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    鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003

    • 發(fā)布日期:2018-07-25
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    5.1.1 軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度,除高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接處外,應(yīng)按下式計(jì)算:

    式中 N——軸心拉力或軸心壓力;
    An——凈截面面積。
    高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接處的強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算:

    式中 n——在節(jié)點(diǎn)或拼接處,構(gòu)件一端連接的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目;
    n1——所計(jì)算截面(最外列螺栓處)上高強(qiáng)度螺栓數(shù)目;
    A——構(gòu)件的毛截面面積。
    5.1.2 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算:

    式中 φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)(取截面兩主軸穩(wěn)定系數(shù)中的較小者),應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比、鋼材屈服強(qiáng)度和表5.1.2-1、表5.1.2-2的截面分類(lèi)按附錄C采用。

    表5.1.2-1 軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t<40mm)
      軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t<40mm)軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t<40mm)

    續(xù)表5.1.2-1
    軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t<40mm)

    表5.1.2-2 軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t≥40mm)
    軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t≥40mm)


    續(xù)表5.1.2-2
    軸心受壓構(gòu)件的截面分類(lèi)(板厚t≥40mm)

    構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比λ應(yīng)按照下列規(guī)定確定:
    1 截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱的構(gòu)件:

     式中 l0x、l0y——構(gòu)件對(duì)主軸x和y的計(jì)算長(zhǎng)度;
    ix、iy——構(gòu)件截面對(duì)主軸x和y的回轉(zhuǎn)半徑。
    對(duì)雙軸對(duì)稱十字形截面構(gòu)件,λx或λy取值不得小于5.07b/t(其中b/t為懸伸板件寬厚比)。
    2 截面為單軸對(duì)稱的構(gòu)件,繞非對(duì)稱軸的長(zhǎng)細(xì)比λx仍按式(5.1.2-2)計(jì)算,但繞對(duì)稱軸應(yīng)取計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的下列換算長(zhǎng)細(xì)比代替λy

    式中 e0——截面形心至剪心的距離;
    i0——截面對(duì)剪心的極回轉(zhuǎn)半徑;
    λy——構(gòu)件對(duì)對(duì)稱軸的長(zhǎng)細(xì)比;
    λz——扭轉(zhuǎn)屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比;
    It——毛截面抗扭慣性矩;
    Iω——毛截面扇性慣性矩;對(duì)T形截面(軋制、雙板焊接、雙角鋼組合)、十字形截面和角形截面可近似取Iω=0;
    A——毛截面面積;
    lω——扭轉(zhuǎn)屈曲的計(jì)算長(zhǎng)度,對(duì)兩端鉸接端部截面可自由翹曲或兩端嵌固端部截面的翹曲完全受到約束的構(gòu)件,取lω=l0y。
    3 單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面繞對(duì)稱軸的λyz可采用下列簡(jiǎn)化方法確定:
    1)等邊單角鋼截面(圖5.1.2 a):

    單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面
    圖5.1.2 單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面
    b-等邊角鋼肢寬度;b1-不等邊角鋼長(zhǎng)肢寬度;b2-不等邊角鋼短肢寬度

    當(dāng)b/t≤0.54l0y/b時(shí):

    當(dāng)b/t>0.54l0y/b時(shí):

     式中 b、t——分別為角鋼肢的寬度和厚度。
    2) 等邊雙角鋼截面(圖5.1.2b):
    當(dāng)b/t≤0.58l0y/b時(shí):

    當(dāng)b/t>0.58l0y/b時(shí):

    3)長(zhǎng)肢相并的不等邊雙角鋼截面(圖5.1.2c):
    當(dāng)b2/t≤0.48l0y/b2時(shí):

    當(dāng)b2/t>0.48l0y/b2時(shí):

      4)短肢相并的不等邊雙角鋼截面(圖5.1.2d):
    當(dāng)b1/t≤0.56l0y/b1時(shí),可近似取λyz=λy。否則應(yīng)取

    4 單軸對(duì)稱的軸心壓桿在繞非對(duì)稱主軸以外的任一軸失穩(wěn)時(shí),應(yīng)按照彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。當(dāng)計(jì)算等邊單角鋼構(gòu)件繞平行軸(圖5.1.2e的u軸)穩(wěn)定時(shí),可用下式計(jì)算其換算長(zhǎng)細(xì)比λuz,并按b類(lèi)截面確定φ值:
    當(dāng)b/t≤0.69l0u/b時(shí):

