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1、4.6 格构式轴心受压柱的设计,4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.1 格构式轴心受压构件的组成,格构式轴心受压柱截面形式一般按（图41c）选用。肢件多为槽钢、工字钢、角钢，甚至钢管，肢间用缀条或缀板，将其连成整体。缀条和缀板统称缀件。格构柱可通过调整肢间距，易于实现对两个主轴方向的等稳定性要求。在柱横截面上，穿过肢件腹板的轴叫实轴（y），穿过两肢间缀件的轴叫虚轴（x）。缀条常采用单角钢，一般与构件纵轴成4070夹角斜放，此称为斜缀条，分肢间距较大时也可增设与肢件纵轴线垂直的横缀条。缀板用钢板制成，且一律等距离垂直于肢件轴线布置。,4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.2 格构式轴心受压构件
2、的整体稳定性,(1)对实轴的整体稳定性验算 格构式双肢柱相当于两个并列的实腹式杆件，故其对实轴的整体稳定承载力与实腹式相同，因此可用对实轴的长细比y查得稳定性系数，则：,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(2)对虚轴的整体稳定性计算 对于格构式轴心受压柱，由于缀件较细，构件初始缺陷或因构件弯屈产生的横向剪力不可忽略。在格构式轴心受压柱的设计中，对虚轴的稳定性计算，规范以加大长细比的办法来考虑剪切变形对整体稳定承载力的影响，加大后的长细比称为换算长细比。1）双肢缀条柱的换算长细比 根据弹性稳定理论，当考虑到剪力的影响后，其构件临界力计算公式：,4.6 格构式轴心受压柱的设计,考虑到一般在450左右
3、，故我国规范将0 x简化为：（440）式中：x-整个截面对虚轴x的长细比；A整个构件截面的毛截面积；A1一个节间内两侧斜缀条毛截面积之和。,4.6 格构式轴心受压柱的设计,2)双肢缀板柱的换算长细比 同理可得双肢缀板柱的换算长细比计算式为：式中 分肢的长细比。为i分肢弱轴的回转半径，L01为缀 板间的净距离。对于四肢柱和三肢柱的换算长细比，见表47,4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.3 分肢肢件的整体稳定性,格构式轴心受压构件的分肢可看作单独的实腹式轴心受压构件，因此，应保证它不先于构件整体失去承载能力。规范规定：缀条构件：（443）缀板构件：且不应大于40（444）式中：max构件两方向
4、长细比（对虚轴换算长细比）的较大值，当max50时，取max=50。,4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.4 缀件的计算,(1)轴心受压格构件的横向剪力 格构式轴心受压柱绕虚轴发生失稳弯曲时，缀件要承受横向剪力的作用。经计算分析，不同钢号的轴心受压构件的剪力均可用下面的实用计算公式计算：,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(2)缀条的设计缀条的布置一般采用单系缀条。当肢件间距较大或荷载较大以及有动荷载作用时，也常采用交叉缀条。缀条可视为以肢件为弦杆的平行弦桁架的腹杆，其内力的计算方法也与桁架腹杆相同，在横向剪力作用下，一个斜缀条的轴心压力为：式中，V1分配到一个缀件面上的剪力；n承受剪力V1的
5、斜缀条数；缀条的水平倾角,4.6 格构式轴心受压柱的设计,由于剪力方向难以确定，缀条可能受拉也可能受压。规范规定，均按轴心压杆选择截面。但由于缀条一般采用单角钢与肢件单面焊按，因此，缀条实际上是偏心受压。为此，规范规定，将钢材强度设计值乘以折减系数后仍按轴心受压验算强度和稳定性，折减系数取值如下：1)按轴心受压计算构件的强度和连接时，=0.85；2)计算稳定性时 对等边角钢：=0.6+0.0015，且不大于1.0。短边相连的不等边角钢：=0.5+0.0025，且不大于1.0。长边相连的不等边角钢：=0.7。，i为角钢的最小回转半径；L01为计算长度，取节间距。,4.6 格构式轴心受压柱的设计,
6、(3)缀板的设计 缀板柱可视为一多层框架，当整体挠曲时，假定各层分肢中点和缀板中点为反弯点，可得缀板内力为：剪力 弯矩（与构件连接处）式中，a肢件轴线间的距离；L1缀板中心间距 缀板与肢件间用角焊缝连接，角焊缝承受剪力和弯矩的共同作用，由于角焊缝的强度设计值小于钢材的强度设计值，故可只验算角焊缝在和共同作用下的强度。缀板应有一定刚度要求。规范规定，同一截面处两侧缀板线刚度之和不得小于一个分肢线刚度的6倍。一般取宽度，厚度 且不小于6，构件端部第一 缀板应适当加宽，一般d=a。,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(4)连接节点和构造要求缀板与肢件的搭接长度一般取2030，上、下缀条的轴线交点应在肢
7、件纵轴线上。为缩短斜缀条两端的搭接长度，可采用三围焊，同时有横缀条时还可加设节点板以便连接。缀条不宜小于454或56364。缀板不宜小于6厚。为了增加构件的抗扭刚度，格构式柱也要设横隔，其有关要求与实腹式相同,4.6 格构式轴心受压柱的设计4.6.5 格构式轴心受压柱的设计,首先应根据使用要求、轴心力的大小、两主轴方向的计算长度等条件确定构件形式和钢材标号，一般中小型柱常用缀板柱，大型柱宜用缀条柱，然后按下述步骤进行：(1)初选肢件（对实轴的计算）1)假定长细比查y 2)计算（n为分肢数）3)计算 由及iy查型钢表可初步确定肢件截面。,4.6 格构式轴心受压柱的设计,4)确定肢间间距（对虚轴的
8、计算）按初选肢件截面计算其对虚轴x的长细比；再由等稳定性要求0 x=；解出对虚轴的长细比：缀条柱：缀板柱：然后按，最后根据b即可确定两肢间距。一般按10进级，且两肢净距宜大于100，以便内部刷漆。在计算时，一般按A1=0.1A 预选缀条角钢。同样可按10.5且不大于代入计算，以后按L01=1i1布置缀板。,4.6 格构式轴心受压柱的设计,（2）截面验算对初选截面应进行如下验算：强度验算 刚度验算 max构件两方向长细比（对虚轴换算长细比）的较大值。整体稳定性验算；由0 x、y中大值确定。分肢稳定性验算：缀条构件：缀板构件：且不应大于40。,4.6 格构式轴心受压柱的设计,(3)节点设计与构造 缀件与肢件一般采用三围焊（个别为螺栓连接）。对缀条柱其连接焊缝按缀条轴心受拉验算；对缀板柱应验算在和共同作用下的强度。当有横缀条且肢件翼缘较小时，可采用节点板连接，节板与肢件翼缘厚度相同。,
