钢结构中钢梁、钢柱的截面估算

钢结构中钢梁、钢柱的截面估算

2013-11-08 17:25:42| 分类：钢结构设计|举报|字号订阅

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梁的设计：

1.型钢梁设计

由梁的荷载和支承情况根据内力计算得到梁的最大弯矩，根据选用的型钢材料确定其抗弯强度设计值，由此求得所需要的梁净截面抵抗矩，然后在型钢规格表中选择型钢的型号。最后对选定的型钢梁截面进行强度、刚度和整体稳定验算。

2.组合梁设计

梁的截面选择步骤为：估算梁的高度（一般用经济高度）、确定腹板的厚度和翼缘尺寸，然后验算梁的强度、稳定和刚度。

柱的设计：

1.实腹柱设计

截面选择的步骤如下：

（1）假定柱的长细比，一般在50—90范围之内，轴力大而长度小时，长细比取小值，反之取大值；

（2）根据已假定的长细比，查得轴心受压稳定系数。然后根据已知轴向力和钢材抗压强度设计值求得所需截面积；

（3）求出截面两个主轴方向所需的回转半径（根据已知的两个方向的计算长度和长细比）；（4）由此计算出截面轮廓尺寸的高和宽；

（5）通过求得的截面面积和宽以及高，再根据构造要求、钢材规格等条件，选择柱的截面形式和确定实际尺寸；

（6）验算实腹柱的截面强度、刚度，整稳和局稳；

2.格构柱设计

截面选择的步骤如下：

（1）假定长细比，一般在50—90之间；

（2）计算柱绕实轴整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。根据假定的长细比，查稳定系数，最后确定所需的截面面积；

（3）计算所需回转半径；

（4）算出截面轮廓尺寸宽度和高度；

（5）计算虚轴长细比；通过求得的面积、高度和宽度以及考虑到钢材规格及构造要求选择柱的截面形式和确定实际尺寸。

（6）强度、刚度和整稳验算；

（7）缀条设计和缀板设计；

我总结了个轴心受压格构柱的设计步骤：

1、初选肢件截面，并验算柱绕实轴的刚度和整稳；

(1) 假定绕实轴的长细比λy/，一般在50～90之间。

(2) 求A r、iy r。（按整个柱截面绕实轴的整稳求A r）

(3) 查选分肢截面。

(4) 验算绕实轴的刚度和整稳。

2、确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴的刚度和整稳；

(1) 假定绕虚轴的换算长细比λ0x/。

根据等稳定原则，一般假定λ0x/=λy。

(2) 求λx r、ix r。

对缀条柱，先假定缀条角钢型号，查面积A L，进而求A1x。

对缀板柱，先假定缀条分肢的长细比λ1/。

再依换算长细比公式求λxr。

(3) 求a r，并确定b、a。b为柱截面总宽。

a r=2·(ix r2 - i12)1/2

b r=a r+2·Z0

对b r取整得b，进而得到a。

(4) 验算柱绕虚轴的刚度和整稳。

按Ix→ix→λx→λ0x的次序求出几何特性，再验算。

3、分肢的稳定验算；

先算出分肢的计算长度l01，进而得到λ1。

验算公为：缀条柱，λ1≤0.7λmax；缀板柱，λ1≤0.7λmax且λ1≤40。

4-1、缀条设计(仅针对缀条格构柱)；

(1) 求一根缀条受到的轴力N1。

(2) 求缀条的计算长度。

(3) 求缀条的长细比λ。

(4) 缀条的刚度稳定验算，单连单角纲注意f乘折减系数η。

4-2、缀板设计(仅针对缀板格构柱)；

(1) 求每个缀板受到的剪力V1。

(2) 初选缀板尺寸。

(3) 求相邻缀板的中心距。

(4) 验算缀板的线刚度之和与分肢线刚度的比值。

(5) 验算缀板的抗弯强度和抗剪强度。

5、横隔布置。

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型钢梁设计较为简单，焊接组合截面梁稍复杂，难点在于初始截面的假定。我总结了个截面假定步骤：

1、截面高度h：

1) 容许最大高度hmax。由于建筑或工艺专业的限制，梁高不能突破的高度。

2) 刚度要求的最小高度hmin。hmin≥0.778x10-6fl2/[w]

3) 经济梁高he。he=7·(Wx/)1/3-300mm

最终梁高的确定：hmin≤h≤hmax且h≈he

2、腹板厚度tw：

1) 抗剪要求的最小厚度twmin。twmin =1.2Vmax/(h0·fv)

2) 经济厚度tw e。tw e=h01/2/3.5

3) 构造要求。规范GB50017规定：h0/tw≤250·(235/fy)1/2

最终腹板厚度的确定：tw≥ twmin，tw≈tw e并满足构造要求。

3、翼缘板的宽度b、厚度t：

根据W X/的值，先算出翼缘板面积A f，再确定b、t。

1)翼缘板面积A f。A f≥W x//h0-tw·h0/6

2)翼缘板的宽度b、厚度t 。已知A f确定b、t时，需考虑以下条件：① b=h/6~h/2.5②b≥180mm

③t≥(A f/26)1/2

此处顺便验算了翼缘板的局部稳定，即自由宽厚比。

至此梁截面的所有参数都已初步确定