    當(dāng)b/t>0.69l0u/b時(shí):

    式中 λu=l0u/iu;l0u為構(gòu)件對(duì)u軸的計(jì)算長(zhǎng)度,iu為構(gòu)件截面對(duì)u軸的回轉(zhuǎn)半徑。
    注:1 無(wú)任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面(單面連接的不等邊單角鋼除外)不宜用作軸心受壓構(gòu)件。
    2 對(duì)單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件,按3.4.2條考慮折減系數(shù)后,可不考慮彎扭效應(yīng)。
    3 當(dāng)槽形截面用于格構(gòu)式構(gòu)件的分肢,計(jì)算分肢繞對(duì)稱軸(y軸)的穩(wěn)定性時(shí),不必考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng),直接用λy查出φy值。
    5.1.3 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性仍應(yīng)按公式(5.1.2-1)計(jì)算,但對(duì)虛軸(圖5.1.3a的x軸和圖5.1.3b、c的x軸和y軸)的長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)取換算長(zhǎng)細(xì)比。換算長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)按下列公式計(jì)算:
    1 雙肢組合構(gòu)件(圖5.1.3 a):
    當(dāng)綴件為綴板時(shí):

    當(dāng)綴件為綴條時(shí):

     式中 λx——整個(gè)構(gòu)件對(duì)x軸的長(zhǎng)細(xì)比;
    λ1——分肢對(duì)最小剛度軸1-1的長(zhǎng)細(xì)比,其計(jì)算長(zhǎng)度取為:焊接時(shí),為相鄰兩綴板的凈距離;螺栓連接時(shí),為相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離;
    A1x——構(gòu)件截面中垂直于x軸的各斜綴條毛截面面積之和。
    2 四肢組合構(gòu)件(圖5.1.3b):
    當(dāng)綴件為綴板時(shí): 

    當(dāng)綴件為綴條時(shí):

    式中 λy——整個(gè)構(gòu)件對(duì)y軸的長(zhǎng)細(xì)比;
    A1y——構(gòu)件截面中垂直于y軸的各斜綴條毛截面面積之和。
    3 綴件為綴條的三肢組合構(gòu)件(圖5.1.3c):

    式中 A1—構(gòu)件截面中各斜綴條毛截面面積之和;
    θ——構(gòu)件截面內(nèi)綴條所在平面與x軸的夾角。
    注:1 綴板的線剛度應(yīng)符合8.4.1條的規(guī)定。
    2 斜綴條與構(gòu)件軸線間的夾角應(yīng)在40°~70°范圍內(nèi)。 

    格構(gòu)式組合構(gòu)件截面
    圖5.1.3 格構(gòu)式組合構(gòu)件截面

    5.1.4 對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件:當(dāng)綴件為綴條時(shí),其分肢的長(zhǎng)細(xì)比λ1不應(yīng)大于構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比(對(duì)虛軸取換算長(zhǎng)細(xì)比)的較大值λmax的0.7倍;當(dāng)綴件為綴板時(shí),λ1不應(yīng)大于40,并不應(yīng)大于λmax的0.5倍(當(dāng)λmax<50時(shí),取λmax=50)。
    5.1.5 用填板連接而成的雙角鋼或雙槽鋼構(gòu)件,可按實(shí)腹式構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算,但填板間的距離不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值:
    受壓構(gòu)件:40i;
    受拉構(gòu)件:80i。
    i為截面回轉(zhuǎn)半徑,應(yīng)按下列規(guī)定采用:
    1 當(dāng)為圖5.1.5a、b所示的雙角鋼或雙槽鋼截面時(shí),取一個(gè)角鋼或一個(gè)槽鋼對(duì)與填板平行的形心軸的回轉(zhuǎn)半徑;
    2 當(dāng)為圖5.1.5c所示的十字形截面時(shí),取一個(gè)角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑。
    受壓構(gòu)件的兩個(gè)側(cè)向支承點(diǎn)之間的填板數(shù)不得少于2個(gè)。

     計(jì)算截面回轉(zhuǎn)半徑時(shí)的軸線示意圖
    圖5.1.5 計(jì)算截面回轉(zhuǎn)半徑時(shí)的軸線示意圖

    5.1.6 軸心受壓構(gòu)件應(yīng)按下式計(jì)算剪力:

