鋼結構格構柱PPT課件

1、綴材：把肢件連成整體，并能承擔剪力。 綴板：用鋼板組成。 綴條：由角鋼組成橫、斜桿。l1l0 xy11b)肢件綴板l1xy11a)綴條 肢件第1頁/共36頁截面的虛實軸：與肢件腹板相交的主軸為實軸，否則是虛軸，圖4-20a、b、c、d。圖47 格構式柱的截面型式a)xyb)xyc)xyd)xy第2頁/共36頁 4.4.2整體穩(wěn)定臨界力 公式（49）仍然是適用的。 1、繞實軸屈曲 繞實軸屈曲時，與實腹截面一樣，可忽略剪切變形的影響，并寫成彈性與非彈性通式，得12222,11lEIlEINcrb（49）22,22,ycryyycryElEIN（410） （412）第3頁/共36頁 2、繞虛軸屈曲

2、繞虛軸屈曲時，不能忽略剪切變形影響，這時，2222,222,)()(xxcrxxxxxcrxEElEIlEIN（413）式中 考慮剪力影響后，繞虛軸的換算長細比。x12222,11lEIlEINcrb1221xxlEI（414）第4頁/共36頁（1 1）綴條式柱1221xxlEI 計算 1 是考慮剪力影響后，格構式壓桿計算長度的放大系數(shù)，它決定于體系的單位剪切角 1，因而和采用的綴材體系有關。下面按綴條式和綴板式分別討論：問題歸結為計算 。第5頁/共36頁111cos/lld 橫截面上有剪力V=1時，分配給有關綴條面上的剪力V=1/2。斜桿內力為cos2/1dS斜桿伸長：cossin21ddd

3、ddEAlEAlSxy圖48示出三角式綴條體系，在柱截面單位剪力（ V=1）作用下，體系的單位剪切角為： V=1/2V=1/2l1ld11d圖48 剪切變形21cosdS一根斜桿毛截面面積第6頁/共36頁代入式（441）所以21cossin21dEA222222cossin21cossin21dxdxxAAAlI若取 =2050，則，sin cos2 =0.3621271xAA式中，A兩個柱肢的毛截面面積； A1兩根斜桿的毛截面面積（ A1=2Ad）。1221xxlEIxxxxxIAlil2222 計算 第7頁/共36頁122127271AAAAxxxx（415） 計算x 計算xlxxxlAA

4、l21271設計時，應先假設（斜）綴條面積，然后，用式（4 41515）算 ，再根據(jù) 查 x x。穩(wěn)定驗算公式同實腹式構件。xx第8頁/共36頁a)c)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/21b)圖49 綴板式體系的剪切變形4.7.2綴板式柱一般各綴板等距離布置，剛度相等。綴板內力按綴板與肢件組成的多層框架分析。屈曲時，除發(fā)生格構柱整體彎曲外，所有肢件也都發(fā)生S形彎曲變形，如圖49所示。第9頁/共36頁 計算 1 從圖49中取出一個節(jié)段為分離體。 通常，綴板剛度比肢件大得多，可忽略綴板本身變形，并假定剪力平均分配給兩個柱肢（b圖）。 V=1時，柱肢 的單位剪切角 1為：c

5、)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/21b)第10頁/共36頁12111111111242232422112/EIlllllEIltg1/2l1/2l1/4M1l1/2M式中 I1單肢對自身截面-軸的慣性矩，可表示為：211iAI第11頁/共36頁引入單肢節(jié)間段長細比 1，且 1= l1 /i1代入式：EAlEIxx1212122因為 Ix=Aix2， x= lx /ix ，代入得：22122121121xx 計算 第12頁/共36頁xxxxlll2211 設計時應先假設單肢節(jié)段長細比 1才能計算換算長細比。用換算長細比查 x x ，再按實腹式構件相同的公式驗算穩(wěn)定性：

6、fANx212xxx最后得二肢綴板柱繞虛軸的換算長細比 計算x 計算xl第13頁/共36頁fANx（416）第14頁/共36頁 為了保證單肢不先于構件整體失穩(wěn)，單肢長細比 1= l1 /i1應小于、等于柱子最大長細比的0.7倍。 i1是柱肢對本身1-1軸的回轉半徑。 5 .7軸心受壓格構式構件的局部穩(wěn)定 第15頁/共36頁 為了保證單肢不先于柱子整體屈曲破壞，規(guī)范規(guī)定： 25 140且 1構件最大長細比的0.5倍 規(guī)定單肢節(jié)段長細比的意義：在于確定綴板間的距離。第16頁/共36頁綴材計算NcrNcrzymyzLyoxh=2.27ixyylzyymsinlzyNyNMmcrcrsinlzlyNd

7、zdMVmcrcosmcryNMmaxmcryNlVmax（1）V的取值設：屈曲模態(tài)為一個正弦半波。1、軸心受壓構件的剪力V第17頁/共36頁按照邊緣屈服準則，yxmcrcrfhIyNAN2max第18頁/共36頁規(guī)范?。?3585maxyfAfV（482） （2）V的分布NcrNcrzymyzLyoVmaxVmax實際VV近似 計算綴材時，近似地以剪力V均勻分布計。并且，由承受該剪力的兩個綴材面分擔，每個綴材平面內的剪力V1為 V1=V/2第19頁/共36頁 2、綴材計算V1V1VV1V1（485）（1）綴條綴條布置尤如桁架腹桿。按桁架腹桿設計。剪力由斜桿承受。設斜桿（綴條）內力為Nt，有

