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1、第第六六章章 1 1、理解、理解“轴心受力构件的应用和截面形式；轴心受力构件的应用和截面形式； 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、理解、理解“轴心受压构件稳定理论的基本概念和轴心受压构件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“轴心受压构件设计计算轴心受压构件设计计算方法，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。大纲要求大纲要求6-1 6-1 轴心受力构件的应用和截面形式轴心受力构件的应用和截面形
2、式一、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1.1.桁架桁架2.2.网架网架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式二、轴心受压构件的截面形式截面形式可分为：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。截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。6.2 6.2 轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度和刚度6.2.1 轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度计算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
3、设计值。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。轴轴心心受受力力构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）（承载能力极限状态）6.2.2 6.2.2 轴心受力构件的刚度计算轴心受力构件的刚度计算 保证构件在运输、装置、使用时不会产生过保证构件在运输、装置、使用时不会产生过大变形。大变形。 6-3 6-3 轴心受压构件的整体稳定轴心受压构件的整体稳定6
4、.3.1 轴心受压构件的整体失稳现象轴心受压构件的整体失稳现象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
5、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。6.3.2 6.3.2 无缺陷轴心受压构件的屈曲无缺陷轴心受压构件的屈曲l lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcrA稳稳定定平平衡衡状状态态B随随遇遇平平衡衡状状态态C临临界界状状态态1 1 弹性弯曲屈曲弹性弯曲屈曲两端铰支的压杆欧拉临界力和临界应力：两端铰支的压杆欧拉临界力和临界应力： 上述公式中，假定上述公式中
6、，假定E为常量材料满足虎克定律），为常量材料满足虎克定律），所以所以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： 实际压杆并非全部铰支，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：杆端约束对压杆整体稳定的影响杆端约束对压杆整体稳定的影响 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。Ncr,rNcr,rlx xy ycr,t中和轴中和轴切线模量理论切线模量理论假定假定:A、达到临界力、达到临界力Ncr,t时时杆件挺直杆件挺直;B、杆微弯时、杆微弯时,轴心力增加轴心力增
7、加 N，其产生的平均压，其产生的平均压 应力与弯曲拉应力相等。应力与弯曲拉应力相等。 所以应力、应变全截面增加，无退降区，切线模量所以应力、应变全截面增加，无退降区，切线模量EtEt通用于全截面。由于通用于全截面。由于NN较较Ncr,tNcr,t小的多，近似取小的多，近似取Ncr,tNcr,t作为临界力。因此以作为临界力。因此以EtEt替代弹性屈曲理论临界力替代弹性屈曲理论临界力公式中的公式中的E E，即得该理论的临界力和临界应力：，即得该理论的临界力和临界应力：2. 2. 弹塑性弯曲屈曲弹塑性弯曲屈曲6.3.3 6.3.3 初始缺陷对轴心受压构杆弯曲屈曲的影响初始缺陷对轴心受压构杆弯曲屈曲的
8、影响 但试验结果却常位于蓝色虚线位置，即试验值小但试验结果却常位于蓝色虚线位置，即试验值小于理论值。这主要由于压杆初始缺陷的存在。于理论值。这主要由于压杆初始缺陷的存在。 如前所述，如果将钢材视为理想的弹塑性材料，如前所述，如果将钢材视为理想的弹塑性材料，则压杆的临界力与长细比的关系曲线柱子曲线应为：则压杆的临界力与长细比的关系曲线柱子曲线应为：fyfy0fy=fpfy=fp1.01.00欧拉临界曲线欧拉临界曲线初初始始缺缺陷陷几何缺陷：初弯曲、初偏心等；几何缺陷：初弯曲、初偏心等；力学缺陷：残余应力、材料不均匀等。力学缺陷：残余应力、材料不均匀等。1 1、残余应力的影响、残余应力的影响（1