    剪力V值可認(rèn)為沿構(gòu)件全長(zhǎng)不變。對(duì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件,剪力V應(yīng)由承受該剪力的綴材面(包括用整體板連接的面)分擔(dān)。
    5.1.7 用作減小軸心受壓構(gòu)件(柱)自由長(zhǎng)度的支撐,當(dāng)其軸線通過(guò)被撐構(gòu)件截面剪心時(shí),沿被撐構(gòu)件屈曲方向的支撐力應(yīng)按下列方法計(jì)算:
    1 長(zhǎng)度為l的單根柱設(shè)置一道支撐時(shí),支撐力Fb1為:
    當(dāng)支撐桿位于柱高度中央時(shí):

     當(dāng)支撐桿位于距柱端al處時(shí)(0<a<1):

     式中 N——被撐構(gòu)件的最大軸心壓力。
    2 長(zhǎng)度為l的單根柱設(shè)置m道等間距(或間距不等但與平均間距相比相差不超過(guò)20%)支撐時(shí),各支承點(diǎn)的支撐力Fbm為:

    3 被撐構(gòu)件為多根柱組成的柱列,在柱高度中央附近設(shè)置一道支撐時(shí),支撐力應(yīng)按下式計(jì)算:

    式中 n——柱列中被撐柱的根數(shù);
    ∑Ni——被撐柱同時(shí)存在的軸心壓力設(shè)計(jì)值之和。
    4 當(dāng)支撐同時(shí)承擔(dān)結(jié)構(gòu)上其他作用的效應(yīng)時(shí),其相應(yīng)的軸力可不與支撐力相疊加。
     

    條文說(shuō)明

    5.1 軸心受力構(gòu)件
    5.1.1 本條為軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算要求。
    從軸心受拉構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)來(lái)看,可分為兩種情況:
    1 毛截面的平均應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度,構(gòu)件將產(chǎn)生很大的變形,即達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài),其計(jì)算式為:

    式中 γR——抗力分項(xiàng)系數(shù);對(duì)Q235鋼,γR=1.087;對(duì)Q345、Q390和Q420鋼,γR=1.111。
    2 凈截面的平均應(yīng)力達(dá)到材料的抗拉強(qiáng)度f(wàn)u,即達(dá)到最大承載能力的極限狀態(tài),其計(jì)算式為:

    由于凈截面的孔眼附近應(yīng)力集中較大,容易首先出現(xiàn)裂縫,因此其抗力分項(xiàng)系數(shù)γuR應(yīng)予提高。上式中參考國(guó)外資料取γRuR=0.8,即γuR比γR增大25%。
    本規(guī)范為了簡(jiǎn)化計(jì)算,采用了凈截面處應(yīng)力不超過(guò)屈服強(qiáng)度的計(jì)算方法[即規(guī)范中公式(5.1.1-1)]:

