《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理6拉彎壓彎構(gòu)件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理6拉彎壓彎構(gòu)件（65頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、會計學(xué)1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理6拉彎壓彎構(gòu)件拉彎壓彎構(gòu)件3)拉彎、壓彎構(gòu)件的實際應(yīng)用有節(jié)間荷載作用的桁架上下弦桿；受風(fēng)荷載作用的墻架柱；工作平臺柱、支架柱；單層廠房結(jié)構(gòu)及多高層框架結(jié)構(gòu)中的柱。4)拉彎、壓彎構(gòu)件的截面形式熱軋型鋼或冷彎薄壁型鋼受力較小時使用 第1頁/共65頁鋼板焊接組合截面或型鋼與型鋼、型鋼與鋼板的組合截面受力較大時選用格構(gòu)式截面構(gòu)件計算長度較大且受力較大時，為了提高截面的抗彎剛度時，常采用此種截面第2頁/共65頁截面選擇的原則 對稱截面適用于所受彎矩值不大或正負彎矩值相差不大的情況； 非對稱截面適用于所受彎矩值較大、彎矩不變號或正負彎矩值相差較大的情況，即在受力較大的一

2、側(cè)適當(dāng)加大截面； 在格構(gòu)式構(gòu)件中，通常使彎矩繞虛軸作用，以便根據(jù)承受彎矩的需要，更靈活地調(diào)整分肢間距。 第3頁/共65頁5)變截面的壓彎構(gòu)件構(gòu)件截面沿軸線可以變化。工業(yè)建筑中的階形柱、門式剛架中的楔形柱等。第4頁/共65頁6)壓彎、拉彎構(gòu)件的驗算要求正常使用極限狀態(tài)剛度驗算 與軸心受力構(gòu)件一樣，是通過限制構(gòu)件長細比來保證構(gòu)件的剛度要求，拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的容許長細比與軸心受力構(gòu)件相同。承載能力極限狀態(tài)強度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計算 其中整體穩(wěn)定計算包括彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定和彎矩作用平面外穩(wěn)定的計算。 拉彎構(gòu)件通常僅需要計算其強度，但彎矩較大時，需按受彎構(gòu)件進行整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定計算。 第5頁/共6

3、5頁6.2 拉彎、壓彎構(gòu)件的強度 1)壓彎構(gòu)件截面應(yīng)力的發(fā)展過程 在軸力和彎矩共同作用下，受力最大截面上的應(yīng)力發(fā)展過程如圖所示。6.2.1 拉彎、壓彎構(gòu)件的強度計算準則 第6頁/共65頁2)壓彎構(gòu)件強度計算準則 邊緣屈服準則：截面邊緣纖維屈服作為承載能力極限狀態(tài)。此時構(gòu)件處于彈性工作階段。 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用。全截面屈服準則：全截面進入塑性作為承載能力極限狀態(tài)，此時構(gòu)件在軸力和彎矩共同作用下形成塑性鉸。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中塑性設(shè)計一章采用。部分發(fā)展塑性準則：以截面部分發(fā)展塑性作為承載能力極限狀態(tài)，塑性區(qū)發(fā)展的深度將視具體情況確定。此時，構(gòu)件處于彈塑性工作階段。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、高層民用

4、鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中采用。第7頁/共65頁3)邊緣屈服準則 構(gòu)件處于彈性工作階段，在最危險截面上，截面邊緣處的最大應(yīng)力達到屈服點fy，即： yexxfWMAN第8頁/共65頁4)全截面屈服準則 構(gòu)件最危險截面處于塑性工作階段，在最危險截面上，所有拉壓應(yīng)力均達到屈服點fy，即： 第9頁/共65頁5)部分發(fā)展塑性準則 為不使構(gòu)件因形成塑性鉸而產(chǎn)生過大的變形，可以考慮構(gòu)件最危險截面在軸力和彎矩作用下一部分進入塑性，另一部分截面還處于彈性階段： 一般控制塑性發(fā)展深度不超過0.15倍的截面高度來確定值塑性發(fā)展系數(shù)x。 1exxxpMMNN第10頁/共65頁6.2.2 拉彎、壓彎構(gòu)件強度與剛度計算 1)壓彎構(gòu)

