鋼結(jié)構(gòu)-軸心受力構(gòu)件

1.了解軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造特點和計算內(nèi)容。2.掌握軸心受力構(gòu)件的強度和剛度計算方法。3.掌握軸壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計算。4.掌握軸心受壓柱的設(shè)計方法。4.1概述4.2軸心受力構(gòu)件的強度和剛度4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定4.4軸心受壓柱的設(shè)計4.5柱頭和柱腳本章目錄基本要求第4.1節(jié)概述1.軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用

2.軸心受力構(gòu)件類型3.軸心受力構(gòu)件的截面形式4.軸心受力構(gòu)件的計算內(nèi)容了解軸心受力構(gòu)件的類型、應(yīng)用及計算內(nèi)容本節(jié)目錄基本要求4.1.1軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。圖4.1.1桁架圖4.1.2網(wǎng)架圖4.1.3塔架圖4.1.4神舟四號飛船與發(fā)射塔架圖4.1.5

臨時天橋圖4.1.6固定天橋圖4.1.7腳手架圖4.1.8棧橋圖4.1.9起吊設(shè)備軸心受力構(gòu)件包括軸心受壓桿和軸心受拉桿。

軸心受拉

：桁架、拉桿、網(wǎng)架、塔架（二力桿）

軸心受壓

：桁架壓桿、工作平臺柱、各種結(jié)構(gòu)柱

軸心受力構(gòu)件廣泛應(yīng)用于各種鋼結(jié)構(gòu)之中，如網(wǎng)架與桁架的桿件、鋼塔的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件、雙跨輕鋼廠房的鉸接中柱、帶支撐體系的鋼平臺柱等等。4.1.2軸心受力構(gòu)件類型軸心受力構(gòu)件常用的截面形式可分為實腹式與格構(gòu)式兩大類。

4.1.3軸心受力構(gòu)件截面形式圖4.1.10實腹式柱yyxx柱腳柱身柱頭截面由兩個或多個型鋼肢件通過綴材連接而成。圖4.1.11格構(gòu)式柱柱腳柱身柱頭綴板柱綴條柱l1綴板l01柱肢l01=l1yyxx(虛軸)(實軸)(實軸)yyxx(虛軸)圖4.1.12格構(gòu)式柱實例綴條柱綴板柱圖4.1.13實腹式截面

圖4.1.14格構(gòu)式截面

4.1.4軸心受力構(gòu)件的計算內(nèi)容軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強度（承載能力極限狀態(tài)）剛度（正常使用極限狀態(tài)）強度剛度（正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）第4.2節(jié)軸心受力構(gòu)件的強度和剛度1.強度計算

2.剛度計算掌握軸心受力構(gòu)件強度和剛度的計算方法本節(jié)目錄基本要求4.2.1強度計算軸心受力構(gòu)件以截面上的平均應(yīng)力達到鋼材的屈服強度作為強度計算準(zhǔn)則。對無削弱截面，以全截面平均應(yīng)力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)，則

N

—軸心力設(shè)計值；

A—構(gòu)件的毛截面面積；

f

—鋼材抗拉或抗壓強度設(shè)計值。

對有孔洞等削弱截面，以凈截面平均應(yīng)力達到屈服強度為強度極限狀態(tài)，則

An——構(gòu)件的凈截面面積

分析：彈性階段時，由于應(yīng)力集中，應(yīng)力分布不均勻；極限狀態(tài)時，應(yīng)力產(chǎn)生塑性重分布，凈截面上的應(yīng)力為均勻屈服應(yīng)力，因此設(shè)計時要求鋼材具有良好的塑性。圖4.2.1

有孔洞拉桿的截面應(yīng)力分布NNNNs0

smax=3s0

fy

(a)彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)極限狀態(tài)應(yīng)力普通螺栓連接時：（1）并列布置——最危險截面為正交截面（Ｉ－Ｉ）NII（2）錯列布置——可能沿正交截面（Ｉ－Ｉ）破壞，也可能沿齒狀截面（Ⅱ－Ⅱ）破壞，An取二者較小面積計算。摩擦型高強度螺栓連接時：可認為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力，因此最外列螺栓處危險截面的凈截面強度應(yīng)按下式計算：NIIIIIIIIIIII對于高強度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除按上式驗算凈截面強度外，還應(yīng)按式（4-1）驗算毛截面強度。NNN’4.2.2剛度計算通過限制長細比來保證，即max——構(gòu)件的最大長細比

l0——構(gòu)件計算長度，取決于其兩端支承情況

i——截面回轉(zhuǎn)半徑[]——容許長細比(表4.1、表4.2）當(dāng)構(gòu)件的長細比太大時，會產(chǎn)生下列不利影響：（1）在運輸和安裝過程中產(chǎn)生彎曲或過大的變形；（2）使用過程中因自重而發(fā)生撓曲變形；（3）在動力荷載作用下發(fā)生較大的振動；（4）壓桿的長細比過大時，除具有前述各種不利因素外，還使得構(gòu)件極限承載力顯著降低，同時初彎曲和自重產(chǎn)生的撓度也將對構(gòu)件的整體穩(wěn)定帶來不利影響。軸心受力構(gòu)件對剛度提出限值要求的原因項次構(gòu)件名稱容許長細比1柱、桁架和天窗架構(gòu)件150柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐2支撐(吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外)200用以減小受壓構(gòu)件長細比的桿件表4.2受壓構(gòu)件的容許長細比項次構(gòu)件名稱承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)有重級工作制吊車的廠房1桁架的桿件3502502502吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐300200—3其他拉桿、支撐、系桿(張緊的圓鋼除外)400350—表4.1受拉構(gòu)件的容許長細比受拉構(gòu)件為何有長細比限值？防止構(gòu)件過于纖細，琴弦?！纠?.1】圖4.9示一有中級工作制吊車的廠房屋架的雙角鋼拉桿，截面為2┗100×10，角鋼上有交錯排列的普通螺栓孔，孔徑d＝200mm。試計算此拉桿所能承受的最大拉力及容許達到的最大計算長度。鋼材為Q235鋼。圖4.9【解】