    對(duì)本規(guī)范推薦的Q235、Q345、Q390和Q420鋼來(lái)說(shuō),其屈強(qiáng)比均小于或很接近于0.8,因此一般是偏于安全的。如果今后采用了屈強(qiáng)比更大的鋼材,宜用公式(10)和公式(11)來(lái)計(jì)算,以確保安全。
    摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接處,構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式是從連接的傳力特點(diǎn)建立的。規(guī)范中的公式(5.1.1-2)為計(jì)算由螺栓孔削弱的截面(最外列螺栓處),在該截面上考慮了內(nèi)力的一部分已由摩擦力在孔前傳走。公式中的系數(shù)0.5即為孔前傳力系數(shù)。根據(jù)試驗(yàn),孔前傳力系數(shù)大多數(shù)情況可取為0.6,少數(shù)情況為0.5。為了安全可靠,本規(guī)范取0.5。
    在某些情況下,構(gòu)件強(qiáng)度可能由毛截面應(yīng)力控制,所以要求同時(shí)按公式(5.1.1-3)計(jì)算毛截面強(qiáng)度。
    5.1.2 本條為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性計(jì)算要求。
    1 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ,是按柱的最大強(qiáng)度理論用數(shù)值方法算出大量φ-λ曲線(柱子曲線)歸納確定的。進(jìn)行理論計(jì)算時(shí),考慮了截面的不同形式和尺寸,不同的加工條件及相應(yīng)的殘余應(yīng)力圖式,并考慮了1/1000桿長(zhǎng)的初彎曲。在制定GBJ 17-88規(guī)范時(shí),根據(jù)大量數(shù)據(jù)和曲線,選擇其中常用的96條曲線作為確定φ值的依據(jù)。由于這96條曲線的分布較為離散,若用一條曲線來(lái)代表這些曲線,顯然不合理,所以進(jìn)行了分類(lèi),把承載能力相近的截面及其彎曲失穩(wěn)對(duì)應(yīng)軸合為一類(lèi),歸納為a、b、c三類(lèi)。每類(lèi)中柱子曲線的平均值(即50%分位值)作為代表曲線。
    關(guān)于軸心壓桿的計(jì)算理論和算出的各曲線值,參見(jiàn)李開(kāi)禧、肖允徽等寫(xiě)的“逆算單元長(zhǎng)度法計(jì)算單軸失穩(wěn)時(shí)鋼壓桿的臨界力”和“鋼壓桿的柱子曲線”兩篇文章(分別載于《重慶建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)》,1982年4期和1985年1期)。
    由于當(dāng)時(shí)計(jì)算的柱子曲線都是針對(duì)組成板件厚度t<40mm的截面進(jìn)行的,規(guī)范表5.1.2-1的截面分類(lèi)表就是按上述依據(jù)略加調(diào)整確定的。
    2 組成板件t≥40mm的構(gòu)件,殘余應(yīng)力不但沿板寬度方向變化,在厚度方向的變化也比較顯著。板件外表面往往以殘余壓應(yīng)力為主,對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定的影響較大。在制定原規(guī)范時(shí)對(duì)此研究不夠,只提出了“板件厚度大于40mm的焊接實(shí)腹截面屬c類(lèi)截面”。后經(jīng)西安建筑科技大學(xué)等單位研究,對(duì)組成板件t≥40的工字形、H形截面和箱形截面的類(lèi)別作了專(zhuān)門(mén)規(guī)定,并增加了d類(lèi)截面的φ值。在表5.1.2-2中提出的組成板件厚度t≥40mm的軋制H形截面的截面類(lèi)別,實(shí)際上我國(guó)目前尚未生產(chǎn)這種型鋼,這是指進(jìn)口鋼材而言。
    我國(guó)的《高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》GJG 99-98和上海市的同類(lèi)規(guī)程都已經(jīng)在研究工作的基礎(chǔ)上制訂了這類(lèi)穩(wěn)定系數(shù)。前者計(jì)算了四種焊接H形厚壁截面的穩(wěn)定系數(shù)曲線,并取一條中間偏低的曲線作為d類(lèi)系數(shù)。后者計(jì)算了三種截面的穩(wěn)定系數(shù)曲線,并取其平均值作為d類(lèi)系數(shù)。兩者所取截面只有一種是共同的,因而兩曲線有些差別,不過(guò)在常用的長(zhǎng)細(xì)比范圍內(nèi)差別不大?;谶@一情況,綜合兩條d曲線取一條新的曲線,其φ值的比較見(jiàn)表7。

    表7 d類(lèi)φ曲線比較
     d類(lèi)φ曲線比較

    3 單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸的穩(wěn)定性是彎扭失穩(wěn)問(wèn)題。原規(guī)范認(rèn)為對(duì)等邊單角鋼截面、雙角鋼T形截面和翼緣寬度不等的工字形截面繞對(duì)稱軸(y軸)的彎扭失穩(wěn)承載力比彎曲失穩(wěn)承載力低得不多,φ值未超出所屬類(lèi)別的范圍。僅軋制T形、兩板焊接T形以及槽形截面繞對(duì)稱軸彎扭屈曲承載力較低,降低為c類(lèi)截面而未計(jì)及彎扭。以上處理彎扭失穩(wěn)問(wèn)題的辦法,難免粗糙,尤其是將“無(wú)任何對(duì)稱軸的截面繞任意軸”都按c類(lèi)截面彎曲屈曲對(duì)待更缺少依據(jù)。故本規(guī)范表5.1.2的截面類(lèi)別只根據(jù)截面形式和殘余應(yīng)力的影響來(lái)劃分,將彎扭屈曲用換算長(zhǎng)細(xì)比的方法換算為彎曲屈曲。雖然換算是按彈性進(jìn)行,但由于彎曲屈曲的φ值考慮了非彈性和初始缺陷,這就相當(dāng)于彎扭屈曲也間接考慮了非彈性和初始缺陷。
    根據(jù)彈性穩(wěn)定理論,單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸(y軸)的彎扭屈曲臨界力Nyz和彎曲屈曲臨界力NEy及扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力Nz之間的關(guān)系由下式表達(dá):