5、件強度計算準則 彎矩作用在一個主平面內(nèi)的拉彎、壓彎構(gòu)件按下式計算截面強度：彎曲正應(yīng)力一項帶有正負號，計算時應(yīng)使兩項應(yīng)力的代數(shù)和的絕對值最大。雙向拉彎、壓彎構(gòu)件，按下式來計算截面強度，即： An凈截面面積；Wnx，Wny凈截面模量；x、y截面塑性發(fā)展系數(shù)，按表4.2.1采用，與梁同。 fWMANnxxxnfWMWMANnyyynxxxn第11頁/共65頁2)對以下三種情況，應(yīng)采用邊緣屈服準則：需要計算疲勞的實腹式拉彎、壓彎構(gòu)件，目前對其截面塑性性能缺乏研究；對格構(gòu)式拉彎、壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩繞虛軸作用時，由于截面腹部無實體部件，塑性開展的潛力不大。當(dāng)工字形截面翼緣寬厚比 時。 13是按彈塑性失穩(wěn)推導(dǎo)

6、出來的，而15是按彈性失穩(wěn)推導(dǎo)的。yy/23515/23513ftbf第12頁/共65頁3)剛度驗算拉彎和壓彎構(gòu)件的容許長細比分別與軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件的規(guī)定完全相同，見表6.2.1和表6.2.2。 第13頁/共65頁6.3 實腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計算 6.3.1 壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)形式 1)單向壓彎構(gòu)件 彎矩作用平面內(nèi)的失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)彎矩作用平面外的失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)2)雙向壓彎構(gòu)件 失穩(wěn)形式只有一種可能彎扭失穩(wěn)第14頁/共65頁3)單向壓彎構(gòu)件的彎矩作用平面內(nèi)的彎曲失穩(wěn) 變形特點：只有平面內(nèi)的彎曲變形發(fā)生此種失穩(wěn)的條件：有足夠的側(cè)向支承荷載位移曲線的特點：OA彈性非線性(二階效應(yīng)造成

7、)、AB彈塑性段(截面逐漸發(fā)展塑性)、B點極值點(遠低于歐拉臨界力)、BCD下降段。第15頁/共65頁4)單向壓彎構(gòu)件的彎矩作用平面外的彎扭失穩(wěn) 變形特點：無初始缺陷的桿件：壓力小時只有平面內(nèi)撓度；壓力達Ncr后，會突然產(chǎn)生彎矩作用平面外的彎曲變形u和扭轉(zhuǎn)位移。有初始缺陷的桿件：加載之初，就有較小的側(cè)向位移u和扭轉(zhuǎn)位移，并隨荷載增加而增加，當(dāng)達到某一極限荷載之后，位移u和增加速度很快，構(gòu)件失去了穩(wěn)定。第16頁/共65頁發(fā)生此種失穩(wěn)的條件：構(gòu)件沒有足夠的側(cè)向支撐，且彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性較強。 荷載位移曲線的特點：無缺陷構(gòu)件屬于分支點失穩(wěn)；有缺陷構(gòu)件屬于極值點失穩(wěn)。第17頁/共65頁6.3.2 單

8、向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定 極限承載力的計算方法分為兩大類： 極限荷載計算方法，即采用解析法或數(shù)值法直接求解壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的極限荷載Nux。 相關(guān)公式方法，即建立軸力和彎矩相關(guān)公式來驗算壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的極限承載力。1)極限荷載計算法 解析法是在一定假定基礎(chǔ)上，通過理論方法求得平面內(nèi)穩(wěn)定承載力Nux的解析解。一般受限于初始假設(shè)、且表達式復(fù)雜，使用不方便。數(shù)值法可得到Nux的數(shù)值解，可以考慮幾何缺陷和殘余應(yīng)力影響，適用于各種邊界條件以及彈塑性工作階段，是最常用的方法。詳見鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論。第18頁/共65頁此圖是一工字形截面、具有圖示殘余應(yīng)力分布和v0/l=1/1000相對初

