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1、钢钢结结构构主主讲：陈建锋讲：陈建锋 1 1、了解、了解“轴心受力构件轴心受力构件”的应用和截面形式；的应用和截面形式；2 2、掌握轴心受拉构件设计计算掌握轴心受拉构件设计计算；3 3、了了解解“轴轴心心受受压压构构件件”稳稳定定理理论论的的基基本本概概念念和和分析方法；分析方法；4 4、掌掌握握现现行行规规范范关关于于“轴轴心心受受压压构构件件”设设计计计计算算方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；5 5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。掌握格构式轴心受压构件设计方法。大纲要求第四章第四章 轴心受力构件轴心受力构件图图4-1轴心受力构件轴心受
2、力构件NN1.1.结构及受力特点结构及受力特点（1 1）作用在构件上的荷载是）作用在构件上的荷载是 轴心压力或轴心拉力；轴心压力或轴心拉力；（2 2）构件理想的直杆；）构件理想的直杆；4.1 4.1 概述概述 主要用于承重结构，如：桁架、网架、塔架和支主要用于承重结构，如：桁架、网架、塔架和支撑结构等。撑结构等。+b)2.2.应用应用3.3.塔架塔架1.1.桁架桁架2.2.网架网架图图4-2 4-2 轴心受力构件截面形式轴心受力构件截面形式a)b)热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合、热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合、格构式组合。格构式组合。3.截面型式截面型式截面可分为：截面可分为：实腹式实
3、腹式和和格构式格构式两大类。两大类。实腹式截面实腹式截面实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）格构式截面格构式截面截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面格构式截面又
4、分缀条式截面与缀板式截面实腹式轴压柱与格构式轴压柱实腹式轴压柱与格构式轴压柱4.2 4.2 轴心受力构件的强度及刚度轴心受力构件的强度及刚度一、强度计算（承载能力极限状态）一、强度计算（承载能力极限状态）N轴心拉力或压力设计值；轴心拉力或压力设计值；An n构件的净截面面积；构件的净截面面积；ff钢材的抗拉强度设计值。钢材的抗拉强度设计值。轴心受压轴心受压构件，当构件，当截面无削截面无削弱时，强弱时，强度不必计度不必计算。算。轴轴心心受受力力构构件件轴心受拉构件轴心受拉构件轴心受压构件轴心受压构件强度强度（承载能力极限状态承载能力极限状态）刚度刚度（正常使用极限状态正常使用极限状态）强度强度刚
5、度刚度（正常使用极限状态正常使用极限状态）稳定稳定（承载能力极限状态承载能力极限状态）二、轴心受力构件的刚度二、轴心受力构件的刚度（正常使用极限状态）（正常使用极限状态）轴心受力构件的轴心受力构件的刚度刚度是以他的是以他的长细比长细比来衡量的来衡量的式中式中-构件最不利方向的长细比，一般为构件最不利方向的长细比，一般为 两主轴方向长细比的较大值两主轴方向长细比的较大值.x=lox/ix，y=loy/iy lo-相应方向的构件计算长度相应方向的构件计算长度 lo o=l，为计算长度为计算长度系数，取值如下表系数，取值如下表 i-相应方向的截面回转半径相应方向的截面回转半径 -受拉或受压构件的容许
6、长细比。受拉或受压构件的容许长细比。保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。一、关于稳定问题的概述一、关于稳定问题的概述(a)稳定：扰动变形可以恢复；稳定：扰动变形可以恢复；(b)临界临界(中性平衡中性平衡)：维持扰动状态；：维持扰动状态；(c)不稳定：扰动变形持续增加；不稳定：扰动变形持续增加；4.3 4.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定实腹式轴心受压构件的整体稳定所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的所谓的稳定是指结构或构件受载
