格构式柱、柱梁连接

轴心受压构件整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩与剪力。对实腹式构件,剪力引起得附加变形很小,对临界力得影响只占3／100０左右。因此,在确定实腹式轴心受压构件整体稳定得临界力时，仅仅考虑了由弯矩作用所产生得变形,而忽略了剪力所产生得变形。对于格构式柱,当绕虚轴失稳时,情况有所不同,因肢件之间并不就是连续得板而只就是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来。柱得剪切变形较大,剪力造成得附加挠曲影响就不能忽略。在格构式柱得设计中，对虚轴失稳得计算,常以加大长细比得办法来考虑剪切变形得影响，加大后得长细比称为换算长细比。

钢结构设计规范对缀条柱与缀板柱采用不同得换算长细比计算公式。

(1)双肢缀条柱

根据弹性稳定理论,当考虑剪力得影响后，其临界力得表达为:

式中——格构柱绕虚轴临界力换算为实腹柱临界力得换算长细比。

(5、25)

——单位剪力作用下得轴线转角(单位剪切角)。

现取图5.１6(a)得一段进行分析,以求出单位剪切角。如图5．１6(b）所示,在单位剪力作用下一侧缀材所受剪力。设一个节间内两侧斜缀条得面积之与A１,其内力;斜缀条长,则:斜缀条得轴向变形为:

α

A1——斜缀条总面积

假设变形与剪切角就是有限得微小值,则由引起得水平变位为:

故剪切角为:

(５、26) 这里,为斜缀条与柱轴线间得夹角,代入式（5、25)中得:

（5、25)

(５、２７) 一般斜缀条与柱轴线间得夹角在400～700范围内，在此常用范围,得值变化不大(图5、17),我国规范加以简化取为常数２7,由此得双肢缀条柱得换算长细比为:

（5、２８)

式中——整个柱对虚轴得长细比(不计缀材)；

Ａ——整个柱肢得毛截面面积;

Ａ1——一个节间内两侧斜缀条毛截面面积之与。

需要注意得就是,当斜缀条与柱轴线间得夹角不在400~７00范围内时,值将大２7很多,式(5.28)就是偏于不安全得,此时应按式(５、27)计算换算长细比。

(２)双肢缀板柱

双肢缀板柱中缀板与肢件得连接可视为刚接，因而分肢与缀板组成一个多层框架,假定变形时反弯点在各节点得中点[图５、1８(a)]。若只考虑分肢与缀板在横向剪力作用下得弯曲变形，取分离体如图５．1８（b)所示，Ａ为分肢横截面积之与;l1分肢节间高度；a分肢轴间距;Ｉ1分肢绕弱轴得惯性矩;Iｂ缀板得惯性矩;

可得单位剪力作用下缀板弯曲变形引起得分肢变位为:

5.4．2.3 缀材设计

(１）轴心受压格构柱得横向剪力

格构柱绕虚轴失稳发生弯曲时，缀材要承受横向剪力得作用。因此，需要首先计算出横向剪力得数值后才能进行缀材得设计。

图5．19所示一两端铰支轴心受压柱，绕虚轴弯曲时,假定最终得

挠曲线为正弦曲线,跨中最大挠度为:则沿杆长任一点得挠度为:

式中——按虚轴换算长细比确定得整体稳定系数。

令N＝，即得《钢结构设计规范》规定得最大剪力得计算式:

(5、33)

在设计中,将剪力V沿柱长度方向取为定值,相当于简化为图5.19(ｃ)得分布图形。

(２)缀条得设计

缀条得布置一般采用单系缀条图５.20（a）,也可采用交叉缀条[图５.2０(b)]。缀条可视为以柱肢为弦杆得平行弦桁架得腹杆,内力与桁架腹杆得计算方法相同。在横向剪力作用下，一个斜缀条得轴心力为(图5、2０):

(5、34)

式中V１——分配到一个缀材面上得剪力;

n——承受剪力V1得斜缀条数。单系缀条时,ｎ＝1;交叉缀条时,n=2;

——缀条得倾角(图5、２０）。

由于剪力得方向不定,斜缀条可能受拉也可能受压,应按轴心压杆选择截面。

缀条一般采用单角钢,与柱单面连接,考虑到受力时得偏心与受压时得弯扭考虑扭转效应)时,应按钢材强度设计值乘以下列折减系数;

①按轴心受力计算构件得强度与连接时，=0、8５。

②按轴心受压计算构件得稳定性时

等边角钢=0.6十0．０0l5A，但不大于1．0

短边相连得不等边角钢＝0.５十0.0025,但不大于１、0 长边相连得不等边角钢＝0．70

为缀条得长细比,对中间无联系得单角钢压杆、按最小回转半径计算,当＜2０时,取＝2０。交叉缀条体系[图5．20(b）]得横缀条按受压力N=Vｌ计算。为了减小分肢得计算长度,单系缀条［图５、2０(ａ)]也可加横缀条,其截面尺寸一般与斜缀条相同,也可按容许长细比([]＝１5０)确定。

(3)缀板得设计

缀板柱可视为一多层框架(肢件视为框架立柱,缀板视为横梁)。当它整体挠曲时,假定各层分肢中点与缀板中点为反弯点［图５.18（a)]。从柱中取出如图5．２ｌ(b)所示脱离体,可得缀板内力为:

剪力:

(5、３５)

弯矩(与肢件连接处)：

（５、36) 式中——缀板中心线间得距离;

ａ——肢件轴线间得距离。

缀板与肢体间用角焊缝相连，角焊缝承受剪力与扭矩得共同作用。由于角焊缝得强度设计值小于钢材得强度设计值,故只需用上述M与T 验算缀板与肢件间得连接焊缝。

缀板应有一定得刚度。规范规定,同一截面处两侧缀板线刚度之与不得小于一个分肢线刚度得6倍。一般取宽度ｄ≥2ａ／3[图５.21（b)］,厚度t≥a/40，并不小于6ｍm。

５.4．２.4 格构柱得设计步骤

格构柱得设计需首先选择柱肢截面与缀材得形式,按下列步骤进行设计:

(1）按对实轴(y—y轴)得整体稳定选择柱得截面,方法与实腹柱得计算相同。

(２)按对虚轴(x—x轴)得整体稳定确定两分肢得距离。

为了获得等稳定性,应使两方向得长细比相等,即使。

缀条柱(双肢）:

即: