轴心受压构件，考虑强度折减、单面连接的

18、单角钢轴心受压构件，考虑强度折减系数后，可不考虑弯扭效应的影响；系数后，可不考虑弯扭效应的影响；3、格构式截面中的槽形截面分肢，计算其绕对称轴y轴的稳定性时，不考虑扭转效应，直接用y查稳定系数 。 yyxx实轴虚轴b 在外压力作用下，截面的某些部分板件），不在外压力作用下，截面的某些部分板件），不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，称为局部能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，称为局部失稳。局部失稳会降低构件的承载力。失稳。局部失稳会降低构件的承载力。二、轴心受压构件的局部稳定二、轴心受压构件的局部稳定ABCDEFOPABCDEFG（二）（二） 轴心受压构件的局部稳定的验算轴心受压构件的局部

19、稳定的验算 对于普通钢结构，一般要求：局部失稳不早于对于普通钢结构，一般要求：局部失稳不早于整体失稳，即板件的临界应力不小于构件的临界应整体失稳，即板件的临界应力不小于构件的临界应力，所以：力，所以： 弹性模量折减系数。弹性模量折减系数。式中：式中： )384(112222btEcr)394(0248. 011013. 022 EfEfyy 由由试试验验资资料料可可得得：单向均匀受压薄板弹塑性屈曲应力单向均匀受压薄板弹塑性屈曲应力 。时时，取取；当当取取时时值值，当当构构件件两两方方向向长长细细比比较较大大式式中中：10010030,30)414(2351 . 010 yftbB、箱形截面翼缘

20、板)434(23540)424(235130 yyftbftbbb0t 由上式，即可确定局部失稳不早于整体失稳时，由上式，即可确定局部失稳不早于整体失稳时，板件的宽厚比限值：板件的宽厚比限值： 1、翼缘板：、翼缘板： A、工字形、工字形、T形、形、H形截面翼缘板形截面翼缘板 )404(112222 yfbtE btbttbtb 2、腹板： A、工字形、H形截面腹板twh0h0tw 。时时，取取；当当取取时时值值，当当构构件件两两方方向向长长细细比比较较大大式式中中：10010030,30)444(2355 . 0250 ywfth B、箱形截面腹板bb0th0tw)454(235400 ywf

21、th C、T形截面腹板 自由边受拉时：twh0h0tw )464(2352 . 015T0 ywfth 形形钢钢：热热扎扎剖剖分分 )474(23517. 013T0 ywfth 形形钢钢：焊焊接接3 3、圆管截面、圆管截面（三）、轴压构件的局部稳定不满足时的解决措施（三）、轴压构件的局部稳定不满足时的解决措施 1、增加板件厚度；、增加板件厚度；Dt)484(235100 yftD2、对于H形、工字形和箱形截面，当腹板高厚比不满足以上规定时，在计算构件的强度和稳定性时，腹板截面取有效截面，即取腹板计算高度范围内两侧各为 部分，但计算构件的稳定系数时仍取全截面。ywft23520twh0 由于横

22、向张力的存在，由于横向张力的存在，腹板屈曲后仍具有很大的承腹板屈曲后仍具有很大的承载力，腹板中的纵向压应力载力，腹板中的纵向压应力为非均匀分布：为非均匀分布： 因此，在计算构件的强因此，在计算构件的强度和稳定性时，腹板截面取度和稳定性时，腹板截面取有效截面有效截面betWbetW。ywft23520ywft23520 腹板屈曲后， 实际平板可由一应力等于fy的等效平板代替，如图。be/2be/2fy3 3、对于、对于H H形、工字形和箱形截面腹板形、工字形和箱形截面腹板高厚比不满足以上规定时，也可以高厚比不满足以上规定时，也可以设纵向加劲肋来加强腹板。设纵向加劲肋来加强腹板。 纵向加劲肋与翼缘

23、间的腹板，纵向加劲肋与翼缘间的腹板，应满足高厚比限值。应满足高厚比限值。 纵向加劲肋宜在腹板两侧成对纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧的外伸宽度不应小于配置，其一侧的外伸宽度不应小于10tw10tw，厚度不应小于，厚度不应小于0.75tw0.75tw。10tw10tw0.75tw0.75twh0h0纵向加劲肋横向加劲肋一、实腹式柱的设计一、实腹式柱的设计1、截面的选取原则、截面的选取原则4-4 4-4 轴心受压构件的设计轴心受压构件的设计（2 2尽量满足两主轴方向的等稳定要求，即：尽量满足两主轴方向的等稳定要求，即： 以达到经济要求；以达到经济要求；yx （4 4尽可能构造简单，易加工制作

