钢结构轴心受力构件

受力类型 验算内容刚度强度稳定整体稳定局部稳定轴心受力构件轴拉长细比λ 挠度ν[]λλ≤=il 0:0l 构件的计算长度]max ,y x λλλ= ↑↑↓刚稳λf A N n≤=σ:n A 构件的净截面面积 *无孔洞虚弱时可省略*轴压f ANϕσ≤=ycrf σϕ=:整体稳定系数[]min ,y x ϕϕϕ=※热轧构件不需验算局部稳定※翼缘：限制宽厚比 腹板：限制高厚比y wy f t h f t b/235)5.025(/235)1.010(0λλ+≤+≤※当腹板高厚比不满足要求时，可在腹板中部设置纵向加劲肋{{{（惯性矩越大越强）实腹式格构式强轴弱轴实轴（轴线通过分肢）虚轴（轴线通过缀材）轴心受力构件截面形式失稳的三种形式：1.弯曲失稳（双轴对称截面）2.扭转失稳（抗扭刚度差的截面如十字型截面）3.弯扭失稳（单轴对称截面：绕对称轴发生弯扭失稳绕非对称轴发生弯曲失稳）轴的长细比表示绕下标x x x :λ。

减小λ的方法：1改变两端支撑2.增大i 即增大I跟两端支承相关构件的计算长度.0l ：l l 210=两固，l l l l 7.0,00==一固一绞两绞l l 20=一固一自ycrf σϕ=:整体稳定系数。

柱子的曲线类别值的确定：.3.2.1λϕy fϕ通过查表求得：1判定截面类型（对于组合截面对X 轴Y 轴均取b 类） 2计算235/235/y y y x f f λλ3查表得min ϕ代入 等稳定性：{yx y x x ϕϕλλ==实腹式：为虚轴格构式)(:0当整体稳定不满足时增加柱间支撑，支撑作用：改变计算长度。

加在弱轴方向局部稳定：在外压力作用下截面的某些部分不能继续维持平面平衡而出现凸曲现象。

原因：1.压应力 2.平面面积大宽厚比大构件丧失局部稳定后还可能继续维持这整体的平衡状态，但由于部份板件屈曲后退出工作，使构件的有效面积减少，会加速构件整体失稳而丧失承载能力。

确定板件的高厚比和宽厚比限制的原则：1.使构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲等强度原则：局部cr y f σ≤2.使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲等稳定原则：整体crcr σσ≤注：1对短柱更为合理，2与λ相关对中长构件更为合理，规范采取原则2验算公式中，b ：翼缘板自由外伸宽度（减去腹板厚度）腹板的计算长度0h[]max x y λλλ，=当高厚比不满足要求时：纵向加劲肋屈曲后强度.3.2.1↑t 纵向加劲肋作用：减少腹板的计算长度。

横向加劲肋作用：提高柱的抗扭刚度。

构造要求：1.纵向加劲肋设置在横向加劲肋之间2.w z w z t t t b 75.0,10≥≥外伸宽度（腹板厚度w t ）3.横向加劲肋15,4030,300ss s h t h b h a ≥+≥≤4.轴心受压实腹式柱的纵向焊缝受力很小不必计算，可按构造要 求确定焊缝尺寸 实腹式柱的设计：截面形式：双轴对称截面，以避免弯扭失稳只发生弯曲失稳设计原则：1.面积的分布尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定和刚度；2.使两个主轴方向等稳定性，即使y x ϕϕ=，以达到经济效果；3.便于与其他构件进行连接；4.尽可能构造简单，制造省工，取材方便。

截面设计：（1）假定柱的λ求出需要的截面积req A 。

一般假定100~60=λ，当压力大而计算长度小时去较小值，反之取较大值。

fNA req ϕ=（2）求两个主轴所需要的回转半径λλyy xx l i l i 00,==（3）由已知的req A 和λλyy xx l i l i 00,==初选钢材。

对于组合截面：21,ααyxi b i h ≈≈（类均取b ϕ）教材88表4.6h,b 宜取10mm 的倍数；t 和w t 宜取2mm 倍数且[]max 4,mm t t w ≥ （4）由所需要的A 、h 、b 等，在考虑构造要求、局部稳定以及钢材规格等，确定截面的初选尺寸。

（5）构件强度、稳定、刚度验算。

格构柱的设计优点：肢间间距可调整，易实现等稳定性，所以承载力更高。

截面形式：一般采用双轴对称截面。

缀条一般用单根角钢，缀板一般用钢板。

四肢柱和三肢柱一般用缀板而不用缀条 换算长细比：格构柱绕实轴的稳定计算同实腹式，对虚轴的失稳计算常用换算长细比来考虑剪切变形的影响（剪切变形降低整体稳定）换算长细比又称加大长细比。

双肢缀条柱：12027A Ax x +=λλ 整个柱对虚轴的长细比:x λ A ：整个柱的毛截面面积（不包含缀件）1A ：构件两侧缀件的毛截面面积之和。

估算：A A 1.01=注意:当写缀条与柱轴线间的夹角不在70~40范围内尤其是小于40时上式偏于不安全按下式计算12220cos sin A Ax x ∙+=ααπλλ角斜缀条与柱轴线间的夹:α。

双肢缀板柱：2120λλλ+=x x 1011i l =λ1i ：分肢弱轴的回转半径：缀板间净距离01l缀材设计：1.轴心受压格构柱的横向剪力23585y f AfV =沿柱长均匀分布2.缀条的设计：θcos 11n V N =:1V 分配到一个缀材面上的剪力n ：承受剪力1V 的斜缀条数，单缀条时，n=1；交叉缀条时，n=2；θ：缀条的倾角。