查型鋼表附表7.4，2∠100×10角鋼，，，，角鋼的厚度為10mm,在確定危險截面之前先把它按中面展開如圖5.9(b)所示。正交凈截面的面積為：

齒狀凈截面的面積為：

危險截面是齒狀截面，此拉桿所能承受的最大拉力為：

容許的最大計算長度為：對x軸，對y軸，第4.3節(jié)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定1.整體穩(wěn)定計算

2.局部穩(wěn)定計算掌握軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的計算方法本節(jié)目錄基本要求在鋼結(jié)構(gòu)近現(xiàn)代史上，國內(nèi)外因失穩(wěn)而導(dǎo)致的工程事故不勝枚舉：1907年，準(zhǔn)備了10年的加拿大魁北克鋼橋（當(dāng)時世界第一跨）因失穩(wěn)而瞬間倒塌，鋼結(jié)構(gòu)全部墜入河中，橋上施工的人員有75人遇難。引言：破環(huán)是懸臂的受壓下弦失穩(wěn)造成的，下弦是重型格構(gòu)式壓桿，當(dāng)時對這種構(gòu)件還沒有正確的設(shè)計方法。綴條用的過小是出現(xiàn)事故的主要原因。國內(nèi)發(fā)生構(gòu)件失穩(wěn)的工程實例：所以穩(wěn)定問題對鋼結(jié)構(gòu)是一個極其重要的問題思考：在學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)時，與鋼結(jié)構(gòu)相比遇到的穩(wěn)定問題很少，為什么？前蘇聯(lián)在1951～1977年間共發(fā)生59起重大鋼結(jié)構(gòu)事故，有17起屬穩(wěn)定問題。例如：1974年，蘇聯(lián)一個俱樂部觀眾廳24×39m鋼屋蓋倒塌。起因是受力較大的鋼屋架端斜桿失穩(wěn)。4.3.1整體穩(wěn)定的計算一、穩(wěn)定問題的一般特點我們可以做一個簡單的試驗：兩把直尺，一長一短，施加軸壓力后，二者的破壞模式、極限承載力均不同。（a）尺承載力高，無彎曲變形，最終發(fā)生強度破壞；（b）尺有較大的彎曲變形，且承載力很低，稱之為喪失整體穩(wěn)定，

簡稱失穩(wěn)（也稱屈曲）失穩(wěn)與強度破壞的區(qū)別：失穩(wěn)與強度破壞雖然都屬于承載力極限狀態(tài)，但失穩(wěn)時構(gòu)件截面應(yīng)力可能很小，甚至處于彈性狀態(tài)。失穩(wěn)本質(zhì)上是壓力使構(gòu)件抗彎剛度減小，直至消失的過程，是一個整體穩(wěn)定問題。無論是梁還是柱，無論是構(gòu)件還是構(gòu)件中的板件，只要存在壓力，就有穩(wěn)定問題。思考：軸心受拉構(gòu)件是否會發(fā)生整體失穩(wěn)？二、整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力確定軸心壓桿整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力方法，一般有四種：理想軸心壓桿的穩(wěn)定初始缺陷軸心壓桿的穩(wěn)定規(guī)范推薦的整體穩(wěn)定實用計算方法---屈曲準(zhǔn)則---邊緣屈服準(zhǔn)則---最大強度準(zhǔn)則---經(jīng)驗公式實際軸心壓桿的極限承載力1、理想軸心壓桿的穩(wěn)定---屈曲準(zhǔn)則等截面無初彎曲、扭曲無初偏心無殘余應(yīng)力理想軸心壓桿（1）、理想軸心壓桿失穩(wěn)形式:彎曲屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲彎扭屈曲(a)彎曲屈曲：發(fā)生情況：是雙軸對稱截面，單軸對稱截面繞非對稱軸常見的失穩(wěn)形式；特點：只發(fā)生彎曲變形,截面繞一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€；

(b)扭轉(zhuǎn)屈曲：發(fā)生情況：是十字形截面可能的失穩(wěn)形式特點：失穩(wěn)時各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn);

(c)彎扭屈曲：發(fā)生情況：單軸對稱截面繞對稱軸屈曲特點：即有彎曲變形也有扭轉(zhuǎn)變形xxyyOSyxxOS彎曲屈曲是壓桿失穩(wěn)的最簡單，也是最基本形態(tài)，首先回顧

彎曲屈曲按壓桿屈曲時的臨界應(yīng)力是否低于鋼材的比例極限，可分為彈性屈曲和非彈性屈曲兩種情況，現(xiàn)分別介紹如下：（2）理想軸心受壓構(gòu)件的彈性彎曲屈曲

取隔離體，建立平衡微分方程1744年，歐拉（Euler）得出兩端鉸接軸心壓桿的臨界力;第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定28歲右眼失明，60歲雙目失明，繼續(xù)研究工作，出版歐拉全集用了35年，1/4是60歲之后成果。用數(shù)學(xué)方法解得：N的最小值，即臨界荷載，又稱歐拉荷載第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定對應(yīng)的臨界應(yīng)力（又稱歐拉臨界應(yīng)力）為：

