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1、轴心受压构件整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩与剪力。对 实腹式构件，剪力引起得附加变形很小，对临界力得影响只占3/ 1 000 左右。因此,在确定实腹式轴心受压构件整体稳定得临界力时，仅仅考虑了由弯矩作用所产生得变形，而忽略了剪力所产生得变形、对于格构式柱，当绕虚轴失稳时，情况有所不同，因肢件之间并不就是连续得板而只就是每隔一定距离用条或缀板联系起来、柱得剪切变形较大,剪力造成得附加挠曲影响就不能忽略。在格构式柱得设计中，对虚轴失稳得计 算，常以加大长细比得办法来考虑剪切变形得影响，加大后得长细比称为 换算长细比。钢结构设计规范对缀条柱与缀板柱采用不同得换算长细比计算公 式。(1)双肢缀条
2、柱根据弹性稳定理论，当考虑剪力得影响后,其临界力得表达为:式中格构柱绕虚轴临界力换算为实柱临界力得换算长细比、(5o 2 5 )单位剪力作用下得轴线转角(单位剪切角)、现取图5.16(a)得一段进行分析，以求出单位剪切角。如图5、1 6(b)所示，在单位剪力作用下一侧缀材所受剪力。设一个节间内两侧斜缀条 得面积之与Ai,其内力;斜缀条长,则:斜缀条得轴向变形为:=1/2=U2图5Q6缀条拄的剪切变形Ai斜缀条总面积假设变形与剪切角就是有限得微小值，则由引起得水平变位为:故剪切角为：（5 。 26）这里，为斜缀条与柱轴线间得夹角,代入式（5。25）中得：（5o 25）（5. 2 7 ）一般斜缀条
3、与柱轴线间得夹角在4 0 7 0范围内，在此常用范围,得值变化不大（图5。17）,我国规范加以简化取为常数2 7,由此得双肢缀条柱得换算长细比为：(5 o 28)式中图 5-17值整个柱对虚轴得长细比(不计材);A整个柱肢得毛截面面积；Ai- 一个节间内两侧斜缀条毛截面面积之与。需要注意得就是，当斜条与柱轴线间得夹角不在40。7 0。范围内时,值将大2 7很多，式(5、2 8)就是偏于不安全得，此时应按式(5、27) 计算换算长细比。(2 )双肢缀板柱 双肢缀板柱中缀板与肢件得连接可视为刚接,因而分肢与缀板组成一个多层框架，假定变形时反弯点在各节点得中点图5。18(a)e若只 考虑分肢与缀板在
4、横向剪力作用下得弯曲变形,取分离体如图5、18(b) 所示,A为分肢横截面积之与；匚分肢节间高度;a分肢轴间距；I 1分肢绕 弱轴得惯性矩；I b缀板得惯性矩；可得单位剪力作用下缀板弯曲变形引起得分肢变位为:Ll图5.18纽板柱的剪切变形分肢本身弯曲变龙肘的变位d为由此得剪切角7487；4 + 40.弘将此了值代入式(525，并令K尸人仏应=习/虫，得换算长細比九为:心心 + 制1 + 2剖假设分肢載囿面积4=o 5A,/U”h =托,则入a -+制1 + 2|入f(5-29)式中-ZciAr-分肢的长给比A为分肢務轴的回转半S./01为毅板间的净距巫图5.5(6；K尸也个分肢的线册度。1;为
5、缀板中心距，人为分肢境弱轴的惯性矩$Kb= Szv/a两删蛾板线刚度之和。h为缀板的惯性矩虫为分肢轴线闾距离根据钢结构设计规范的规定，缀板线刚度之和乩应大于6倍的分被线刚度，朋K“K6若取KKi=6,则式(5.29)中的召(1+2長卜1.因此規范规定双飙版柱的據算长细比采用：九=网+朋(5.30若在某些特殊情况无法满足KK6的要宋时，则發算长细比九应按式(5.29)计算. 网肢柱和三肢柱的换算长细比歩见钢结构设计规曲2第5.1.3条。5。42。3 缀材设计(1) 轴心受压格构柱得横向剪力格构柱绕虚轴失稳发生弯曲时，缀材要承受横向剪力得作用。因此,需要首先计算出横向剪力得数值后才能进行缀材得设计