24、，易取材。尽可能构造简单，易加工制作，易取材。 （1 1截面积的分布尽量展开，以增加截面的惯性矩截面积的分布尽量展开，以增加截面的惯性矩 和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；（3 3便于其他构件的连接；便于其他构件的连接；2 2、截面的设计、截面的设计（1截面面积截面面积A的确定的确定假定假定=50100，当压力大而杆长小时取小值，当压力大而杆长小时取小值，反之取大值，初步确定钢材种类和截面分类，查得反之取大值，初步确定钢材种类和截面分类，查得稳定系数，从而：稳定系数，从而：)494( fNA （2 2求两主轴方向的回转半径：求两主轴方向的回转半

25、径： yyxxlili00; （3由截面面积由截面面积A和两主轴方向的回转半径，优先和两主轴方向的回转半径，优先选用轧制型钢，如工字钢、选用轧制型钢，如工字钢、H型钢等。型钢截面不满型钢等。型钢截面不满足时，选用组合截面，组合截面的尺寸可由回转半径足时，选用组合截面，组合截面的尺寸可由回转半径确定确定:表查得。表查得。系数，常用截面可由下系数，常用截面可由下、式中：式中： 2121; yxibih（4 4由求得的由求得的A A、h h、b b，综合考虑构造、局部稳定、，综合考虑构造、局部稳定、钢材规格等，确定截面尺寸；钢材规格等，确定截面尺寸；（5 5构件的截面验算：构件的截面验算： A A、

26、截面有削弱时，进行强度验算；、截面有削弱时，进行强度验算； B B、整体稳定验算；、整体稳定验算； C C、局部稳定验算；、局部稳定验算； 对于热轧型钢截面，因板件的宽厚比较大，可不对于热轧型钢截面，因板件的宽厚比较大，可不进行局部稳定的验算。进行局部稳定的验算。 D D、刚度验算：、刚度验算： 可与整体稳定验算同时进行。可与整体稳定验算同时进行。3 3、构造要求：、构造要求： 对于实腹式柱，当腹板的高厚比对于实腹式柱，当腹板的高厚比h0/tw80h0/tw80时，为时，为提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发生过提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发生过大的变形，应设横向加劲肋，要求

27、如下：大的变形，应设横向加劲肋，要求如下： 横向加劲肋间距横向加劲肋间距3h03h0； 横向加劲肋的外伸宽度横向加劲肋的外伸宽度bsh0/30+40 mmbsh0/30+40 mm； 横向加劲肋的厚度横向加劲肋的厚度tsbs/15tsbs/15。 对于组合截面，其翼缘与腹板间对于组合截面，其翼缘与腹板间 的焊缝受力较小，可不于计算，按构的焊缝受力较小，可不于计算，按构 造选定焊脚尺寸即可。造选定焊脚尺寸即可。bsbs横向加劲肋横向加劲肋3h03h0h0h0tsts二、格构式轴心受压构件设计二、格构式轴心受压构件设计(一)、格构柱截面形式yyxx（a）实轴虚轴xxyy（b）虚轴虚轴xxyy（c）

28、虚轴虚轴( (二二) ) 格构式轴压构件设计格构式轴压构件设计1、强度fAN n N轴心压力设计值； An柱肢净截面面积之和。yyxx实轴虚轴N2 2、整体稳定验算、整体稳定验算 对于常见的格构式截面形式，只能产生弯曲屈曲，其弹性对于常见的格构式截面形式，只能产生弯曲屈曲，其弹性屈曲时的临界力为：屈曲时的临界力为：12222cr11 lEIlEIN 。换换算算长长细细比比，（转转角角单单位位剪剪力力作作用用时时的的轴轴线线1220011; )/; EAGA 20212222cr11 EAEAEAN 或：或：（2 2对虚轴对虚轴x-xx-x稳定稳定20212222crx11xxxEAEAEAN