9、1残余应力产生的原因及其分布残余应力产生的原因及其分布A A、产生的原因、产生的原因 焊接时的不均匀加热和冷却；焊接时的不均匀加热和冷却； 型钢热扎后的不均匀冷却；型钢热扎后的不均匀冷却； 板边缘经火焰切割后的热塑性收缩；板边缘经火焰切割后的热塑性收缩； 构件冷校正后产生的塑性变形。构件冷校正后产生的塑性变形。 实测的残余应力分布较复杂而离散，分析时常采用实测的残余应力分布较复杂而离散，分析时常采用其简化分布图计算简图）：其简化分布图计算简图）：+-0.361fy0.361fy0.805fy0.805fy(a)热轧工字钢热轧工字钢0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy(b
10、)热轧热轧H型钢型钢fyfy(c)轧制边焊接轧制边焊接0.3fy0.3fy1fy1fy(d)焰切边焊接焰切边焊接0.2fy0.2fyfyfy0.75fy0.75fy(e)焊接焊接0.53fy0.53fyfyfy2f2fy y2f2fy y( f )热轧等边角钢热轧等边角钢(2)(2)、残余应力影响下短柱的、残余应力影响下短柱的-曲线曲线 以热轧以热轧H H型钢短柱为例：型钢短柱为例：0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fyrc=0.3fyrc=0.3fy=0.7fy=0.7fyfyfy（A）0.7fyfy0.7fyfp=fy-rcfp=fy-rc时，截面
11、出现时，截面出现塑性区，应力分布如图。塑性区，应力分布如图。 柱屈曲可能的弯曲形式有两种：柱屈曲可能的弯曲形式有两种：沿强轴沿强轴x x轴和沿弱轴轴和沿弱轴y y轴）轴）因而，临界应力为：因而，临界应力为：fyfyacacb11rtbrc假定：两端铰支压杆的初弯曲曲线为：假定：两端铰支压杆的初弯曲曲线为：2 2、初弯曲的影响、初弯曲的影响NNl/2l/2l/2l/2v0y0v1yxyvy0yNNM=N(y 0+ y)xy令令: N作用下的挠度作用下的挠度的增加值为的增加值为y, 由力由力矩平衡得矩平衡得:将式将式6-12代入上式代入上式,得得: N作用下的挠度的增加值为作用下的挠度的增加值为y
12、，也呈正弦曲线分布：，也呈正弦曲线分布：上式求二阶导数：上式求二阶导数：将式将式6-146-14和和6-156-15代入式代入式6-136-13，整理得：，整理得： 求解上式，因求解上式，因 sin(x/l) 0 sin(x/l) 0，所以，所以: :杆长中点总挠度为：杆长中点总挠度为： 根据上式，可得理想无限弹性体的压力根据上式，可得理想无限弹性体的压力挠度曲挠度曲线，具有以下特点：线，具有以下特点：vv随随N N非线形增加非线形增加, ,当当N N趋于趋于NENE时，时，v v趋于无穷趋于无穷;相同相同N N作用下作用下,v,v随随v0v0的增大而增加的增大而增加;初初弯曲的存在使压杆承载
13、力低于欧拉临界力弯曲的存在使压杆承载力低于欧拉临界力NENE。0.51.00vv0=3mmv0=1mmv0=0 实际压杆并非无限弹性体，当实际压杆并非无限弹性体，当N N达到某值时，在达到某值时，在N N和和N Nv v的共同作用下，截面边缘开始屈服的共同作用下，截面边缘开始屈服(A(A或或AA点点) )，进入弹塑性阶段，其压力进入弹塑性阶段，其压力-挠度曲线如虚线所示。挠度曲线如虚线所示。 0.51.00vv0=3mmv0=1mmv0=0ABBA 对于仅考虑初弯曲的轴心压杆，对于仅考虑初弯曲的轴心压杆，截面边缘开始屈服的条件为：截面边缘开始屈服的条件为： 最后在最后在N N未达到未达到NEN
14、E时失去承载时失去承载能力，能力，B B或或BB点为其极限承载力。点为其极限承载力。 解式解式6-196-19，其有效根，即为以截面边缘屈服为准则，其有效根，即为以截面边缘屈服为准则的临界应力：的临界应力： 上式称为柏利上式称为柏利(Perry)(Perry)公式。公式。如果取如果取v0=l/1000v0=l/1000验收规范规定），那么：验收规范规定），那么： 由于不同的截面及不同的对称轴，由于不同的截面及不同的对称轴，i/i/不同，因此不同，因此初弯曲对其临界力的影响也不相同。初弯曲对其临界力的影响也不相同。对于焊接工字型截面轴心压杆，当对于焊接工字型截面轴心压杆，当 时：时：对对x x轴
15、强轴轴强轴i/1.16i/1.16；对对y y轴弱轴）轴弱轴） i/2.10 i/2.10。x xx xy yy y1.01.00欧拉临界曲线欧拉临界曲线对对x x轴轴仅考虑初弯曲的柱子曲线仅考虑初弯曲的柱子曲线对对y y轴轴微弯状态下建立微分方程：微弯状态下建立微分方程：3 3、初偏心的影响、初偏心的影响NNl/2l/2xyve0xye00解微分方程，即得：解微分方程，即得：e0e0yNNN(e 0+ y)xy0x所以，压杆长度中点所以，压杆长度中点x=l/2最大挠度最大挠度v：其压力其压力挠度曲线如图：挠度曲线如图： 曲线的特点与初弯曲曲线的特点与初弯曲压杆相同，只不过曲线过压杆相同，只不
16、过曲线过圆点，可以认为初偏心与圆点，可以认为初偏心与初弯曲的影响类似，但其初弯曲的影响类似，但其影响程度不同，初偏心的影响程度不同，初偏心的影响随杆长的增大而减小，影响随杆长的增大而减小，初弯曲对中等长细比杆件初弯曲对中等长细比杆件影响较大。影响较大。1.00ve0=3mme0=1mme0=0ABBA仅考虑初偏心轴心压杆的仅考虑初偏心轴心压杆的压力压力挠度曲线挠度曲线 6.4.1 6.4.1 实际轴心受压构件的稳定承载力计算方法实际轴心受压构件的稳定承载力计算方法 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
17、则：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
18、。经验公式：以试验数据为依据。6.4 6.4 实际轴心受压构件的整体稳定的计算实际轴心受压构件的整体稳定的计算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