9、彎曲的偏心壓桿的Nux/Afy曲線，是按不同的相對偏心e 由計算機求得相應(yīng)的Nux的數(shù)值解后繪制的。 第19頁/共65頁2)相關(guān)公式計算法 目前各國設(shè)計規(guī)范中壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算多采用相關(guān)公式法。即通過理論分析，建立軸力與彎矩的相關(guān)公式，并在大量數(shù)值計算和試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，對相關(guān)公式中的參數(shù)進行修正，得到一個半經(jīng)驗半理論公式。 由鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論，可得到受均勻彎矩作用的壓彎構(gòu)件的中點最大撓度為：)2/() 12sec(2) 12(sec88) 12(sec12sec20220mklklklNlEIEIMlklNMNNeyExEINk/2)8/(20EIMl第20頁/共65頁

10、)2/() 12sec(220mklkly 為不考慮N（僅受均勻彎矩M）時簡支梁的中點撓度，方括號項為壓彎構(gòu)件考慮軸力N影響（二階效應(yīng)）的跨中撓度放大系數(shù)。 )8/(20EIMl把上式中sec(kl/2)展開成冪級數(shù)，可得： 同理考慮二階效應(yīng)后，由橫向力或端彎矩引起的最大彎矩為： 11/11)2/() 12sec(2Ex2NNklklExxmxxmax11NNMMmx等效彎矩系數(shù)，將橫向力或端彎矩引起的非均勻分布彎矩當(dāng)量化為均勻分布彎矩；對均布作用的壓彎構(gòu)件mx=1。 第21頁/共65頁如果考慮構(gòu)件初始缺陷的影響，并將構(gòu)件各種初始缺陷等效為跨中最大初彎曲v0（表示綜合缺陷）。假定等效初彎曲為正

11、弦曲線，可得考慮二階效應(yīng)后由初彎曲產(chǎn)生最大彎矩為：因此構(gòu)件跨中最大彎矩為上二項之和，根據(jù)邊緣屈服準則，截面最大應(yīng)力應(yīng)滿足：令上式中Mx =0，則構(gòu)件成為有初始缺陷的軸心壓桿。 令的臨界力N0 x，則可解出等效初始缺陷：Ex0 xmax21NNNvMyEx10 xmx1xxmax2xmax1)1 (fNNWNvMANWMMANxEx0 x0 xEx0 xy1x0NANNNNAfWvyxxAfN0第22頁/共65頁將v0代回屈服準則表達式，可得相關(guān)公式：上式是一個應(yīng)力表達式，但推導(dǎo)過程中引入了有初始缺陷的軸心壓桿的穩(wěn)定承載力。因此上式是以應(yīng)力形式表達的穩(wěn)定驗算公式。上式為冷彎薄壁型鋼設(shè)計規(guī)范所采用

12、(邊緣屈服準則)。對于實腹式壓彎構(gòu)件，應(yīng)允許截面上部分發(fā)展塑性，經(jīng)與試驗資料和數(shù)值計算結(jié)果的比較，可采用下列修正公式： 1)1 (Exxy1xxmxyxNNfWMAfN1)8 . 01 (Exy1xxxmxyxNNfWMAfN第23頁/共65頁下圖給出了繞強軸彎曲的焊接工字形截面偏心壓桿，采用數(shù)值法的計算結(jié)果與相關(guān)公式的比較，二者吻合較好。 第24頁/共65頁3)壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定的計算公式在上述相關(guān)公式中考慮抗力分項系數(shù)后，可得單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)整體穩(wěn)定驗算公式為： 實腹式壓彎構(gòu)件和繞實軸彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件： 繞虛軸（x軸）彎曲的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件： 對于單軸對稱截面(如T

