內(nèi)蒙古建筑技術職業(yè)學院主講麻子飛第五講

軸心受力構件和拉彎壓彎構件§5．1軸心受力構件概述常用于：桁架、塔架、網(wǎng)架及工作平臺的支柱。包括：軸心受拉構件、軸心受壓構件。軸心壓桿也經(jīng)常用作工業(yè)建筑的工作平臺支柱。柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成。柱頭用來支承平臺梁或桁架，柱腳的作用是將壓力傳至基礎。實腹式構件格構式構件除有孔洞削弱的桿件外，軸壓構件主要由穩(wěn)定控制，因此應盡量使截面開展，截面慣性矩增大。

軸心受力構件應滿足兩個極限狀態(tài)：第一極限狀態(tài)第二極限狀態(tài):限制構件變形（剛度），通過限制長細比達到。軸拉：驗算強度軸壓：驗算強度、穩(wěn)定整體穩(wěn)定局部……單肢……§5．2軸心受力構件的強度和剛度一般情況下N－軸心壓力或拉力；An－凈截面面積5.2.1強度計算并列布置An＝A－n1d0t錯列布置Ⅰ－Ⅰ截面An1＝A－3

d0tⅡ－Ⅱ截面Ⅲ－Ⅲ截面普通螺栓連接處構件凈截面面積計算摩擦型高強度螺栓連接處構件凈截面強度計算同時5.2.2剛度軸心受力構件的剛度用長細比來衡量受拉構件受壓構件5.2.3軸心拉桿的設計實腹式軸心受拉構件截面的選擇根據(jù)，可求，選擇截面。

受拉構件沒有整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定問題，設計時只考慮強度和剛度。

鋼材比其他材料更適合于受拉，所以鋼拉桿不但用于鋼結構，還用于鋼與鋼筋混凝土或木材的組合結構。此種組合結構的受壓構件用鋼筋混凝土或木材制作，而拉桿用鋼材做成。5.3軸心受壓構件的穩(wěn)定5.3.1整體穩(wěn)定的計算5.3.1.1整體穩(wěn)定的臨界力確定方法5.3.1.2軸心受壓構件的柱子曲線即壓桿的σcr-λ關系曲線?；?.3.1.3軸心受壓構件的整體穩(wěn)定計算A──毛截面面積；其中：──軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)。根據(jù)表6.4截面分類和構件的長細比按附表1.1~附表1.4查處。與鋼號、λ、及構件的截面形式、加工方法和所繞主軸等有關。φ值可以擬合柏利（Perry）公式的形式來表達式中的ε0值實質為考慮初彎曲、殘余應力等綜合影響的等效初彎曲率。對于規(guī)范中采用的四條柱子曲線，ε0的取值為：a類截面：b類截面：c類截面：d類截面：上述ε0值只適用于當（相當于）時，將以上ε0值代人上式中，就是附表1.1～1.4中當時的φ值表達式。式中：——無量綱長細比當（即）時，公式不再適用，規(guī)范采用一條近似曲線，使其在相銜接，即：系數(shù)α1分別等于0.41（a類截面）、0.65（b類截面）、0.73（c類截面）和1.35（d類截面）。5.3.2局部穩(wěn)定式中χ——板邊緣的彈性約束系數(shù)；

β——屈曲系數(shù)；

η——彈性模量折減系數(shù)，根據(jù)軸心受壓構件局部穩(wěn)定的試驗資料，可取為：在單向壓力作用下，板的臨界應力局部穩(wěn)定驗算考慮等穩(wěn)定性，保證板件的局部失穩(wěn)臨界應力不小于構件整體穩(wěn)定的臨界應力，即式中的φ可用Perry公式表達。由此可確定出板件寬厚比的限值。（一）工字形截面（1）翼緣半個翼緣可視為三邊簡支一邊自由的均勻受壓板，取β=0.425，χ=1.0。根椐經(jīng)簡化得bλ──構件最大長細比，

<30時，取30，大于100時，取100。──采用不同鋼號時的換算系數(shù)。(2)腹板腹板可視為四邊支承板，β=4，翼緣對腹板是彈性嵌固χ=1.3。根椐經(jīng)簡化得λ──構件最大長細比，

<30時，取30，大于100時，取100。規(guī)范?。ǘ┫湫谓孛妫?）腹板取令可得（2）翼緣板中間部分（三）T形截面翼緣腹板（1）剖分T形截面（2）兩板焊接T形截面腹板腹板的寬厚比比翼緣大得多，受到翼緣的約束作用。相對剖分截面，殘余應力較大。各種截面構件的板件寬厚比限值見表。當腹板的高厚比超過規(guī)定限值時，可通過以下方法解決：1.一般調(diào)整厚度或寬度；2.一些截面高度較大的柱子，經(jīng)計算認為合理時，可在腹板中央設一根縱肋

