鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱PPT課件

1、綴材：把肢件連成整體，并能承擔(dān)剪力。 綴板：用鋼板組成。 綴條：由角鋼組成橫、斜桿。l1l0 xy11b)肢件綴板l1xy11a)綴條 肢件第1頁(yè)/共36頁(yè)截面的虛實(shí)軸：與肢件腹板相交的主軸為實(shí)軸，否則是虛軸，圖4-20a、b、c、d。圖47 格構(gòu)式柱的截面型式a)xyb)xyc)xyd)xy第2頁(yè)/共36頁(yè) 4.4.2整體穩(wěn)定臨界力 公式（49）仍然是適用的。 1、繞實(shí)軸屈曲 繞實(shí)軸屈曲時(shí)，與實(shí)腹截面一樣，可忽略剪切變形的影響，并寫(xiě)成彈性與非彈性通式，得12222,11lEIlEINcrb（49）22,22,ycryyycryElEIN（410） （412）第3頁(yè)/共36頁(yè) 2、繞虛軸屈曲

2、繞虛軸屈曲時(shí)，不能忽略剪切變形影響，這時(shí)，2222,222,)()(xxcrxxxxxcrxEElEIlEIN（413）式中 考慮剪力影響后，繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比。x12222,11lEIlEINcrb1221xxlEI（414）第4頁(yè)/共36頁(yè)（1 1）綴條式柱1221xxlEI 計(jì)算 1 是考慮剪力影響后，格構(gòu)式壓桿計(jì)算長(zhǎng)度的放大系數(shù)，它決定于體系的單位剪切角 1，因而和采用的綴材體系有關(guān)。下面按綴條式和綴板式分別討論：?jiǎn)栴}歸結(jié)為計(jì)算 。第5頁(yè)/共36頁(yè)111cos/lld 橫截面上有剪力V=1時(shí)，分配給有關(guān)綴條面上的剪力V=1/2。斜桿內(nèi)力為cos2/1dS斜桿伸長(zhǎng)：cossin21ddd

3、ddEAlEAlSxy圖48示出三角式綴條體系，在柱截面單位剪力（ V=1）作用下，體系的單位剪切角為： V=1/2V=1/2l1ld11d圖48 剪切變形21cosdS一根斜桿毛截面面積第6頁(yè)/共36頁(yè)代入式（441）所以21cossin21dEA222222cossin21cossin21dxdxxAAAlI若取 =2050，則，sin cos2 =0.3621271xAA式中，A兩個(gè)柱肢的毛截面面積； A1兩根斜桿的毛截面面積（ A1=2Ad）。1221xxlEIxxxxxIAlil2222 計(jì)算 第7頁(yè)/共36頁(yè)122127271AAAAxxxx（415） 計(jì)算x 計(jì)算xlxxxlAA

4、l21271設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先假設(shè)（斜）綴條面積，然后，用式（4 41515）算 ，再根據(jù) 查 x x。穩(wěn)定驗(yàn)算公式同實(shí)腹式構(gòu)件。xx第8頁(yè)/共36頁(yè)a)c)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/21b)圖49 綴板式體系的剪切變形4.7.2綴板式柱一般各綴板等距離布置，剛度相等。綴板內(nèi)力按綴板與肢件組成的多層框架分析。屈曲時(shí)，除發(fā)生格構(gòu)柱整體彎曲外，所有肢件也都發(fā)生S形彎曲變形，如圖49所示。第9頁(yè)/共36頁(yè) 計(jì)算 1 從圖49中取出一個(gè)節(jié)段為分離體。 通常，綴板剛度比肢件大得多，可忽略綴板本身變形，并假定剪力平均分配給兩個(gè)柱肢（b圖）。 V=1時(shí)，柱肢 的單位剪切角 1為：c

5、)yxxy111/21/2l1/2l1/2V/2=1/21/21b)第10頁(yè)/共36頁(yè)12111111111242232422112/EIlllllEIltg1/2l1/2l1/4M1l1/2M式中 I1單肢對(duì)自身截面-軸的慣性矩，可表示為：211iAI第11頁(yè)/共36頁(yè)引入單肢節(jié)間段長(zhǎng)細(xì)比 1，且 1= l1 /i1代入式：EAlEIxx1212122因?yàn)?Ix=Aix2， x= lx /ix ，代入得：22122121121xx 計(jì)算 第12頁(yè)/共36頁(yè)xxxxlll2211 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先假設(shè)單肢節(jié)段長(zhǎng)細(xì)比 1才能計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比。用換算長(zhǎng)細(xì)比查 x x ，再按實(shí)腹式構(gòu)件相同的公式驗(yàn)算穩(wěn)定性：