13、形截面)，當(dāng)彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)且使較大翼緣受壓時，有可能在較小翼緣(或無翼緣)一側(cè)發(fā)生受拉破壞。此時除應(yīng)按上式計算外，尚應(yīng)補充如下計算：fNNWMAN)8 . 01 (/Ex1xxxmxxfNNWMAN)1 (/Exx1xxmxxfNNWMAN)25. 11 (/Ex2xxxmxW2x受壓較小翼緣(或無翼緣端)的毛截面模量。 2x2/Ex1 . 1EAN第25頁/共65頁等效彎矩系數(shù)mx可按以下規(guī)定采用： （1）懸臂構(gòu)件和在內(nèi)力分析中未考慮二階效應(yīng)的無支撐框架）懸臂構(gòu)件和在內(nèi)力分析中未考慮二階效應(yīng)的無支撐框架和弱支撐框架柱，和弱支撐框架柱，mx=1.0。（2）框架柱和兩端支承的構(gòu)件：）框架

14、柱和兩端支承的構(gòu)件： 無橫向荷載作用時，無橫向荷載作用時， mx=0.65+0.35M2/M1，M1和和M2是構(gòu)件是構(gòu)件兩端的彎矩，兩端的彎矩，|M1|M2|；當(dāng)兩端彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時??；當(dāng)兩端彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時取同號，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點）時取異號。同號，使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點）時取異號。 有端彎矩和橫向荷載同時作用時，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率取有端彎矩和橫向荷載同時作用時，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率取 mx=1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率??；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率取mx=0.85。 無端彎矩但有橫向荷載作用時，無端彎矩但有橫向荷載作用時，mx=1.0。第26頁/共65頁6.4 實腹式壓

15、彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計算 6.4.1 單向壓彎構(gòu)件平面外的整體穩(wěn)定 1)彎矩作用平面外失穩(wěn)時的失穩(wěn)形式 開口截面壓彎構(gòu)件的抗扭剛度及彎矩作用平面外的抗彎剛度通常較小。當(dāng)構(gòu)件在彎矩作用平面外沒有足夠的支撐以阻止其產(chǎn)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時，構(gòu)件可能發(fā)生彎扭失穩(wěn)而破壞。又稱為壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外的整體失穩(wěn)。第27頁/共65頁2)壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外整體穩(wěn)定的計算公式 規(guī)范規(guī)定單向壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外整體穩(wěn)定驗算公式為： fWMAN1xbxtxyMx構(gòu)件側(cè)向支承點間的最大彎矩； 截面影響系數(shù)：箱形截面=0.7，其他截面=1.0；y彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，對于單軸對稱截面應(yīng)考慮扭

16、轉(zhuǎn)效應(yīng)，采用換算長細比yz確定。b均勻彎曲的受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，見受彎構(gòu)件一章及附錄3。對于閉口截面 b=1.0。tx計算彎矩作用平面外穩(wěn)定時的彎矩等效系數(shù)，應(yīng)根據(jù)所計算構(gòu)件段的荷載和內(nèi)力情況確定，按下列規(guī)定采用。 第28頁/共65頁第29頁/共65頁6.4.2 雙向壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計算 1)雙向壓彎構(gòu)件的失穩(wěn)形式 彎矩作用在兩個主軸平面內(nèi)的雙向彎曲壓彎構(gòu)件，將發(fā)生彎扭失穩(wěn)。2)雙向壓彎構(gòu)件的整體失穩(wěn)的驗算方法彎矩作用在兩個主平面內(nèi)的雙軸對稱實腹式工字形截面（含H形）和箱形（閉口）截面的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定按下列公式計算： fWMNNWMAN1ybyyty/Ex1xxxmxx)8 . 01

17、 (fWMNNWMAN1xbxxtx/Ey1yyymyy)8 . 01 (第30頁/共65頁第31頁/共65頁6.5 實腹式壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定 6.5.1 受壓翼緣板的寬厚比限值 1)壓彎構(gòu)件翼緣的受力特點 主要承受正應(yīng)力，應(yīng)力狀態(tài)與梁的受壓翼緣基本相同，局部失穩(wěn)形式也一樣。設(shè)計時采用彈性設(shè)計方法或者部分截面發(fā)展塑性的方法。2)翼緣寬厚比限值 工字形自由外伸寬度與厚度之比以及箱形截面翼緣在腹板之間的寬厚比均與梁受壓翼緣的寬厚比限值相同。第32頁/共65頁外伸翼緣板(x=1.05或1.0)兩邊支承翼緣板 y/23513/ftby0/23540/ftby/23515/ftb第33頁/共65頁6.5

18、.2 腹板的高厚比限值 1)工字形和H形截面的腹板影響腹板局部失穩(wěn)的因素 剪應(yīng)力以平均剪應(yīng)力來表征。 =0.3m (m為彎曲正應(yīng)力)不均勻壓應(yīng)力以應(yīng)力梯度0來表征。 max為腹板計算高度邊緣的最大壓應(yīng)力，計算時不考慮構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)和截面塑性發(fā)展系數(shù)； min為腹板計算高度另一邊緣的應(yīng)力，壓為正，拉為負。 maxminmax0第34頁/共65頁根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，在不均勻壓力和剪力共同作用下的腹板（按四邊簡支板分析）彈性屈曲臨界應(yīng)力為： Ke為彈性屈曲系數(shù)，與應(yīng)力梯度有關(guān)；h0為腹板計算高度，對于焊接截面h0=hw。 2022w2ecr)1 (12hvEtK通常情況下，失穩(wěn)時截面會有不同程度的發(fā)展

19、塑性。根據(jù)彈塑性穩(wěn)定理論，腹板的彈塑性臨界應(yīng)力為： Kp為塑性屈曲系數(shù)，與應(yīng)力梯度和腹板受力最大邊緣割線模量有關(guān)。利用上式，并取臨界應(yīng)力cr=235N/mm2?？傻茫?2022w2pcr)1 (12hvEtK第35頁/共65頁y0w0235255 . 016fth時當(dāng)6 . 100時當(dāng)26 . 10y0w02352 .265 . 048fth 構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的長細比，當(dāng)100時，取100。 可見：當(dāng)0=0時，上式與軸心受壓構(gòu)件腹板高厚比的要求相一致。當(dāng)0=2時，上式與受彎構(gòu)件中彎剪聯(lián)合作用時的腹板高厚比基本一致。 第36頁/共65頁2)箱形截面的腹板 箱形截面壓彎構(gòu)件腹板的屈曲應(yīng)力計算方

20、法與工字形截面的腹板相同。但考慮到箱形截面腹板與翼緣采用單側(cè)焊縫連接，其嵌固條件不如工字形截面，因此規(guī)定h0/tw的限值為上述公式的0.8倍。當(dāng)限值小于時 ，取 。 y/23540fy/23540f第37頁/共65頁3)T形截面的腹板當(dāng)彎矩作用于T形截面對 稱軸平面內(nèi)，并使腹板 自由邊受壓時： (較小時不作放大；較 大時適當(dāng)放大)當(dāng)彎矩作用于T形截面對稱軸平面內(nèi)，并使腹板自由邊受拉時，比軸心受壓構(gòu)件有利，為了方便，可采用與軸心受壓構(gòu)件相同的高厚比限值，即按式（6.5.9）和式（6.5.10）計算。 第38頁/共65頁6.6 實腹式壓彎構(gòu)件的截面設(shè)計6.6.1 截面形式當(dāng)承受的彎矩較小時，其截面