29、绕绕x x轴虚轴弯曲屈曲时，因缀材的剪切刚轴虚轴弯曲屈曲时，因缀材的剪切刚度较小，剪切变形大，度较小，剪切变形大，11则不能被忽略，因此：则不能被忽略，因此：)504(12200 EAxxx绕绕虚虚轴轴的的换换算算长长细细比比：则稳定计算：则稳定计算：得。得。并按相应的截面分类查并按相应的截面分类查由由xxxfAN0 由于不同的缀材体系剪切刚度不同， 1亦不同，所以换算长细比计算就不相同。通常有两种缀材体系，即缀条式和缀板式体系，其换算长细比计算如下： 双肢缀条柱双肢缀条柱 设一个节间两侧斜缀条面积之和为设一个节间两侧斜缀条面积之和为A1A1；节间长度为；节间长度为l1l1 sin1 dN c

30、os1lld VV单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为：单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为：V=1V=1V=1V=1d d1111l1 l1ld lda ab bc cd dbb假设变形和剪切角有限微小，故水平变形为：假设变形和剪切角有限微小，故水平变形为：剪切角剪切角11为：为：因此，斜缀条的轴向变形为：因此，斜缀条的轴向变形为： cossin111EAllEANddd cossinsin211EAld )514(cossin12111 EAlV=1V=1V=1V=1d d1111l1 l1ld lda ab bc cd dbbe e)554(2112211220 bxxkk。）（两两侧侧缀缀

31、板板线线刚刚度度之之和和线线刚刚度度）；（单单个个分分肢肢对对其其弱弱轴轴的的式式中中：aEIklEIkkkIAlbbbxx 11111212202124 将剪切角将剪切角1代入式代入式4-50，并引入分肢和缀板的线刚度，并引入分肢和缀板的线刚度K1、Kb，得，得:，所所以以：；因因为为21121115 . 0 IlAAA由于规范规定由于规范规定 这时：这时： 所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算：所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算：式中：式中：61 kkb1211212 bkk)564(2120 xx距距离离。邻邻两两缀缀板板边边缘缘螺螺栓栓的的离离；螺螺栓栓连连接接时时，

32、取取相相，取取相相邻邻缀缀板板间间净净距距分分肢肢计计算算长长度度，焊焊接接时时；的的长长细细比比分分肢肢对对最最小小刚刚度度轴轴的的长长细细比比；虚虚轴轴轴轴整整个个构构件件对对 0110111,11)(lilxx ）得得：代代入入式式（、令令：cfANAiIyxx 2 )(122dbivx ，得得：，），并并使使值值代代入入式式（将将xxxilbibv 44. 0 )(188. 0maxeNNNvlVx 188. 0 x大柱剪力：大柱剪力：因此平行于缀材面的最因此平行于缀材面的最，细比范围内细比范围内计算证明，在常用的常计算证明，在常用的常yf23585 的的整整体体稳稳定定系系数数。按按

33、虚虚轴轴换换算算长长细细比比确确定定 )(23585maxffNVy的的剪剪力力公公式式：代代入入上上式式即即得得规规范范给给定定将将AfN )574(23585 yfAfV 在设计时，假定横向剪力沿长度方向保持不变，且横在设计时，假定横向剪力沿长度方向保持不变，且横向剪力由各缀材面分担。向剪力由各缀材面分担。 V Vl l（2 2缀条的设计缀条的设计A A、缀条可视为以柱肢为弦杆的平行弦桁架的腹杆，、缀条可视为以柱肢为弦杆的平行弦桁架的腹杆，故一个斜缀条的轴心力为：故一个斜缀条的轴心力为：)584(cos11 nVN斜斜缀缀条条的的倾倾角角。；交交叉叉缀缀条条时时：；单单系系缀缀条条时时：数

34、数；一一个个缀缀材材面面上上的的斜斜缀缀条条力力；分分配配到到一一个个缀缀材材面面的的剪剪式式中中： 211nnnVV1V1V1V1单缀条单缀条V1V1V1V1双缀条双缀条B B、由于剪力的方向不定，斜缀条应按轴压构件计算，、由于剪力的方向不定，斜缀条应按轴压构件计算，其长细比按最小回转半径计算；其长细比按最小回转半径计算；C C、斜缀条一般采用单角钢与柱肢单面连接，设计时钢、斜缀条一般采用单角钢与柱肢单面连接，设计时钢材强度应进行折减，同前；材强度应进行折减，同前；D D、交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算，取其内、交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算，取其内力力N=V1N=V1；V1V1

