1、軸心受力構件第-1-頁4軸心受力構件學時： 10；習題課： 24.1 概述軸心受力構件軸心受拉和軸心受壓構件（包括軸心受壓柱）。鋼結構中，屋架、托架、塔架等平面或空間桁架以及支撐系統，通常均由軸心受拉和軸心受壓構件組成。圖 5.1工作平臺以及單層、多層和高層房屋骨架的柱，承受梁或桁架傳來的荷載，當荷載為對稱布置且不考慮承受水平荷載時，屬于軸心受壓柱。柱通常由柱頭、柱身和柱腳組成，柱頭支承上部結構并將其荷載傳給柱身，柱腳則把荷載由柱身傳給基礎。圖 5.2截面組成型式實腹式圖5.3，構造簡單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但鋼材用量較多。格構式圖5.4，由分肢、綴材（綴條或綴板）組成，等穩定性，

2、剛度大，抗扭，用料省。設計軸心受力構件步驟1 ） 選擇合理的截面型式結構用途、構件受力大小和材料供應情況；2 ） 進行設計計算軸心受拉構件計算強度、剛度，軸心受壓構件計算強度、剛度、整體穩定、局部穩定。強度要求：構件截面上的最大正應力不超過鋼材強度設計值。剛度要求：構件的長細比不超過容許長細比。整體穩定：構件在設計荷載作用下不致發生屈曲而喪失承載力。局部穩定：組成構件的板件或格構式構件的分肢不發生屈曲。4.2 軸心受力構件的強度和剛度軸心受力構件第-2-頁一強度強度條件 ：凈截面的平均應力不超過鋼材的屈服強度。NfAn注：選用塑性好的材料；螺栓連接（普通、高強，并列、錯列）時構件凈截面面積計算

3、。二剛度剛度條件 ：長細比不超過容許長細比。（軸心受力構件的剛度用其長細比來衡量）l 0 i式中，、 l 0 、 i 構件最大長細比、計算長度、截面回轉半徑；構件的容許長細比，按表5.1 或表 5.2 選用。【例題 1 】 拉桿 2 100 × 10，鋼材為Q235 ，容許長細比為350 ，試確定最大承載能力和最大計算長度。【解】查附表 1.1： f215N / mm2 ；查附表 7.4： An19.26 2 38.5cm2 ， (i min )i x3.05cm ，最大承載能力：NAn f38.5102215N827.8kN最大計算長度：l 0 i x3503.05cm1067.5

4、cm習題： 5.2，5.3，5.44.3 受壓構件的穩定軸心 受壓構件 ，除很短及有孔洞等削弱時可能發生強度破壞外，通常由整體穩定控制其承載力。軸心受力構件第-3-頁軸心受壓構件喪失整體穩定常常是突發性的，容易造成嚴重后果，應予特別重視。一、 理想軸心受壓構件的受力性能理想 軸心受壓構件：絕對直，材料勻質、各向同性，無缺陷（無初應力和荷載偏心）。N Ncr ，穩定平衡直線形式的平衡；N Ncr ，不穩定平衡微彎或微扭轉形式的平衡；彎曲失穩 構件軸線由直變彎NNcr ，失穩扭轉失穩構件繞軸線扭轉彎扭失穩彎扭變形同時發生雙軸對稱截面 通常可能發生繞主軸的彎曲屈曲或扭轉屈曲，究竟發生哪種變形形態的屈

5、曲，取決于截面繞主軸的抗彎剛度、抗扭剛度、構件長度、構件支承約束條件等情況；單軸對稱截面 可能發生繞非對稱軸的彎曲屈曲，也可能發生繞對稱軸的彎曲變形并伴隨扭轉變形（彎扭屈曲） 。無對稱軸截面若屈曲都是彎扭屈曲（很少采用）。一般 鋼結構中的 軸心受壓構件厚度較大，抗扭剛度也相對較大，失穩時主要發生彎曲屈曲。冷彎薄壁型鋼 結構構件的厚度薄，對 單軸對稱 開口截面的 軸心受壓構件 ，要考慮繞對稱軸彎扭屈曲的情況。彎曲屈曲（參考 4.1.1 ）1 、 彈性彎曲屈曲兩端鉸接桿，在軸心壓力N 作用下的微彎平衡方程：EId 2 y dx 2Ny0臨界力：2 EIN cr2（忽略剪切變形的影響）l軸心受力構件

6、第-4-頁或N cr2 EI11（單位剪力時的軸線轉角）l22 EIGA1l 21與截面形狀有關的系數臨界應力：N cr2 EI2 E（lIcrAl 2 A2， i）iA或cr2 E122 EI1l 21使用條件：Ep（大柔度桿）f p2 、 彈塑性彎曲屈曲軸心受壓構件非彈性（彈塑性）屈曲的臨界力確定：切線模量理論，雙模量理論 。彈塑性穩定理論 指出，軸心受壓構件彈塑性屈曲實際最大應力高于切線模量應力，低于雙模量應力，前者是下限，后者是上限，切線模量應力更接近實際最大應力。切線模量理論：N cr2 Et Il 2cr2 Et2 E（Et）22E【例題 2 】 試計算用軋制I 鋼 I36a 作成

