格构柱的验算 - 360文档中心

钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算

钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算◆钢结构连接计算一、连接件类别不焊透的对接焊缝二、计算公式1．在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：2．在其它力或各种综合力作用下，σf，τf共同作用处。

式中N──-构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝100N；lw──对接焊缝或角焊缝的计算长度，取lw=50mm；γ─-作用力与焊缝方向的角度γ=45度；σf──按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；hf──较小焊脚尺寸，取 hf=30mm；βt──正面角焊缝的强度设计值增大系数；取1；τf──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；Ffw──角焊缝的强度设计值。

α──斜角角焊缝两焊脚边的夹角或V形坡口角度；取α=100度。

s ──坡口根部至焊缝表面的最短距离，取 s=12mm；he──角焊缝的有效厚度，由于坡口类型为V形坡口，所以取he=s=12.000mm.三、计算结果1. 正应力：σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；2. 剪应力：τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；3. 综合应力：[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；结论:计算得出的综合应力0.167N/mm2≤对接焊缝的强度设计值ftw=10.000N/mm2，满足要求！◆钢结构强度稳定性计算一、构件受力类别：轴心受弯构件。

二、强度验算：1、受弯的实腹构件，其抗弯强度可按下式计算：Mx/γxWnx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.800×106 N·mm,10.000×106 N·mm；γx, γy──对x轴和y轴的截面塑性发展系数，分别取 1.2,1.3；Wnx,Wny──对x轴和y轴的净截面抵抗矩,分别取 947000 mm3,85900 mm3；计算得：Mx/(γxWnx)+My/(γyWny)=100.800×106/(1.2×947000)+10.000×106/(1.3×85900)=178.251 N/mm2受弯的实腹构件抗弯强度=178.251 N/mm2 ≤抗弯强度设计值f=215N/mm2，满足要求！2、受弯的实腹构件，其抗剪强度可按下式计算：τmax = VS/Itw ≤ fv式中V──计算截面沿腹板平面作用的剪力,取V=10.300×103 N；S──计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩,取 S= 947000mm3；I──毛截面惯性矩,取 I=189300000 mm4；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；计算得：τmax = VS/Itw=10.300×103×947000/(189300000×8)=6.441N/mm2受弯的实腹构件抗剪强度τmax =6.441N/mm2≤抗剪强度设计值fv = 175 N/mm2，满足要求！3、局部承压强度计算τc = φF/twlz ≤ f式中φ──集中荷载增大系数，取φ=3；F──集中荷载,对动力荷载应考虑的动力系数，取 F=0kN；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；lz──集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，取lz=100(mm)；计算得：τc = φF/twlz =3×0×103/(8×100)=0.000N/mm2局部承压强度τc =0.000N/mm2≤承载力设计值f = 215 N/mm2，满足要求！4、在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx ≤ f式中Mx──绕x轴的弯矩，取100.8×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；Wx──对x轴的毛截面抵抗矩Wx,取 947000 mm3；计算得：Mx/φbwx = 100.8×106/(0.9×947000)=118.268 N/mm2≤抗弯强度设计值f= 215 N/mm2，满足要求！5、在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.8×106 N·mm,10×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；γy──对y轴的截面塑性发展系数，取 1.3；Wx,Wy──对x轴和y轴的毛截面抵抗矩,分别取 947000 mm3, 85900 mm3；Wny──对y轴的净截面抵抗矩,取 85900 mm3计算得：Mx/φbwx +My/ γyWny =100.8×106/(0.9×947000)+10×106/(1.3×85900)=207.818 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，满足要求！◆钢筋支架计算公式一、参数信息钢筋支架（马凳）应用于高层建筑中的大体积混凝土基础底板或者一些大型设备基础和高厚混凝土板等的上下层钢筋之间。

格构柱轴压检算

《钢结构设计规范》P65 《钢结构设计规范》P18
角焊缝最小尺寸通过通过
缀板强度验算
σ= τ = 67.61 34.7645 通过通过
格构柱重量
2
∠160×16
缀板间净距离（cm） 50 计算长度（cm） 50 y0-y0截面回转半径（cm）: 6.12 y0-y0截面惯性矩（cm4）: 2865.262 回转半径（cm）：i1＝ 6.12 λ 1（cm）= 8.17 λ 0y= 63.356 查表υ y＝ 0.788 N/(υ y×A)= 206.04 分肢稳定性检算 8.17 31.678
轴心压杆
截面估算
柱长(cm) l= 计算长度系数：μ 计算长度（cm）：l0= 轴力代表值(kN)：Nd＝荷载分项系数：γ G= 荷载设计值(kN)：N= 假设长细比： λ = 查表υ y＝选用钢材角钢屈服强度（N/mm2)：fy＝角钢强度设计值（N/mm2)：f＝厚度（cm）：所需截面面积（cm2）A＝ 1575 1 1575 4823.5 1.03 4968.205 70 0.839 Q235 345 310 1.6 191.019
计算λ
1
通过
λ 1（cm）= 判定条件
通过
缀板尺寸确定及刚度检算
缀板钢材屈服强度（N/mm )：fy＝缀板钢材强度设计值（N/mm2)：f＝缀板钢材抗剪强度设计值（N/mm3)：f＝分肢轴心纵向间距（cm）a＝ 2a/3＝ a/40= 缀板长(cm)：缀板厚(cm)：缀板高(cm)：缀板间净距(cm)：129 《钢结构设计规范》P17
柱截面检算
单肢角钢截面面积（cm ）: A= 4肢角钢截面面积（cm2）: A= 相邻角钢最外边缘距离（cm）单肢截面惯性矩（cm4）Ic＝单肢重心距（cm）Z0＝ 76.5 306 60 2867 5.69 截面惯性矩（cm4） I＝ 192306.688 回转半径（cm）i＝ 25.069 λ y= 62.827