屈曲臨界力與抗彎剛度和構(gòu)件長度有關(guān)；在彈性范圍內(nèi)適用。(3)理想軸心受壓構(gòu)件的非彈性彎曲屈曲

構(gòu)件失穩(wěn)時，當(dāng)臨界應(yīng)力σcr

超過材料的比例極限fp，則構(gòu)件進入彈塑性工作階段，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性。第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定目前應(yīng)用較多的是切線模量理論，只需用相應(yīng)臨界應(yīng)力的切線模量Et代替彈性模量E。切線模量理論臨界應(yīng)力：圖應(yīng)力-應(yīng)變曲線理想軸心壓桿的穩(wěn)定曲線第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（4）初始缺陷對壓桿穩(wěn)定影響---屈曲準(zhǔn)則前面介紹的都是理想的，無缺陷的，等直桿件，實際是不存在的,歐拉公式從提出到為軸心加載試驗證實花了約100年時間。說明軸心加載的不易。實際軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力？其中對壓桿彎曲失穩(wěn)影響最大的是殘余應(yīng)力、初彎曲和初偏心。初始缺陷幾何缺陷：初彎曲、加載初偏心等力學(xué)缺陷：殘余應(yīng)力、材料不均勻等下面以初彎曲為例,說明初始缺陷對壓桿穩(wěn)定影響：第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定NNl/2l/2v0y0v1yxyvy0yNN-EIy″xy有初彎曲的軸心壓桿初彎曲：壓桿在受力之前就存在的微小彎曲變形。實測結(jié)果初彎曲產(chǎn)生原因：加工、制造、運輸、安裝等。假設(shè)構(gòu)件初始變形為正弦曲線：當(dāng)

N作用時，桿的撓度增加值為y,則由桿段內(nèi)外力矩平衡得:（2）第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定將式（1）代入（2）式，得:（3）根據(jù)前述推導(dǎo)可知，N作用下增加的撓度也呈正弦曲線分布，即將上式代入式(3)，整理得NNl/2l/2v0y0v1yxyv因sin(πx/l)≠0，則必有:因此:第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定桿長中點總撓度為：圖

有初彎曲壓桿的壓力撓度曲線0.51.00vv0=0.3v0=0.1v0=0ABB’A’彈性虛線表示進入彈塑性初偏心、殘余應(yīng)力？降低穩(wěn)定承載力！第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定對于僅考慮初彎曲的軸心壓桿，截面邊緣開始屈服的條件為：式中:W——毛截面模量——歐拉臨界應(yīng)力——初彎曲率第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定解式(5)，其有效根即為以截面邊緣屈服為準(zhǔn)則的臨界應(yīng)力：

上式稱為柏利(Perry)公式。邊緣屈服準(zhǔn)則：以有初彎曲和初偏心的壓桿為模型，以截面邊緣應(yīng)力達到屈服點為其承載力極限。柏利(Perry)公式是其中的一種，其實質(zhì)是考慮壓力二階效應(yīng)的強度計算式，把穩(wěn)定問題按強度問題處理，本身就存在著很大的缺陷。第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（5）實際軸心壓桿的極限承載力---最大強度準(zhǔn)則實際壓桿以有初始缺陷的實際壓桿為模型，考慮截面的塑性發(fā)展，以最終破壞的最大荷載為其極限承載力。實際壓桿的失穩(wěn)稱為極值形失穩(wěn)。目前，我國規(guī)范采用極限承載力準(zhǔn)則進行軸心壓桿彎曲失穩(wěn)計算，計算時考慮了殘余應(yīng)力和初偏心缺陷的影響，采用數(shù)值積分法計算（壓桿撓度曲線法或逆算單元桿長法等）。第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（6）規(guī)范推薦的整體穩(wěn)定實用計算方法---經(jīng)驗公式壓桿失穩(wěn)時臨界應(yīng)力σcr與長細比λ之間的關(guān)系曲線稱為柱子曲線。我國規(guī)范給定的臨界應(yīng)力σcr，是按最大強度準(zhǔn)則并通過數(shù)值分析確定的。規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、不同加工條件和相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向以及l(fā)/1000的最大初彎曲,按照最大強度準(zhǔn)則，對多種實腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲失穩(wěn)算出了近200條柱子曲線。規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個窄帶，取每組的平均值曲線作為該組代表曲線，給出a、b、c、d四條柱子曲線。第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定圖4我國的柱子曲線殘余應(yīng)力影響較小板厚大于40第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算軸心受壓構(gòu)件不發(fā)生整體失穩(wěn)的條件為，截面應(yīng)力不大于臨界應(yīng)力，考慮抗力分項系數(shù)γR后，即為：--穩(wěn)定系數(shù)，可按截面分類和構(gòu)件長細比查表得出。公式使用說明：（1）截面分類，查表可得，如下：表2軸心受壓構(gòu)件截面分類（板厚t＜40mm）a類a類b類a類對y軸對x軸截面形式xxyyxyhb軋制，b/h≤0.8b類b類

xyhb軋制，b/h＞0.8焊接xxyy軋制第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定b類b類焊接，翼緣為焰切邊軋制等邊角鋼xxyyxxxyyxyyxxyyxyxxyyxxyy對y軸對x軸截面形式軋制、焊接板件寬厚比大于20xyxyxy軋制或焊接軋制截面和翼緣為焰切邊的焊接截面yxxy焊接，板件邊緣焰切xxyy第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定對y軸對x軸截面形式c類c類c類b類焊接，翼緣為軋制或剪切邊xxyyxxyyxxyy焊接，翼緣為軋制或剪切邊xyxy焊接，板件寬厚比≤20xyxyyxxyxy焊接b類b類格構(gòu)式xyyxyxyx第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件截面分類（板厚t≥40mm）c類c類板件寬厚比小于等于20d類c類翼緣為軋制或剪切邊板件寬厚比大于20翼緣為焰切邊d類c類t≥80mmt＜80mmc類b類

b類b類b類b類對y軸對x軸截面形式xyhb軋制工字形或H形截面焊接工字形形截面xxyyxy焊接箱形截面第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（2）構(gòu)件長細比的確定①截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件：xxyy對雙軸對稱十字形截面，為了防止發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：lox、

loy——構(gòu)件對主軸x和y的計算長度；ix、iy——構(gòu)件截面對主軸x和y的回轉(zhuǎn)半徑。xxyyxxyybt第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定②截面為單軸對稱的構(gòu)件：繞非對稱軸x軸失穩(wěn)形式為彎曲失穩(wěn)，長細比：繞對稱軸y軸失穩(wěn)時，一般為彎扭失穩(wěn)，其臨界力比彎曲失穩(wěn)的要低，所以計算時，以計及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長細比λyz代替λy

