第5章 整體結(jié)構(gòu)中的壓桿和壓彎構(gòu)件

鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)陳紹蕃2014年4月輔導材料鋼結(jié)構(gòu)上冊（鋼結(jié)構(gòu)基本原理）第5章整體結(jié)構(gòu)中的壓桿和壓彎構(gòu)件

結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，屬于整體穩(wěn)定性問題。許多平面結(jié)構(gòu)可以通過其組成構(gòu)件的穩(wěn)定計算，保證整體不失穩(wěn)。桁架和框架都屬于這類結(jié)構(gòu)。把壓桿（或壓彎構(gòu)件）從整體結(jié)構(gòu)中分離出來，用計算長度來體現(xiàn)結(jié)構(gòu)其他部分對它的約束。計算長度l0=

l。5.1

桁架壓桿的計算長度桁架的特點：內(nèi)力分析時可以認為節(jié)點鉸接，而實際構(gòu)造卻接近剛性連接，從而造成桿件失穩(wěn)時強者對弱者提供約束。約束的大?。合噙B接的拉桿提供的約束比壓桿大得多；線剛度（I/l）大的桿，提供的約束大；節(jié)點上直接相連的桿，作用比較遠的桿大；桁架平面內(nèi)的計算長度：受壓弦桿、支座斜桿和支座豎桿l0=l（原因：節(jié)點上相連的拉桿少，且其線剛度相對較小)。受壓腹桿一端和受拉弦桿相連接，其線剛度大，l0=0.8l。5.1

桁架壓桿的計算長度交叉斜桿的計算長度兩桿在交叉點相互連接

桁架平面內(nèi)問題較為簡單，交叉點可視為固定點，計算長度為交叉點間的距離。桁架平面外除考慮相交桿件的受力性質(zhì)（拉或壓）及其大小外，還要區(qū)別該桿在交叉點保持連續(xù)，還是中斷而用節(jié)點板拼接。當相交桿為壓桿時，該桿不中斷或中斷時計算長度分別由以下二式計算：

不中斷，中斷

當另桿壓力時，兩式分別給出和當時，兩式分別給出和相交桿DE在交點C處相當于鉸接（出平面），沒有出平面位移的剛度。這樣考察，就不難領(lǐng)會1.35l和

l兩個值。5.2

框架穩(wěn)定和框架柱計算長度

單層單跨框架剖析荷載只作用在柱頂只有柱承受壓力，失穩(wěn)起源于柱。橫梁對柱起約束作用，橫梁剛度越大，框架穩(wěn)定承載力越大，橫梁剛度為任意值，柱的μ系數(shù)變化在0.5~0.7之間，取決于梁、柱線剛度比

以上數(shù)字屬于無側(cè)移剛架。************************************************************************************

有側(cè)移框架柱腳剛接者，μ

變化在1.0~2.0之間。已知K0

后，μ系數(shù)可以查表得到，也可由簡化公式算得。5.2框架穩(wěn)定和框架柱計算長度橫梁受壓的框架一般情況下，橫梁壓力相對較小。框架失穩(wěn)仍然由柱驅(qū)動，不過橫梁提供的約束因受壓而下降，此時梁的線剛度應(yīng)乘以折減系數(shù)αN。圖中的無側(cè)移框架

在現(xiàn)實結(jié)構(gòu)中很少有施加在柱頂?shù)募兴搅?，但梁上的橫向荷載產(chǎn)生的柱腳水平推力使橫梁受壓。因此，橫梁受壓是普遍情況。

5.2框架穩(wěn)定和框架柱計算長度兩柱荷載不等的有側(cè)移框架對稱框架，兩柱尺寸相同而承受的荷載不同。當

時，左柱趨于先失穩(wěn)。此時右柱對它提供約束，使失穩(wěn)延遲。左柱的計算長度系數(shù)小于的框架。這種工況，采用層側(cè)移剛度法計算較為簡便。計算公式是K：框架側(cè)移剛度*********************************************************************************

單層多跨框架，各柱的常不相等。此時，薄弱柱受到較強柱的約束，則薄弱柱的計算長度系數(shù)由下式給出：5.1

桁架壓桿的計算長度桁架平面外的計算長度

桁架節(jié)點板在平面外剛度不大，腹桿l0=l。

受壓弦桿平面外計算長度取決于側(cè)向固定點的間距。變內(nèi)力桿的計算長度

受壓弦桿平面外的無支長度l1為平面內(nèi)的二倍時，兩段內(nèi)力不相等，平面外穩(wěn)定計算需要按變內(nèi)力桿處理。實用計算方法：壓力取較大值N1，計算長度按下式折減

5.2框架穩(wěn)定和框架柱計算長度梁端鉸接或嵌固的框架如果某一根梁一端鉸支或嵌固，它的轉(zhuǎn)動剛度必然不同于與柱剛性連接者。以無側(cè)移框架為例，梁端有單位轉(zhuǎn)角時，相應(yīng)彎矩為；遠端鉸接或嵌固的梁則分別為或。因此，這兩種梁的線剛度應(yīng)分別乘以修正系數(shù)3/2=1.5或4/2=2.0。

5.2框架穩(wěn)定和框架柱計算長度

帶搖擺柱的框架有側(cè)移的多跨框架，有時把部分柱子做成搖擺柱，后者上、下端均為鉸接，不具有抗側(cè)移的剛度，因而不能參與抵抗框架的側(cè)移失穩(wěn)。然而，當框架出現(xiàn)側(cè)移時，搖擺柱頂上的荷載卻有助長側(cè)移的作用。因此，在計算框架柱穩(wěn)定時，需要把搖擺柱的不利效應(yīng)包括在內(nèi)。具體方法是，把框架柱的計算長度乘以增大系數(shù)采用搖擺柱的緣由：

簡化柱的構(gòu)造；材料集中使用。****什么情況下合算?5.2框架穩(wěn)定和框架柱計算長度多跨多層框架仍然以柱的穩(wěn)定計算代替框架穩(wěn)定。采用近似計算方法，對每根柱進行計算時只考慮和柱上、下端連接的構(gòu)件的約束作用。如：計算柱AB的穩(wěn)定時，取出包括AC、AD、AE

和BF、BG、BH六根構(gòu)件在內(nèi)的子結(jié)構(gòu)為計算對象。近似計算還需要做一些簡化假定，無側(cè)移失穩(wěn)和有側(cè)移失穩(wěn)有所不同。

柱的計算長度系數(shù)可以由設(shè)計規(guī)范的表格查取，也可用