格构柱整体稳定验算2015.6.11

π2EA/(1.1λ2x)=
6428514.86
N'Ex=
π2EA/(1.1λ2x)=
5279795.67
N/φx+(βmx*Mx/WX(1-φx*N/N'Ex))+(βty*Mx/ Wy)=
153.98 ≤f
满足设计要求
56200 mm
长细比λx= 52.72 长细比λy= 58.17
截面类型为b类由钢规表C-2查得截面类型为b类由钢规表C-2查得
稳定系数φx 0.842 稳定系数φy 0.818
格构柱内力计算
恒载标准值= 229
活载标准值= 145 风荷载标准值= 1.04 风荷载下格构柱MX 格构柱整体稳定计算
f=
215 mm2
极惯性矩Ip= 惯性矩Iy=
回转半径iy= 截面模量Wy=
面积距Sy=
20007508508 mm4 9022271600 mm4
966.0895 9022271.6 mm3 4665744.2 mm3
格构柱计算长度计算
稳定系数计算
柱高H=
计算长度系数μ= 计算高度H0
28100 mm 2
KN KN KN 410.5972 KN·m
恒载设计值= 320.6
活载设计值= 203 风荷载设计值=1.46 风荷载下格构柱My
KN KN KN 410.5972 KN·m
由钢规表5.2.2计算得由钢规表5.2.2计算得
N'Ex=
平面内等效弯矩系数βmx= 1 平面内等效弯矩系数βty= 1
构件编号设计假定
格构柱整体稳定性计算
ZJ-2 假定格构柱上端自由，下端与基础刚接
格构柱截面特征值

钢结构格构柱分析

x f 174N / mm2
< x f
(可 )
4、计算缀条
fy Af 8000 215 Vmax 20235 N 85 235 85
缀条按=45º 布置
Nt V1 / cos 20235/(2 0.707) 14310 N
最后得二肢缀板柱绕虚轴的换算长细比
x x
2 x
2 1
④ 计算 l x
2 l x l x l x 1 1 2 x 设计时应先假设单肢节段长细比1才能计算换算长细比。用换算长细比查x ，再按实腹式构件相同的公式验算稳定性： N x f
b1
1 2 a 且 6mm b1 a ， t 40 3
b1 ——缀板宽度 a ——肢件间距离（形心轴至形心轴） t ——缀板厚度
1
x y
1
a
作用：保证与柱肢刚性连接；对柱肢屈曲起支承作用；使 λy的计算误差在 5%以内。
② 缀板用角焊缝与肢件连接，搭接长度 20 ～ 30cm。 ③ 应设置横隔（联），间距不大于 8m 且不大于杆件较大宽度的9倍，每个发送单元不少于2个。作用：保证柱子变形过程中截面几何形状的稳定性；公式=M/W才能使用。截面抗弯模量W才能用材料力学公式计算。
④ 计算 l x
A l x 1 27 2 A1x
l x
设计时，应先假设（斜）缀条面积，然后，用式（4－ 15）算，再根据查x。稳定验算公式同实腹式 x x 构件。
4.7.2缀板式柱
a)
b)
V/2=1/2 l1/2 1/2
δ
•一般各缀板等距离布置，刚度相等。缀板内力按缀板与肢件组成的多层框架分析。屈曲时，除发生格构柱整体弯曲外，所有肢件也都发生S形弯曲变形，如图4－9所示。

格构柱胎架计算

9. 施工验算9.1屋面梁支承台架根据屋面梁支承台架的平面布置情况和受力情况，屋面梁支承台架拟采用截面形式为Φ609×12的焊接钢管。

9.1.1截面特性A=πdt=π×597×12=22506mm2i x=i y=0.35d=0.35×597=208.95mm=20.9cmλ=l/i，截面为b类。

9.1.2承载力计算l=15m时, λ=l/i=1500/20.9=71.8, 查表得φ=0.74N=φAf=0.74×22506×215=3580745N=3580.7KNl=20m时, λ=l/i=2000/20.9=95.7, 查表得φ=0.583N=φAf=0.583×22506×215=2821015N=2821KNl=25m时, λ=l/i=2500/20.9=119.6, 查表得φ=0.439N=φAf=0.439×22506×215=2124229N=2124.2KNl=30m时, λ=l/i=3000/20.9=143.5, 查表得φ=0.331N=φAf=0.331×22506×215=1601639N=1601.6KNl=35m时, λ=l/i=3500/20.9=167.5，查表得φ=0.255N=φAf=0.255×22506×215=1233891N=1233.9KN9.2主拱支承台架根据主拱的分段情况和主拱支承台架的平面布置情况，主拱支承台架拟选用由角钢组成的格构式支架，如图所示：9.2.1组合截面规格为1000×1000组合截面规格为1000×1000，单肢采用L90×8的角钢、缀条采用L63×8的角钢，缀条间距为1m。