7、变形后，所处平衡状态的属性。如上图，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。属性。如上图，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。属性。如上图，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。属性。如上图，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的态，进入不稳定状态，
8、临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存在稳定问题，稳定问题分构件的在稳定问题，稳定问题分构件的在稳定问题，稳定问题分构件的在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定整体稳定整体稳定整体稳定和和和和局部稳定局部稳定局部稳定局部稳定。二、理想轴心受压
9、构件的受力性能二、理想轴心受压构件的受力性能1 1、理想轴心受压构件、理想轴心受压构件杆件杆件本身是绝对直杆，材料均匀，完全弹性；本身是绝对直杆，材料均匀，完全弹性；无荷载偏心，无初始应力，压力作用线与形心纵轴重合；无荷载偏心，无初始应力，压力作用线与形心纵轴重合；2 2、整体失稳（屈曲）现象、整体失稳（屈曲）现象轴心压杆在截面上的平均应力低于屈服点的轴心压杆在截面上的平均应力低于屈服点的情况下，由于变形（可能是情况下，由于变形（可能是弯曲弯曲，也可能是，也可能是扭转扭转或或弯扭弯扭）过大，处于不稳定状态而丧失承载能力。）过大，处于不稳定状态而丧失承载能力。这种现象称为这种现象称为整体失稳。整
10、体失稳。3 3、整体失稳（屈曲）形式、整体失稳（屈曲）形式弯曲失稳弯曲失稳-只有弯曲变形只有弯曲变形只有弯曲变形只有弯曲变形，截面只绕一个主轴旋转，杆纵，截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；扭转失稳扭转失稳-只有扭转变形，只有扭转变形，只有扭转变形，只有扭转变形，失稳时除杆件的支撑端外，各失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转；截面均绕纵轴扭转；弯扭失稳弯扭失稳弯曲变形的同时伴随有扭转变形。弯曲变形的同时伴随有扭转变形。弯曲变形的同时伴随有扭转变形。弯曲变形的同时伴随有扭转变形。动画动画单对称截面绕对称轴
11、（或不对称截面）弯曲失稳时，单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由于截面形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）由于截面形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）由于截面形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）由于截面形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不重合，截面内的内力分量相对于剪心有偏心产生扭矩，不重合，截面内的内力分量相对于剪心有偏心产生扭矩，不重合，截面内的内力分量相对于剪心有偏心产生扭矩，不重合，截面内的内力分量相对于剪心有偏心产生扭矩，导致扭转变形。导致扭转变形。导致扭
12、转变形。导致扭转变形。扭转失稳承载力低于弯曲失稳承载力扭转失稳承载力低于弯曲失稳承载力扭转失稳承载力低于弯曲失稳承载力扭转失稳承载力低于弯曲失稳承载力。只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承载力。承载力。承载力。承载力。4 4、两类稳定问题、两类稳定问题（1）第一类稳定问题）第一类稳定问题a.存在两种平衡状态存在两种平衡状态直直线线平平衡衡直直线线平平衡衡弯弯曲曲平平衡衡NNcr。Ncr。Ncr。NNcr。弯弯曲曲破破坏坏失失去去直直线线平平衡衡直
13、线平衡直线平衡曲线平衡曲线平衡b.失稳前后变形状失稳前后变形状态不同态不同特点：特点：（2）第二类稳定问题）第二类稳定问题只只存在曲线平衡状态，失稳前后变形状态一样存在曲线平衡状态，失稳前后变形状态一样5 5、欧拉临界力和临界应力、欧拉临界力和临界应力根据左图列平衡方程根据左图列平衡方程根据左图列平衡方程根据左图列平衡方程解平衡方程：得解平衡方程：得解平衡方程：得解平衡方程：得E材料的弹性模量材料的弹性模量构件的计算长度构件的计算长度I构件截面绕屈曲方向中和轴的惯性矩构件截面绕屈曲方向中和轴的惯性矩EI构件的抗弯刚度构件的抗弯刚度截面绕屈曲方向的回转半径截面绕屈曲方向的回转半径构件长细比构件长
