格构柱设计与分析

格构柱的设计与分析

摘要：格构柱设计时应考虑强度、刚度、缀板抗剪、整体稳定和分肢稳定，通过迭代计算初步确定构件截面。通过某工程双槽钢格构柱的计算发现分肢稳定是格构式构件设计的关键，合理设计缀板的间距可以达到经济安全的目的。

关键词：格构柱设计双槽钢缀板

中图分类号：tu392 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2013）01（a）-00-02

格构柱属于压弯构件，多用于厂房框架柱和独立柱，优点在于很好的节约材料；截面一般为型钢或钢板设计成双轴对称或单轴对称的截面。格构体系构件由肢件和缀材组成。格构柱可能是主要的应用形式，有缀条柱和缀板柱。格构柱的主要思想是：将材料面积向距离惯性轴远的地方布置，能保证相同轴向抗力条件下增强构件抗弯性能，并且节省材料。格构式受压构件分肢通常采用槽钢和工字钢，构件截面具有对称轴。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，可按b类截面进行计算。

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。

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。

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8 m。

1 格构柱的设计步骤

（1）格构柱的设计主要包括以下内容：①选择截面形式，确定钢号。②估算截面尺寸，估算计算长度，计算内力。③验算强度、刚度、整体稳定性、分肢稳定性、缀材计算。

（2）强度计算：绕虚轴（x轴）弯曲不考虑塑性发展

。

（3）刚度验算：绕虚轴（x轴）换算长细比λ0x100 mm，满足构造要求。

验算虚轴稳定：缀板净距

，取43 cm。

查表得φ=0.826（b类截面）。

λmax=47.43，λ1=22.052c/3，=2×28.32/3=18.88 cm，厚度t b>c/40=28.32/40=0.71，取h b x t b=200×8。

相邻缀板净距l01=43cm，相邻缀板中心距

l1=l01+hb=43+20=63cm，缀板线刚度之和与分肢线刚度比值：，满足缀板的刚度要求。

柱的剪力v=26313n，每个缀板面剪力v1=13157 n

弯矩mb1=v1l1/2=13157×63/2=414446 n*cm

剪力 vb1= v1l1/c=13157×63/28.32=29269 n

满足缀板的要求。

2.4 缀板焊缝计算：

采用三面周围角焊缝。计算时可偏于安全的仅考虑端部纵向焊缝，按构造要求取焊缝尺寸hf=6 mm，lw=200 mm。则ar=0.7×0.6×20=8.4cm2，

wr=1/6×0.7×0.6×202=28cm3在弯矩mb1和剪力vb1共同作用下焊缝的应力为：

参考文献

[1] 陈绍蕃.钢结构设计原理[m].北京，科学出版社，1987：91-95.

[2] 钢结构设计规范（gb50017-2003）及条文说明[m].北京，中国计划出版社，2009.