①截面特性角钢L63×8的截面特性：A=9.51cm2、I x=34.5cm4、i x=1.90cm、i x0=2.4cm、i y0=1.23cm、z=1.85cm角钢L90×8的截面特性：A=13.9cm2I x=109cm4 、i x=2.76cm、i x0=3.48cmI y=I xi y=i x=√(长细比A/A1x=(4×A/A1y=(4×λ1max②承载力计算l=15m时, λx=λy=l/i=1500/47.6=31.5换算长细比λ0x=λ0y=33.3, 查表得φ=0.924N=φAf=1104549N=1104.5KNl=20m时, λx=λy=l/i=2000/47.6=42换算长细比λ0x=λ0y=43.4, 查表得φ=0.885N=φAf=1057929N=1057.9KNl=25m时, λx=λy=l/i=2500/47.6=52.5换算长细比λ0x=λ0y=53.6, 查表得φ=0.84N=φAf=1004136N=1004.1KNl=30m时, λx=λy=l/i=3000/47.6=63换算长细比λ0x=λ0y=63.9, 查表得φ=0.786N=φAf=939584N=939.6KNl=35m时, λx=λy =l/i=3500/47.6=73.5换算长细比λ0x=λ0y=74.3, 查表得φ=0.724N=φAf=865469N=865.5KN③单肢承载力λ1=l1/i1=1000/17.8=56.2，查表得φ1=0.827N1=φ1A1F=247149N=247.1KN9.2.2组合截面规格为1500×1500组合截面规格为1500×1500，单肢采用L90×8的角钢、缀条采用L63×8的角钢，缀条间距为1m。

3D3S双层吊车格构柱厂房分析验算演示

幸福作品大家好才是真的好！3D3S双层吊车格构柱厂房分析验算演示1，利用门钢模块建立模型，目的是利用程序参数化导荷载的功能，将恒载活载风载导入模型；可利用夹层命令在柱子上添加第二层吊车的牛腿节点，然后再删除夹层梁；1）填写相关参数；2）得到带恒、活、风载的模型；2，在原有模型的基础上，编辑模型1）增加吊车肢，添加吊车肢截面，并调整上柱对下格构柱屋盖肢的偏心；2）添加格构缀条（角钢、圆管、方管），肩梁（肩梁采用等截面H型截面，翼缘宽度可取与上柱翼缘等宽，肩梁截面高度取下格构柱整体截面高度一半左右，腹板厚度不宜小于10mm）；3）定义柱脚为分离式铰接柱脚；4）对格构缀条以及肩梁两端约束释放，均改为两端铰接；3，添加吊车荷载1）吊车参数添加（大连重工T＝100t，sn=31米，中级），最大轮压412KN，最小轮压98.6KN，横向水平刹车力14.45KN，双层吊车，吊车空载轮压的计算通过满载轮压换算所得，区别在于满载的时候吊车吊重满载（100T），空载的时候，吊车吊重为0；空载最大轮压211KN，最小轮压78.4KN，空载时无横向水平刹车力；2）通过吊车影响线计算得出的作用于牛腿上的反力，可编辑，可考虑附加荷载；附加荷载主要指制动系统，制动板等上面的活荷载（包括人行活荷载），一般取2.0KN，以及积灰荷载（金工车间有）；可通过人为对轮压反力乘一个1.05左右的系数来代替；4，进行地震分析1）地震参数填写；2）振型观察，周期显示；5，荷载组合编辑1）注意吊车荷载的情况，可取最不利的8种情况：（1）下满载上空载时下层吊车最大轮压在左，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（2）下满载上空载时下层吊车最大轮压在右，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（3）下空载上满载时上层吊车最大轮压在左，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（4）下空载上满载时上层吊车最大轮压在右，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（5）在以上8种情况下，每种情况再分横向水平刹车力向左（右），一共有16种情况；6，工况组合内力分析1）查看工况组合位移；2）查看工况组合最大内力（最大最小轴力、弯矩M2 M3）；7，定义上柱、格构下柱各分肢的绕2、3轴的计算长度1）定义上柱平面内为程序自动计算（填0），平面外取上柱整长，考虑柱顶系杆以及层吊车梁的作用；2）假定柱间支撑为三层支撑，6＋6＋6，则2阶格构柱的整体平面外计算长度为6米，对于屋盖肢和吊车肢来说，整体平面外就是单肢绕强轴（3轴）的计算长度；单肢绕2轴，由于缀条的作用，其计算长度取为缀条间距，也就是分段长度；定义格构下柱分肢计算长度（注意，此时分肢的2、3轴方向与上柱相反，也就是说与常规结构相反，分肢绕3轴实际为整榀结构的平面外，绕2轴为整榀结构的平面内），绕2轴，由于有格构缀条的布置，其计算长度为分段长度，所以计算长度系数填为1，绕3轴为整榀平面外，假设格构下柱设置柱间支撑以及通常系杆（采用双角钢，分别支撑屋盖肢和吊车肢），所以绕3轴计算长度为系杆到柱脚的间距和系杆到吊车梁间距两者的大者；3）格构缀条按照2力杆设计，计算长度系数为1，肩梁按照简支梁验算，绕2轴计算长度为平面外整长长度；8，定义各构件的验算规范1）定义所有柱采用钢结构规范验算，定义屋面梁采用门钢规范验算；2）定义验算参数：屋面梁挠度参考门钢规范，无吊顶采用1/180，有吊顶采用1/240；柱顶位移，有吊车带驾驶室，1/400；3）进行单元验算：单元校核（应力比下限0.6，应力比上限1），勾选结构为有侧移结构，程序会按照有侧移计算柱的计算长度（一般厂房平面内为有侧移结构）；4）查看验算结果，并调整构件截面直至合理经济。

3D3S双层吊车格构柱厂房分析验算演示

幸福作品大家好才是真的好！3D3S双层吊车格构柱厂房分析验算演示1，利用门钢模块建立模型，目的是利用程序参数化导荷载的功能，将恒载活载风载导入模型；可利用夹层命令在柱子上添加第二层吊车的牛腿节点，然后再删除夹层梁；1）填写相关参数；2）得到带恒、活、风载的模型；2，在原有模型的基础上，编辑模型1）增加吊车肢，添加吊车肢截面，并调整上柱对下格构柱屋盖肢的偏心；2）添加格构缀条（角钢、圆管、方管），肩梁（肩梁采用等截面H型截面，翼缘宽度可取与上柱翼缘等宽，肩梁截面高度取下格构柱整体截面高度一半左右，腹板厚度不宜小于10mm）；3）定义柱脚为分离式铰接柱脚；4）对格构缀条以及肩梁两端约束释放，均改为两端铰接；3，添加吊车荷载1）吊车参数添加（大连重工T＝100t，sn=31米，中级），最大轮压412KN，最小轮压98.6KN，横向水平刹车力14.45KN，双层吊车，吊车空载轮压的计算通过满载轮压换算所得，区别在于满载的时候吊车吊重满载（100T），空载的时候，吊车吊重为0；空载最大轮压211KN，最小轮压78.4KN，空载时无横向水平刹车力；2）通过吊车影响线计算得出的作用于牛腿上的反力，可编辑，可考虑附加荷载；附加荷载主要指制动系统，制动板等上面的活荷载（包括人行活荷载），一般取2.0KN，以及积灰荷载（金工车间有）；可通过人为对轮压反力乘一个1.05左右的系数来代替；4，进行地震分析1）地震参数填写；2）振型观察，周期显示；5，荷载组合编辑1）注意吊车荷载的情况，可取最不利的8种情况：（1）下满载上空载时下层吊车最大轮压在左，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（2）下满载上空载时下层吊车最大轮压在右，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（3）下空载上满载时上层吊车最大轮压在左，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（4）下空载上满载时上层吊车最大轮压在右，上层空载吊车最大轮压在左（右）；（5）在以上8种情况下，每种情况再分横向水平刹车力向左（右），一共有16种情况；6，工况组合内力分析1）查看工况组合位移；2）查看工况组合最大内力（最大最小轴力、弯矩M2 M3）；7，定义上柱、格构下柱各分肢的绕2、3轴的计算长度1）定义上柱平面内为程序自动计算（填0），平面外取上柱整长，考虑柱顶系杆以及层吊车梁的作用；2）假定柱间支撑为三层支撑，6＋6＋6，则2阶格构柱的整体平面外计算长度为6米，对于屋盖肢和吊车肢来说，整体平面外就是单肢绕强轴（3轴）的计算长度；单肢绕2轴，由于缀条的作用，其计算长度取为缀条间距，也就是分段长度；定义格构下柱分肢计算长度（注意，此时分肢的2、3轴方向与上柱相反，也就是说与常规结构相反，分肢绕3轴实际为整榀结构的平面外，绕2轴为整榀结构的平面内），绕2轴，由于有格构缀条的布置，其计算长度为分段长度，所以计算长度系数填为1，绕3轴为整榀平面外，假设格构下柱设置柱间支撑以及通常系杆（采用双角钢，分别支撑屋盖肢和吊车肢），所以绕3轴计算长度为系杆到柱脚的间距和系杆到吊车梁间距两者的大者；3）格构缀条按照2力杆设计，计算长度系数为1，肩梁按照简支梁验算，绕2轴计算长度为平面外整长长度；8，定义各构件的验算规范1）定义所有柱采用钢结构规范验算，定义屋面梁采用门钢规范验算；2）定义验算参数：屋面梁挠度参考门钢规范，无吊顶采用1/180，有吊顶采用1/240；柱顶位移，有吊车带驾驶室，1/400；3）进行单元验算：单元校核（应力比下限0.6，应力比上限1），勾选结构为有侧移结构，程序会按照有侧移计算柱的计算长度（一般厂房平面内为有侧移结构）；4）查看验算结果，并调整构件截面直至合理经济。