，計算公式如下：第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定xxyyOSxxyyOSEo—截面形心至剪切中心的距離；Io—截面對剪切中心的極回轉(zhuǎn)半徑；λy—構(gòu)件對對稱軸的長細比；λz—扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長細比；It—毛截面抗扭慣性矩；式中：第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定

Iω——毛截面扇性慣性矩，對T形截面（軋制、雙板焊接、雙角鋼

組合）、十字形截面和角形截面可近似取Iω=0；

lω——扭轉(zhuǎn)屈曲的計算長度，對兩端鉸接端部截面可自由翹曲或兩

端嵌固端部截面的翹曲完全受到約束的構(gòu)件，取lω=loy。③角鋼截面簡化計算方法

單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面繞對稱軸y軸換算長細比λyz可用下列簡化方法確定：yytb（A）等邊單角鋼截面等邊單角鋼

λyz簡化公式條件第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（B）等邊雙角鋼截面條件

λyz簡化公式等邊雙角鋼yybb第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（C）長肢相并的不等邊角鋼截面條件

λyz簡化公式不等邊雙角鋼（長肢相并）

b1＞b2yyb2b2b1第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（D）短肢相并的不等邊角鋼截面條件

λyz簡化公式不等邊雙角鋼（短肢相并）

b1＞b2yyb2b1b1第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定（E）單軸對稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時，應(yīng)按彎扭屈曲計算其穩(wěn)定性。條件

λuz簡化公式等邊雙角鋼當(dāng)計算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸（u軸)穩(wěn)定時，可按下表計算換算長細比，并按b類截面確定φ值。uub為構(gòu)件對u軸的長細比。④其他注意事項：

（A）無任何對稱軸且又非極對稱的截面（單面連接的不

等邊角鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；

（B）單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強度折減系

數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響（附表1.4）；

（C）格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計算其繞對稱軸（y

軸）的穩(wěn)定性時，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用λy查穩(wěn)定系數(shù)。yyxx實軸虛軸第4章軸心受力構(gòu)件4.3軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定穩(wěn)定系數(shù)的獲得—查表按附錄4—p277第4章軸心受力構(gòu)件[例1]驗算軸心受壓構(gòu)件的強度、剛度和整體穩(wěn)定性。Q235鋼材，熱軋型鋼，Ⅰ32a，強軸平面內(nèi)一端固定,一端鉸接，柱高6m,N=980KN。200020002000[解]===yxiiA，，aI：32截面對x軸為a類，對y軸為b類，φx=0.957,φy=0.712，取φ=φy=0.7122/215mmNf=<223/1.205101.67712.010980mmNAN=×××==js例2圖4.3.2局部穩(wěn)定的計算1、薄板屈曲基本原理板件根據(jù)其寬厚比大小可分為厚板、薄板和寬薄板三種。其中薄板短方向?qū)挾萣與厚度t之比，大概是在下列范圍之內(nèi)：5-8<b/t<80-100寬厚比小于上式范圍者稱為厚板，計算時必須考慮板的剪切變形。而薄板的剪切變形與彎曲變形相比，則可略去不計。寬厚比大于上式范圍的寬薄板在彎曲變形時，由于文座的約束，以及彎曲后的曲面通常為不可展曲面，板在平面方向會因撓度增加產(chǎn)生逐漸增大的拉應(yīng)力，這種應(yīng)力對板屈曲后強度有較大影響。（1）薄板屈曲概念薄板在中面（平分板厚的平面）內(nèi)的一定壓力作用下，不能保持其平面變形狀態(tài)下的平衡形式，發(fā)生凸曲變形。這種現(xiàn)象稱為板件失穩(wěn)（或屈曲）。中面內(nèi)作用壓力NxNx中面圖4.3.17NxyNxy中面內(nèi)作用剪力圖4.3.18（2）薄板屈曲平衡方程矩形板在壓力作用下，從平面變形狀態(tài)到彎曲變形狀態(tài)，存在一個過渡狀態(tài)，這就是臨界狀態(tài)。相應(yīng)于臨界狀態(tài)的外力稱臨界力，相應(yīng)于臨界狀態(tài)的應(yīng)力是臨界應(yīng)力。根據(jù)小撓度理論，得到薄板在周邊外力作用下的屈曲平衡微分方程為：式中：ω—板的撓度；Nx、Ny—在x、y軸方向，沿板周邊中面單位寬度上所承受的力，壓力為正，拉力為負；

Nxy—單位寬度的剪力；

D—板單位寬度的抗彎剛度：

E—彈性模量；

—泊松比；

t—板厚。（3）單向均勻受壓薄板彈性屈曲對于四邊簡支單向均勻受壓薄板，彈性屈曲時，由小撓度理論，可得其平衡微分方程:NxNxaxywb四邊簡支單向均勻受壓薄板的屈曲圖4.3.19四邊簡支矩形板邊界條件是板邊緣的撓度為零，彎矩為零，即

x=0和x=a時，ω=0，

y=0和y=b時，ω=0，對于四邊簡支板,撓度w的解可表示成二重三角級數(shù),即:

式中，Amn為待定系數(shù),m、n分別是板在x方向和y方向的屈曲半波數(shù)。將撓度w代回，解得Nx為：由于臨界荷載是微彎狀態(tài)的最小荷載,只有n=1（y方向為一個半波），Nx最小，因而臨界荷載為：分別算出m=1,2,…時在不同板寬比的β值，如下圖。01234a/b2468βm=1m=2m=3m=4圖4.3.20四邊簡支單向均勻受壓板屈曲系數(shù)β和a/b的關(guān)系可以看出：β最小值為4，且當(dāng)a/b>1時β值變化不大。上式表達的臨界力與壓力方向的板長無關(guān)，而與垂直于壓力方向的板寬b的平方成反比。所以，減小板長并不能提高Ncr，但減小板寬可明顯提高Ncr。因此，得臨界荷載為：板在彈性階段的臨界應(yīng)力表達式

