格构式轴心受压构件的缀材计算-《钢结构设计原理》

1．柱中的剪力

图 4.69 所示为具有初弯曲的两端铰支轴心受压构件，荷载作用下，构件中点产生最大挠度maxv，构件的挠度曲线为：

构件上的弯矩

剪力

最大剪力发生在柱两端

如果采用其他的挠度曲线，最大剪力与上式有所不同。

图4.69　有初弯曲的轴心受压构件

图 4.69（b）和（c）分别为弯矩图和剪力图，为简化计算，《设计标准》将剪力图简化为图4.69（d），即假定剪力沿构件全长不变化，但上下两半段剪力符号相反。

中国设计标准采用边缘屈服准则计算，将最大剪力公式简化为：

国外一些规范中最大剪力计算公式不与钢号相关，如：

美国AISC规范和日本建筑学会规范均取Vmax=0.02N；

英国BSI规范取Vmax=0.025N 。

2．缀条设计

缀条可以按理想桁架体系分析，按图 4.70，一根斜缀条的内力为：

缀条柱换算长细比计算公式的推导，假设了θ=45°，所以，为了使换算长细比公式适用，斜缀条的夹角应为40°～70°。

缀条一般为一个角钢，构造上要求最小角钢截面为1∠ 45 ×4。角钢通过焊缝单边连接在柱身分肢上（槽钢或工字钢翼缘板），如图 4.71 所示。

图4.70　柱中的剪力

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图4.71　缀条柱

单角钢连接中，受力性能较为复杂，《设计标准》规定：

（1）计算截面强度时，强度设计值应乘以折减系数0.85。

（2）单边连接的单角钢轴心受压构件，按公式（4.23）［即N/(ηφAf)≤1.0］计算稳定性。

3．缀板设计

1）缀板中的内力

缀板通常采用钢板，必要时也可以采用型钢。计算缀板内力时，可认为缀板柱为多层刚架（图 4.72），反弯点在刚架各构件的中点，如图4.73取分离体，可求得缀板由于剪力V产生的内力。

图4.72　缀板柱

图4.73　缀板中的内力

缀板中的剪力V1：

缀板中的弯矩M：

式中：b0为构件两分肢轴线间距；l1为上下两块缀板中心线至中心线的距离；V1＝V/2为一个缀板平面分担的剪力；V按公式（4.60）计算。

2）缀板验算

设计时，一般由经验公式确定缀板高度及tb＞6 mm ，然后用T、M计算缀板与分肢连接的焊缝强度。因为角焊缝的强度设计值低于钢板强度设计值 f，且tb＞0.7hf，如果焊缝强度足够，缀板强度必然满足要求，无须另行计算。缀板与分肢搭接长度一般取每边20～30 mm，角焊缝在缀板上、下两端各应回焊f2h，但计算焊缝长度不计回焊部分，取lw=db（图4.74）。

图4.74　缀板柱

4．横　隔

在格构式柱和大型实腹柱中设置横隔是为了增加抗扭刚度，保证格构式构件在运输过程中不变形。格构式构件每个运输单元两端应各设置一道横隔，横隔间距不得大于构件截面较大宽度的 9 倍，不得大于 8 m，横隔可由钢板或角钢组成，一般不需要计算。如图 4.75 所示。

图4.75　格构式构件的横隔