6、fANx212xxx最后得二肢綴板柱繞虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比 計(jì)算x 計(jì)算xl第13頁(yè)/共36頁(yè)fANx（416）第14頁(yè)/共36頁(yè) 為了保證單肢不先于構(gòu)件整體失穩(wěn)，單肢長(zhǎng)細(xì)比 1= l1 /i1應(yīng)小于、等于柱子最大長(zhǎng)細(xì)比的0.7倍。 i1是柱肢對(duì)本身1-1軸的回轉(zhuǎn)半徑。 5 .7軸心受壓格構(gòu)式構(gòu)件的局部穩(wěn)定 第15頁(yè)/共36頁(yè) 為了保證單肢不先于柱子整體屈曲破壞，規(guī)范規(guī)定： 25 140且 1構(gòu)件最大長(zhǎng)細(xì)比的0.5倍 規(guī)定單肢節(jié)段長(zhǎng)細(xì)比的意義：在于確定綴板間的距離。第16頁(yè)/共36頁(yè)綴材計(jì)算NcrNcrzymyzLyoxh=2.27ixyylzyymsinlzyNyNMmcrcrsinlzlyNd

7、zdMVmcrcosmcryNMmaxmcryNlVmax（1）V的取值設(shè)：屈曲模態(tài)為一個(gè)正弦半波。1、軸心受壓構(gòu)件的剪力V第17頁(yè)/共36頁(yè)按照邊緣屈服準(zhǔn)則，yxmcrcrfhIyNAN2max第18頁(yè)/共36頁(yè)規(guī)范取：23585maxyfAfV（482） （2）V的分布NcrNcrzymyzLyoVmaxVmax實(shí)際VV近似 計(jì)算綴材時(shí)，近似地以剪力V均勻分布計(jì)。并且，由承受該剪力的兩個(gè)綴材面分擔(dān)，每個(gè)綴材平面內(nèi)的剪力V1為 V1=V/2第19頁(yè)/共36頁(yè) 2、綴材計(jì)算V1V1VV1V1（485）（1）綴條綴條布置尤如桁架腹桿。按桁架腹桿設(shè)計(jì)。剪力由斜桿承受。設(shè)斜桿（綴條）內(nèi)力為Nt，有

8、Nt=V1/cos （483）綴條可能受拉、可能受壓，一律按受壓設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)于折減（考慮綴條自身穩(wěn)定性）折減系數(shù) R為： 等邊角鋼 R=0.6+0.0015 短邊相連的不等邊角鋼 R=0.5+0.0025 長(zhǎng)邊相連的不等邊角鋼 R=0.7 中間無(wú)聯(lián)系時(shí)，按最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算的長(zhǎng)細(xì)比。第20頁(yè)/共36頁(yè)且當(dāng) 20時(shí)，取 =20 ）。 綴條設(shè)計(jì)公式為：fANRttfANtRt或（484）At單個(gè)綴條截面面積 此外，也可根據(jù)綴條 查 ，用公式fANtt進(jìn)行設(shè)計(jì)。其概念是按軸心受壓桿件設(shè)計(jì)。 橫桿一般不受力，采用和斜桿相同的截面。 不論斜桿還是橫桿，都應(yīng)長(zhǎng)細(xì)比要求， =150第21頁(yè)/共36頁(yè) 4.

9、7.2綴板 綴板內(nèi)力按綴板和肢件組成的框架體系進(jìn)行分析。l1l0 xy11綴板式柱綴板式柱變形圖綴板式柱計(jì)算簡(jiǎn)圖l1al1l1彎矩圖第22頁(yè)/共36頁(yè)V1/2V1/2V1/2V1/2aV1/2V1/2Ta/2l1分離體分離體由分離體力矩平衡條件，得02211aTlV11ValT （489）式中a是兩柱肢軸線間的距離。第23頁(yè)/共36頁(yè)V1/2V1/2Ta/2l1分離體A 綴板在柱肢連接處A的彎矩：211lVM （490）可見(jiàn)，綴板一般按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。但因剪力、彎矩較小，可按構(gòu)造設(shè)計(jì)。第24頁(yè)/共36頁(yè) 構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 同一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度之和不得小于柱肢線剛度的6倍。如果柱