    式中 e0——截面剪心在對(duì)稱軸上的坐標(biāo);
    It、Iw——構(gòu)件截面抗扭慣性矩和扇性慣性矩;
    i0——對(duì)于剪心的極回轉(zhuǎn)半徑;
    lw——扭轉(zhuǎn)屈曲的計(jì)算長(zhǎng)度。

    對(duì)T形截面(軋制、雙板焊接、雙角鋼組合)、十字形截面和角形截面可近似取Iw=0,因而這些截面的

     為了方便計(jì)算,對(duì)單角鋼和雙角鋼組合T形截面給出簡(jiǎn)化公式。簡(jiǎn)化過(guò)程中,對(duì)截面特性如回轉(zhuǎn)半徑和剪心坐標(biāo)都采用平均近似值。例如等邊單角鋼對(duì)兩個(gè)主軸的回轉(zhuǎn)半徑分別取0.385b和0.195b,剪心坐標(biāo)取b/3;另外取It=At2/3。
    雙角鋼組合T形截面連有填板,其抗扭性能有較大提高。圖9所示的等邊角鋼組合截面,無(wú)填板部分(圖9a)的抗扭慣性矩為:

    有填板部分(圖9b),設(shè)合并肢與填板的總厚度為2.75t,抗扭慣性矩為:

     雙角鋼組合T形截面

    圖9 雙角鋼組合T形截面

    設(shè)有填板(和節(jié)點(diǎn)板)部分占桿件總長(zhǎng)度的15%,則桿件綜合抗扭慣性矩可?。?/p>

    不等邊雙角鋼組合T形截面也可用類(lèi)似方法進(jìn)行計(jì)算,推導(dǎo)所得的換算長(zhǎng)細(xì)比的實(shí)用公式均為簡(jiǎn)單的線性公式。例如等邊雙角鋼截面λyz的實(shí)用公式有如下兩個(gè):
    當(dāng)b/t≤0.58l0y/b時(shí):

    當(dāng)b/t>0.58l0y/b時(shí):

     其他的雙角鋼組合T形截面和等邊單角鋼截面都可按此方法得到簡(jiǎn)單實(shí)用計(jì)算式。
    4 對(duì)雙軸對(duì)稱的十字形截面構(gòu)件(圖10),其扭轉(zhuǎn)屈曲換算長(zhǎng)細(xì)比為λz,按公式(16)得:

    因此規(guī)定“λx或λy取值不得小于5.07b/t”,以避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲。

     雙軸對(duì)稱的十字形截面

    圖10 雙軸對(duì)稱的十字形截面

    5 根據(jù)構(gòu)件的類(lèi)別和長(zhǎng)細(xì)比λ(或換算長(zhǎng)細(xì)比)即可按規(guī)范附錄C的各表查出穩(wěn)定系數(shù)φ,表中 的根號(hào)為考慮不同鋼種對(duì)長(zhǎng)細(xì)比λ的修正。
    為了便于使用電算,采用非線性函數(shù)的最小二乘法將各類(lèi)截面的理論φ值擬合為Perry公式形式的表達(dá)式:

    式中 α2、α3——系數(shù),根據(jù)截面類(lèi)別按附錄C表C-5取用。
    當(dāng)λn≤0.215時(shí)(相當(dāng)于  ),Perry公式不再適用,采用一條近似曲線使λn=0.215與λn=0(φ=1.0)銜接,即φ=1—α1λ2n
    對(duì)a、b、c及d類(lèi)截面,系數(shù)α1值分別為0.41、0.65、0.73和1.35。
    經(jīng)可靠度分析,采用多條柱子曲線,在常用的λ值范圍內(nèi),可靠指標(biāo)基本上保持均勻分布,符合《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50068的要求。
    圖11為采用的柱子曲線與我國(guó)的試驗(yàn)值的比較情況。由于試件的厚度較小,試驗(yàn)值一般偏高,如果試件的厚度較本,有組成板件超過(guò)40mm的試件,自然就會(huì)有接近于d曲線的試驗(yàn)點(diǎn)。