格构式轴心受压构件

柱的整体稳定性，对于缀条柱应使不大于整个构件
最大长细比（即和中的较大值）的0.7倍；
对于缀板柱，由于在失稳时单肢会受弯矩，所以对
单肢应控制得更严格些，应不大于40，也不大于
整个构件最大长细比的0.5倍（当
时，
取
）。
（4）缀条、缀板设计
格构柱的缀条和缀板的实际受力情况不容易确定。柱受力后的压缩、构件的初弯曲、荷载和构造上的偶然偏心，以及失稳时的挠曲等均使缀条和缀板受力。通常可先估算柱挠曲时产生的剪力，然后计算由此剪力引起的缀条和缀板的内力。
1）缀条的计算缀条的内力可与桁架的腹杆一样计算。如图，一个
斜缀条的内力 Nt 为
式中： V1 ――分配到一个缀条面上的剪力； n ――承受剪力 V1的斜缀条数，对单缀条 n=1 ，对交叉缀条 n=2 ； ――缀条的倾角，见图。
• 由于剪力方向的不定，斜缀条可能受压也可能
受拉，设计时应按最不利情况,所以应一律按轴心受压构件设计。
• 轴心压杆在受力弯曲后任意截面上的剪力 V
（图）为
因此，只要求出轴心压杆的挠曲线 y 即可求得截面上的剪力V 。考虑杆件的初始弯曲和荷载作用点的偶然偏心等因素，可求出挠曲线 y 。我国钢结构设计规范根据对不同钢号压杆所做了计算结果，经分析后得到了计算剪力 V 的实用计算公式
• 所得到的 V 假定沿构件全长不变，如图示。 • 有了剪力后，即可进行缀条和缀板的计算
格构式轴心受压构件
轴心受压格构柱的设计包括以下一些主要内容： ① 截面选择； ② 强度验算 ③ 整体稳定验算； ④ 单肢验算； ⑤ 刚度计算； ⑥ 缀条或缀板设计； ⑦ 连接节点设计； ⑧ 柱脚设计。本节主要介绍六项内容。

格构柱的验算.

（1）截面形式轴心受格构柱一般采用双轴对称对称截面。

常用的截面形式是用两根槽钢或工字钢作为肢件（图a～c），有时也采用四个角钢或三个圆管作为肢件（图d、e）。

格构柱的优点是肢件间的距离可以调整，能使构件对两个主轴的稳定性相等。

工字钢作为肢件的截面一般用于受力较大的构件。

用四个角钢作肢件的截面形式往往用于受力较小而长细比较大的构件。

肢件采用槽钢时，宜采用图a的形式，在轮廓尺寸相同的情况下，可得到较大的惯性矩 Ix，比较经济而且外观平整，便于和其他构件连接。

缀条式格构柱常采用角钢作为缀条。

缀条可布置成不带横杆的三角形体系或带横杆的三角形体系。

缀板式格构柱常采用钢板作为缀板。

（2）截面的初步选择设计截面时，首先应根据使用要求、受力大小和材料供应情况等选择柱的形式。

中、小型柱可用缀条柱或缀板柱，大型柱宜采用缀条柱。

然后根据轴力 N 和两个主轴方向的计算长度（ l0x 和l0y）初步选定截面尺寸。

具体步骤如下：①计算对实轴的整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。

②计算对虚轴的整体稳定以确定两肢间的距离。

为了获得等稳定性，应使λx = λy（ x为虚轴，y 为实轴）。

用换算长细比的计算公式，即可解得格构柱的λx，对于双肢格构柱则有缀条柱缀板柱由λx 求出对虚轴所需的回转半径ix= l0x/λx，可得柱的h≈ ix/a1。

（1）强度验算强度验算公式与实腹柱相同。

柱的净截面面积 An不应计入缀条或缀板的截面面积。

（2）整体稳定验算分别对实轴和虚轴验算整体稳定性。

对实轴作整体稳定验算时与实腹柱相同。

对虚轴作整体稳定验算时，轴心受压构件稳定系数应按换算长细比λ0x查出。

换算长细比λ0x，则按相关知识表中的有关公式计算。

（3）单肢验算格构柱在两个缀条或缀板相邻节点之间的单肢是一个单独的轴心受压实腹构件。

它的长细比为λ1=l0l/il，其中 l01为计算长度，对缀条柱取缀条节点间的距离，对缀板柱焊接时取缀板间的净距离（图）；螺栓连接时，取相邻两缀板边缘螺栓的最近距离； i1为单肢的最小回转半径，即图中单肢绕1－1轴的回转半径。

变截面悬臂格构柱的计算长度系数及设计公式

变截面悬臂格构柱的计算长度系数及设计公式万月荣【摘要】变截面格构柱受力合理,节省材料,在工程中应用广泛.基于格构柱标准节“上下截面转角相等”准则,采用能量等效的方法,建立了变截面格构柱的等效抗弯刚度.将等效刚度用于悬臂柱的整体稳定分析,得到其屈曲方程.通过大量数值计算,拟合得到精度较高的计算长度系数公式.进行了一系列算例分析,并和有限元以及其他文献的结果对比,表明本文的公式具有很好的精度,结果偏于安全.最后通过引入修正系数,得到和规范形式一致的设计公式,可为工程设计人员提供参考.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2016(032)004【总页数】7页(P13-19)【关键词】变截面;悬臂格构柱;稳定;计算长度系数;近似公式;设计公式【作者】万月荣【作者单位】同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092【正文语种】中文变截面格构柱由于受力合理，节省材料，在工程中得到广泛应用，如输电塔、起重机械［1］等。

