格構(gòu)式柱柱梁連接

1、頁眉內(nèi)容軸心受壓構(gòu)件整體彎曲后，沿桿長各截面上將存在彎矩和剪力。對(duì)實(shí)腹式構(gòu)件，剪力引起的附加變形很小，對(duì)臨界力的影響只占3 / 1000 左右。因此，在確定實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界力時(shí)，僅僅考 慮了由彎矩作用所產(chǎn)生的變形，而忽略了剪力所產(chǎn)生的變形。對(duì)于格構(gòu) 式柱，當(dāng)繞虛軸失穩(wěn)時(shí)，情況有所不同，因肢件之間并不是連續(xù)的板而 只是每隔一定距離用綴條或綴板聯(lián)系起來。柱的剪切變形較大，剪力造 成的附加撓曲影響就不能忽略。在格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)中，對(duì)虛軸失穩(wěn)的計(jì) 算，常以加大長細(xì)比的辦法來考慮剪切變形的影響，加大后的長細(xì)比稱 為換算長細(xì)比。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)綴條柱和綴板柱釆用不同的換算長細(xì)比計(jì)算公式。(1

2、)雙肢綴條柱根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，當(dāng)考慮剪力的影響后，其臨界力的表達(dá)為：N亠1=怛 人2 1 +響卩氏式中兀一一格構(gòu)柱繞虛軸臨界力換算為實(shí)腹柱臨界力的換算長細(xì)比。心=忑+於EAy( 5.25)/一一單位剪力作用下的軸線轉(zhuǎn)角(單位剪切角)。現(xiàn)取圖5.16(a)的一段進(jìn)行分析，以求出單位剪切角了。如圖5.16(b) 所示，在單位剪力作用下一側(cè)綴材所受剪力叫=1/2。設(shè)一個(gè)節(jié)間內(nèi)兩側(cè) 斜綴條的面積之和A1,其內(nèi)力= 1/sina ；斜綴條長ld =/1/coscr ,貝！J ：斜；29頁眉內(nèi)容綴條的軸向變形為:=1/2說1/2圖516綴條拄的剪切變形廠讐二 A】一一斜綴條總面積E4|EAX sin tz

3、 cos a假設(shè)變形和剪切角是有限的微小值，則由亠引起的水平變位為：=丄=!sin a EA sin a cos a故剪切角了為：y = = 5.26)人 E4, sin a cos a這里，Q為斜綴條與柱軸線間的夾角，代入式(525)中得：心=y +7T1EAy(5.25)I兀+*?(5.27) snr acosa一般斜綴條與柱軸線間的夾角在40。70。范圍內(nèi)，在此常用范圍, 滬/(sinbcosa)的值變化不大(圖5.17),我國規(guī)范加以簡化取為常數(shù)27, 由此得雙肢綴條柱的換算長細(xì)比為：A).r = ”/ + 刃才(5.28)29頁眉內(nèi)容圖 5-17 /(sincrcosa)值式中 九

4、一一整個(gè)柱對(duì)虛軸的長細(xì)比(不計(jì)綴材);A-整個(gè)柱肢的毛截面面積；Ai一個(gè)節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條毛截面面積之和。需要注意的是，當(dāng)斜綴條與柱軸線間的夾角不在40。70范圍內(nèi) 時(shí)，2/(sin2acosa)值將大27很多，式(5. 28)是偏于不安全的,此時(shí)應(yīng)按 式(5.27)計(jì)算換算長細(xì)比仏。(2)雙肢綴板柱雙肢綴板柱中綴板與肢件的連接可視為剛接，因而分肢和綴板組成一個(gè)多層框架，假定變形時(shí)反彎點(diǎn)在各節(jié)點(diǎn)的中點(diǎn)圖5.18(a)。若只 考慮分肢和綴板在橫向剪力作用下的彎曲變形，取分離體如圖5. 18(b) 所示，A為分肢橫截面積之和；分肢節(jié)間高度；a分肢軸間距；Ii分 肢繞弱軸的慣性矩；lb綴板的慣性矩;可

5、得單位剪力作用下綴板彎曲變形引起的分肢變位糾為:al廣護(hù)廣護(hù)廣* 12礎(chǔ)24%29頁眉內(nèi)容分肢本身彎曲變龍肘的變位鳥為487；由此得剪切角7心7 =議+懸二為(1+2翔將此了值代入式(525，并令K尸人仏應(yīng)=習(xí)/蟲，得換算長細(xì)比九為：厶+ 制1 + 2剝假設(shè)分肢載面面積Ax=0. 5人,兒龍/人=托,則(5.29)1 + 2護(hù)式中-ZciAr-分肢的長給比A為分肢務(wù)軸的回轉(zhuǎn)半S./01為毅板間的凈距巫圖5.5(6；K尸也個(gè)分肢的線冊(cè)度。1;為綴板中心距，人為分肢境弱軸的慣性矩$Kb= Szv/a兩刪蛾板線剛度之和。h為綴板的慣性矩蟲為分肢軸線閭距離根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，綴板線剛度之和乩應(yīng)大