8、Nt=V1/cos （483）綴條可能受拉、可能受壓，一律按受壓設計，設計強度應于折減（考慮綴條自身穩(wěn)定性）折減系數(shù) R為： 等邊角鋼 R=0.6+0.0015 短邊相連的不等邊角鋼 R=0.5+0.0025 長邊相連的不等邊角鋼 R=0.7 中間無聯(lián)系時，按最小回轉半徑計算的長細比。第20頁/共36頁且當 20時，取 =20 ）。 綴條設計公式為：fANRttfANtRt或（484）At單個綴條截面面積 此外，也可根據(jù)綴條 查 ，用公式fANtt進行設計。其概念是按軸心受壓桿件設計。 橫桿一般不受力，采用和斜桿相同的截面。 不論斜桿還是橫桿，都應長細比要求， =150第21頁/共36頁 4.

9、7.2綴板 綴板內力按綴板和肢件組成的框架體系進行分析。l1l0 xy11綴板式柱綴板式柱變形圖綴板式柱計算簡圖l1al1l1彎矩圖第22頁/共36頁V1/2V1/2V1/2V1/2aV1/2V1/2Ta/2l1分離體分離體由分離體力矩平衡條件，得02211aTlV11ValT （489）式中a是兩柱肢軸線間的距離。第23頁/共36頁V1/2V1/2Ta/2l1分離體A 綴板在柱肢連接處A的彎矩：211lVM （490）可見，綴板一般按受彎構件設計。但因剪力、彎矩較小，可按構造設計。第24頁/共36頁 構造設計要點： 同一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度之和不得小于柱肢線剛度的6倍。如果柱

10、截面接近正方形，且x和y方向的長細比又接近相等時，可取x11yab1ab321，at401mm6且b1 綴板寬度a 肢件間距離（形心軸至形心軸）t 綴板厚度第25頁/共36頁 作用：保證與柱肢剛性連接；對柱肢屈曲起支承作用；使y的計算誤差在5%以內。第26頁/共36頁 綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長度2030cm。 應設置橫隔（聯(lián)），間距不大于8m且不大于桿件較大寬度的9倍，每個發(fā)送單元不少于2個。 作用：保證柱子變形過程中截面幾何形狀的穩(wěn)定性；公式 =M/W才能使用。截面抗彎模量W才能用材料力學公式計算。第27頁/共36頁綴條隔板隔材肋綴條圖4-26 綴材布置 關于橫向支撐： 有時，為了減少

11、軸心構件自由長度需要設置橫向支撐，此支撐應根據(jù)所受剪力按軸心受壓第28頁/共36頁構件進行設計。 例 例42 試設計一軸心受壓綴條柱，已知 N=1300kN， lx=ly=6m，采用3號鋼。 采用二槽鋼組成的綴條柱。第29頁/共36頁1、按實軸選截面和回轉半徑（圖42）。xx1yy104b=25028a節(jié)點板250圖例題42解設計內容： 1 1、按繞實軸屈曲設計槽鋼截面； 2 2、以對實軸、虛軸的長細比性相同設計槽鋼間距； 3 3、驗算槽鋼對虛軸的穩(wěn)定性； 4 4、驗算綴材強度和焊縫。第30頁/共36頁xx1yy104b=25028a節(jié)點板250圖例題42 設 y=80，屬b類，查得 y=0.

12、688；需要的截面面積和回轉半徑為：223888800215688. 0101300cmmmfNAytcmliyyty5 . 780600查附錄3槽鋼規(guī)格表，沒有同時滿足上述要求的截面，說明所設的長細比不合適。可從表中另選一截面，第31頁/共36頁其截面面積稍大于要求值，回轉半徑稍小于要求值，或者相反。試選228a，查得： p.366 A=240=80cm2；iy=10.9cm。 2、確定兩個槽鋼間的距離 方法：使繞虛軸和繞實軸的穩(wěn)定性相等。 使繞虛軸的長細比和繞實軸的長細比相等。為此，則 y=600/10.9=55，查得 y=0.833 p.399驗算 =1300103/8000=162.5

13、N/mm2 yf=179N/mm2選此截面。驗算截面：第32頁/共36頁先假定綴條截面454，A=23.94=7.0cm2。得520 . 7/802755/27212AAyx相應的回轉半徑：cmlixxx5 .1152/600/由附錄6，二肢間需要的距離： p.405cmibx2 .2644. 05 .1144. 0 3、驗算繞虛軸穩(wěn)定性 槽鋼慣性矩：I1=218cm4； 格構柱對虛軸的慣性矩： 取25cm。yxxAA12/27第33頁/共36頁4219090)4 .1040(2cmIIxcmAIixx6 .10809090576 .10600 xxxil600 . 78027572721AAxx查表，得 x=0.80723/5 .1628000101300mmNAN2/174mmNfx xf (可)xx1yy104b=25028a第34頁/共36頁 4、計算綴條NfAfVy2023585215800023585max綴條按 =45布置NVNt