Brown［2］、Friedman［3］、李爽［4］、传光红［5］等建立了变截面梁柱单元的刚度矩阵，可以用于有限元分析。

刘书江等［6］、童根树［7］研究了等截面格构柱的稳定问题。

邓科等［8］通过有限元计算，研究了轴心受压梭形变截面钢管格构柱的弹性屈曲。

沈瑞宏等［9］研究了变刚度悬臂柱的整体稳定，提出了适用于高层建筑的计算公式。

洪文明［10］基于能量等效准则，导出了变截面格构柱的等效刚度，并将其用于悬臂柱的整体稳定分析。

文献［10］在推导格构柱的等效抗弯刚度时，以图1所示一个标准节为研究对象，认为上下截面边缘的竖向位移相等，这使标准节上下截面的转角并不相等，并且上下截面的弯矩亦不相等，这可能会导致较大的误差。

另外，文献［10］仅给出了悬臂格构柱的屈曲控制方程，不便于工程应用。

本文在文献［10］的基础上，基于格构柱标准节上下截面转角相等的准则，采用能量等效的方法，重新建立变截面格构柱的等效抗弯刚度，将其用于悬臂柱的整体稳定分析。

塔吊格构柱稳定性验算方法

塔吊格构柱稳定性验算方法本工程塔吊基础下的格构柱高度最长为20.5m，依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003) ，计算模型选取塔吊最大独立自由高度60m，塔身未采取任何附着装置状态。

1、格构柱截面的力学特性：格构柱的截面尺寸为0.502×0.502m；主肢选用:16号角钢b×d×r=160×16mm；缀板选用(m×m):0.42×0.2主肢的截面力学参数为 A0=49.07 cm2，Z0=4.55cm，Ix0=1175.08cm2，Iy0=1175.08cm2；格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：格构柱的x-x轴截面总惯性矩：经过计算得到：=4×[1175.08+49.07×(50.2/2-4.55)2]=87589.85cm4；IxI=4×[1175.08+49.07×(50.2/2-4.55)2]=87589.85cm4；y2、格构柱的长细比计算：格构柱主肢的长细比计算公式：其中 H ──格构柱的总高度，取21.7m；I ──格构柱的截面惯性矩，取,Ix =87589.85cm4，Iy=87589.85cm4；A──一个主肢的截面面积，取49.07cm2。

经过计算得到x =102.72,y=102.72。

格构柱分肢对最小刚度轴1-1的长细比计算公式:其中 b ──缀板厚度，取 b=0.5m。

h ──缀板长度，取 h=0.2m。

a1──格构架截面长，取 a1=0.502m。

经过计算得 i1=[(0.25+0.04)/48+5×0.2520/8]0.5=0.404m。

1=21.7/0.404=53.7。

换算长细比计算公式：经过计算得到kx =115.91,ky=115.91。

3、格构柱的整体稳定性计算：格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：其中 N ──轴心压力的计算值(kN)；取 N=1791.33kN；A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×49.07cm2；──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；根据换算长细比0x =115.91,0y=115.91查《钢结构设计规范》得到x =0.520,y=0.520。

塔吊格构柱验算书

I 36124 = =16.67cm A 130.05
l r 610 =36.6 16.67
λx=λy= =
-1-
λ 1= 1 =
l i1
65 =23.47 2.77
2 λ0X= λ2 + λ1 x
= 36.6 2 + 23.47 2 =43.47=λ0y 查（b 类） ϕ 表，得： ϕ =0.882 二、截面验算 1．整体稳定验算： σ=
2082 40 + × 8.7 ） ÷ 4=480.5kN。 2 .2 2 . 5 2
计算式参照同济大学出版社出版的《钢结构设计原理》第 147— —155 页。一、基本特性角钢 A=4×32.512=130.05cm2,单肢最小回转半径 i1=2.77cm。整个截面惯性矩： IX=Iy=4(603.68+32.512×16.12) =36124cm4 ix=iy=
σ 2 + 1.5τ 2 = ( f
7648090 2 47504 2 ) + 1.5 × ( ) 85050 1890
1 6
= 8086 + 948 =95.05N/mm2<1.22×160=195.2 N/mm2
∴ 塔吊格构柱符合要求。
-3-
三、缀板验算: 作用在柱上的计算剪力： V=
f y 13005 × 215 235 A× f = =32895N × × 85 235 85 235
作用在一侧缀板上的剪力： T=
V × a 32895 65 + 28 = × =47504N c=
V × a 32895 65 + 28 = × =764809N·cm 2 2 2
塔吊格构柱验算书