對于其它支承條件的單向均勻受壓薄板，采用相同的分析方法可得相同的臨界應(yīng)力表達式，但β值不同，結(jié)果如下：三邊簡支，與壓力平行的一邊自由的矩形板與壓力平行的一邊為固定，一邊為簡支時：與壓力平行的兩邊為固定時：與壓力平行的一邊為固定，一邊為自由時：

對于各種支承條件的單向均勻受壓薄板，β值結(jié)果匯總?cè)缦拢壕C上所述，單向均勻受壓薄板彈性階段的臨界力及臨界應(yīng)力的計算公式可統(tǒng)一表達為：ba側(cè)邊側(cè)邊β=4β=5.42β=6.97β=0.425β=1.277簡支簡支式中：為板邊緣的彈性約束系數(shù)。（4）單向均勻受壓薄板彈塑性屈曲應(yīng)力板件進入彈塑性狀態(tài)后，在受力方向的變形遵循切線模量規(guī)律，而垂直受力方向則保持彈性，因此板件屬于正交異性板。其屈曲應(yīng)力可用下式表達：

2.軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定的驗算在外壓力作用下，截面的某些板件部分，不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會降低構(gòu)件的承載力。解決方法：限制寬厚比或高厚比計算原則：①等穩(wěn)定性準(zhǔn)則。要求：板件局部失穩(wěn)不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)，即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件的臨界應(yīng)力，對工字形截面構(gòu)件和T形截面構(gòu)件采用此原則。圖4.3.21

軸心受壓構(gòu)件的局部失穩(wěn)腹板失穩(wěn)ABCDEFA翼緣失穩(wěn)AODEPCBGb1由上式，即可確定局部失穩(wěn)不先于整體失穩(wěn)時，板件的寬厚比限值。對工字形截面：求翼緣板外伸肢寬厚比時，取χ=1.0，β=0.425；求腹板高厚比時，取χ=1.3，β=4.0。由上式得到的關(guān)系曲線較為復(fù)雜，為便于應(yīng)用，規(guī)范采用直線表達。bt020406080100λ102030b/t計算曲線規(guī)范圖4.3.22工字形截面軸心壓桿翼緣板的寬厚比（Q235鋼）（A）翼緣tb式中:λ—取構(gòu)件兩方向長細比較大者，當(dāng)λ<30,取λ=30；當(dāng)λ>100，取λ=100。bttb翼緣翼緣板自由外伸寬度b的取值，我國設(shè)計規(guī)范中規(guī)定：對焊接構(gòu)件取腹板邊緣至翼緣板自由端的距離；對軋制構(gòu)件取內(nèi)圓弧起點至翼緣板自由端的距離。02040608010020406080h0/twλ計算曲線規(guī)范圖4.3.23

工字形截面軸心壓桿腹板的寬厚比（Q235鋼）h0tw（B）腹板式中：λ—取構(gòu)件兩方向長細比較大者，當(dāng)λ<30,取λ=30；當(dāng)λ>100，取λ=100。腹板腹板高度h0的取值與翼緣板自由外伸寬度b的取值方法相同。twh0h0tw對T形截面：

T形截面翼緣板：

tbbttwh0h0tw熱軋剖分T形鋼腹板焊接T形鋼腹板bt雙角鋼T形截面腹板h0tw②強度準(zhǔn)則。板件的局部屈曲臨界應(yīng)力大于或等于鋼材屈服點，對箱形截面構(gòu)件采用此原則。要求：箱形截面翼緣板bb0th0tw箱形截面腹板注意：箱形截面限值與長細比無關(guān)（強度準(zhǔn)則）

3.軸壓構(gòu)件的腹板局部穩(wěn)定不滿足時的解決措施（1）增加腹板厚度。此法不一定經(jīng)濟。（2）采用有效截面驗算。對于工字形、H形和箱形截面，當(dāng)腹板高厚比不滿足以上規(guī)定時，在計算構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性時，腹板截面取有效截面，即取腹板計算高度范圍內(nèi)兩側(cè)各為部分，但計算構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)時仍取全截面。twh0腹板屈曲后有效截面（3）設(shè)縱向加勁肋。對于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿要求時，也可以在腹板中部設(shè)置縱向加勁肋?？v向加勁肋與翼緣間的腹板，應(yīng)滿足高厚比限值?？v向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，其一側(cè)的外伸寬度不應(yīng)小于10tw，厚度不應(yīng)小于0.75tw。腹板加勁肋縱向加勁肋橫向加勁肋h0圖4.3.24第4.4節(jié)軸心受壓柱的設(shè)計1.實腹柱設(shè)計

2.格構(gòu)柱設(shè)計3.柱的橫隔掌握軸心受壓柱的設(shè)計方法、設(shè)計步驟及主要構(gòu)造要求本節(jié)目錄基本要求4.4.1實腹柱設(shè)計1、截面形式圖4.4.1軸心受壓實腹柱常用截面xyixiy=3~7(a)xyixiy≥1.8(b)ixiy≥1.6xy(c)xyixiy≥1.7(d)xyixiy≈1(e)xy(f)xyixiy≤1(g)xyixiy=1(h)xyixiy≈1~1.8(j)xyixiy≈1(k)xy(l)ixiy≥1(i)xy2、截面的選取原則（2）盡量滿足兩主軸方向的等穩(wěn)定要求,即：,以達到經(jīng)濟要求；（4）盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。

