钢结构的基本构件计算-轴心受力构件（钢结构工程施工）

项目二轴心受力构件学习目标：1、掌握轴心受力构件的强度、刚度、整体稳定、局部稳定的验算；2、掌握实腹式轴心受压构件和格构式轴心受压构件的设计要点；3、了解轴心受力构件柱头和柱脚的构造。能力标准和要求：1、能进行实腹式轴心受压构件和格构式轴心受压构件的设计与施工验算；2、掌握柱头、柱脚的基本构造形式，并能对柱脚底板和靴梁进行受力计算；概念：轴心受力构件：承受通过构件截面形心的轴向力作用的构件(包括轴心拉杆和轴心压杆）。应用：主要承重钢结构工业建筑的平台和其他结构的支柱各种支撑桁架网架塔架截面形式：实腹式和格构式两大类。实腹式截面:型钢截面和组合截面格构式截面对轴心受力构件截面形式的共同要求：（1）能提供强度所需要的面积；（2）制作比较简便；（3）便于和相邻的构件连接：（4）截面开展，而壁厚较薄。一、轴心受力构件的设计要点

设计内容分为强度、刚度、整体稳定和局部稳定验算1、强度和刚度（1）强度验算表3-7，3-8，受压构件、受拉构件的容许长细比。表3-9轴心受压构件的计算长度系数（2）刚度验算2、轴心受压构件的整体稳定整体稳定破坏是轴心受压构件的主要破坏形式扭转失稳弯曲失稳弯扭失稳——轴心受压构件的整体稳定系数

与构件截面类型、钢材种类、长细比λ有关λ取值：（1）实腹式轴心受压构件双轴对称或极对称截面的实腹式柱（2）格构式轴心受压柱

两根主轴，一根主轴横穿缀条或缀板平面（如图中的x－x轴），称为虚轴，另一根主轴横穿两个肢（如图中的y－y轴），称为实轴。（a）缀条式（b）缀条式（c）缀板式绕实轴失稳(y-y)绕虚轴失稳(x-x)缀条式构件缀板式构件3、轴心受压构件的局部稳定概念：实腹式工字形组合截面构件，由于腹板和翼缘较薄，在轴心压力的作用下，腹板或翼缘可能产生局部凹凸鼓屈变形。格构式轴心受压柱的单肢在缀条或缀板的相邻节点间是一个单独的轴心受压实腹式构件（1）实腹式轴心受压柱的局部稳定限制板的宽厚比工字形：b1th0tw箱形：T形截面：翼缘采用工字型，腹板采用以下两式：热轧剖分T型钢焊接T型钢（2）格构式轴心受压构件的单肢稳定性缀条式格构柱：（中的较大者）且缀板式格构柱：当时，取二、实腹式轴心受压构件的设计设计步骤：选择截面形式，然后根据整体稳定和局部稳定等要求选择截面尺寸，最后进行截面的强度、稳定验算。1、截面设计的步骤（1）选择截面形式原则：肢宽壁薄原则、等稳定性原则、经济性原则（2）选择截面尺寸①假定长细比λ，一般在60～100范围内选取，当轴力大，计算长度小时，λ取小值，反之取大值。根据λ、钢号和截面类别查表求φ，计算初选截面几何特征值②确定初选截面尺寸a型钢截面b组合截面

（3）截面验算：①强度②刚度③整体稳定④局部稳定

：型钢截面可不验算

2、构造要求对于实腹式柱，当腹板的高厚比h0/tw>80时，为提高柱的抗扭刚度，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，

要求如下：

横向加劲肋间距≤3h0；横向加劲肋的外伸宽度bs≥h0/30+40mm；横向加劲肋的厚度ts≥bs/15。横隔：bs横向加劲肋≤3h0h0ts三格构式轴心受压构件的设计

设计内容：强度、刚度、整体稳定性的验算，另外，还需要进行单肢的局部稳定性验算，并且需要进行缀材（缀条、缀板）的设计。1、缀材设计（1）缀材的剪力对双肢格构式构件，每侧缀材分担的剪力（2）缀条设计（3）缀板设计剪力：弯矩：（4）横隔2、计算步骤（1）选择构件形式和钢材标号根据轴心力大小、构件长度和材料供应等确定构件形式和钢号，一般中小型构件常采用缀板式，大型构件宜采用缀条式。肢件常采用槽钢、工字钢、角钢、圆管等型钢做成双肢、三肢、四肢格构柱。（2）确定肢件截面（3）确定肢件间的间距

肢件间的间距由虚轴（x轴）方向的整体稳定计算确定。根据实轴计算出的，再由等稳定条件，由式（3-36）、（3-37）可得虚轴的长细比：缀条式构件

缀板式构件

（4）截面验算

强度验算：

刚度验算：整体稳定性验算：单肢稳定性验算（5）缀材连接节点设计或

四轴心受压柱的柱头与柱脚1、柱头柱头：柱的上端与梁相连的部分称为柱头。柱头作用：承受并传递梁及上部结构传来的荷载。梁柱的连接形式：梁支承于柱顶梁支承于柱侧节点形式：铰接和刚接，轴心受压柱多采用铰接。（1）梁支承于柱顶的构造（2）梁支承于柱侧的构造2、柱脚设计

柱下端与基础的连接部分称为柱脚。其作用是承受柱身的荷载并将其传给基础。XYN靴梁隔板底板隔板锚栓柱锚栓用以固定柱脚位置，沿轴线布置2个，直径20-24mm。底板锚栓孔直径为锚栓直径的1.5~2.0倍

肋板b1钢结构工程施工杜绍堂柱脚的计算内容

（1）底板面积（2）底板均匀反力（3）柱脚底板所承受的弯矩值——弯矩系数（按表3.10取）（4）底板厚度

（5）靴梁的计算靴梁板所承受的最大弯矩为外伸梁支承处的弯矩支承处的剪力根据M、V，验算靴梁的抗弯和抗剪强度

靴梁的厚度应与被连接的翼缘厚度