6、、图5.19所示一两端较支轴心受压柱，绕虚轴弯曲时,假定最终得挠曲线为正弦曲线，跨中最大挠度为:则沿杆长任一点得挠度为:任一点的穹矩为;任一点的剪力为;图519剪力计真简图Af = N =Nvosin 卩=讐皿竽巧即剪力按余弦曲线分布图519（6）,ft大值在杆件的两端为；=丁 ”05.31)黔度中点的撓度血可由边繚纤维鬼眼准劑导出。当截面边隊最大应力达亦股强度时，有: I N 坯 b f+石乜”NAN上式中令石：=仍并取44（见表56），得:% = 0- 8& (1 少)&Y(5.32)将式532中的w值代入式（531）中，得|088祝】-0 N 1 N 入卩卩式中h二Q. 88叭1一炉）经
7、过对双肢格构式柱的计算分析，在常用的长细比范田内丄值与长织比入的关系不大可取为背数对 Q235钢构件取上= 85；对Q345、Q39O钢和Q420钢构件，取85 “235/人。因此轴心受压格构柱平行于缀功面的剪力为：式中一一按虚轴换算长细比确定得整体稳定系数。令=，即得钢结构设计规范规定得最大剪力得计算式:(5o 3 3 )在设计中,将剪力V沿柱长度方向取为定值，相当于简化为图5。19 (c)得分布图形。(2)缀条得设计缀条得布置一般釆用单系缀条图5.20(a),也可采用交叉缀条图5.20(b)。缀条可视为以柱肢为弦杆得平行弦桁架得杆，内力与桁架杆得计算方法相同。在横向剪力作用下，一个斜缀条得
8、轴心力为(图5.20):(5 o34)式中 V】一一分配到一个缀材面上得剪力；n 一承受剪力V】得斜缀条数、单系缀条时，n = 1 ;交叉缀条时，n = 2 ;缀条得倾角(图5。2 0 )由于剪力得方向不定，斜缀条可能受拉也可能受压,应按轴心压杆选择截面、条一般釆用单角钢,与柱单面连接，考虑到受力时得偏心与受压时得弯扭考虑扭转效应)时,应按钢材强度设计值乘以下列折减系数;按轴心受力计算构件得强度与连接时,= 0.85.按轴心受压计算构件得稳定性时等边角钢 =0。6十0.0 0 1 5A,但不大于10短边相连得不等边角钢=0 .5十0、00 2 5,但不大于1。0长边相连得不等边角钢 =0.70
9、为缀条得长细比，对中间无联系得单角钢压杆、按最小回转半径计算，当20时，取=20。交叉缀条体系图5、2 0(b)得横缀条按受压力 N=V1计算。为了减小分肢得计算长度，单系缀条图5、20(a)也可加横缀条，其截面尺寸一般与斜缀条相同，也可按容许长细比(=150) 确定。-v级条的内力(3)缀板得设计缀板柱可视为一多层框架(肢件视为框架立柱，缀板视为横梁)。当 它整体挠曲时，假定各层分肢中点与缀板中点为反弯点图51 8(a)。 从柱中取出如图521(b )所示脱离体，可得缀板内力为：剪力：弯矩(与肢件连接处):（5、36 ）式中板中心线间得距离a一一肢件轴线间得距离、y图521缀板计算简图缀板与
10、肢体间用角焊缝相连，角焊缝承受剪力与扭矩得共同作用。由于角焊缝得强度设计值小于钢材得强度设计值，故只需用上述M与T 验算缀板与肢件间得连接焊缝。缀板应有一定得刚度。规范规定，同一截面处两侧缀板线刚度之与不得小于一个分肢线刚度得6倍。一般取宽度d2a/3图5、2 1(b), 厚度tNa / 4 0,并不小于6mm、54。2、4 格构柱得设计步骤 格构柱得设计需首先选择柱肢截面与缀材得形式，按下列步骤进行设计:(1 )按对实轴(y-y轴)得整体稳定选择柱得截面，方法与实腹柱得计算相同、(2) 按对虚轴(x-x轴)得整体稳定确定两分肢得距离。为了获得等稳定性，应使两方向得长细比相等，即使。条柱(双肢
