钢铝组合截面杆件的计划

钢铝组合截面杆件的设计闭思廉李硕龚沁华深圳中航幕墙工程有限公司深圳市皇城广场1804室518045摘要钢铝组合截面是工程中经常应用的一种截面形式。本文对钢铝组合截面的截面特性计算以及截面验算进行简略的介绍。关键词钢铝组合截面，钢铝叠合截面一．引言在幕墙支承结构和铝合金门窗骨架设计中，为了节省铝合金用量、降低成本，往往采用钢、铝组合截面的杆件，外露部分采用铝合金型材，隐蔽部分亦即主要受力部分采用钢型材，这样，即达到了外表美观靓丽、截面小巧而承载能力高、造价又低廉的目的。另外，在幕墙加固工程中，钢铝组合截面也时有应用。钢、铝组合截面的形式，一般常用的不外乎如图1所示的两种。其中a所示的是将钢型材川入铝合金型材的腔内；而b所示是钢、铝合金型材并列，二者截面一般有一个共同的对称轴。对于这两种截面形式，视钢、铝型材的组合方式，又可分为叠合式和组合式两种。所谓叠合式，即钢、铝型材之间不加连接，仅仅从构造上能保证二者同时受力即可；而组合式和叠合式不同，它是在钢、铝型材之间用物理的或化学的方法将二者紧密相连的组合形式。由于这两种截面的组合方式不同，所以在受力后的表现也不同，设计计算方法也完全不同，下面分别予以介绍。图1二．叠合式截面杆件的设计如图2所示叠合式截面杆，当其在横向力作用下受弯时，杆件将发生弯曲变形。由于钢、铝型材之间不加连接，因此，在二者接触面间无任何约束（忽略摩擦），当杆件发生弯曲变形时，在接触面间，二者会产生相互错动，受荷前在同一竖向截面内的abcd亦不在同一截面了，可见，此时的受弯杆件，已不符合“平截面的假定”条件，因此，二者已不能按一体进行计算了。考虑到钢、铝型材受荷后，截面未脱开，二者有着共同的边界约束条件，在正常受力情况下，变形在弹性范围内，因此二者各自沿自身截面中和轴产生挠曲，且，二者产生的挠度相等。所以：=亦即，二者分配的荷载与其刚度成正比，于是有：ql=；qg=若以内力的形式来表达，亦可写成如下的形式：Ml=；Mg=当允阅散N今l闲=担；池N售g骡=架其中辣：恨M葬，乞N-队---索-伟总弯矩励，总轴嘴力克脚淡趴急笨帽迈厕饰井图筒2膏M读l客，杰N用l尘---介-峰-叮铝合金辰型材分腿配的弯集矩，轴语力液M梨g樱，赔N常g允---蜡-荒-相钢型材渐分配的跪弯矩，规轴力偏A滨l茧，逝A趴g体---违-姿-碎铝合金提型材截霞面面积检，钢型华材截面聪面积接据此即肥可对叠涝合式截茎面杆件战进行设司计了。武三．组唯合式截慨面杆件附的设计纱：宁当在铝含合金型刑材和钢式型材接膊合面处议设置抗哪剪连接岭件，以扛约束在钢杆件受火力变形回时发生陆沿接合逗面的相咬互错动辛，则二赔者相当殊于一体爆一样。开如图泡3,蠢脏当其在塌横向力案作用下榴受弯时拉，杆件亦将发生动弯曲变祥形，受配荷前在沸同一竖删向截面略内的鹿abc法d柜，弯曲誉后截面宫虽然随抓之发生剧偏转，鞠但仍然拥保持在畜同一平毒面内。太可见，绞此时的肉受弯杆秆件，符原合等“猛平截面娇的假灾定改”富条件，陪因此，药二者已无不是分尝别沿自幸身截面乔中和轴软产生挠挡曲，而厌是沿统怎一的中亦和轴产碑生挠曲粒了，故摸，应该愚按组合借截面进垃行计算费。盼1吓.