6、于6倍的分被線剛度，朋K“K6若取KKi =6,則式(5.29)中的剳1+2長卜1.因此規(guī)范規(guī)定雙飆版柱的據(jù)算長細(xì)比采用：(5.30)若在某些特殊情況無法滿足KJK 的耍求時(shí)，則決算長細(xì)比心應(yīng)按式(5.29)計(jì)其.網(wǎng)肢柱和三肢柱的換算長細(xì)比參見鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第5.1. 3條。5. 4. 2. 3 綴材設(shè)計(jì)(1)軸心受壓格構(gòu)柱的橫向剪力格構(gòu)柱繞虛軸失穩(wěn)發(fā)生彎曲時(shí)，綴材要承受橫向剪力的作用。因此，需要首先計(jì)算出橫向剪力的數(shù)值后才能進(jìn)行綴材的設(shè)計(jì)。圖5. 19所示一兩端較支軸心受壓柱，繞虛軸彎曲時(shí)，假定最終29頁眉內(nèi)容的撓曲線為正弦曲線，跨中最大撓度為：此則沿桿長任一點(diǎn)的撓度為:任一點(diǎn)的穹矩為;任一

7、點(diǎn)的剪力為;圖519剪力計(jì)真簡圖Af = N =Nvosin 卩=讐皿竽巧即剪力按余弦曲線分布圖519（6）,ft大值在桿件的兩端為；=丁 ”0_(5.33)85 V235在設(shè)計(jì)中，將剪力V沿柱長度方向取為定值，相當(dāng)于簡化為圖 519(c)的分布圖形。(2)綴條的設(shè)計(jì)綴條的布置一般采用單系綴條圖5. 20(a),也可采用交叉綴條圖 5. 20(b)。綴條可視為以柱肢為弦桿的平行弦桁架的腹桿，內(nèi)力與桁架 腹桿的計(jì)算方法相同。在橫向剪力作用下，一個(gè)斜綴條的軸心力為(圖 5.20)：(5.34)HCOS0式中 V】一一分配到一個(gè)綴材面上的剪力；n承受剪力Vi的斜綴條數(shù)。單系綴條時(shí)，交叉綴條時(shí)，n =

8、 2；0綴條的傾角(圖520)o由于剪力的方向不定，斜綴條可能受拉也可能受壓，應(yīng)按軸 心壓桿選擇截面。綴條一般采用單角鋼，與柱單面連接，考慮到受力時(shí)的偏心和 受壓時(shí)的彎扭考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng))時(shí)，應(yīng)按鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以下列折減系 數(shù)“； 按軸心受力計(jì)算構(gòu)件的強(qiáng)度和連接時(shí)， = 0.85。 按軸心受壓計(jì)算構(gòu)件的穩(wěn)定性時(shí)；29頁眉內(nèi)容等邊角鋼 =06十0001 52A,但不大于10短邊相連的不等邊角鋼 =05十0. 0025 2,但不大于10長邊相連的不等邊角鋼 =0. 702為綴條的長細(xì)比，對(duì)中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿、按最小回轉(zhuǎn)半徑 計(jì)算，當(dāng)220時(shí)，取2 = 20。交叉綴條體系圖520(b)的橫綴條按

9、受壓力N=V|計(jì)算。為了減小分肢的計(jì)算長度，單系綴條圖5. 20(a) 也可加橫綴條，其截面尺寸一般與斜綴條相同，也可按容許長細(xì)比 (A = 150)確定。圖5. 20級(jí)條的內(nèi)力(3)綴板的設(shè)計(jì)綴板柱可視為一多層框架(肢件視為框架立柱，綴板視為橫梁)。當(dāng) 它整體撓曲時(shí)，假定各層分肢中點(diǎn)和綴板中點(diǎn)為反彎點(diǎn)圖518(a)。 從柱中取出如圖521(b)所示脫離體，可得綴板內(nèi)力為：剪力：29頁眉內(nèi)容(535)彎矩(與肢件連接處):式中(536)板中心線間的距離;a肢件軸線間的距離。I-彳-圖521綴板計(jì)算簡圖綴板與肢體間用角焊縫相連，角焊縫承受剪力和扭矩的共同作用。 由于角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值小于鋼材的強(qiáng)

