钢结构设计轴心受力构件截面强度计算

钢结构设计轴心受力构件截面强度计算

7.1.1 轴心受拉构件，当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时，其截面强度计算应符合下列规定：

1 除采用高强度螺栓摩擦型连接者外，其截面强度应采用下列公式计算：

2 采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，其毛截面强度计算应采用式（7.1.1-1），净截面断裂应按下式计算：

3 当构件为沿全长都有排列较密螺栓的组合构件时，其截面强度应按下式计算：

式中：N——所计算截面处的拉力设计值(N)；

f——钢材的抗拉强度设计值(N／mm2)；

A——构件的毛截面面积(mm2；

A n——构件的净截面面积，当构件多个截面有孔时，取最不利的截面(mm2)；

f u——钢材的抗拉强度最小值(N／mm2)；

n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；

n1——所计算截面(最外列螺栓处)高强度螺栓数目。

7.1.2 轴心受压构件，当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时，截面强度应按本标准式(7.1.1-1)计算。但含有虚孔的构件尚需在孔心所在截面按本标准式(7.1.1-2)计算。

7.1.3 轴心受拉构件和轴心受压构件，当其组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时，应将危险截面的面积乘以有效截面系数η，不同构件截面形式和连接方式的η值应符合表7.1.3的规定。

表7.1.3 轴心受力构件节点或拼接处危险截面有效截面系数

条文说明

7.1.1 原规范在条文说明中给出了式(7.1.1-1)和式(7.1.1-2)，并指出“如果今后采用屈强比更大的钢材，宜用这两个公式来计算，以确保安全”。当前，屈强比高于0.8的Q460钢已开始采用，为此，用这两个公式取代了净截面屈服的计算公式。对于Q235和Q345钢，用这两个公式可以节约钢材。

当沿构件长度有排列较密的螺栓孔时，应由净截面屈服控制，以免变形过大。

7.1.2 轴压构件孔洞有螺栓填充者，不必验算净截面强度。

7.1.3 有效截面系数是考虑了杆端非全部直接传力造成的剪切滞后和截面上正应力分布不均匀的影响。

第一章7.2 轴心受压构件的稳定性计算

7.2.1 除可考虑屈服后强度的实腹式构件外，轴心受压构件的稳定性计算应符合下式要求：

式中：φ——轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者)，根据构件的长细比(或换算长细比)、钢材屈服强度和表7.2.1-1、表7.2.1-2的截面分类，按本标准附录D采用。

表7.2.1-1 轴心受压构件的截面分类(板厚t＜40mm)

注：1 a*类含义为Q235钢取b类，Q345、Q390、Q420和Q460钢取a类；b*类含义为Q235钢取c类，Q345、Q390、Q420和Q460钢取b类；

2 无对称轴且剪心和形心不重合的截面，其截面分类可按有对称轴的类似截面确定，如不等边角钢采用等边角钢的类别；当无类似截面时，可取c类。

表7.2.1-2 轴心受压构件的截面分类(板厚t≥40mm)

7.2.2 实腹式构件的长细比λ应根据其失稳模式，由下列公式确定：

1 截面形心与剪心重合的构件：

1) 当计算弯曲屈曲时，长细比按下列公式计算：

式中：l0x、l0y——分别为构件对截面主轴x和y的计算长度，根据本标准第7.4节的规定采用(mm)；

i x、i y——分别为构件截面对主轴x和y的回转半径(mm)。

2) 当计算扭转屈曲时，长细比应按下式计算，双轴对称十字形截面板件宽厚比不超过15εk者，可不计算扭转屈曲。

式中：I0、I t、I w——分别为构件毛截面对剪心的极惯性矩(m m4)、自由扭转常数(m m4)和扇性惯性矩(m m6)，对十字形截面可近似取I w＝0；

I w——扭转屈曲的计算长度，两端铰支且端截面可自由翘曲者，取几何长度l；两端嵌固且端部截面的翘曲完全受到约束者，取0.5l(mm)。

2 截面为单轴对称的构件：

1) 计算绕非对称主轴的弯曲屈曲时，长细比应由式(7.2.2-1)、式(7.2.2-2)计算确定。计算绕对称主轴的弯扭屈曲时，长细比应按下式计算确定：

式中：y s——截面形心至剪心的距离(mm)；

i0——截面对剪心的极回转半径，单轴对称截面i20＝y2s＋i2x＋i2y(mm)；

λz——扭转屈曲换算长细比，由式(7.2.2-3)确定。

2) 等边单角钢轴心受压构件当绕两主轴弯曲的计算长度相等时，可不计算弯扭屈曲。塔架单角钢压杆应符合本标准第7.6节的相关规定。

3) 双角钢组合T形截面构件绕对称轴的换算长细比λyz可按下列简化公式确定：

图7.2.2-1 双角钢组合T形截面

b-等边角钢肢宽度；b1-不等边角钢长肢宽度；b2-不等边角钢短肢宽度

3 截面无对称轴且剪心和形心不重合的构件，应采用下列换算长细比：式中：N xyz——弹性完善杆的弯扭屈曲临界力，由式(7.2.2-15)确定(N)；

x s、y s——截面剪心的坐标(mm)；

i0——截面对剪心的极回转半径(mm)；

N x、N y、N z—分别为绕x轴和y轴的弯曲屈曲临界力和扭转屈曲临界力(N)；

E、G——分别为钢材弹性模量和剪变模量(N／m m2)。

4 不等边角钢轴心受压构件的换算长细比可按下列简化公式确定(图7.2.2-2)：

7.2.3 格构式轴心受压构件的稳定性应按本标准式(7.2.1)计算，对实轴的长细比应按本标准式(7.2.2-1)或式(7.2.2-2)计算，对虚轴[图7.2.3(a)]的x轴及图7.2.3(b)、图7.2.3(c)的x轴和y轴应取换算长细比。换算长细比应按下列公式计算：

1 双肢组合构件[图7.2.3(a)]：

图7.2.2-2 不等边角钢

注：v轴为角钢的弱轴，b1为角钢长肢宽度