21、形式與一般的軸心受壓構(gòu)件相同，可采用對稱截面；當(dāng)彎矩較大時，宜采用彎矩作用平面內(nèi)截面高度較大的雙軸對稱截面，或加大受壓較大翼緣的單軸對稱截面。在滿足局部穩(wěn)定、使用要求和構(gòu)造要求時，截面應(yīng)盡量符合寬肢薄壁以及彎矩作用平面內(nèi)和平面外整體穩(wěn)定性相等的原則，從而節(jié)省鋼材。 第39頁/共65頁6.6.2 截面選擇及驗算 壓彎構(gòu)件的截面選擇方法 由于壓彎構(gòu)件的驗算式中所牽涉到的未知量較多，初選截面時，可參考已有的類似設(shè)計進行估計。 一般初選的截面尺寸不一定合適，往往需要進行多次調(diào)整和重復(fù)驗算，直到滿意為止。對初選截面需作如下驗算 1. 強度驗算 2. 剛度驗算 3. 整體穩(wěn)定驗算 4. 局部穩(wěn)定驗算 第4

22、0頁/共65頁6.6.3 構(gòu)造要求 與實腹式軸壓構(gòu)件相似，當(dāng)h0/tw80時，為防止腹板在施工和運輸中發(fā)生變形，應(yīng)設(shè)置間距不大于3ho的橫向加勁肋。如果需要設(shè)置縱向加勁肋，同時也應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋。為保持截面形狀不變，提高構(gòu)件抗扭剛度，防止施工和運輸過程中發(fā)生變形，實腹式柱在受有較大水平力處和運輸單元的端部應(yīng)設(shè)置橫隔，構(gòu)件較長時應(yīng)設(shè)置中間橫隔。壓彎構(gòu)件需要設(shè)置側(cè)向支撐時，如果截面高度較小，可在腹板加橫肋或橫隔連接支撐；如果截面高度較大，則應(yīng)在兩個翼緣平面內(nèi)同時設(shè)置支撐。第41頁/共65頁6.7 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的計算 6.7.1 彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件當(dāng)彎矩繞虛軸(x軸)作

23、用時，應(yīng)進行彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計算和分肢的穩(wěn)定計算。 第42頁/共65頁1)彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計算 彎矩繞虛軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，截面中部空心，不能考慮塑性的深入發(fā)展，宜采用邊緣屈服準則。 W1x=Ix /y0，Ix為對x軸的毛截面慣性矩，y0為由x軸到壓力較大分肢軸線的距離或者到壓力較大分肢腹板邊緣距離； x為軸心壓桿的整體穩(wěn)定系數(shù)，由對虛軸(x軸)的換算長細比0 x確定。 fNNWMAN)1 (/Exx1xxmxx第43頁/共65頁2)分肢的穩(wěn)定計算 彎矩繞虛軸作用的壓彎構(gòu)件，在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定性一般由分肢的穩(wěn)定計算得到保證定性一般由分肢的穩(wěn)定計

24、算得到保證， 將整個構(gòu)件視為一平行弦桁架，兩個分肢為桁架的弦桿，兩分肢的軸心力為：分肢22Nyx分肢11NNy1ya2Myxx1M1x2yy1aaMayNNx211：分肢122NNN：分肢第44頁/共65頁綴條式壓彎構(gòu)件的分肢： 按軸心壓桿計算。 分肢的計算長度，在綴條平面內(nèi)（分肢繞1-1軸)取綴條體系的節(jié)間長度；在綴條平面外（分肢繞y-y軸)，取整個構(gòu)件兩側(cè)向支撐點間的距離。 分肢22Nyx分肢11NNy1ya2Myxx1M1x2yy1a第45頁/共65頁綴板式壓彎構(gòu)件的分肢：按壓彎構(gòu)件驗算單肢的穩(wěn)定性。 除軸心力N1(或N2)外，還應(yīng)考慮由綴板的剪力作用引起的局部彎矩； 在綴板平面內(nèi)，分肢

