钢结构设计方法与参数计算

6.6.2.1　试选截面

压弯构件的截面尺寸通常取决于整体稳定性，它包括在弯矩作用平面内和平面外两个方向的稳定，但因计算公式中许多数值均与截面尺寸有关，故很难根据内力直接选择截面，因此一般须结合经验或参照已有资料先初选截面，然后验算，在不满足时再进行调整。但也可参照下述步骤初选一个比较接近的截面，以作为设计参考。

（1）假定长细比λx，查出φx，求。由ixreq求得。

（2）由hreq和ixreq计算。

（y1为由x轴到较大受压纤维的距离。对单轴对称截面也可先近似地按对称截面的y1＝h/2计算。）

（3）将A/W1x、φx等代入式（6.18）计算截面需要的面积

（4）计算

（5）将W1x等代入式（6.22）计算φy

（6）由φy反查λx，求，求

（7）根据Areq、hreq和breq确定截面尺寸。

6.6.2.2　验算截面

对试选的截面需作如下几方面验算:

（1）强度——按式（6.10）计算（若N、Mx的取值与验算整体稳定性时的一样，等效弯矩系数为1.0，且截面无削弱时，可不必验算强度）。

（2）刚度——按轴心受拉（压）的刚度计算。

（3）整体稳定——在弯矩作用平面内按式（6.18）计算，对单轴对称截面当弯矩作用在对称轴平面外使较大翼缘受压时尚需按式（6.19）计算。在弯矩作用平面外按式（6.22）计算。

（4）局部稳定——受压翼缘:工字形和T形截面按式（6.23）或式（6.24）计算；箱形截面两腹板之间的部分则按式（6.25）计算。

腹板:工字形截面按式（6.26）或式（6.27）计算；箱形截面则按上两式计算结果的0.8倍且不小于计算；T形截面按式（6.28）～式（6.31）计算。

6.6.2.3　构造规定

实腹式压弯构件的横向加劲肋、横隔和纵向连接焊缝等的构造规定同实腹式轴心受压柱。

【例6.3】 试设计图6.26所示焊接工字形翼缘为焰切边的压弯杆。杆两端铰接，长15m，在杆中间1/3长度处有侧向支承。截面无削弱。承受轴心压力设计值N＝850k N，中点横向荷载设计值F＝180k N，材料Q345钢。

解:（1）按试选截面程序初选截面

图6.26　[例6.3]图

假定λx＝60，查附表4.2φx＝0.734

(www.xing528.com)

（此处先设βmx、γx均等于1.0）

（此处均先取η、β1x、φb等于1.0）

由φy＝0.735反查附表4.2，得

根据Areq、hreq、breq确定截面尺寸如图6.26所示。

（2）验算截面。截面几何特性

1）强度

2）在弯矩作用平面内的稳定

翼缘为焰切边的焊接工字形截面对x、y轴均属b类截面，由查附表4.2得:φx＝0.749。

βmx＝1.0（按无端弯矩但有横向荷载作用）

3）在弯矩作用平面外的稳定（取BC段）

βtx＝1.0（按所考虑的BC构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用，且使构件段产生同向曲率）。η＝1.0

4）局部稳定。翼缘

（不满足部分截面发展塑性的限值，故前面计算强度和稳定时取γx＝1.0正确）腹板

由计算结果可知，该截面仅腹板不满足局部稳定要求。由于整体稳定性也无富余，故不能采用腹板屈曲后的有效截面计算，还需对截面稍作修改或设置纵向加劲助。