（1）截面積的分布盡量展開，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，從而提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；（3）便于其他構(gòu)件的連接；3、截面設(shè)計截面設(shè)計時，首先按上述原則選定合適的截面形式，再初步選擇截面尺寸，然后進行強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度等的驗算。具體步驟如下：（1）截面面積A的確定

假定λ=50-100，當(dāng)壓力大而桿長小時取小值，反之取大值，根據(jù)λ和截面分類、鋼材種類，查得穩(wěn)定系數(shù)φ，則需要的截面面積為：（2）求兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑：（3）由截面面積A和兩主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑ix，iy，優(yōu)先選用軋制型鋼，如工字鋼、H型鋼等。型鋼截面不能滿足時，選用組合截面，組合截面的尺寸可由回轉(zhuǎn)半徑確定。

α1、α2為系數(shù)，表示h、b和回轉(zhuǎn)半徑之間的近似數(shù)值關(guān)系。（4）由求得的A、h、b，綜合考慮構(gòu)造、局部穩(wěn)定、鋼材規(guī)格等，確定截面尺寸。表3各種截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值0.20b0.24b0.215b0.40b0.60b0.44b0.24b0.32h0.28h0.30h0.40h0.38h0.38h0.43h截面xbyhxbyhxbyhxb=hyhxbyhxbyhxbyh（5）構(gòu)件驗算：①截面有削弱時，需進行強度驗算。②整體穩(wěn)定驗算：③局部穩(wěn)定驗算局部穩(wěn)定通過限制寬厚比來保證。對于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較小，一般能滿足要求，可不進行局部穩(wěn)定的驗算。④剛度驗算通過限制長細比來保證?？膳c整體穩(wěn)定驗算同時

進行。4、構(gòu)造要求

對于實腹式柱，當(dāng)腹板的高厚比h0/tw>80時，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運輸和施工中發(fā)生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：相鄰橫向加勁肋間距≤3h0；外伸寬度bs≥h0/30+40mm；厚度ts≥bs/15。

對于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小，可不計算，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可。bs≤3h0h0ts4.4.2格構(gòu)柱設(shè)計1、截面形式圖4.4.2軸心受壓格構(gòu)柱常用截面yyxx(a)yyxx(b)yyxx(d)yyxx(c)yyxx(e)圖4.4.3格構(gòu)柱綴材布置綴條柱綴板柱yyxx11l1θ柱肢綴條11l1柱肢綴板l01abh格構(gòu)柱綴條格構(gòu)柱綴板格構(gòu)柱2、格構(gòu)柱的分類在柱的橫截面上穿過構(gòu)件腹板的軸叫實軸，穿過兩肢之間綴材面的軸叫虛軸。yyxx單虛軸實軸虛軸xxyy雙虛軸虛軸虛軸3、截面選取原則等穩(wěn)定性原則：通過調(diào)整兩肢間的距離，實現(xiàn)對兩主軸的等穩(wěn)定性。4、格構(gòu)式軸壓構(gòu)件設(shè)計（1）強度計算N—軸心壓力設(shè)計值；

An—柱肢凈截面面積之和。yyxx實軸虛軸柱肢（2）整體穩(wěn)定驗算格構(gòu)柱繞實軸的穩(wěn)定計算與實腹柱一樣。但繞虛軸的整體穩(wěn)定臨界力比實腹柱低。軸心受壓構(gòu)件整體彎曲后，沿桿長各截面上將存在彎矩和剪力。對實腹式構(gòu)件,剪力引起的附加變形很小,對臨界力的影響只占3／1000左右。因此，在確定實腹式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界力時，僅僅考慮了由彎矩作用所產(chǎn)生的變形，而忽略了剪力所產(chǎn)生的變形。

對于格構(gòu)式柱，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時，情況有所不同，因被件之間并不是連續(xù)的板而只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來。柱的剪切變形較大，剪力造成的附加撓曲影響就不能忽略。在格構(gòu)式柱的設(shè)計中，對虛軸失穩(wěn)的計算，常以加大長細比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細比稱為換算長細比。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對綴條柱和綴板柱采用不同的換算長細比計算公式。根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，當(dāng)考慮剪力影響后，其臨界力可表達為格構(gòu)柱繞虛軸臨界力換算為實腹柱臨界力的換算長細比。式中：單位剪力作用下的軸線轉(zhuǎn)角。以上公式中假定x軸為虛軸。①對實軸（y-y軸）的整體穩(wěn)定計算

因γ很小，因此可以忽略剪切變形，λy計算與實腹柱相同,穩(wěn)定計算公式為：xyyx實軸虛軸②對虛軸（x-x）的整體穩(wěn)定計算

繞虛軸彎曲屈曲時，因綴材的剪切剛度較小，剪切變形較大，γ則不能被忽略，因此繞虛軸彎曲屈曲臨界力為：整體穩(wěn)定計算公式為：對虛軸整體穩(wěn)定計算需要首先確定換算長細比λ0x,由于不同的綴材體系剪切剛度不同，γ亦不同，所以換算長細比也不相同。下面分別推導(dǎo)綴條式和綴板式體系的換算長細比公式。（A）雙肢綴條柱：

取一個節(jié)間進行分析。設(shè)節(jié)間長度為l1

，斜綴條與柱豎向軸線夾角為α，則斜綴條長度為：在單位剪力作用下一側(cè)綴條所受剪力V1=1/2,則一側(cè)斜綴條內(nèi)力為：VV橫綴條斜綴條V1=1/2△△dγγl1ldαabcdb’V1=1/2α一側(cè)斜綴條軸向變形為：

假設(shè)變形和剪切角是有限的微小值，則由斜綴條軸向伸長引起的水平變形為：故剪切角γ為：將γ代入換算長細比公式，則有：代入α°10203040506070809010080604020027當(dāng)α在40°-70°之間范圍，值變化不大,所以規(guī)范近似取為27。因此，規(guī)范給出的雙肢綴條柱的換算長細比為：式中:λx—兩柱肢對虛軸的長細比；