25、的計算長度(分肢繞1-1軸)取綴板間凈距。 3)綴材的計算 計算壓彎構(gòu)件的綴材時，應(yīng)取構(gòu)件實際剪力和下式兩者中的較大值。計算方法與格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件相同。 23585yfAfV 第46頁/共65頁6.7.2 彎矩繞實軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 1)整體穩(wěn)定計算 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件當(dāng)彎矩繞實軸(軸)作用時，受力性能與實腹式壓彎構(gòu)件完全相同。彎矩作用平面內(nèi)和平面外的整體穩(wěn)定計算均與實腹式構(gòu)件相同，但在計算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定時，長細比應(yīng)取換算長細比，整體穩(wěn)定系數(shù)取b=1.0。 x(b)yxyMy(a)yyxa2yy11x1yM分肢1分肢2第47頁/共65頁2)分肢穩(wěn)定的計算：按實腹式壓彎構(gòu)件計算分肢的

26、穩(wěn)定。內(nèi)力按以下原則分配： 軸心壓力在兩分肢間的分配與分肢軸線至虛軸(x)的距離成反比； 彎矩在兩分肢間的分配與分肢對實軸(y)的慣性矩成正比、與分肢軸線至虛軸(x)的距離成反比。即：x(b)yxyMy(a)yyxa2yy11x1yM分肢1分肢2第48頁/共65頁6.7.3 雙向受彎的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件 1)整體穩(wěn)定計算 但對虛軸(x軸)的穩(wěn)定系數(shù)x應(yīng)采用換算長細比確定。2)分肢穩(wěn)定計算 按壓彎構(gòu)件計算；軸力N和彎矩My的分配方法前面已經(jīng)給出公式。ax1yM yx1yM x分肢2分肢1y2y1fWMNNWMANy1yty/Exx1xxmxx)1 (第49頁/共65頁6.8 梁與柱的剛性連接節(jié)點1)

27、剛性連接節(jié)點的特點框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點一般做成剛性連接，可以增強框架的抗側(cè)移剛度，減小框架橫梁的跨中彎矩。剛性連接要保證將梁端的彎矩和剪力可以有效地傳給柱子。 當(dāng)節(jié)點能夠承受理想剛性連接彎矩的90%以上時，即可認為是剛性連接。采用以下一些節(jié)點形式，即可認為達到上述要求。第50頁/共65頁2)梁柱剛性連接的典型形式做法一：全焊接剛性連接梁翼緣與柱翼緣采用坡口對接焊縫連接。梁翼緣焊縫承受由梁端彎矩產(chǎn)生的拉力和壓力；梁腹板與柱翼緣采用角焊縫連接以傳遞梁端剪力。為便于梁翼緣坡口焊縫的施焊和設(shè)置襯板，在梁腹板兩端上、下角處各開r =3035mm的半園孔。這種全焊接節(jié)點的優(yōu)點是省工省料，缺點是梁需要現(xiàn)場定位

28、、工地高空施焊，不便于施工。 第51頁/共65頁做法二：預(yù)留短梁段連接把短梁段在工廠制造時先焊在柱子上；在施工現(xiàn)場再采用高強度螺栓摩擦型連接將橫梁的中間段拼接起來；焊縫在工廠焊接，可以很好的保證質(zhì)量；框架橫梁拼接處的內(nèi)力比梁端處小，因而有利于高強度螺栓連接的設(shè)計。 第52頁/共65頁做法三：栓焊混合連接梁腹板與柱翼緣采用連接角鋼和高強度螺栓連接。高強度螺栓兼作安裝螺栓。橫梁安裝就位后再將梁的上、下翼緣與柱的翼緣用坡口對接焊縫連接。這種節(jié)點連接包括高強度螺栓和焊縫兩種連接件，要求它們聯(lián)合或分別承受梁端的彎矩和剪力，稱為混合連接。 第53頁/共65頁3)柱腹板內(nèi)不設(shè)橫向加勁肋的剛性節(jié)點 變形示意圖