14、细比三、实际轴心受压构件的受力性能三、实际轴心受压构件的受力性能1、实际轴心受压构件与理想构件的区别、实际轴心受压构件与理想构件的区别存在残余应力存在残余应力存在初弯曲存在初弯曲存在初偏心存在初偏心N。y02、失稳过程、失稳过程第二类稳定问题第二类稳定问题3、初始缺陷对构件屈曲临界力的影响、初始缺陷对构件屈曲临界力的影响初始缺陷的存在，降低了构件屈曲临界临界力，初始缺陷的存在，降低了构件屈曲临界临界力，会对会对会对会对构件的稳定承载力产生不利影响。构件的稳定承载力产生不利影响。构件的稳定承载力产生不利影响。构件的稳定承载力产生不利影响。残余应力对弱轴的影响要大于对强轴的影响。残余应力对弱轴的影
15、响要大于对强轴的影响。初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为型分为a、b、c及及d四类（详见四类（详见p81，图，图4.15及及p82，表，表4.3）。）。a类
16、为残余应力影响较小，类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大，类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，并有弯扭失稳影响，a、c类之间为类之间为b类，类，d类厚板工字钢类厚板工字钢绕弱轴。绕弱轴。规范规范计算公式计算公式按按计算计算四、实际轴心受压构件稳定的实用计算方法四、实际轴心受压构件稳定的实用计算方法1 1、轴压柱整体稳定规范计算公式、轴压柱整体稳定规范计算公式NN轴心受压柱的计算压力轴心受压柱的计算压力 AA毛截面面积毛截面面积 稳定系数稳定系数。和和截面类型、截面类型、构件长细比构件长细比、所用钢种、所用钢种 有关，从附录有关，从附录4 4查得。查得。材料设计强度材料设计强度临界应
17、力和屈服应力之比值2 2、值的意义值的意义稳定系数稳定系数轴心受压构件不发生整体失稳的条件为，轴心受压构件不发生整体失稳的条件为，截面应力不截面应力不大于临界应力大于临界应力，并考虑抗力分项系数，并考虑抗力分项系数R后，即为：后，即为：3、值的确定步骤值的确定步骤 计算长细比计算长细比 确定截面类别确定截面类别依据依据P82表表3使用规范图表查稳定系数使用规范图表查稳定系数。按钢种、截面类别和按钢种、截面类别和 查查P314P314附录附录4 4表得表得 构件长细比的确定构件长细比的确定、截面为双轴对称或极对称构件：、截面为双轴对称或极对称构件：xxyy对于双轴对称十字形截面，为了防对于双轴对
18、称十字形截面，为了防止扭转屈曲，尚应满足：止扭转屈曲，尚应满足：、截面为单轴对称构件：、截面为单轴对称构件：xxyy绕对称轴绕对称轴y y轴屈曲时，一般为轴屈曲时，一般为弯弯扭屈曲扭屈曲，其临界力低于弯曲屈曲，其临界力低于弯曲屈曲，所以计算时，以换算长细比所以计算时，以换算长细比yzyz代替代替y y ，计算公式如下：计算公式如下：xxyyb bt t4.4 4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定实腹式轴心受压构件的局部稳定一、概述一、概述宽肢宽肢薄壁构件薄壁构件回转半径大，提高构件的整体回转半径大，提高构件的整体稳定承载力，节省钢材。稳定承载力，节省钢材。板件过薄，在构件达到临界应板件过薄，在
19、构件达到临界应力前，板件可能先发生屈曲而力前，板件可能先发生屈曲而失去稳定失去稳定局部失稳。局部失稳。四边简支单向均匀受压薄板的屈曲四边简支单向均匀受压薄板的屈曲板板件件的的失失稳稳（屈屈曲曲）局部失稳局部失稳受压构件中板件的宽厚比较大，当压力达受压构件中板件的宽厚比较大，当压力达到某一数值（小于构件的临界力）时，板件到某一数值（小于构件的临界力）时，板件不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，这种现象称为板件的局部失稳现象。这种现象称为板件的局部失稳现象。危害性危害性虽无虽无整体失稳危险，但由于截面某个板件失整体失稳危险，但由于截面某个板件失稳而退出工
20、作后，将使截面有效承载部分减稳而退出工作后，将使截面有效承载部分减小，同时还使截面不对称，将促进构件整体小，同时还使截面不对称，将促进构件整体发生破坏。发生破坏。因此，组成实腹式截面的板件局部稳定也必因此，组成实腹式截面的板件局部稳定也必须保证，它也属于承载力的一部分。须保证，它也属于承载力的一部分。如何保证？如何保证？限制板件的宽厚比。限制板件的宽厚比。二、板件宽厚比限值二、板件宽厚比限值1 1、翼缘宽厚比限值、翼缘宽厚比限值2 2、腹板高厚比限值、腹板高厚比限值工字形工字形箱形截面箱形截面T形形截面截面式中式中 构件最大长细比。构件最大长细比。当当 3030时，取时，取 =30=30 当当
