格构柱计算

格构式轴心受压构件

6.7.1 格构式轴心受压构件绕实轴的整体稳定

格构式受压构件也称为格构式柱(latticed columns)，其分肢通常采用槽钢和工字钢，构件截面具有对称轴（图6.1.1）。当构件轴心受压丧失整体稳定时，不大可能发生扭转屈曲和弯扭屈曲，往往发

生绕截面主轴的弯曲屈曲。因此计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，只需计算绕截面实轴和虚轴抵抗弯曲屈曲的能力。

格构式轴心受压构件绕实轴的弯曲屈曲情况与实腹式轴心受压构件没有区别，因此其整体稳定计算也相同，可以采用式(6.4.2)按b类截面进行计算。

6.7.2 格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定

1.双肢格构式轴心受压构件

实腹式轴心受压构件在弯曲屈曲时，剪切变形影响很小，对构件临界力的降低不到1%，可以忽略不计。格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时，由于两个分肢不是实体相连，连接两分肢的缀件的抗剪刚度比实腹式构件的腹板弱，构件在微弯平衡状态下，除弯曲变形外，还需要考虑剪切变形的影响，因此稳定承载力有所降低。根据弹性稳定理论分析，当缀件采用缀条时，两端铰接等截面格构式构件绕虚轴弯曲屈曲的临界应力为：

构式轴心受压构件(图6.1.2d)

缀条的三肢组合构件(图6.1.2d)

6.7.3 格构式轴心受压构件分肢的稳定和强度计算

格构式轴心受压构件的分肢既是组成整体截面的一部分，在缀件节点之间又是一个单独的实腹式受压构件。所以，对格构式构件除需作为整体计算其强度、刚度和稳定外，还应计算各分肢的强度、刚度和稳定，且应保证各分肢失稳不先于格构式构件整体失稳。

一、分肢稳定和强度的计算方法

分肢内力的确定

构件总挠度曲线为

2．分肢稳定的验算

①对缀条式构件：

图7.7.1格构式轴心受压构件弯曲屈曲

稳定和强度求v0的简化计算方法(规范规定的方法)

①由钢构件制造容许最大初弯曲l/1000，考虑其它初始缺陷按经验近似地规定v0=l/500右l/400

等。

②根据构件边缘纤维屈服准则来确定v0。可得

按上式V及M＝Vl/π，便可按上一小点“分肢稳定和强度的计算方法”中公式验算分肢的稳定和强度。

规范GB50017规定，格构式构件的分肢长细比满足下列条件时，可认为分肢的稳定和强度可以满足而不必再作验算(即能保证分肢的稳定和强度高于整体构件)。规定的条件为：

6.7.4 格构式轴心受压构件分肢的局部稳定

格构式轴心受压构件的分肢承受压力，应进行板件的局部稳定计算。分肢常采用轧制型钢，其翼缘和腹板一般都能满足局部稳定要求。

当分肢采用焊接组合截面时，其翼缘和腹板宽厚比应按式(6.5.3)、(6.5.4)进行验算，以满足局部稳定要求。

6.7.5 格构式轴心受压构件的缀件设计

1. 格构式轴心受压构件的剪力

力格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲时将产生剪力V=dM/dz,其中M=Nv，如图6.7.1所示。考虑初始缺陷的影响，经理论分析，规范采用以下实用公式计算格构式轴心受压构件中可能发生的最大剪力设计值V，即

计

当缀件采用缀条时，格构式构件的每个缀件面如同缀条与构件分肢组成的平行弦桁架体系，缀条可看作桁

架的腹杆，其内力可按铰接桁架进行分析。如图6.7.2的斜缀条的内力为：

由于构件弯曲变形方向可能变化，因此剪力方向可以正或负，斜缀条可能受拉或受压，设计时应按最不利情况作为轴心受压构件计算。单角钢缀条通常与构件分肢单面连接，故在受力时实际上存在偏心。作为轴心受力构件计算其强度、稳定和连接时，应考虑相应的强度设计值折减系数以考虑偏心受力的影响，详见6.2.1和6.4.3。

缀条的最小尺寸不宜小于L45×4或L56×36×4的角钢。不承受剪力的横缀条主要用来减少分肢

的计算长度，其截面尺寸通常取与斜缀条相同。

轴线与分肢的轴线应尽可能交于一点，设有横缀条时，还可加设节点板（图6.7.3）。有时为了保证必要的焊缝长度，节点处缀条轴线交汇点可稍向外移至分肢形心轴线以外，但不应超出分肢翼缘的外侧。

为了减小斜缀条两端受力角焊缝的搭接长度，缀条与分肢可采用三面围焊相连。

6.7.6 格构式轴心受压构件的横隔和缀件连接构造

为了提高格构式构件的抗扭刚度，保证运输和安装过程中截面几何形状不变，以及传递必要的内力，在受有较大水平力处和每个运送单元的两端，应设置横隔，构件较长时还应设置中间横隔。

横隔的间距不得大于构件截面较大宽度的9倍或8m。格构式构件的横隔可用钢板或交叉角钢做成(图6.7.5 )。

6.7.7 格构式轴心受压构件的截面设计

现以两个相同实腹式分肢组成的格构式轴心受压构件(图6.7.6)为例来说明其截面选择和设计问题。

1. 截面选择

2. 截面验算

按照上述步骤初选截面后，按式(6.2.4)、(6.4.2)、 (6.7.7)和(6.7.8)等进行刚度、整体稳定和分肢稳定验算；如有孔洞削弱，还应按式(6.2.2 )进行强度验算；缀件设计按6.7.5进行。如验算结果

不完全满足要求，应调整截面尺寸后重新验算，直到满足要求为止。

[例题6.2] 将例6.1的支柱AB设计成格构式轴心受压柱：①缀条柱；②缀板柱。钢材为Q345钢，焊条为E50型，截面无削弱。

[解]