A—兩柱肢的毛截面面積之和；

A1—一個節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條毛截面面積之和。注意：當(dāng)α不在40°～70°之間范圍內(nèi)時，規(guī)范簡化公式偏于不安全，應(yīng)按一般公式計算換算長細比。（B）雙肢綴板柱：

綴板與肢件可視為剛接，因而分肢和綴板組成一多層剛架；假定彎曲變形的反彎點在各節(jié)間的中點。若只考慮分肢和綴板在剪力作用下的彎曲變形，取隔離體如下：a1-21-21-21-2l1-2l1-2l1-aT=θ1γγ△1△2l1aI1Ibxax11xax11l1a圖4.4.4分肢彎曲變形引起的水平位移△2為:

單位剪力作用下綴板的彎曲變形引起的分肢水平位移△1:l1-aT=θ1θ1可按下列模型計算:

1-2l1-2△2因此，剪切角γ:將γ代入換算長細比公式，則有：代入2-2tdl1為相鄰綴板中心間距I1為一個分肢繞弱軸的慣性矩a為兩分肢軸線間的距離Ib為兩側(cè)綴板的慣性矩，右圖中2-2所示，則為保證綴板有足夠的剛度，規(guī)范要求：綴板寬度d≥2a/3，厚度t≥a/40且不小于6mm；端綴板宜適當(dāng)加寬，一般取d=a。xax11l1a22d圖4.4.5

所以規(guī)范規(guī)定雙肢綴板柱的換算長細比采用下式計算：當(dāng)時：規(guī)范要求：同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之和應(yīng)大于6倍的一個分肢線剛度，即假設(shè)分肢截面面積所以式中：注意：l01與前面的l1二者含義不同，l01為規(guī)范規(guī)定取值，與推導(dǎo)公式時含義有所區(qū)別。當(dāng)時，不能采用規(guī)范簡化后的公式計算。表4格構(gòu)式截面的換算長細比匯總xxyyII(a)xxyyII(b)xxyy(c)θθ24λox=λx2+λy=λy2+綴條5λox=λx2+40λoy=λy2+40綴條λox=λx2+λ12λox=λy2+λ12綴板3λox=λx2+27綴條λx、λx-整個構(gòu)件對x和y軸的長細比λ1-單肢對最小剛度軸1-1的長細比，其計算長度?。汉附訒r，為相鄰兩綴板間的凈距離，螺栓連接時，為相鄰兩綴板邊緣螺栓的最近距離A1x、A1y-構(gòu)件橫截面中垂直與x和y軸的各斜綴條毛截面積之和A1-構(gòu)件橫截面中各斜綴條毛截面積之和θ-構(gòu)件截面內(nèi)綴條所在平面與x軸的夾角符號意義λox=λx2+λ12計算公式綴板綴材類別構(gòu)件截面尺寸1項次AA1xAA1xAA1x42AA1(1.5-cos2θ)42AA1cos2θ（3）分肢穩(wěn)定性

為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：綴條柱的分肢長細比：綴板柱的分肢長細比：（4）綴材設(shè)計對兩端鉸接軸心受壓柱，繞虛軸失穩(wěn)彎曲時，假定撓曲線為正弦曲線，跨中最大撓度為v0，則沿桿長任一點的撓度為：①軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力格構(gòu)柱繞虛軸失穩(wěn)發(fā)生彎曲時，綴材要承受橫向剪力的作用。因此，需要首先確定橫向剪力的大小。Nlzyv0VNyvmaxvmax圖4.4.6剪力計算簡圖剪力實際分布線規(guī)范規(guī)定分布截面任一點的彎矩為：所以截面任一點的剪力為：截面最大剪力在桿件兩端，為：跨度中點的撓度可由邊緣纖維屈服準(zhǔn)則導(dǎo)出。當(dāng)截面邊緣最大應(yīng)力達到屈服強度時，有：從而，得最大剪力為：式中：經(jīng)過計算分析，在常用長細比范圍內(nèi)，k可取為常數(shù)，即

在設(shè)計時，假定橫向剪力沿長度方向保持不變，且橫向剪力由各綴材面分擔(dān)。

因此，平行于綴材面的最大剪力為：②綴條的設(shè)計綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，在橫向剪力作用下，一個斜綴條的軸心力為：單系綴條綴條布置體系交叉綴條V1V1θV1V1θ

V1=V/2

V1=V/2V剪力分配由于剪力的方向不定，斜綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計算，斜綴條一般采用單角鋼與柱肢單面連接，考慮到受力偏心和受壓時的彎扭，按軸壓構(gòu)件設(shè)計時鋼材設(shè)計強度應(yīng)乘以折減系數(shù)η予以折減：按軸心受力計算強度和連接時，η=0.85；按軸心受壓計算穩(wěn)定性：等邊角鋼η=0.6+0.0015λ，且不大于1.0；短邊相連的不等邊角鋼η=0.5+0.0025λ，且不大于1.0；長邊相連的不等邊角鋼η=0.70；式中：λ為綴條的長細比，對中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿，按最小回轉(zhuǎn)半徑計算，當(dāng)λ<20時，取λ=20。橫綴條設(shè)計方法：