21、 100100时，取时，取 =100=100。f fy y构件钢材的屈服点。构件钢材的屈服点。不同钢材时的换算系数。不同钢材时的换算系数。轴压构件宽厚比限制：轴压构件宽厚比限制：1.1.截面设计截面设计主要内容主要内容1）.截面选择截面选择2）.截面验算截面验算 ：强度验算；强度验算；刚度验算；刚度验算；整体稳定验算；整体稳定验算；局部稳定验算；局部稳定验算；3）.依据构造要求调整细部尺寸依据构造要求调整细部尺寸4.5 4.5 实腹式轴心受压构件的截面设计实腹式轴心受压构件的截面设计2、轴心受压构件的截面选择原则、轴心受压构件的截面选择原则宽肢薄壁宽肢薄壁截面积的分布尽量展开，以增加截面的惯性
22、截面积的分布尽量展开，以增加截面的惯性矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；矩和回转半径，从而提高柱的整体稳定性和刚度；等等稳定性稳定性尽量满足两主轴方向的等稳定要求，即：尽量满足两主轴方向的等稳定要求，即：以达到经济要求；以达到经济要求；制造加工方便，易取材。制造加工方便，易取材。便于其他构件的连接；便于其他构件的连接；实腹式轴压杆常用截面形式及其优缺点实腹式轴压杆常用截面形式及其优缺点3、截面的初步选择、截面的初步选择设计截面时，首先要根据使用要求和选择原则选择设计截面时，首先要根据使用要求和选择原则选择截面截面形式形式，确定，确定钢号钢号，然后根据轴力设计值，然后根据轴力设计值 N
23、 N 和两个主轴方和两个主轴方向的计算长度（向的计算长度（l l0 x0 x和和l l0y0y）初步选定截面尺寸初步选定截面尺寸。具体步骤。具体步骤如下：如下：1）截面面积截面面积A的确定：的确定：假定柱的长细比假定柱的长细比（一般在（一般在60100范围内，当轴力大范围内，当轴力大而计算长度小时，而计算长度小时，取较小值，反之取较大值。如轴力很取较小值，反之取较大值。如轴力很小，可取容许长细比）；小，可取容许长细比）；初步确定钢材种类初步确定钢材种类和和截面分类截面分类，查得稳定系数，按下式计算所需的截面面积查得稳定系数，按下式计算所需的截面面积A2 2）求两主轴方向的回转半径：求两主轴方向
24、的回转半径：1、2分别为系数，表示分别为系数，表示h、b和回转半径和回转半径ix、iy间的近似数值间的近似数值关系。见附表关系。见附表43）由截面面积）由截面面积A和两主轴方向的回转半径，和两主轴方向的回转半径，优先选用优先选用轧制型钢轧制型钢，如工字钢、，如工字钢、H型钢等。型钢等。型钢截面不满足时，型钢截面不满足时，选用组合截面选用组合截面，组合截面的尺寸可由回转半径确定，组合截面的尺寸可由回转半径确定:4 4）由）由 A A 和和 h h、b b ，根据构造要求、局部稳定和钢材规格，根据构造要求、局部稳定和钢材规格等条件，确定截面所有其余尺寸。等条件，确定截面所有其余尺寸。如：焊接工字形
25、截面，可取如：焊接工字形截面，可取，腹板厚度，腹板厚度腹板高度和翼缘宽度宜取腹板高度和翼缘宽度宜取10mm的倍数，的倍数，t和和tw宜取宜取2mm的倍数的倍数(1)强度验算强度验算截面有削弱时，进行截面有削弱时，进行强度验算强度验算强度验算公式强度验算公式为为式中：式中：N轴心压力设计值；轴心压力设计值；An压杆的净截面面积；压杆的净截面面积；f钢材的抗压强度设计值。钢材的抗压强度设计值。4、截面验算、截面验算(2)刚度验算刚度验算刚度验算公式为刚度验算公式为(2)整体稳定验算整体稳定验算整体验算公式为：整体验算公式为：验算整体稳定时，应对截面的两个主轴方向进行验算。验算整体稳定时，应对截面的
26、两个主轴方向进行验算。(3)局部稳定验算局部稳定验算局部稳定验算应根据截面形式进行，对于局部稳定验算应根据截面形式进行，对于热轧型钢热轧型钢截截面，因板件的宽厚比较大，面，因板件的宽厚比较大，可不进行局部稳定的验算可不进行局部稳定的验算。5 5、构造规定、构造规定1、当实腹柱的腹板计算高度当实腹柱的腹板计算高度h0与与tw厚度之比大于厚度之比大于80时，应设置时，应设置成对的横向加劲肋（右图）横向成对的横向加劲肋（右图）横向加劲肋的作用是防止腹板在施工加劲肋的作用是防止腹板在施工和运输过程中发生变形，并可提和运输过程中发生变形，并可提高柱的抗扭刚度。高柱的抗扭刚度。横向加劲肋的横向加劲肋的间距