考虑到受力时的偏心和受压时的弯矩的影响钢材强度设计值乘以折减系数η即f A N x ηϕ<’111.按轴心受力计算构件的强度和连接时，=η0.852.按轴心受压计算构件的稳定性时： 等边角钢：=η0.6+0.0015λ，但不小于1.0短边相连的不等边角钢：=η0.5+0.0025λ，但不小于1.0长边相连的不等边角钢：=η0.70横缀条的作用：减少分肢的计算长度，不受力不设计计算，其截面一般与斜缀条相同，也可按容许长细比（[]150=λ）确定缀条的最小尺寸不宜小于L45*4和L56*36*4 3.缀板的设计：alV T a T l V M 1111,22=∙==。

：肢件轴线间的距离。

缀板中心线间的距离；a :1l 缀板与肢体间用角焊缝相连，由于角焊缝的强度设计值小于钢材的强度设计值，故只需用上述M 和T 验算缀板和肢件间的连接焊缝。

设计步骤：1.按对实轴的整体稳定选择柱的截面，方法与实腹式柱的计算相同。

2.按对虚轴的整体稳定确定两分肢的距离。

为了获得等稳定性使y x λλ=0。

利用xxx l i λ0=求得虚轴的回转半径。

由1αx i b ≈可得柱在缀条方向的宽度b3.验算对虚轴的整体稳定，不合适时应修改柱宽b 在进行验算。

4.设计缀条或缀板（包括它们和分肢的连接）注意：1.[]λλλ≤),(0x y2.缀条柱的分肢长细比max 1117.0λλ≤=i l （[]max0max ,xy λλλ=）否则分肢可能先于整体失稳。

3.缀板柱的分肢长细比min max 1011)5.0,40(λλ≤=i l []max0max ,xy λλλ=当5050max max =<λλ时取。

保证分肢不先于整体失稳柱的横隔：提高格构柱的抗扭刚度。

与翼缘同宽横隔的间距不得大于柱子较大宽度的9倍或8m ，且每个运送单元的端部均应设置横隔；当柱身某一处受有较大水平集中力作用时，也应在该处加设横隔以免柱肢局部受弯。

工字型截面实腹柱的横隔只能用钢板，横隔与横向加劲肋的区别在横隔与翼缘同宽横向加劲肋较窄。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧刚度局部稳定整体稳定稳定强度轴心实腹受压柱 ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤=⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧焊缝强度强度刚度缀材验算算）分肢验算（即实腹式验刚度局部稳定虚轴（换算长细比）实轴（同实腹式）整体稳定稳定强度格构式轴心受压柱f A N i l ηϕλ'110.90 0.9折减系数为考虑两端约束的经验轴心受压柱的柱头和柱脚：梁与轴心受压柱的连接只能是铰接若为刚接则柱将承受较大弯矩成为压弯柱。

传力路径适用类型柱头平板支座 由支承加劲肋之间传给柱 反力较小的梁或者两边反力相差不大的梁，否则会出现偏压 凸缘支座通过凸缘板传给垫板再传给柱反力较大的梁，不存在偏压情况垫板的作用时增大接触面积轴心受压柱的柱脚主要传递轴心压力，一般与基础铰接。

铰接柱脚只承受轴向压力和剪力。

剪力通常由底板和基础表面的摩擦力传递当此摩擦力不足以承受水平剪力时应在柱脚底板下设置抗剪键。

柱脚利用预埋在基础中的锚栓来固定，锚栓位于柱脚内侧时视基础与柱脚铰接；锚栓位于柱脚外侧时视柱脚与基础刚接。

（锚栓只抗拉）柱脚的传力途径：1.柱通过靴梁与柱的竖向焊缝将力传递给靴梁2.靴梁通过与底板的水平焊缝将力传递给底板布置柱脚中的连接焊缝时应考虑施焊的方便与可能，靴梁中央部分的里侧都不宜布置焊缝。

底板：增大柱与基础顶部的接触面积使力均匀传递。

靴梁：位于柱的两侧。

作用：1.增加焊缝长度2.划分底板为更小区域，减小底板最大弯矩3.传力隔板：位于靴梁内侧，划分底板为更小区域以减小底板最大弯矩 肋板：位于靴梁外侧，划分底板为更小区域以减小底板最大弯矩 柱脚的设计：（1）.底板的计算1.底板的面积c c n f NA β≥（:c β基础混凝土局部承压时的强度提高系数）)(0锚栓面积A A A n -=2.底板的厚度):(6max max 各区格板中的最大弯矩M f M t ≥设计时要注意到靴梁和隔板的布置应尽可能使各区格板中的弯矩相差不要太大，以免需要底板过后，相差太大时重新划分。

底板的厚度通常为20~40mm ，最薄不得小于14mm 以保证底板具有必要的刚度。

（2）靴梁的计算：竖向焊缝长度决定靴梁高度；水平焊缝长度决定靴梁宽度。

靴梁的计算简图为支承于柱双边的悬臂梁，根据所承受的最大弯矩和最大剪力值验算靴梁的抗剪和抗弯强度。

（3）隔板与肋板的计算：隔板的计算简图为支承于靴梁上的简支梁。

（注意：隔板内侧的焊缝不宜施焊，计算时不能考虑受力）隔板的厚度不得小于其宽度的501以保证具有一定刚度支承底板⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧抗弯强度抗剪强度隔板本身强度验算算与靴梁连接焊缝强度验算与底板连接焊缝强度验隔板计算肋板的计算简图为悬臂梁。