     柱子曲線與試驗(yàn)值

    圖11 柱子曲線與試驗(yàn)值

    5.1.3 對(duì)實(shí)腹構(gòu)件,剪力對(duì)彈性屈曲的影響很小,一般不予考慮。但是格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件,當(dāng)繞虛軸彎曲時(shí),剪切變形較大,對(duì)彎曲屈曲臨界力有較大影響,因此計(jì)算時(shí)應(yīng)采用換算長(zhǎng)細(xì)比來(lái)考慮此不利影響。
    換算長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算公式是按彈性穩(wěn)定的理論公式,經(jīng)簡(jiǎn)化而得:
    1 雙肢綴板組合構(gòu)件,對(duì)虛軸的臨界力可按下式計(jì)算:

    式中 a——綴板間的距離;
    c——構(gòu)件兩分肢的軸線距離;
    I1——分肢截面對(duì)其弱軸的慣性矩;
    Ib——兩側(cè)綴板截面慣性矩之和;
    i1——分肢的線剛度;
    ib——兩側(cè)綴板線剛度之和。
    根據(jù)本規(guī)范第8.4.1條的規(guī)定,ib/i1≥6。將ib/i1=6代入公式(18)中,得:

    2 雙肢綴條組合構(gòu)件,對(duì)虛軸的臨界力可按下式計(jì)算:

    即換算長(zhǎng)細(xì)比為:

      式中 α——斜綴條與構(gòu)件軸線間的夾角;
    A1——一個(gè)節(jié)間內(nèi)兩側(cè)斜綴條截面積之和。
    本規(guī)范條文注2中規(guī)定為:α角應(yīng)在40°~70°范圍內(nèi)。在此范圍時(shí),公式(21)中:

    因此雙肢綴條組合構(gòu)件對(duì)虛軸的換算長(zhǎng)細(xì)比取為:

    當(dāng)α角不在40°~70°范圍,尤其是小于40°時(shí),上式中的系數(shù)值將大于27的甚多,公式(23)是偏于不安全的,此種情況的換算長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)改用公式(21)計(jì)算。
    3 四肢綴板組合構(gòu)件換算長(zhǎng)細(xì)比的推導(dǎo)方法與雙肢構(gòu)件類(lèi)似。一般說(shuō)來(lái),四肢構(gòu)件截面總的剛度比雙肢的差,構(gòu)件截面形狀保持不變的假定不一定能完全做到,而且分肢的受力也較不均勻,因此換算長(zhǎng)細(xì)比宜取值偏大一些。根據(jù)分析,λ1按角鋼的截面最小回轉(zhuǎn)半徑計(jì)算,可以保證安全。
    4 對(duì)四肢綴條組合構(gòu)件,考慮構(gòu)件截面總剛度差、四肢受力不均勻等影響,將雙肢綴條組合構(gòu)件中的系數(shù)27提高到40。
    5 三肢綴條組合構(gòu)件的換算長(zhǎng)細(xì)比是參照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB 50018的規(guī)定采用的。
    5.1.4 對(duì)格構(gòu)式受壓構(gòu)件的分肢長(zhǎng)細(xì)比λ1的要求,主要是為了不使分肢先于構(gòu)件整體失去承載能力。
    對(duì)綴條組合的軸心受壓構(gòu)件,由于初彎曲等缺陷的影響,構(gòu)件受力時(shí)呈彎曲狀態(tài),使兩分肢的內(nèi)力不等。條文中規(guī)定λ1≤0.7λmax是在考慮構(gòu)件幾何和力學(xué)缺陷(總的等效初彎曲取構(gòu)件長(zhǎng)度1/500)的條件下,經(jīng)計(jì)算分析而得的。滿足此要求時(shí),可不計(jì)算分肢的穩(wěn)定性。
    如果綴條組合的軸心受壓構(gòu)件的λ1>0.72λmax,就需要對(duì)分肢進(jìn)行計(jì)算,但計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)入上述缺陷的影響。
    對(duì)綴板組合的軸心受壓構(gòu)件,與綴條組合的構(gòu)件類(lèi)似,在一定的等效初彎曲條件下,經(jīng)計(jì)算分析認(rèn)為,當(dāng)λ1≤40和0.5λmax時(shí),基本上可使分肢不先于整體構(gòu)件失去承載能力。
    5.1.5 雙角鋼或雙槽鋼構(gòu)件的填板間距規(guī)定為:對(duì)于受壓構(gòu)件是為了保證一個(gè)角鋼或一個(gè)槽鋼的穩(wěn)定;對(duì)于受拉構(gòu)件是為了保證兩個(gè)角鋼和兩個(gè)槽鋼共同工作并受力均勻。由于此種構(gòu)件兩分肢的距離很小,填板的剛度很大,根據(jù)我國(guó)多年的使用經(jīng)驗(yàn),滿足本條要求的構(gòu)件可按實(shí)腹構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算,不必對(duì)虛軸采用換算長(zhǎng)細(xì)比。
    5.1.6 軸心受壓構(gòu)件的剪力V,分析時(shí)取構(gòu)件彎曲后為正弦曲線(圖12)。