27、不得大于间距不得大于3h0，外伸宽度，外伸宽度bs不小于不小于h0/30+40cm，厚度，厚度tw应不应不小于小于bs/15。2、除工字形截面外，其余截面的实腹柱应在受有较大水平、除工字形截面外，其余截面的实腹柱应在受有较大水平力处、在运输单元的端部以及其它需要处设置横隔。横隔力处、在运输单元的端部以及其它需要处设置横隔。横隔的中距不得大于柱截面较大宽度的的中距不得大于柱截面较大宽度的9倍，也不得大于倍，也不得大于8m。对于组合截面，其翼缘与腹板间的焊缝受力较小，可不对于组合截面，其翼缘与腹板间的焊缝受力较小，可不于计算，按构造选定焊脚尺寸即可。于计算，按构造选定焊脚尺寸即可。4.6 4.6
28、格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件一、格构式轴心受压构件的组成一、格构式轴心受压构件的组成格构式轴心受压构件格构式轴心受压构件肢件肢件缀材缀材缀板、缀条缀板、缀条l1l0 xy11b)肢件肢件缀板缀板l1xy11a)缀条缀条肢件肢件格构柱的优格构柱的优点点是肢件间是肢件间的距离可以的距离可以调整，能使调整，能使构件对两个构件对两个主轴的稳定主轴的稳定性相等。性相等。多多用于轴力很用于轴力很大的厂房柱，大的厂房柱，门架柱门架柱肢件：受力件。肢件：受力件。由由2 2肢（工字钢或槽钢）、肢（工字钢或槽钢）、4 4肢（角钢）、肢（角钢）、3 3肢（园管）肢（园管）组成组成。工工字字钢钢（槽槽钢钢）作
29、作为为肢肢件件的的截截面面一一般般用用于于受受力力较较大大的的构构件件。用用四四个个角角钢钢作作肢肢件件的的截截面面形形式式往往往往用用于于受受力力较较小小而长细比较大的构件而长细比较大的构件。图图格构式柱的截面型式格构式柱的截面型式a)xyb)xyc)xyd)xy缀材：把肢件连成整体，并能承担剪力。缀材：把肢件连成整体，并能承担剪力。缀板：用钢板组成。缀板：用钢板组成。缀条：由角钢组成横、斜杆。缀条：由角钢组成横、斜杆。截面的实轴和虚轴截面的实轴和虚轴与肢件腹板垂直的轴线为与肢件腹板垂直的轴线为实轴实轴(y-y-y y);与缀材平面垂直的轴为与缀材平面垂直的轴为虚轴虚轴(x-xx-x)。a)
30、xyb)xyc)xyd)xy分别对实轴和虚轴验算整体稳定性。对实轴作整体稳定分别对实轴和虚轴验算整体稳定性。对实轴作整体稳定验算时与实腹柱相同。对虚轴作整体稳定验算时，轴心验算时与实腹柱相同。对虚轴作整体稳定验算时，轴心受压构件稳定系数受压构件稳定系数 应按换算长细比应按换算长细比 查出。查出。二、格构式轴心受压构件的整体稳定二、格构式轴心受压构件的整体稳定1、对、对实轴（实轴（y yy y轴）的整体稳定轴）的整体稳定用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。计算长计算长细比细比 确定截确定截面类别面类别按钢种、截面类按钢种、截面类别和别和 查
31、表得查表得 2、对、对虚轴（虚轴（x xx x轴）的整体稳定轴）的整体稳定计算对虚轴的整体稳定以确定两肢间的距离。计算对虚轴的整体稳定以确定两肢间的距离。换算长细比换算长细比缀条式格构柱缀条式格构柱缀板式格构柱缀板式格构柱整个构件对虚轴的长细比整个构件对虚轴的长细比整个构件横截面的毛面积整个构件横截面的毛面积构件截面中垂直于构件截面中垂直于x轴各斜缀条的毛轴各斜缀条的毛截面面积之和截面面积之和单个分肢对最小刚度轴单个分肢对最小刚度轴1-1的长细比的长细比单肢的计算长度。单肢的计算长度。单肢最小回转半径单肢最小回转半径3、单肢的、单肢的稳定性稳定性规范规范规定单肢的稳定性不应低于构件的整体稳定性
32、规定单肢的稳定性不应低于构件的整体稳定性缀条式格构柱缀条式格构柱缀板式格构柱缀板式格构柱45 柱头和柱脚自学内容45 柱头和柱脚一、柱头（梁与柱的连接一、柱头（梁与柱的连接铰接铰接）（一）连接构造（一）连接构造为为了了使使柱柱子子实实现现轴轴心心受受压压，并并安安全全将将荷荷载载传传至至基基础础，必须合理构造柱头、柱脚。必须合理构造柱头、柱脚。设设计计原原则则是是：传传力力明明确确、过过程程简简洁洁、经经济济合合理理、安安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。1 1、实腹式柱头顶部连接、实腹式柱头顶部连接A A、顶部插入式连接顶部插入式连接B B、梁柱