35、V1V1单缀条单缀条V1V1V1V1双缀条双缀条E E、单缀条体系为减小分肢的计算长度，、单缀条体系为减小分肢的计算长度，可设横缀条虚线），其截面一般与斜可设横缀条虚线），其截面一般与斜缀条相同，或按容许长细比缀条相同，或按容许长细比=150=150确确定。定。（3 3缀板的设计缀板的设计对于缀板柱取隔离体如下：对于缀板柱取隔离体如下：由力矩平衡可得：由力矩平衡可得：剪力剪力T在缀板端部产生的弯矩在缀板端部产生的弯矩:V1/2V1/2l1 l12 2l1 l12 2V1/2V1/2a/2a/2T T)594(11 alVTT TMMd d)604(2211 lVaTM肢肢件件轴轴线线间间距距；

36、缀缀板板中中心心间间距距；式式中中： al1T和和M即为缀板与肢件连接处的设计内力。即为缀板与肢件连接处的设计内力。u同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单个分肢线刚度的个分肢线刚度的6倍，即：倍，即： ；u缀板宽度缀板宽度d2a/3，厚度，厚度ta/40且不小于且不小于6mm；u端缀板宜适当加宽，一般取端缀板宜适当加宽，一般取d=a。u4、格构柱的设计步骤、格构柱的设计步骤u 格构柱的设计需首先确定柱肢截面格构柱的设计需首先确定柱肢截面和缀材形式。和缀材形式。u 对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱两种缀材均可。两种缀材均可。u 具体

37、设计步骤如下：具体设计步骤如下：61 kkb缀板的构造要求：缀板的构造要求：a ax xx x1 11 1l1 l1a ad d 以双肢柱为例：以双肢柱为例：1 1、按对实轴的整体稳定确定柱的截面、按对实轴的整体稳定确定柱的截面( (分肢截面分肢截面) )；2 2、按等稳定条件确定两分肢间距、按等稳定条件确定两分肢间距a a，即，即 0 x=y 0 x=y；双肢缀条柱：双肢缀条柱：双肢缀板柱：双肢缀板柱： yxxAA 12027yxx 2120)614(2712 AAyx 即即：)624(212 yx即即： 显然，为求得显然，为求得xx，对缀条柱需确定缀条截面积，对缀条柱需确定缀条截面积A1A

38、1；对缀板柱需确定分肢长细比；对缀板柱需确定分肢长细比11。所以，由教材表所以，由教材表5.6127页求得截面宽度：页求得截面宽度：当然也可由截面几何参数计算得到当然也可由截面几何参数计算得到b；3、验算对虚轴的整体稳定，并调整、验算对虚轴的整体稳定，并调整b；4、设计缀条和缀板及其与柱肢的连接。、设计缀条和缀板及其与柱肢的连接。xxxli 0 对虚轴的回转半径：对虚轴的回转半径：1 xib 格构柱的构造要求：格构柱的构造要求：0 x0 x和和yy；为保证分肢不先于整体失稳，应满足：为保证分肢不先于整体失稳，应满足：缀条柱的分肢长细比：缀条柱的分肢长细比：缀板柱的分肢长细比：缀板柱的分肢长细比

39、： yxil ，0maxmax111max7 .0 50,50max5 .040maxmax0maxmax1011 取取时时当当，且且yxil（三柱子的横隔（三柱子的横隔 为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不大于柱截面较大宽度的大于柱截面较大宽度的9 9倍或倍或8m8m，且每个运输单元的，且每个运输单元的端部均应设置横隔。端部均应设置横隔。 横隔的形式横隔的形式 自学自学4 45 5 柱头和柱脚柱头和柱脚一、柱头梁与柱的连接铰接）一、柱头梁与柱的连接铰接）（一连接构造（一连接构造 为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础，为了使柱子实现轴心受