19、了稳定础上，给出了四条曲线四类截面），并引入了稳定系数系数 。6.4.2 6.4.2 轴心受压构件的整体稳定计算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：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6.4.1，第，第191页；页；6.4.3 轴心受压构件整体稳定计算的构件长细比轴心受压构件整体稳定计算的构件长细比1 1、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：xxyy对于双轴对称十字形截面
20、，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：2 2、截面为单轴对称构件：、截面为单轴对称构件：xxyy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曲，扭屈曲，其临界力低于弯曲屈曲，所以计算时，以换算长细比所以计算时，以换算长细比yzyz代替代替y y ，计算公式如下：，计算公式如下：xxyyb bt t3 3、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 A、等边单角钢截面，图、等边单角钢截面，图a a）B B、等边双角钢截面，图、
21、等边双角钢截面，图b b）yybb（b b）C C、长肢相并的不等边角钢截面，、长肢相并的不等边角钢截面， 图图C C）yyb2b2b1（C C）D D、短肢相并的不等边角钢截面，、短肢相并的不等边角钢截面， 图图D D）yyb2b1b1（D D）4 4、单轴对称的轴心受压构件在绕非对称轴以外的任、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。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当计算等边角钢构件绕平行轴u u轴轴) )稳定时，可按下式计算换算稳定时，可按下式计算换算长细比，并按长细比，并按b b类截面确定类截面确定 值：值
22、：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 3、格构式截面中的槽形截面分肢，计算其绕对称轴、格构式截面中的槽形截面分肢，计算其绕对称轴y y轴的稳定性时，不考虑扭转效应，直接用轴的稳定性时，不考虑扭转效应，直接用yy查稳定系数查稳定系数 。y yy yx xx x实轴实轴虚虚轴轴单角钢的单
23、面连接时强度设计值的折减系数：单角钢的单面连接时强度设计值的折减系数：u1 1、按轴心受力计算强度和连接乘以系数、按轴心受力计算强度和连接乘以系数 0.85 0.85；u2 2、按轴心受压计算稳定性：、按轴心受压计算稳定性：u 等边角钢乘以系数等边角钢乘以系数0.6+0.00150.6+0.0015，且不大于，且不大于1.01.0；u 短边相连的不等边角钢乘以系数短边相连的不等边角钢乘以系数 0.5+0.0025 0.5+0.0025，且不大于，且不大于1.01.0；u 长边相连的不等边角钢乘以系数长边相连的不等边角钢乘以系数 0.70 0.70；u3 3、对中间无联系的单角钢压杆，、对中间无
24、联系的单角钢压杆，u 按最小回转半径计算按最小回转半径计算，当，当u 20 80h0/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
25、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( (一一) )、截面选取原则、截面选取原则尽可能做到等稳定性要求。尽可能做到等稳定性要求。y yy yx xx x（a a）实轴实轴虚虚轴轴x xx xy yy y（b b）虚虚轴轴虚轴虚轴x xx xy yy y（c c）虚轴虚轴虚虚轴轴6.7 6.7 格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件虚轴虚轴: :通过分肢缀件的主轴通过分肢缀件的主轴实轴实轴: :通过分肢腹板的主轴通过分肢腹板的主轴( (二二) ) 格构式轴压构件设计格构式轴压构件设计1 1、强度、强度N轴心压力设计值；轴心压力设计值； A
26、n柱肢净截面面积之和。柱肢净截面面积之和。y yy yx xx x实轴实轴虚虚轴轴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，其弹性屈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：曲时的临界力为：或：或：（1 1对实轴对实轴y-yy-y轴的整体稳定轴的整体稳定 因因 很小，因此可以忽略剪切变形，很小，因此可以忽略剪切变形，o=y,其其弹性屈曲时的临界应力为：弹性屈曲时的临界应力为：则稳定计算：则稳定计算：y yy yx xx x实轴实轴虚虚轴轴（2 2对虚轴对虚轴x-xx-x稳定稳定 绕绕x x轴轴虚虚轴轴弯弯曲曲屈屈曲曲时时，因因缀
27、缀材材的的剪剪切切刚刚度较小，剪切变形大，度较小，剪切变形大，11则不能被忽略，因而：则不能被忽略，因而：则稳定计算：则稳定计算： 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l1l1VV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=1dd1111l1l1ldlda 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