格构柱承载力验算

附件：格构柱承载力验算格构柱稳定性验算（钢结构设计规范GB50017-2003）：一、计算参数1、计算参数分项系数γ0＝ 1.375 1.25x1.1最大设计轴力标准值Nk=928KN 格构柱长度L0=11.35m 计算长度系数μ=1按两端铰支考虑x方向偏心距x0=0cmy方向偏心距y0= 5.675cm 格构柱计算长度L0x=L0y=μ*L0=11.35m 最大设计弯矩标准值Mxk=0KN-m 最大设计弯矩标准值Myk=52.664KN-m 2、格构柱参数钢材牌号Q 235B抗拉、抗压和抗弯强度f=215MPa弹性模量E= 2.06E+05N/mm 2（1）单肢特性等边角钢 L140x14b0=140mm t0=14mm A0=37.57cm 2e0= 3.98cm沿e-e轴 Ix0=Iy0=688.81cm 4沿1-1轴 I1=284.06cm 4ix0=iy0= 4.28cmi 1=2.75cm （2）缀板特性a1=400mm b1=300mm t1=10mm d1=800mm（3）组合截面特性460x460组合截面Lx=Ly=460mmAn＝4*A 0=150.28cm 2按照1/200垂直度取二、强度验算σ=σ1+σ2+σ3=N/An+Mx/(γx*Wnx)+My/(γy*Wny)≤f公式5.2.1σ1=N/An=84.91N/mm 2σ2=Mx/(γx*Wnx)=0.00N/mm 2σ3=My/(γy*Wny)=29.16N/mm 2其中γx=1截面塑性发展系数，按表5.2.1取γy=1Wnx=Inx/(Lx/2)=2483.50cm 3Wny=Iny/(Ly/2)=2483.50cm 3Inx=4*(Ix0+A0*dx 2)=57120.5929cm 4绕x-x轴的惯性矩Iny=4*(Iy0+A0*dy2)=57120.5929cm4绕y-y轴的惯性矩σ=σ1+σ2+σ3=114.07N/mm 2≤f=215N/mm 2强度满足要求。

(完整版)缀板式格构柱计算

=
3.942E+07 17.9 37.5 38.5
mm4 N/mm² N/mm² N/mm²
焊缝综合应力：
T V f
2
T
N 2
67.7 N/mm²
～2～
≤
[f]=215N/mm²
≤
[f]=215N/mm²
满足要求
25
满足要求
6
满足要求
≤ftw=160N/mm²
满足要求
理论教学的压杆计算长
分肢轴力：
N1
N 4
Mx 4 y1
My 4 y1
λ1=
6.534E+05 N 15.92
根据b类截面，查表得
0.983
N1 A1
135.5 N/mm² 满足要求
五、其他验算及构造要求
缀板线刚度之和：
柱分肢线刚度：
λ1=
15.92
λ1=
15.92
12
4t
B
h23 2
z
0
Ix/a=
≤
40
≤
0.5λmax=
～3～
缀板式格构柱计算书
注：蓝色区域为需要填入的数据，其余为自动计算。
一、计算参数
由于格构柱x轴与y轴对称，因此仅按一个方向最不利情况考虑即可。
材料：
Q235
fy=
215 N/mm²
角钢：
L160×16
格构柱：
柱截面宽
A1= 4907 mm² ix= 48.9 mm z0= 45.5 mm B= 460 mm
2.927E+05 mm³
1.469E+04 mm³
刚度比值：缀板焊缝连接验算：
V Af f y 85 235

塔吊基础计算(格构柱)

塔吊基础计算（格构柱)八、基础验算基础承受的垂直力:P=449KN 基础承受的水平力：H=71KN 基础承受的倾翻力矩: M=1668KN.m(一）、塔吊桩竖向承载力计算：1、单桩桩顶竖向力计算:单桩竖向力设计值按下式计算：Q ik=（P + G ）/n ±M/a2式中:Q ik—相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力；P-塔吊桩基础承受的垂直力，P=449KN；G—桩承台自重，G=(4。

8×4。

8×0。

4+4。

8×4。

8×1.3）×25=979.2KN;P+G=449+979。

2=1428.2KNn—桩根数，n=4；M—桩基础承受的倾翻力矩,M=1668+71×1.3=1760。

3KN。

m；a—桩中心距,a=3.2m。

Q ik=1428.2/4±1760.3/3.2×2单桩最大压力：Q压=357.05+389.03=746。

08KN单桩最大拔力: Q拔=357。

05-389。

03=-31。

98KN2、桩承载力计算：(1)、单桩竖向承载力特征值按下式计算：R a = q pa A P+u P∑q sia L i式中: R a—单桩竖向承载力特征值；q pa、q sia—桩端阻力，桩侧阻力特征值；A P—桩底端横截面面积；u P—桩身周边长度;L i—第i层岩土层的厚度。

5号塔吊桩：对应的是8—8剖的Z52。

桩顶标高为-6。

8m，绝对标高为-1.9m，取有效桩长52m，桩端进入6—1粘土层2。

19m。

52R a = 0.8×3。

14×(4×12。

51+16×3.8+14×14.4+18×19.1+30×2。

19）=1813.51>746。

08KN 满足要求3、承台基础的验算(1）承台弯矩计算Mx1=My1=2×（746。

双槽钢格构柱分肢验算

双槽钢格构柱分肢验算
随着经济的发展，城市的建设采用了先进的设计理念。

双槽钢格构柱法作为一种新的框架结构，在建筑行业中得到了广泛的应用，并受到广大设计师们的追捧。

双槽钢格构柱分肢验算，就是一项验算构架验算，其主要目的是防止双槽钢格构柱在进行钢结构框架设计时出现超限状况。

此项验算的正确性及可行性无疑是一项艰难的任务。

双槽钢格构柱分肢验算的起始是要求用钢结构设计时建立平衡型双槽钢格构柱，然后根据计算的双槽钢格构柱及其表面的配筋模式，分析其荷载的变动情况，以求昆钢构件的分肢抗力，再根据钢材材料的性能以及构件的设计要求，检验构件的强度以及验算双槽钢格构柱分支的可行性。