40、压，并安全将荷载传至基础，必须合理构造柱头、柱脚。必须合理构造柱头、柱脚。 设计原则是：传力明确、过程简设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并具有洁、经济合理、安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。足够的刚度且构造又不复杂。1 1、实腹式柱头顶部连接、实腹式柱头顶部连接A A、顶部插入式连接、顶部插入式连接B B、梁柱顶部连接、梁柱顶部连接2 2、格构式柱头顶部连接、格构式柱头顶部连接3 3、梁柱侧向连接、梁柱侧向连接（二）、传力途径（二）、传力途径传力路线：传力路线：梁梁 突缘突缘 柱顶板柱顶板 加劲肋加劲肋 柱身柱身焊缝焊缝垫板垫板焊缝焊缝焊缝焊缝柱顶板柱顶板加劲肋加劲

41、肋柱柱梁梁梁梁突缘突缘垫板垫板填板填板填板填板构造螺栓构造螺栓（三）、柱头的计算（三）、柱头的计算(1)(1)梁端局部承压计算梁端局部承压计算梁设计中讲授梁设计中讲授(2)(2)柱顶板柱顶板 平面尺寸超出柱轮廓尺寸15-20mm，厚度不小于14mm。（3 3加劲肋加劲肋 加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2V=N/2和弯矩和弯矩M=Nl/4M=Nl/4计算。计算。N/2l/2l/2l l15-20mm15-20mm15-20mm15-20mmt14mmt14mm格构式柱脚格构式柱脚知识点知识点1 1(1)(1)底板的面积底板的面积 假设基础与底板间的假

42、设基础与底板间的压应力均匀分布。压应力均匀分布。式中：式中：fc-fc-混凝土轴心抗压设计强度；混凝土轴心抗压设计强度；l-l-基础混凝土局部承压时的强度提高系数。基础混凝土局部承压时的强度提高系数。 fc fc 、ll均按均按 取值。取值。AnAn底版净面积，底版净面积，An =BAn =BL-A0L-A0。Ao-Ao-锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的 1 11.51.5倍。倍。)634( clnfNA c cc ca1a1B Bt1t1t1t1a ab1b1靴梁靴梁隔板隔板底板底板L La1 a1 构件截面高度；构件截面高度；t1 t1 靴梁厚度

43、一般为靴梁厚度一般为101014mm14mm；c c 悬臂宽度，悬臂宽度，c=3c=34 4倍螺栓直倍螺栓直 径径d d，d=20d=2024mm24mm，那么，那么 L L 可求。可求。(2)(2)底板的厚度底板的厚度 底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边受力区域：一边( (悬臂板悬臂板) )、两边、三边和四边支承板。、两边、三边和四边支承板。 一边支承部分悬臂板）一边支承部分悬臂板）)644(221 cqMnANq ctaB2211 c cc ca1a1B Bt1t1t1t1a ab1b1L L 二相邻边支承部分：二相邻边支承部

44、分： )654(222 aqM - -对角线长度；对角线长度； -系数，与系数，与 有关。有关。 2a22/ab式中：式中：c cc ca1a1B Bt1t1t1t1a ab1b1L La2a2b2b2 三边支承部分：三边支承部分： )664(213 aqM - -自由边长度；自由边长度； -系数，与系数，与 有关。有关。 1a11/ab式中：式中：c cc ca1a1B Bt1t1t1t1a ab1b1L L当当b1/a10.3b1/a10.3时，可按悬臂长度为时，可按悬臂长度为b1b1的悬臂板计算。的悬臂板计算。 四边支承部分：四边支承部分： )674(24 aqM 式中：式中： a-四边

45、支承板短边长度；四边支承板短边长度； b-四边支承板长边长度；四边支承板长边长度； 系数，与系数，与b/a有关。有关。 )684(146maxmax4321max mmfMtMMMMM故故，底底板板厚厚：，取取c cc ca1a1B Bt1t1t1t1a ab1b1L LfhtMWM 2126 抗抗弯弯：vfhtVItVS 1225 . 1 抗抗剪剪：qh1h1a1a1)(502812121取取整整ataqVaqM 式中：式中：知识点知识点3 按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。构造确定。wfwffflhN 7 . 0 知识点知识点2柱脚零件间的焊缝布置柱脚零件间的焊缝布置焊缝布置原则：焊缝布置原则：考虑施焊的方便与可能考虑施焊的方便与可能【例题1】【解】验算图示实腹式轴心受压