28、切角有限微小，故水平变形为：剪切角剪切角11为：为：因而，斜缀条的轴向变形为：因而，斜缀条的轴向变形为：V=1V=1V=1V=1dd1111l1l1ldlda ab bc cd dbbe e将式将式6-516-51代入式代入式6-506-50，得：，得：对于一般构件，对于一般构件，在在4070o之间，所以规范给定之间，所以规范给定的的0x的计算公式为：的计算公式为：10 20 30 40 50 60 70 80 90 (度度)10080604020027a ab bc cd d 双肢缀板柱双肢缀板柱假定假定: :缀板与肢件刚接，组成一多层刚架；缀板与肢件刚接，组成一多层刚架；弯曲变形的反弯点位
29、于各节间的中点；弯曲变形的反弯点位于各节间的中点；只考虑剪力作用下的弯曲变形。只考虑剪力作用下的弯曲变形。取隔离体如下：取隔离体如下： 当当超出以上范围时应按式超出以上范围时应按式4-524-52计算。计算。l1l1a aI1I1IbIba ax xx x1 11 1l1l1a aa a1 1- -2 21 1- -2 21 1- -2 21 1- -2 2l l1 1- -2 2l l1 1- -2 2l l1 1- -a aT=T=11111122a ab bc cd de ef f分肢弯曲变形引起的水平位移分肢弯曲变形引起的水平位移2:因而因而,剪切角剪切角1:缀板的弯曲变形引起的分肢水
30、平位移缀板的弯曲变形引起的分肢水平位移1:a a1 1- -2 21 1- -2 21 1- -2 21 1- -2 2l l1 1- -2 2l l1 1- -2 2l l1 1- -a aT=T=11111122a ab bc cd de ef f将剪切角将剪切角1代入式代入式6-50，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: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： 对于三肢柱和四肢柱的换算长细比的计算见规范。对于三肢柱和四肢柱的换算长细比的计算见规范。3
31、3、缀材的设计、缀材的设计（1 1轴心受压格构柱的横向剪力轴心受压格构柱的横向剪力 构件在微弯状态下，假设其挠曲线为正弦曲线，跨构件在微弯状态下，假设其挠曲线为正弦曲线，跨中最大挠度为中最大挠度为v v，则沿杆长任一点的挠度为：，则沿杆长任一点的挠度为：Nl lz zy yv vVNy yy yy yx xx xb b截面弯矩为：截面弯矩为：所以截面剪力：所以截面剪力：显然，显然，z=0和和z=l时：时：由边缘屈服准则：由边缘屈服准则：Nl lz zy yv vVNy yvmaxvmaxy yy yx xx xb b 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
32、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：V1V1V1V1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，其、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；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，设计时钢材、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；强度应进行折减，同前；
33、D D、交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算，取其内力、交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算，取其内力N=V1N=V1；V1V1V1V1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:V1/2V1/2l1l12 2l1l12 2V1/
34、2V1/2a/2a/2T TT TM Md dT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和格构柱的设计需首先确定柱肢截面和缀材形式。缀材形式。u 对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱两对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱两种缀材均可。种缀材均可。u 具
35、体设计步骤如下：具体设计步骤如下：缀板的构造要求：缀板的构造要求：a ax xx x1 11 1l1l1a 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 0x=y 0x=y；双肢缀条柱：双肢缀条柱：双肢缀板柱：双肢缀板柱： 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A1A1；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，由附录所以，由附录5394页求得截面宽度：页求得截面宽度
36、：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。对虚轴的回转半径：对虚轴的回转半径：格构柱的构造要求：格构柱的构造要求：0x0x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： （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
