軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)

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1、第九章軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)第一節(jié)概述軸心受力構(gòu)件包括軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件。在房屋建筑結(jié)構(gòu)中，軸心受壓柱、屋架、托架、網(wǎng)架、塔架等均屬于軸心受力構(gòu)件。軸心受力構(gòu)件按其截面形式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩種。實(shí)腹式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸大時(shí)用鋼量大，見P141圖5-2(a)。格構(gòu)式構(gòu)件則由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴板或綴條連接而成，見P141圖5-2(b)、(c)。綴條常采用單角鋼，綴板常采用鋼板。第二節(jié)軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)必須滿足承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，包括強(qiáng)度、剛度，軸心受壓構(gòu)件還必

2、須滿足整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。本節(jié)回顧一下軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。一、強(qiáng)度計(jì)算有孔洞削弱的軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件，要求滿足下面的計(jì)算公式：σ=N/A≤fn其中N為構(gòu)件軸力設(shè)計(jì)值；An為構(gòu)件的毛截面積；f為鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。無孔洞削弱的軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件，要求滿足下面的計(jì)算公式：σ=N/A≤f其中A為構(gòu)件的毛截面積。對摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的構(gòu)件，計(jì)算凈截面強(qiáng)度時(shí)應(yīng)考慮孔前傳力系數(shù)對軸力的折減及螺栓孔的削弱，計(jì)算公式應(yīng)為：σ=N(1?0.5n/n)/A≤f1n其中：n1為第一列螺栓數(shù)；n為構(gòu)件節(jié)點(diǎn)上或接頭一邊的螺栓總數(shù)；An為第一凈截面

3、積。注意單面連接的單角鋼軸心受力構(gòu)件在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)，鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以0.85。這是因?yàn)檫B接偏心會引起彎矩，使角鋼受附加應(yīng)力，安全度降低。二、剛度計(jì)算長細(xì)比是構(gòu)件的計(jì)算長度與截面回轉(zhuǎn)半徑的比值，即λ=l/i，λ越大，構(gòu)件0剛度越大，反之則剛度越小。驗(yàn)算構(gòu)件的剛度時(shí)，應(yīng)對兩個(gè)主軸方向的長系比均進(jìn)行計(jì)算：λ=l/i≤[λ]xoxxλ=l/i≤[λ]yoyy其中：λ、λ為x軸長細(xì)比和y軸長細(xì)比；l、l、ix、iy分別為x軸和y軸的xyoxoy計(jì)算長度和回轉(zhuǎn)半徑。第三節(jié)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定我國規(guī)范規(guī)定：軸心受壓構(gòu)件考慮殘余應(yīng)力、l/1000

4、的初彎曲等因素，采用極限承載力理論，給出了三組??λ曲線，這樣軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定必須滿足：σ=N/(?A)≤f其中：?-軸心受壓桿件的整體穩(wěn)定系數(shù)，可根據(jù)截面形式（分別屬于a、b、c三類）及長細(xì)比λ、鋼材查P496開始的附表5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6。第四節(jié)軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定我國規(guī)定軸壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定通過限制板間寬（高）厚比來保證。確定板件寬厚比或高厚比的原則是：局部屈曲臨界力大于或等于整體臨界應(yīng)力得等穩(wěn)定原則，我國規(guī)范規(guī)定：工字形軸心受壓構(gòu)件的板件寬厚比限值：翼緣：b′/t≤(10+0.1λ)235/fy腹

5、板：h0/tw≤(25+0.5λ)235/fy其中：λ-構(gòu)件的長細(xì)比；當(dāng)λ≤30時(shí)取λ=30；當(dāng)λ≥100時(shí)取λ=100；T形軸心受壓構(gòu)件的板件寬厚比限值：翼緣：b′/t≤(10+0.1λ)235/fy腹板：h0/tw≤(10+0.1λ)235/fy箱形軸心受壓構(gòu)件的板件寬厚比限值：b/t≤40235/f；h/t≤40235/f0y0wy圓管截面軸心受壓構(gòu)件的板件寬厚比限值：D/t≤100(235/f)；y注意：熱軋型鋼不必驗(yàn)算局部穩(wěn)定！第五節(jié)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求一、設(shè)計(jì)原則1．截面應(yīng)盡量開展；2．兩個(gè)主軸方向盡量等穩(wěn)

6、定，即λx≈λy；二、截面設(shè)計(jì)思路：已知構(gòu)件采用的鋼材、截面形式、軸壓力設(shè)計(jì)值以及計(jì)算長度l0x、l0y，要求確定截面尺寸。做的時(shí)候首先假定一個(gè)比較合理的長細(xì)比，利用P495附錄四-各種截面回轉(zhuǎn)半徑的近似值反推截面的高、寬。三、截面設(shè)計(jì)步驟：1．假定構(gòu)件的長細(xì)比，一般可取40～100。根據(jù)鋼材類別、截面類別和λ，查得?，得：A=N/(?f)2．求兩個(gè)主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑：i=l/λi=l/λx0xy0y根據(jù)附錄四，得到i=αhi=αbx1y2h=i/αb=i/αx1y23．根據(jù)所需的A、h、b，并考慮局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求，初選截面尺寸4．根

7、據(jù)初選的截面尺寸，計(jì)算出截面的各種特性，如截面積、回轉(zhuǎn)半徑、長細(xì)比等，驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定。如果不滿足，重新調(diào)整長細(xì)比或截面尺寸，重新驗(yàn)算直到滿足為止。四、實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求1．翼緣與腹板間的連接焊縫一般?。篽f=4～8mm。2．當(dāng)腹板的h0/tw>80時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋，其間距≤3h0，橫向加勁肋的尺寸滿足：外伸寬度bs≥(h0/30)+40mm，厚度ts≥bs/153．構(gòu)件較長時(shí)應(yīng)設(shè)置橫隔，橫隔的間距≤構(gòu)件截面較大寬度的9倍或8m。仔細(xì)研究P177例題5-2。第六節(jié)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要

8、求格構(gòu)式構(gòu)件分為綴條式和綴板式兩種，分肢可以是雙肢、三肢、四肢。格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)主要是繞兩個(gè)主軸的彎曲失穩(wěn)，截面類別為b類。一、格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的換算長細(xì)比λ、λ0x0y雙肢綴條式格構(gòu)構(gòu)件的換