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4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計 4.6.1 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的組成,格構(gòu)式軸心受壓柱截面形式一般按(圖41c)選用。肢件多為槽鋼、工字鋼、角鋼,甚至鋼管,肢間用綴條或綴板,將其連成整體。綴條和綴板統(tǒng)稱綴件。格構(gòu)柱可通過調(diào)整肢間距,易于實現(xiàn)對兩個主軸方向的等穩(wěn)定性要求。 在柱橫截面上,穿過肢件腹板的軸叫實軸(y),穿過兩肢間綴件的軸叫虛軸(x)。 綴條常采用單角鋼,一般與構(gòu)件縱軸成4070夾角斜放,此稱為斜綴條,分肢間距較大時也可增設(shè)與肢件縱軸線垂直的橫綴條。綴板用鋼板制成,且一律等距離垂直于肢件軸線布置。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計 4.6.2 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性,(1) 對實軸的整體穩(wěn)定性驗算 格構(gòu)式雙肢柱相當(dāng)于兩個并列的實腹式桿件,故其對實軸的整體穩(wěn)定承載力與實腹式相同,因此可用對實軸的長細(xì)比y查得穩(wěn)定性系數(shù),則:,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,(2) 對虛軸的整體穩(wěn)定性計算 對于格構(gòu)式軸心受壓柱,由于綴件較細(xì),構(gòu)件初始缺陷或因構(gòu)件彎屈產(chǎn)生的橫向剪力不可忽略。在格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計中,對虛軸的穩(wěn)定性計算,規(guī)范以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形對整體穩(wěn)定承載力的影響,加大后的長細(xì)比稱為換算長細(xì)比。 1)雙肢綴條柱的換算長細(xì)比 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論,當(dāng)考慮到剪力的影響后,其構(gòu)件臨界力計算公式:,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,考慮到一般在450左右,故我國規(guī)范將0x簡化為: (440) 式中:x-整個截面對虛軸x的長細(xì)比; A整個構(gòu)件截面的毛截面積; A1一個節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條毛截面積之和。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,2) 雙肢綴板柱的換算長細(xì)比 同理可得雙肢綴板柱的換算長細(xì)比計算式為: 式中 分肢的長細(xì)比。為i分肢弱軸的回轉(zhuǎn)半徑,L01為綴 板間的凈距離。 對于四肢柱和三肢柱的換算長細(xì)比,見表47,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計 4.6.3 分肢肢件的整體穩(wěn)定性,格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢可看作單獨的實腹式軸心受壓構(gòu)件,因此,應(yīng)保證它不先于構(gòu)件整體失去承載能力。規(guī)范規(guī)定: 綴條構(gòu)件: (443) 綴板構(gòu)件: 且不應(yīng)大于40 (444) 式中:max構(gòu)件兩方向長細(xì)比(對虛軸換算長細(xì)比)的較大值, 當(dāng)max50時, 取max=50。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計 4.6.4 綴件的計算,(1) 軸心受壓格構(gòu)件的橫向剪力 格構(gòu)式軸心受壓柱繞虛軸發(fā)生失穩(wěn)彎曲時,綴件要承受橫向剪力的作用。 經(jīng)計算分析,不同鋼號的軸心受壓構(gòu)件的剪力均可用下面的實用計算公式計算:,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,(2) 綴條的設(shè)計 綴條的布置一般采用單系綴條。當(dāng)肢件間距較大或荷載較大以及有動荷載作用時,也常采用交叉綴條。 綴條可視為以肢件為弦桿的平行弦桁架的腹桿,其內(nèi)力的計算方法也與桁架腹桿相同,在橫向剪力作用下,一個斜綴條的軸心壓力為: 式中,V1分配到一個綴件面上的剪力; n承受剪力V1的斜綴條數(shù); 綴條的水平傾角,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,由于剪力方向難以確定,綴條可能受拉也可能受壓。規(guī)范規(guī)定,均按軸心壓桿選擇截面。但由于綴條一般采用單角鋼與肢件單面焊按,因此,綴條實際上是偏心受壓。為此,規(guī)范規(guī)定 ,將鋼材強度設(shè)計值乘以折減系數(shù)后仍按軸心受壓驗算強度和穩(wěn)定性,折減系數(shù)取值如下: 1) 按軸心受壓計算構(gòu)件的強度和連接時,=0.85; 2) 計算穩(wěn)定性時 對等邊角鋼:=0.6+0.0015 ,且不大于1.0。 短邊相連的不等邊角鋼: =0.5+0.0025 ,且不大于1.0。 長邊相連的不等邊角鋼: =0.7。 ,i為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑;L01為計算長度,取節(jié)間距。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,(3) 綴板的設(shè)計 綴板柱可視為一多層框架,當(dāng)整體撓曲時,假定各層分肢中點和綴板中點為反彎點,可得綴板內(nèi)力為: 剪力 彎矩 (與構(gòu)件連接處) 式中,a肢件軸線間的距離; L1綴板中心間距 綴板與肢件間用角焊縫連接,角焊縫承受剪力和彎矩的共同作用,由于角焊縫的強度設(shè)計值小于鋼材的強度設(shè)計值,故可只驗算角焊縫在和共同作用下的強度。 綴板應(yīng)有一定剛度要求。規(guī)范規(guī)定,同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和不得小于一個分肢線剛度的6倍。 一般取寬度 ,厚度 且不小于6,構(gòu)件端部第一 綴板應(yīng)適當(dāng)加寬,一般d=a 。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,(4) 連接節(jié)點和構(gòu)造要求 綴板與肢件的搭接長度一般取2030,上、下綴條的軸線交點應(yīng)在肢件縱軸線上。為縮短斜綴條兩端的搭接長度,可采用三圍焊,同時有橫綴條時還可加設(shè)節(jié)點板以便連接。 綴條不宜小于454或56364。綴板不宜小于6厚。為了增加構(gòu)件的抗扭剛度,格構(gòu)式柱也要設(shè)橫隔,其有關(guān)要求與實腹式相同,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計 4.6.5 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,首先應(yīng)根據(jù)使用要求、軸心力的大小、兩主軸方向的計算長度等條件確定構(gòu)件形式和鋼材標(biāo)號,一般中小型柱常用綴板柱,大型柱宜用綴條柱,然后按下述步驟進(jìn)行: (1) 初選肢件(對實軸的計算) 1) 假定長細(xì)比查y 2) 計算 (n為分肢數(shù)) 3) 計算 由及iy查型鋼表可初步確定肢件截面。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,4) 確定肢間間距(對虛軸的計算) 按初選肢件截面計算其對虛軸x的長細(xì)比 ; 再由等穩(wěn)定性要求0x=;解出對虛軸的長細(xì)比: 綴條柱: 綴板柱: 然后按 ,最后根據(jù)b即可確定兩肢間距。 一般按10進(jìn)級,且兩肢凈距宜大于100,以便內(nèi)部刷漆。 在計算時,一般按A1=0.1A 預(yù)選綴條角鋼。同樣可按10.5且不大于代入計算,以后按L01= 1i1布置綴板。,4.6 格構(gòu)式軸心受壓柱的設(shè)計,(2)截面驗算 對初選截面應(yīng)進(jìn)行如下驗算 : 強度驗算 剛度驗算 max構(gòu)件兩方向長細(xì)比(對虛軸換算長細(xì)比)的較大值。 整體穩(wěn)定性驗算 ; 由0x、y中大值確定。 分肢穩(wěn)定性驗算: 綴條構(gòu)件: 綴板構(gòu)件: 且不應(yīng)大于
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