10、截面接近正方形，且x和y方向的長(zhǎng)細(xì)比又接近相等時(shí)，可取x11yab1ab321，at401mm6且b1 綴板寬度a 肢件間距離（形心軸至形心軸）t 綴板厚度第25頁(yè)/共36頁(yè) 作用：保證與柱肢剛性連接；對(duì)柱肢屈曲起支承作用；使y的計(jì)算誤差在5%以內(nèi)。第26頁(yè)/共36頁(yè) 綴板用角焊縫與肢件連接，搭接長(zhǎng)度2030cm。 應(yīng)設(shè)置橫隔（聯(lián)），間距不大于8m且不大于桿件較大寬度的9倍，每個(gè)發(fā)送單元不少于2個(gè)。 作用：保證柱子變形過(guò)程中截面幾何形狀的穩(wěn)定性；公式 =M/W才能使用。截面抗彎模量W才能用材料力學(xué)公式計(jì)算。第27頁(yè)/共36頁(yè)綴條隔板隔材肋綴條圖4-26 綴材布置 關(guān)于橫向支撐： 有時(shí)，為了減少

11、軸心構(gòu)件自由長(zhǎng)度需要設(shè)置橫向支撐，此支撐應(yīng)根據(jù)所受剪力按軸心受壓第28頁(yè)/共36頁(yè)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 例 例42 試設(shè)計(jì)一軸心受壓綴條柱，已知 N=1300kN， lx=ly=6m，采用3號(hào)鋼。 采用二槽鋼組成的綴條柱。第29頁(yè)/共36頁(yè)1、按實(shí)軸選截面和回轉(zhuǎn)半徑（圖42）。xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板250圖例題42解設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1 1、按繞實(shí)軸屈曲設(shè)計(jì)槽鋼截面； 2 2、以對(duì)實(shí)軸、虛軸的長(zhǎng)細(xì)比性相同設(shè)計(jì)槽鋼間距； 3 3、驗(yàn)算槽鋼對(duì)虛軸的穩(wěn)定性； 4 4、驗(yàn)算綴材強(qiáng)度和焊縫。第30頁(yè)/共36頁(yè)xx1yy104b=25028a節(jié)點(diǎn)板250圖例題42 設(shè) y=80，屬b類，查得 y=0.

12、688；需要的截面面積和回轉(zhuǎn)半徑為：223888800215688. 0101300cmmmfNAytcmliyyty5 . 780600查附錄3槽鋼規(guī)格表，沒(méi)有同時(shí)滿足上述要求的截面，說(shuō)明所設(shè)的長(zhǎng)細(xì)比不合適?？蓮谋碇辛磉x一截面，第31頁(yè)/共36頁(yè)其截面面積稍大于要求值，回轉(zhuǎn)半徑稍小于要求值，或者相反。試選228a，查得： p.366 A=240=80cm2；iy=10.9cm。 2、確定兩個(gè)槽鋼間的距離 方法：使繞虛軸和繞實(shí)軸的穩(wěn)定性相等。 使繞虛軸的長(zhǎng)細(xì)比和繞實(shí)軸的長(zhǎng)細(xì)比相等。為此，則 y=600/10.9=55，查得 y=0.833 p.399驗(yàn)算 =1300103/8000=162.5

13、N/mm2 yf=179N/mm2選此截面。驗(yàn)算截面：第32頁(yè)/共36頁(yè)先假定綴條截面454，A=23.94=7.0cm2。得520 . 7/802755/27212AAyx相應(yīng)的回轉(zhuǎn)半徑：cmlixxx5 .1152/600/由附錄6，二肢間需要的距離： p.405cmibx2 .2644. 05 .1144. 0 3、驗(yàn)算繞虛軸穩(wěn)定性 槽鋼慣性矩：I1=218cm4； 格構(gòu)柱對(duì)虛軸的慣性矩： 取25cm。yxxAA12/27第33頁(yè)/共36頁(yè)4219090)4 .1040(2cmIIxcmAIixx6 .10809090576 .10600 xxxil600 . 78027572721AAxx查表，得 x=0.80723/5 .1628000101300mmNAN2/174mmNfx xf (可)xx1yy104b=25028a第34頁(yè)/共36頁(yè) 4、計(jì)算綴條NfAfVy2023585215800023585max綴條按 =45布置NVNt