29、與計算內(nèi)容第54頁/共65頁在梁的受壓翼緣處，柱腹板的厚度tw應(yīng)同時滿足： 局部承壓條件：局部穩(wěn)定條件：cebfcwfbfAt30235yccwfht 在梁的受拉翼緣處，柱翼緣板的厚度tc按強度計算應(yīng)滿足： 0.4ftbccA ftf第55頁/共65頁如果上述計算不能滿足，就需要對柱的腹板設(shè)置橫向（水平）加勁肋。柱子節(jié)點域強度驗算公式：節(jié)點域局部穩(wěn)定驗算公式：1243bbvpMMfV90cbwhht第56頁/共65頁當(dāng)柱腹板節(jié)點域不滿足上述要求時，柱腹板應(yīng)予補強。 第57頁/共65頁6.9 壓彎、拉彎構(gòu)件的剛性柱腳1)剛性柱腳的形式(整體式、分離式)第58頁/共65頁2)剛性柱腳中錨栓的布置靴

30、梁沿柱腳底板長邊方向布置，錨栓布置在靴梁的兩側(cè)，并盡量遠離彎曲軸。錨栓要固定在由靴梁挑出的承托(牛腿)上。在彎矩作用下，柱腳拉力由錨栓來承受，所以錨栓的數(shù)量和直徑需要通過計算決定。為了便于柱子的安裝，錨栓不宜穿過柱腳底板。 第59頁/共65頁3)剛性柱腳的計算 整體式柱腳底板的計算 假定柱腳底板與基礎(chǔ)接觸面的壓應(yīng)力成直線分布，底板下基礎(chǔ)的最大壓應(yīng)力按下式計算： 由上式即可確定底板面積。一般先確定寬度B(其中懸伸寬度c一般取2030mm)，然后求出底板的長度L。 底板厚度計算方法與軸壓柱腳相同。在計算各區(qū)格底板的彎矩值時，可以偏于安全地按該區(qū)格的最大壓應(yīng)力計算。底板的厚度一般不小于20mm。 c

31、fLBMLBN2max6第60頁/共65頁錨栓的計算 底板另一側(cè)的應(yīng)力為： 當(dāng)最小應(yīng)力min出現(xiàn)負值時，說明底板與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于底板和基礎(chǔ)之間不能承受拉應(yīng)力，此時拉應(yīng)力的合力由錨栓承擔(dān)。 根據(jù)對混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)力合力作用點的力矩平衡條件M=0，可得錨栓拉力Z為： 2min6LBMLBNxaNMZ第61頁/共65頁 每個錨栓所需要的有效截面面積為：atefnZA 錨栓直徑不小于20mm。錨栓下端在混凝土基礎(chǔ)中用彎鉤或錨板等錨固，保證錨栓在拉力Z作用下不被拔出。 錨栓承托肋板按懸臂梁設(shè)計，高度不小于350400mm。 第62頁/共65頁靴梁、隔板、肋板及其連接焊縫的計算 柱身與靴梁連接焊縫承受的最大內(nèi)力N1按下式計算： 靴梁的高度由焊縫確定，不宜小于450mm。 靴梁的強度、靴梁與底板之間的連接焊縫、隔板、肋板等的設(shè)計方法均與軸壓柱腳相同。只是荷載按底板上不均勻反力的最大值計算。hMNN21第63頁/共65頁分離式柱腳 這種柱腳可以認為是由兩個獨立的軸心受壓柱腳所組成。每個分肢的柱腳都是根據(jù)其可能產(chǎn)生的最大壓力，按軸心受壓柱腳進行設(shè)計。受拉分肢的全部拉力由錨栓承擔(dān)并傳至基礎(chǔ)。兩個獨立柱腳所受最大壓力為： 右肢： 左肢：11121hMhZNNr21211LNZMNhhN1、M1使右肢產(chǎn)生最大壓力的柱內(nèi)力組合值；N2、M2使左肢產(chǎn)生最大壓力的柱內(nèi)力組合值； 第64頁/共65頁