；3.聽任tw不滿足要求，腹板喪失穩(wěn)定，而在計算構件的強度和穩(wěn)定時，僅考慮腹板各的部分截面工作，但φ仍按全截面計算。5.4軸心受壓柱的設計5.4.1實腹柱設計5.4.1.1截面形式實腹式軸心受壓柱一般采用雙軸對稱截面，以避免彎扭失穩(wěn)。

常用截面形式有軋制普通工字鋼、H型鋼、焊接工字形截面、型鋼和鋼板的組合截面、圓管和方管截面等。選擇軸心受壓實腹柱的截面時，應考慮以下幾個原則：①面積的分布應盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉半徑，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；②使兩個主軸方向等穩(wěn)定性，即使，以達到經(jīng)濟的效果；③便于與其他構件進行連接；④盡可能構造簡單，制造省工，取材方便。首先按上述原則選定合適的截面形式，再初步選擇截面尺寸，然后進行強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定、剛度等的驗算。由于，A、φ均未知，只能先假定λ，初選截面，然后驗算。5.4.1.2截面設計1.截面尺寸的初步確定（1）假定λ，一般取60～100。N大，且l0小時，λ取較小值；反之，λ取較大值。根據(jù)假定的λ，查φ，計算出所需的（2）確定尺寸，分為兩種情況①若采用型鋼截面根據(jù)、、，按附錄型鋼表，查出大致符合要求的型鋼號。②若采用組合截面根據(jù)、、，按表查出系數(shù)、，初選組合截面的輪廓尺寸，然后由局部穩(wěn)定條件和選擇板件厚度。2.截面驗算及局部穩(wěn)定條件（整體穩(wěn)定）（強度）（剛度）5.4.1.3構造要求（1）當應設橫向加勁肋。（2）翼緣與腹板間焊縫一般按構造設計。5.4.2格構柱的截面形式綴件綴條綴板格構式柱包括柱肢和綴件兩部分。5.4.3柱子的構造要求1.實腹式（1）當應設橫向加勁肋。（2）在運送單元的端部應設置橫隔。（3）翼緣與腹板間焊縫一般按構造設計。2.格構式設置橫隔與實腹式相同。設計原則：傳力明確、傳力過程簡捷、安全可靠、經(jīng)濟合理，有足夠的剛度而構造又不復雜。柱頭和柱腳的設計包括構造設計傳力過程分析各零部件與連接的計算§5．5軸心受壓柱的柱頭和柱腳5.5.1柱頭梁支承在柱頂上。（單層）梁與柱鉸接。頂板與柱用焊縫連接，頂板厚度一般取16~20mm。為了便于安裝定位，梁與頂板用普通螺栓連接。梁的反力通過支承加勁肋直接傳給柱的翼緣。兩相鄰梁之間留一空隙，以便于安裝，最后用夾板和構造螺栓連接。這種連接方式構造簡單，對梁長度尺寸的制作要求不高。缺點是當柱頂兩側梁的反力不等時將使柱偏心受壓。梁的反力通過端部加勁肋的突出部分如傳給柱的軸線附近，因此即使兩相鄰梁的反力不等，柱仍接近于軸心受壓。梁端加勁肋的底面應刨平頂緊于柱頂板。由于梁的反力大部分傳給柱的腹板，因而腹板不能太薄且必須用加勁肋加強。兩相鄰梁之間可留一些空隙，安裝時嵌入合適尺寸的填板并用普通螺栓連接。

格構式柱，為了保證傳力均勻并托住頂板，應在兩柱肢之間設置豎向隔板。

連于柱的側面。（多層）支托可采用T形、也可用厚鋼板做成。用厚鋼板做支托的方案適用于承受較大的壓力，但制作與安裝的精度要求較高。支托的端面必須刨平?？紤]到荷載偏心的不利影響，支托與柱的連接焊縫按梁支座反力的1.25倍計算。梁端與柱間應留空隙加填板并設置構造螺栓。當兩側梁的支座反力相差較大時，按壓彎柱計算。1.構造設計2.傳力過程分析

實腹式柱頭設計（看書）梁與柱剛接5.5.2柱腳鉸接柱腳使柱身的內(nèi)力可靠地傳給基礎，并和基礎牢固連接。是一種最簡單的柱腳構造形式，柱中壓力由焊縫傳至底板，再傳給基礎。這種柱腳只能用于小型柱。都增設一些中間傳力零件，如靴梁、隔板和肋板等，以增加柱與底板的連接焊縫長度，并且將底板分隔成幾個區(qū)格，使底板的彎矩減小，厚度減薄。（b）實腹式柱；（c）格構式柱