33、顶部连接梁柱顶部连接2 2、格构式柱头顶部连接、格构式柱头顶部连接3 3、梁柱侧向连接、梁柱侧向连接（二）、传力途径（二）、传力途径传力路线：传力路线：梁梁 突缘突缘 柱顶板柱顶板 加劲肋加劲肋 柱身柱身焊缝焊缝垫板垫板焊缝焊缝焊缝焊缝柱顶板柱顶板加劲肋加劲肋柱柱梁梁梁梁突缘突缘垫板垫板填板填板填板填板构造螺栓构造螺栓（三）、柱头的计算（三）、柱头的计算(1)(1)梁端局部承压计算梁端局部承压计算梁设计中讲授梁设计中讲授(2)(2)柱顶板柱顶板平面尺寸超出柱轮平面尺寸超出柱轮廓尺寸廓尺寸15-20mm15-20mm，厚度不厚度不小于小于14mm14mm。（3 3）加劲肋）加劲肋 加劲肋与柱腹板
34、的连接焊缝按承受剪力加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2和弯矩和弯矩M=Nl/4计算。计算。N/2l/2l15-20mm15-20mm15-20mm15-20mmt14mmt14mm格构式柱脚格构式柱脚2.2.柱脚的计算柱脚的计算(1)(1)底板的面积底板的面积 假设基础与底板间的假设基础与底板间的压应力均匀分布。压应力均匀分布。式中：式中：fc c-混凝土轴心抗压设计强度；混凝土轴心抗压设计强度；l-基础混凝土局部承压时的强度提高系数。基础混凝土局部承压时的强度提高系数。fc c 、l均按均按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范取值。取值。A An n底版净面积，底版净面积，A An
35、 n=BL-A=BL-A0 0。A Ao o-锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的 1 11.51.5倍。倍。c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1靴梁靴梁隔板隔板底板底板L La a1 1 构件截面高度；构件截面高度；t t1 1 靴梁厚度一般为靴梁厚度一般为101014mm14mm；c c 悬臂宽度，悬臂宽度，c=3c=34 4倍螺栓直倍螺栓直 径径d d，d=2024mm，则则 L L 可求。可求。(2)(2)底板的厚度底板的厚度 底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同
36、受力区域：一边受力区域：一边(悬臂板悬臂板)、两边、三边和四边支承板。、两边、三边和四边支承板。一边支承部分（悬臂板）一边支承部分（悬臂板）c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L 二相邻边支承部分：二相邻边支承部分：-对角线长度；对角线长度；-系数，与系数，与 有关。有关。式中：式中：b b2 2/a/a2 20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L La a2
37、2b b2 2 三边支承部分：三边支承部分：-自由边长度；自由边长度；-系数，与系数，与 有关。有关。式中：式中：c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L当当b b1 1/a/a1 10.30.3时，可按悬臂长度为时，可按悬臂长度为b b1 1的悬臂板计算。的悬臂板计算。b b1 1/a/a1 10.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125 四边支承部分：四边支承部分：式中：式中：a-四边支承板短边长度；四边支承板短边长度；b-四边支承板长边
38、长度；四边支承板长边长度；系数，与系数，与b/a有关。有关。b/a1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.03.04.00.0480.0550.0630.0690.0750.0810.0860.0910.0950.0990.1010.1190.125c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L隔板截面验算：隔板截面验算：qh h1 1a a1 1式中：式中：(5)(5)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算 按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。构造确定。柱脚零件间的焊缝布置柱脚零件间的焊缝布置焊缝布置原则：焊缝布置原则：考虑施焊的方便与可能考虑施焊的方便与可能