10、度設(shè)計(jì)值，故只需用上述M和T 驗(yàn)算綴板與肢件間的連接焊縫。綴板應(yīng)有一定的剛度。規(guī)范規(guī)定，同一截面處兩側(cè)綴板線剛度之 和不得小于一個(gè)分肢線剛度的6倍。一般取寬度d2a/3圖5.21(b), 厚度tMa/40,并不小于6mmo格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)步5. 4. 2. 4格構(gòu)柱的設(shè)計(jì)需首先選擇柱肢截面和綴材的形式，按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：(1) 按對(duì)實(shí)軸(yy軸)的整體穩(wěn)定選擇柱的截面，方法與實(shí)腹柱的；29頁眉內(nèi)容計(jì)算相同。(2) 按對(duì)虛軸(Xx軸)的整體穩(wěn)定確定兩分肢的距離。為了獲得等穩(wěn)定性,應(yīng)使兩方向的長細(xì)比相等，即使血了人。綴條柱(雙肢)：即：綴板柱(雙肢):即：人=J忑_石(5.38)對(duì)綴條柱應(yīng)預(yù)先確定斜

11、綴條的截面Ai；對(duì)綴板柱應(yīng)先假定分肢長細(xì)比人。按式(537)或式(538)計(jì)算得出乙后，即可得到對(duì)虛軸的回轉(zhuǎn)半徑:29頁眉內(nèi)容各種載面回轉(zhuǎn)*徑餉近似值表56i41ate包且f-H0L0.3肪0.38A30A0.2肪0.32A0. 2460.4轎0.砒0.4060-21M0.24i0.2%根據(jù)表5. 6,可得柱在綴材方向的寬度b“a，亦可由已知截面 的幾何量直接算出柱的寬度bo(3) 驗(yàn)算對(duì)虛軸的整體穩(wěn)定性，不合適時(shí)應(yīng)修改柱寬b再進(jìn)行驗(yàn)算。(4) 設(shè)計(jì)綴條或綴板(包括它們與分肢的連接)。進(jìn)行以上計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：(1) 柱對(duì)實(shí)軸的長細(xì)比血和對(duì)虛軸的換算長細(xì)比兀均不得超過容 許長細(xì)比;(2) 綴條柱的

12、分肢長細(xì)比2. =/./,不得超過柱兩方向長細(xì)比(對(duì)虛軸 為換算長細(xì)比)較大值的07倍，否則分肢可能先于整體失穩(wěn)；(3) 綴板柱的分肢長細(xì)比A=/o./.不大于40,并不應(yīng)大于柱較大長細(xì) 比九的05倍(當(dāng)2max50時(shí)，取九/50，亦是為了保證分肢不先于 整體構(gòu)件失去承載能力。54. 3柱的橫隔格構(gòu)柱的橫截面為中部空心的矩形，抗扭剛度較差。為了提高格構(gòu)柱的抗扭剛度，保證柱子在運(yùn)輸和安裝過程中的截面形狀不變，應(yīng)每一段距離設(shè)置橫隔。另外，大型實(shí)腹柱(工字型或箱型)也應(yīng)設(shè)置橫 隔(圖522)。橫隔的間距不得大于柱子較大寬度的9倍或8m,而且每 個(gè)運(yùn)送單元的端部均應(yīng)設(shè)置橫隔。29頁眉內(nèi)容當(dāng)柱身某一處受

13、有較大水平集中力作用時(shí)，也應(yīng)在該處設(shè)置橫隔，以免柱肢局部受彎。橫隔可用鋼板圖5. 22(a). (c)、(d)或交叉角鋼圖5. 22(b)做成。工字形截面實(shí)腹柱的橫隔只能用鋼板制作，它與橫向加勁肋的區(qū)別在于與翼緣同寬圖522(c),而橫向加勁肋則通常較窄。箱形截面實(shí)腹柱的橫隔，有一邊或兩邊不能預(yù)先焊接，可先焊兩邊或三邊，裝配后再在柱壁鉆孔用電渣焊焊接其他邊圖5. 22(d)o例53 設(shè)計(jì)一綴板柱，柱高6m,兩端較接，軸心壓力為1000kN(設(shè)計(jì)值)，鋼材為Q235鋼，截面無孔眼削弱。解；29頁眉內(nèi)容柱的計(jì)算長度為1.按實(shí)軸的整體穩(wěn)定迭擇柱的截面假設(shè)70,査附表42b類截面得 = 0751,需要