此外，在进行双槽钢格柱分肢验算时，应考虑设计要求，确定钢构件的尺寸及施工工艺，以保证双槽钢格构柱的质量及安全性，在实践施行中创造更大的经济效果。

总之，双槽钢格构柱分肢验算是一项艰巨的任务，但在建筑行业中有着广泛的应用，同时它还可以有效提高工程的质量，参与防止结构发生超限状况的倾斜，提高工程整体的质量及安全性，减少建筑费用的开支等等，新的设计理念也受到了设计师们的追捧，及期待实现更多经济效构性和安全性。

基坑支护中格构柱计算分析

基坑支护中格构柱计算分析摘要：以实际基坑工程项目为例，分析基坑支护中格构柱的相关规范规定及计算方法，通过工程实例对格构柱的内力进行分步验算，方便设计人员在基坑支护设计中参考，有利于基坑支护工程设计及计算的标准化建设。

关键词：基坑支护；钢支撑；格构柱；计算算例为满足日益增长的市民出行，城市轨道交通的建设稳中有进。

地铁车站一般位于城市繁华地带，由于基坑周边建构筑物及交通等因素的限制，地铁车站的长条型基坑通常采用控制基坑变形较好且有利于重复使用的排桩+钢管内支撑结构进行支护，基坑宽度大于20m时，一般需要在基坑中间设置格构柱。

本文梳理了格构柱的相关规范规定，并通过计算实例进行格构柱的分析验算，便于设计人员参考使用。

我国现行《建筑基坑支护设计规程》JGJ 120-2012(以下简称“《支护规程》”)第4.9.10条第2款规定了单层支撑的立柱及多层支撑底层立柱的受压计算长度应取底层支撑底面至基坑底面的净高度与立柱直径或边长的5倍之和。

《支护规程》第4.9.15条规定了立柱长细比不宜大于25。

对于立柱计算，《支护规程》4.9.5条及4.9.10条规定，对于在内支撑结构上的竖向荷载较小，且内支撑结构的水平构件按连续梁计算时，立柱可按偏心受压构件计算。

对于钢支撑其竖向荷载较小，为简化计算，立柱按轴心受压构件考虑，但根据《支护规程》无法确定立柱的竖向轴力设计值，笔者查阅了相关规范，《广州地区建筑基坑支护技术规定》GJB 02-98(以下简称“《广州规定》”)第6.9.12条规定，立柱内力宜根据支撑条件按空间杆系结构力学计算，也可按轴心受压构件计算，轴线力设计值宜可按下式确定：其中结合以上规定，则可在围护计算查出支撑轴力标准值的情况下，较为简洁的进行立柱强度及稳定性验算。

结合以上分析，下面给出一个钢结构格构柱立柱的计算实例，方便设计人员参考使用。

某基坑支护形式为两道支撑结构，底层支撑中心距离基底竖向高度5m，立柱采用460×460mm角钢缀板式格构柱，角钢采用等边160×14mm，缀板采用420×300×10mm，相邻缀板中心距为0.7m，钢材牌号均为Q235，第一道支撑轴力标准值为1255kN，第二道支撑轴力标准值为7945kN，上部支撑、连系梁及施工荷载自重为80kN，则支撑传到立柱上的竖向力标准值为80+0.1（1255+7945）=1000kN，基坑安全等级为一级，重要性系数，根据以上条件验算立柱稳定性。

格构柱计算(修订版)-精选

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。

格构柱稳定性计算

格构柱稳定性的计算依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。

1.格构柱截面的力学特性：格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m；主肢选用:20号角钢b×d×r=200×24×18mm；缀条选用:20号角钢b×d×r=200×24×18mm；主肢的截面力学参数为A0=90.66cm2，Z0=5.87cm，I x0=3338.25cm4，I y0=3338.25cm4；缀条的截面力学参数为A t=90.66cm2；格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：格构柱的x-x轴截面总惯性矩：经过计算得到：I x=4×[3338.25+90.66×(45/2-5.87)2]=113644.70cm4；I y=4×[3338.25+90.66×(45/2-5.87)2]=113644.70cm4；2.格构柱的长细比计算：格构柱主肢的长细比计算公式：其中H──格构柱的总计算长度，取21.80m；I──格构柱的截面惯性矩，取,I x=113644.70cm4，I y=113644.70cm4；A0──一个主肢的截面面积，取90.66cm2。

经过计算得到x=123.15,y=123.15。

换算长细比计算公式：其中A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×90.66cm2；A1──格构柱横截面所截垂直于x-x轴或y-y轴的毛截面面积，取2×90.66cm2；经过计算得到kx=123.47,ky=123.47。

3.格构柱的整体稳定性计算：格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：其中N──轴心压力的计算值(kN)；取N=1130.42kN；A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×90.66cm2；──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；根据换算长细比0x=123.47,0y=123.47≤150满足要求!查《钢结构设计规范》得到x=0.42,y=0.42。