     剪力V的計(jì)算

    圖12 剪力V的計(jì)算

    將此v值代入公式(25)中,并使ix≈0.44b,l/ix=λx,得:

    對(duì)格構(gòu)柱,穩(wěn)定系數(shù)φ應(yīng)根據(jù)邊緣屈服準(zhǔn)則求出,或近似地按換算長(zhǎng)細(xì)比由規(guī)范b類(lèi)截面的表查得。
    計(jì)算證明,在常用的長(zhǎng)細(xì)比范圍,α值的變化不大,可取定值,即?。?br /> Q235鋼 α=85
    Q345鋼 α=70
    Q390鋼 α=65
    Q420鋼 α=62
    這些數(shù)值恰好與α=85  較為吻合,因此建議軸心受壓構(gòu)件剪力的表達(dá)式為:

    為了便于計(jì)算,令公式(30)中的N/φ=Af,即得規(guī)范的公式(5.1.6):

    對(duì)格構(gòu)式構(gòu)件,此剪力由兩側(cè)綴材面平均分擔(dān),其中三肢柱綴材分擔(dān)的剪力還應(yīng)除以cosθ(θ角見(jiàn)本規(guī)范圖5.1.3)。
    實(shí)腹式構(gòu)件中,翼緣與腹板的連接,有必要時(shí)可按此剪力進(jìn)行計(jì)算。
    5.1.7 重新規(guī)定了減小受壓構(gòu)件自由長(zhǎng)度的支撐力,不再借用受壓構(gòu)件的偶然剪力。
    1 當(dāng)壓桿的長(zhǎng)度中點(diǎn)設(shè)置一道支撐時(shí)(圖13),設(shè)壓桿有初彎曲δ0,受壓力后增至δ0+δ,增加的撓度δ應(yīng)等于支撐桿的軸向變形。根據(jù)變形協(xié)調(diào)關(guān)系即可得支撐力(參見(jiàn)陳紹蕃《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》第二版,科學(xué)出版社)。當(dāng)壓桿長(zhǎng)度中點(diǎn)有一道支撐時(shí),支撐力Fb1≈N/60 ,與原規(guī)范規(guī)定的偶然剪力相比,當(dāng)壓桿長(zhǎng)細(xì)比λ>77(對(duì)Q235鋼)或41(對(duì)Q345鋼)時(shí),F(xiàn)b1小于偶然剪力。

     壓桿的支撐力

    圖13 壓桿的支撐力

    2 當(dāng)一道支撐支于距柱端αl時(shí),則支撐力Fb1。當(dāng)α=0.4時(shí),F(xiàn)b1=N/57.6與N/60相比僅相差4%。因此對(duì)不等間距支承,若間距與平均間距相比相差不超過(guò)20%時(shí),可認(rèn)為是等間距支承。
    3 支承多根柱的支撐力取為 ,式中n為被撐柱的根數(shù),∑Ni為被撐柱同時(shí)存在的軸心壓力設(shè)計(jì)值之和。支撐多根柱的支撐,往往承受較大的支撐力,因此不能再只按容許長(zhǎng)細(xì)比選擇截面,需要按支撐力進(jìn)行計(jì)算,且一道支撐架在一個(gè)方向所撐柱數(shù)不宜超過(guò)8根。
    4 本條中還明確提出下列兩項(xiàng):
    1)支撐力可不與其他作用產(chǎn)生的軸力疊加,取兩者中的較大值進(jìn)行計(jì)算。
    2)支撐軸線應(yīng)通過(guò)被撐構(gòu)件截面的剪心[對(duì)雙軸對(duì)稱截面,剪心與形心重合;對(duì)單軸對(duì)稱的T形截面(包括雙角鋼組合T形)及角形截面,剪心在兩組成板件軸線相交點(diǎn),其他單軸對(duì)稱和無(wú)對(duì)稱軸截面剪心位置可參閱有關(guān)力學(xué)或穩(wěn)定理論資料]。

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