14、的截面面積為t奪= = 6叫亠心“選用 21(224 A=63 6cmg=& 67cmo驗(yàn)算整體穩(wěn)定性A = =鶉=69.2 A = 150査得 = 0756缶=爲(wèi)鴕g - 2沁/罰 / = 215N/W2確定柱寬6假定入= 35(約等于05心兒入 h V4 -= 769- 22 - 35 = 59. 7 Iq*600 ic AU-=兀=麗 A g05cm3S 5.23的33甌采用圖523的載面形或厶0W故力入/044=228cm,取6= 230mm. 單個(gè)稱鋼的截面數(shù)5.23)：z9 - 2- Jem,It = 158cm4 Ji = 2- 23cm整個(gè)截面對(duì)慮軸的數(shù)據(jù)：人 R 2 X (1

15、58 + 31.8 X 9護(hù)=5936cm4G = J疋十局=v/6TTrT35t = 71.3 A = 150 齋得於=0？43h 0. 7433. 6X10 = 212N/m 6K, 9 84cm3朋向剪力翌3業(yè)空=16C90N85Vt 祉壬 k 8045N綴板與分肢連接處的內(nèi)力為：T = m 8045X 96041Q80Naloo材 丁 a8045 X 960?！啊?，6NrAf = T = -g- = _飛3. 86 X 10 N mm取網(wǎng)焊縫的焊腳尺寸九=6mm不考慮焊縫繞角部分長圖5.21(b),采用Q = 180mm。剪力T產(chǎn)生的剪應(yīng)力(順焊縫長度方向”410800.7 X 6 X

16、 18054. 3N/mrr?彎短M產(chǎn)主的應(yīng)力(垂直焊縫松度方向兒6 X 3 86 X 100. 7 X 6 X 1802工 170. 2N/mm2合應(yīng)力+ 54 32 = 150N/mm2 81.92.03.04.0a0.C480.0550.0630. 069G. 0750.0S10.0866 09】0.09$0. 0990-100.1190.125b.三邊支承區(qū)格和兩相鄰邊支承區(qū)格:M =角；(5 41)式中 ai對(duì)三邊支承區(qū)格為自由邊長度，對(duì)兩相鄰邊支承區(qū)格 為對(duì)角線長度見圖526(b)、(d);0系數(shù)，根據(jù)bi / ai值由表5. 8査得。對(duì)三邊支承區(qū)格 切為垂直于自由邊的寬度；對(duì)兩相

17、鄰邊支承區(qū)格，bi為內(nèi)角頂點(diǎn) 至對(duì)角線的垂直距離見圖5. 26(b)、(d)o0 值 S.8bjg0.30.40.S060.70.80-910bl沁20.0260 0420- 0S60.073C.施50.0920.1040-1110.1200.125當(dāng)三邊支祇區(qū)格的b,/a, 取 t 24mm 2.隔板計(jì)算將隔板視為兩端支于靴梁的簡支梁，其線荷截為気=200 X 6 4 = 280N/mm隔板與底板的連接僅考慮外側(cè)一條焊縫為正面角焊縫，介=122。取焊陡強(qiáng)度計(jì)算:=1.22xT7X1O = 150N/mm刃50=278/50= 56mm。驗(yàn)算隔板抗剪擾彎強(qiáng)度：% = R 二 178000Nt

18、= 1. 5=1.5 X 盤豐=124N/mm2 九=125N/mm?心=穆 X 1280 X 278, = 12 37 X 10sN mmQ6 X 1237 X 10$-8 X 270=127N/mm2 /= 215N/mni23.輕粱計(jì)算辮與柱身的連姿（4條朝）,按承受柱的壓力N詡眥N計(jì)算點(diǎn)離為脈鯨熱儀010mm, 求其長度;29頁眉內(nèi)容1700 X 10】4 X 0.7 X 10 X 160=379mm取靴梁高400mm.靴梁作為支承于柱邊的懸伸梁圖528（6）設(shè)厚度r= 10mm髓算其抗剪和抗彎強(qiáng)庚。“ 178000 + 86 X & 4 X 175 = 274300Nr = 1 5 分=1 5 X 4器警 = 103N/mm2 V /十 125N/mn?M喚 =178000 X 75 + j X 86 X 6- 4 X 175* = 21. 78 X 10$N mm= 6 冬 21 X JO6 VF _ 110 X 400r81，7N/mni? / = 215N/mml梁與底板的連接焊縫和靜板與底板的連接焊縫傳