11、):即：(5 3 7 )缀板柱(双肢):即：(5、 38)对缀条柱应预先确定斜条得截面A 1；对缀板柱应先假定分肢长细比。按式(5。37)或式(5 .3 8 )计算得出后，即可得到对虚轴得回转半径:各种載面回转学徑爺近似值$56iiPM曲k-MateashH月03肪0.38A0.40A3Qh0.2肪0-32A0. 2轴04紡0跚0.40ft0-21W0.2ib0.2%根据表5、6,可得柱在缀材方向得宽度,亦可由已知截面得几何量直接算出柱得宽度bo(3) 验算对虚轴得整体稳定性,不合适时应修改柱宽b再进行验算。(4) 设计缀条或缀板(包括它们与分肢得连接)。进行以上计算时应注意：(1) 柱对实轴
12、得长细比与对虚轴得换算长细比均不得超过容许长细比；(2) 缀条柱得分肢长细比不得超过柱两方向长细比(对虚轴为换算 长细比)较大值得0.7倍，否则分肢可能先于整体失稳；(3) 缀板柱得分肢长细比不大于40,并不应大于柱较大长细比得05 倍(当V50时，取=50，亦就是为了保证分肢不先于整体构件失去承载能 力。5.4、3柱得横隔格构柱得横截面为中部空心得矩形，抗扭刚度较差。为了提高格构 柱得抗扭刚度，保证柱子在运输与安装过程中得截面形状不变，应每隔一 段距离设置横隔。另外，大型实腹柱(工字型或箱型)也应设置横隔(图5、 22)。横隔得间距不得大于柱子较大宽度得9倍或8m,而且每个运送单 元得端部均
13、应设置横隔、当柱身某一处受有较大水平集中力作用时，也应在该处设置横隔， 以免柱肢局部受弯。横隔可用钢板图5. 2 2(a). (c)、(d)或交叉角钢图 5。22(b)做成。工字形截面实腹柱得横隔只能用钢板制作，它与横向加 劲肋得区别在于与翼缘同宽图52 2(c)，而横向加劲肋则通常较窄。 箱形截面实腹柱得横隔，有一边或两边不能预先焊接,可先焊两边或三边, 装配后再在柱壁钻孔用电渣焊焊接其她边图5。22(d)、图522柱飽欖隔3 一格构性i（c）Ad） 一大空实柱例5、3 设计一缀板柱，柱高6 m,两端较接，轴心压力为100 0 kN（设计值）,钢材为Q2 3 5钢，截面无孔眼削弱。解柱的计算
14、长度为妙=6m。1.按实轴的整体稳定选择柱的截面假设人= 70,査附表4. 2b类截面得与=0. 751,需姜的裁面面积为：选用 2ir22aM=63- 6cmSt,=8 67cm。验算整体稳定性入= =鶏土眇2刃=15。査得 ft = o- 756 缶=爲般天-苗=2。冋圖 / = 215N/论Z确定柱宽6假定入= 35（约等于0. 5心），入 H V4 -= 769- 22 - 35 = 59. 7Iq*600C AUX59 = 10* 05cm35 5.23 例 3 3 0E采用图5-23的截面形武厶0W故0入/044之228cm,取=230mg 单个補钢的飲面数据(图523儿5 2- Jem,It = 158cm4 Ji = 2- 23cm整个機面对虚抽的数据：人 n 2 X (158 + 31.8 X 9 4= 5936cm4G J兀 + 局=/宓卩耳1 费=71.3 A = 150 査得 ft0.743着 0.7433. 6X10 = 212N/TV / = 215N/m