交叉綴條體系的橫綴條應(yīng)按軸壓構(gòu)件計算，取其內(nèi)力N=V1；

單綴條體系為減小分肢的計算長度，可設(shè)橫綴條，其截面一般與斜綴條相同，或按容許長細比[λ]=150確定。

③綴板的設(shè)計綴板柱可視為多層框架，其中肢件為框架立柱，綴板為橫梁。當(dāng)繞虛軸彎曲時，假定各層分肢中點和綴板中點為反彎點。從柱中取隔離體，根據(jù)內(nèi)力平衡可得綴板內(nèi)力為：V1/2l1／2l1／2V1/2a/2TTMd剪力：剪力T在綴板與肢件連接端部產(chǎn)生的彎矩:由T和M可對綴板與肢件的連接進行設(shè)計。綴板的構(gòu)造要求：寬度和厚度，線剛度要求如前所述。（3）格構(gòu)柱的設(shè)計步驟格構(gòu)柱的設(shè)計需首先確定柱肢截面和綴材形式。對于大型柱宜用綴條柱，中小型柱兩種綴材均可。具體設(shè)計步驟如下：①按對實軸（y-y軸）的整體穩(wěn)定確定柱分肢截面，方法同實腹柱。②按等穩(wěn)定原則確定兩分肢間距，即使λ0x=λy。雙肢綴條柱：即：雙肢綴板柱：即：顯然，為求得λx，對綴條柱應(yīng)預(yù)先確定綴條截面積A1；對綴板柱應(yīng)先假定分肢長細比λ1。得到λx后，即可得到對虛軸的回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)截面特性，即可直接計算出兩肢間距a。

③驗算對虛軸的整體穩(wěn)定，并調(diào)整b；④設(shè)計綴條或綴板及它們與柱分肢的連接。

⑤驗算剛度，要求：λy和λ0x均不得超過[λ]。⑥分肢穩(wěn)定性檢驗。4.4.3柱的橫隔

為提高柱子的抗扭剛度，應(yīng)設(shè)柱子橫隔，間距不大于柱截面較大寬度的9倍或8m，且每個運輸單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。當(dāng)柱身某一處受有較大水平集中力作用時，也應(yīng)在該處設(shè)置橫隔，以免柱肢局部受彎。橫隔可用鋼板或交叉角鋼做成。圖4.4.7

格構(gòu)柱和實腹柱的橫隔1-1AA電渣焊(b)橫隔橫綴條(c)(a)橫隔綴板(d)11鉆孔第4.5節(jié)柱頭和柱腳1.梁與柱的連接

2.柱腳1.掌握柱頭、柱腳的構(gòu)造和設(shè)計本節(jié)目錄基本要求4.5.1柱頭（梁與柱的連接）1、柱頭的定義及作用柱頭是指柱的頂部與梁（或桁架）連接的部分。其作用是將梁等上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到柱身。2、連接構(gòu)造設(shè)計的原則傳力明確、過程簡潔、安全可靠、經(jīng)濟合理，并具有足夠的剛度且構(gòu)造又不復(fù)雜，便于制造和安裝。3、柱頭的連接方式按梁安放在柱頭的位置不同，柱頭有兩種連接方式，一種是將梁直接放在柱頂上的頂面連接，另一種是將梁連于柱側(cè)面的側(cè)面連接。軸心受壓柱與梁的連接主要采用鉸接。對實腹式柱：柱頂設(shè)一塊柱頂板來安放梁，柱頂板厚度一般采用16～25mm，平面尺寸一般向柱四周外伸20～30mm。當(dāng)梁支座反力較大時，為了提高頂板的抗彎剛度，可在頂板上面加焊一塊墊板，在頂板的下面設(shè)加勁肋。這樣，柱頂板本身不需要太厚，一般≥14mm即可。梁端支承加勁肋采用突緣板形式，其底部刨平（或銑平），與柱頂板直接頂緊。為了便于制造和安裝,兩相鄰梁相接處預(yù)留10～20mm間隙，待安裝就位后，在靠近梁下翼緣處的梁支座加勁肋間填以鋼板，并用螺栓連接。傳力路線：梁

突緣

柱頂板加勁肋柱身焊縫墊板焊縫焊縫柱頂板墊塊柱頂板寬梁端板填塊墊塊加勁肋焊縫①焊縫②柱頂板厚≥14mm10~20mmN/2b1/2h1b1圖4.5.1當(dāng)梁傳來的壓力N很大時，致使焊縫②的長度很大，構(gòu)造不合理。為此，可把柱子的腹板開一個槽，使前后兩根加勁肋變成一整塊鋼板，成為雙懸臂梁。對其它情況構(gòu)造列舉如下圖：隔板(c)(d)承托刨平頂緊(b)承托(a)刨平頂緊圖4.5.24.5.2柱腳1、柱腳的定義及作用

柱下端與基礎(chǔ)相連的部分稱為柱腳。柱腳的作用是將柱身所受的力傳遞和分布到基礎(chǔ),并將柱固定于基礎(chǔ)。2、柱腳型式和構(gòu)造僅有底板的柱腳底板底板LB(a)(b)圖4.5.3有靴梁帶隔板的柱腳隔板錨栓有靴梁的柱腳靴梁底板墊板靴梁底板圖4.5.4圖4.5.5

有靴梁、肋板、隔板的柱腳肋板靴梁a1b1隔板3、柱腳的計算（1）柱腳傳力途徑柱靴梁底板混凝土基礎(chǔ)隔板（肋板）實際計算不考慮（2）底板的計算①底板的面積底板的平面尺寸決定于基礎(chǔ)材料的抗壓能力，基礎(chǔ)對底板的壓應(yīng)力可近似認為是均勻分布的,這樣，所需要的底板凈面積An應(yīng)技下式確定：式中：N—作用柱腳的壓力設(shè)計值；

An—底板寬乘以長,減去錨栓孔面積，一般錨栓孔直徑為錨栓直徑的1～1.5倍。fc--基礎(chǔ)混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；βc--基礎(chǔ)混凝土局部承壓時的強度提高系數(shù)；②底板的厚度底板的厚度由板的抗彎強度確定。在基礎(chǔ)的均勻反力作用下，將柱端、靴梁、隔板和肋板視為底板的支承，可將底板分為不同受力區(qū)域：一邊(懸臂板)、兩邊、三邊和四邊支承板。取不同區(qū)格彎矩最大值用來確定底板厚度。在均布的基礎(chǔ)反力q的作用下，各區(qū)格底板單位寬度的最大彎