贞组合截当面几何马参数的逐计算：街由于铝悦合金型造材和钢顺型材的符物理力监学性能什不同，逼因此二塑者的组兴合不能蝶是二者欧截面几击何图形习的简单澡的组合鼠，而必湿须考虑厦二者弹晶性模量哑的不同竖。如图惑4烫所示截续面，铝牢合金型智材和钢悔型材有荒一共同肆的形心士轴筝廉y岸，廊则组合语截面的蹈形心必攻在此轴械上。设谜铝合金诱型材的市截面积畅为老A沫l0同，对自蜻身形心为轴的惯务性矩撞为坊I递lx0换、势门档凯粉蛮图许3精I己ly0谅；钢型叛材的截万面积抬为蓄A糊g0惨，对自爹身形心毁轴的惯析性矩梁为肤I胶gx0旷、挠I竿gy0秆。铝合烘金型材绩和钢型参材弹性酒模量之缎比为αE=他(予1).泽击组合截汉面面积爱:颜当按钢嚷、铝分回别换算晴时：情粥怖滥A绘g挎=埋A笨g0街+挨α贴E亮A灯l0太；钓A番l倦=疮(稀2).娘寨组合截贫面形心铸座标：近设其座刮标为惧(更x滋0网,y彼0史)阻，已窃知在种席交证涂弃图座4凉x新0睬=0,汗赴现求弱y码0雷。设钢乓、铝截码面形心走距为蠢h血0客，则组池合截面岭形心至尿铝截面缓形心的播距离：被当按钢阴、铝分炒别换算拒时：妻匠竖箱y锐g威0铁=衰；许y黄l松0嗓=兄(迈3露).撒组合截过面惯性柜矩苦:制当按钢继、铝分短别换算向时：闭惜对党I止g从x贸=倒；禽I梳gy河=窑I兔lx炮=虎；贷I厅ly建=半(慕4).吃监组合截习面抵抗睛矩魄:维聪设铝合赢金截面税最外缘复至组合间截面形慰心轴的妇距离为鹊h止l拣，钢截右面最外站缘至组聪合截面添形心轴骗的距离辽为拌h戒g废，则截尽面抵抗染矩：营当按钢特、铝分兼别换算某时：匆揭提崭W季gx阶=潮；咳W条lx波=塘同理可批求户W抗gy势笼、景W叛ly狗。送(余5).裁铸组合截郑面回转做半径：端当按钢僻、铝分脱别换算宅时：叫亏符桥r健gx徐=砖；攀r俘lx效=锦同理可抗求垄r洲gy袜交、抗r饥ly地。赶2.买组合截近面的验逐算：在旱已知内至力和求强得组合潮截面几次何参数猫后，便让可按一般般截面产的验算借方法一凑样对组芝合截面忆进行验待算了。着但，这乎里必须旨指出，幻对组合郊截面验柴算时，过要针对渣铝合金深截面部竞分和钢乞截面部挡分分别赤进行验信算，且钱，各自究验算时触要用换暂算成各更自材料凶的截面械几何参腊数。饮此外，巴由于铝礼合金截鞭面部分字和钢截只面部分确的局部乏壁厚可间能均较邪薄，因世此，截勿面的局朋部稳定尚应予验响算，要业分别控绑制在各俗自允许只的宽厚尸比之内苗。骨铝合金变截面允燃许的宽辽厚比：原截面自贿由挑出遇部分：长≤住15窗截面双秒边支承寻板件：苗≤洲30段钢截面大允许的润宽厚比归：赏截面自位由挑出听部分：丹≤煎截面双夏边支承手板件：换≤休其中晌：乌认为钢材心的屈服裳点柜3.主抗剪连穴接件的碍计算：翁设铝合轰金截面笨对组合它截面形粉心轴的尿静面矩刊为嚷S将lx耗，组合广截面按如铝臂合金换熟算时的父惯性矩倦为阶I勿lx各，钢、旗铝截面觉间抗剪屋连接件盖的纵向幼的距离钓为意l国1浅,拣么同一截短面处认有段州n姓个抗剪唱连接件驰，当组雅合截面慧杆在验族算段的贸剪力为量V深时，则掠，每个牛抗剪连社接件承门受的剪勒力为止［投1启］吐：V1=其中：酸要求：膀V丝1茄≤翁[V溜H弃]迅其中：研[V诸H桥]套---粮---耕恐抗剪连告接件的阳设计承撒剪力炒对于沿伯杆件长串度剪力计分布不刺等时，拐允许抗俩剪连接园件按不斤等距布社置。