4.6格构式轴心受压柱的设计

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.6 格构式轴心受压柱的设计,1,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6.1 格构式轴心受压构件的组成,格构式轴心受压柱截面形式,一般按（图41,c）,选用。肢件多为槽钢、工字钢、角钢，甚至钢管，,肢间用缀条或缀板,，,将其连成整体。缀条和缀板统称缀件。格构柱可通过调整肢间距，易于实现对两个主轴方向的等稳定性要求。,在柱横截面上，穿过肢件腹板的轴叫,实轴（,y）,，,穿过两肢间缀件的轴叫,虚轴（,x）,。,缀条常采用单角钢，一般与构件纵轴成4070夹角斜放，此称为斜缀条，分肢间距较大时也可增设与肢件纵轴线垂直的横缀条。缀板用钢板制成，且一律等距离垂直于肢件轴线布置。,2,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6.2 格构式轴心受压构件的整体稳定性,(1) 对实轴的整体稳定性验算,格构式双肢柱相当于两个并列的实腹式杆件，故其对实轴的整体稳定承载力与实腹式相同，因此可用对实轴的长细比,y,查得稳定性系数,，,则：,3,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(2) 对虚轴的整体稳定性计算,对于格构式轴心受压柱，由于缀件较细，构件初始缺陷或因构件弯屈产生的横向剪力不可忽略。在格构式轴心受压柱的设计中，对虚轴的稳定性计算，规范以加大长细比的办法来考虑剪切变形对整体稳定承载力的影响，加大后的长细比称为换算长细比。,1）双肢缀条柱的换算长细比,根据弹性稳定理论，当考虑到剪力的影响后，其构件临界力计算公式：,4,4.6 格构式轴心受压柱的设计,考虑到,一般在45,0,左右，故我国规范将,0x,简化为：,（440）,式中：,x,-,整个截面对虚轴,x,的长细比；,A,整个构件截面的毛截面积；,A,1,一个节间内两侧斜缀条毛截面积之和。,5,4.6 格构式轴心受压柱的设计,2) 双肢缀板柱的换算长细比,同理可得双肢缀板柱的换算长细比计算式为：,式中 分肢的长细比。为,i,分肢弱轴的回转半径，,L,01,为缀,板间的净距离。,对于四肢柱和三肢柱的换算长细比，见表47,6,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6.3 分肢肢件的整体稳定性,格构式轴心受压构件的分肢可看作单独的实腹式轴心受压构件，因此，应保证它不先于构件整体失去承载能力。规范规定：,缀条构件：,（443）,缀板构件：,且不应大于40 （444）,式中：,max,构件两方向长细比（对虚轴换算长细比）的较大值，,当,max,50,时， 取,max,=50。,7,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6.4 缀件的计算,(1) 轴心受压格构件的横向剪力,格构式轴心受压柱绕虚轴发生失稳弯曲时，,缀件要承受横向剪力的作用。,经计算分析，不同钢号的轴心受压构件的剪力均可用下面的实用计算公式计算：,8,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(2) 缀条的设计,缀条的布置一般采用单系缀条,。,当肢件间距较大或荷载较大以及有动荷载作用时，也常采用交叉缀条。,缀条可视为以肢件为弦杆的平行弦桁架的腹杆，其内力的计算方法也与桁架腹杆相同，在横向剪力作用下，一个斜缀条的轴心压力为：,式中，,V,1,分配到一个缀件面上的剪力；,n,承受剪力,V,1,的斜缀条数；, ,缀条的水平倾角,9,4.6 格构式轴心受压柱的设计,由于剪力方向难以确定，缀条可能受拉也可能受压。规范规定，均按轴心压杆选择截面。但由于缀条一般采用单角钢与肢件单面焊按，因此，缀条实际上是偏心受压。为此，规范规定 ，将钢材强度设计值乘以折减系数,后仍按轴心受压验算强度和稳定性，折减系数取值如下：,1) 按轴心受压计算构件的强度和连接时，,=0.85；,2) 计算稳定性时,对等边角钢：,=0.6+0.0015 ，,且不大于1.0。,短边相连的不等边角钢：,=0.5+0.0025,，且不大于1.0。,长边相连的不等边角钢：,=0.7。,，,i,为角钢的最小回转半径；,L,01,为计算长度，取节间距。,10,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(3) 缀板的设计,缀板柱,可视为一多层框架,，当整体挠曲时，假定各层分肢中点和缀板中点为反弯点，可得缀板内力为：,剪力 弯矩,（,与构件连接处）,式中，,a,肢件轴线间的距离；,L,1,缀板中心间距,缀板与肢件间用角焊缝连接，角焊缝承受剪力和弯矩的共同作用，由于角焊缝的强度设计值小于钢材的强度设计值，故可只验算角焊缝在和共同作用下的强度。,缀板应有一定刚度要求。规范规定，同一截面处两侧缀板线刚度之和不得小于一个分肢线刚度的6倍。,一般取宽度,，,厚度 且不小于6，构件端部第一,缀板应适当加宽，一般,d=a 。,11,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(4) 连接节点和构造要求,缀板与肢件的搭接长度一般取2030，上、下缀条的轴线交点应在肢件纵轴线上。为缩短斜缀条两端的搭接长度，可采用三围焊，同时有横缀条时还可加设节点板以便连接。,缀条不宜小于454或56364。缀板不宜小于6厚。为了增加构件的抗扭刚度，,格构式柱也要设横隔,，其有关要求与实腹式相同,12,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6.5 格构式轴心受压柱的设计,首先应根据使用要求、轴心力的大小、两主轴方向的计算长度等条件确定构件形式和钢材标号，一般中小型柱常用缀板柱，大型柱宜用缀条柱，然后按下述步骤进行：,(1) 初选肢件（对实轴的计算）,1) 假定长细比,查,y,2) 计算 （,n,为分肢数）,3) 计算,由及,i,y,查型钢表可初步确定肢件截面。,13,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4) 确定肢间间距（对虚轴的计算）,按初选肢件截面计算其对虚轴,x,的长细比 ；,再由等稳定性要求,0x,=；,解出对虚轴的长细比：,缀条柱：,缀板柱：,然后按 ，最后根据,b,即可确定两肢间距。,一般按10进级，且两肢净距宜大于100，以便内部刷漆。,在计算时，一般按,A,1,=0.1A,预选缀条角钢。同样可按,1,0.5,且不大于代入计算，以后按,L,01,= ,1,i,1,布置缀板。,14,4.6 格构式轴心受压柱的设计,（2）截面验算,对初选截面应进行如下验算 ：,强度验算,刚度验算,max,构件两方向长细比（对虚轴换算长细比）的较大值。,整体稳定性验算 ；,由,0x,、,y,中大值确定。,分肢稳定性验算： 缀条构件： 缀板构件： 且不应大于40。,15,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(3) 节点设计与构造,缀件与肢件一般采用三围焊（个别为螺栓连接 ）。对缀条柱其连接焊缝按缀条轴心受拉验算；对缀板柱应验算在和共同作用下的强度。当有横缀条且肢件翼缘较小时，,可采用节点板连接,，节板与肢件翼缘厚度相同。,16,