7、的兩端鉸接的理想軸心壓桿的屈曲應力，桿長有3.5m 和 3.0m 兩種，鋼材為 Q235A ·F，其屈服強度f y235N / mm2 ，比例極限f p0.65 f y ，彈性模量 E206103 N / mm2 ，切線模量EtE ，根據試驗資料（修正系數）取決于f y111桿的正則化長細比，41.14E0.60.62 。【解】查型鋼表得：i x14.4cm， i y2.69cmi x ，屈曲時繞y 軸彎曲，軸心受力構件第-5-頁E206103p0.65115.4f p235（ 1） l3.5m 時l350p ,屬細長桿，桿在彈性狀態屈曲，i y131.12.69cr2 E2206

8、103118N / mm 22131.12（ 2） l 3.0m 時l300i y111.5 p，非細長桿，桿在彈塑性狀態屈曲，2.69f y111.52351.199E206103111.141111.1410.9650.640.620.61.19940.61.1992cr2 Et2 E22061030.965 158N / mm222111.52（f p0.65235153N / mm2 ）二、 實際軸心受壓構件的受力性能實際 軸心受壓構件：有缺陷（初彎曲、初偏心、殘余應力、材質不均）。實際工程結構中，鋼構件不可避免地存在初彎曲和初偏心等幾何缺陷，以及殘余應力和材質不均等材料缺陷。這些缺陷

9、將使軸心受壓構件的整體穩定承載力降低。1 、 殘余應力的影響殘余應力 ：存在于截面內自相平衡的初始應力；源于焊接、軋制、火焰切割、冷彎、變形矯正等；軸心受力構件第-6-頁分布和數值 ：與構件的加工條件有關，與截面的形狀和尺寸有關，但與鋼材的強度等級無關。圖 4.7 ， 4.8 ， 4.9 為幾種殘余應力分布圖。其值最大可達鋼材屈服點。影響殘余應力的壓應力部分使軸心受壓構件受力時部分截面較早進入塑性狀態。當軸心受壓構件達到臨界狀態時，截面由兩部分組成，屈服區的彈性模量為零（剛度為零） ，只有彈性區仍提供剛度，成為有效截面。N cr2 EI e2 EII el 2l 2Icr2 EI e2I例：翼

10、緣為軋制邊或剪切邊的焊接I 形截面（忽略腹板）圖 4.11對強軸（ x）屈曲對弱軸（ y）屈曲2I ex222crxEE2t(kb) h / 4EkI xx2x22tbh2 / 4x22 EI ey2 E2t( kb) 3 / 122 Ek3cry2I y22tb3 /122yyy此例中殘余應力對弱軸的影響比對強軸的影響嚴重得多。（ k<1）一般地，殘余應力對軸心受壓構件的影響隨截面殘余應力分布的不同而不同。2 、 初彎曲（初撓度）的影響l實際軸心受壓構件有微小彎曲，桿中點撓度：v0（驗收規范規定）1000最大撓度： vm v0v1v0v0（ N cr2 EI）1a1 N / Ncrl

11、2最大彎矩： MN vmNv01N / Ncr影響： NvmM，開始增長快，后來增長慢，見圖4.1,當 NN cr 時，vm， M（無限彈性體） ；實際壓桿（假設為理想彈塑性體）在N 和 M 的共同作用下，桿中點截面邊緣率先屈服，軸心受力構件桿即進入彈塑性階段，從而降低了穩定承載力。第-7-頁壓桿穩定的條件（以 截面邊緣屈服 為穩定承載力極限狀態）：NMNNv0f yAWAW (1 N / N cr )3 、 初偏心的影響由于構造原因和構件截面尺寸的變異，常出現荷載偏心 初偏心 e0 ，見圖 4.1。初偏心的影響本質上同初彎曲，使構件承載力降低。見圖4.1 。4 、 桿端約束的影響計算長度（參

12、考 4.1. ）構件端部約束對受壓構件的影響：有利用計算長度 來反映： l 02 EIl （ N cr）l 0 2注：1 ）設計時計算長度系數按表 4.3 中建議值 （端部條件不理想，故比理論值稍大） 取用；2 ）框架柱的計算長度系數另有規定，詳見7.4、 8.4 節。三、 實際軸心受壓構件穩定的實用計算方法初彎曲和初偏心的影響是類似的，實質上是使理想軸心受壓構件變成偏心受壓構件，使穩定的性質從平衡分枝（圖4 .17 中曲線 1、 2，第一類穩定）問題變為極值點（圖4.17 中曲線 3，第二類穩定）問題，導致承載力降低；殘余應力的存在則使構件受力時更早地進入彈塑性受力狀態 （假設鋼材符合或接近

13、符合彈性 -完全塑性的理想狀態） ，使屈曲時截面抵抗彎曲變形的剛度減小，而導致穩定承載力降低。實際工程結構中，鋼構件的各種缺陷總是同時存在的，綜合考慮幾種缺陷的計算方法稱為極限承載力理論 （或最大強度理論或極限荷載理論或壓潰理論） 。實際軸心壓桿 穩定極限承載力（壓潰荷載） N u N max ，取決于桿長、初彎曲、截面形狀和尺寸、殘余應力的分布和峰值等，可通過實驗找N- vm （壓力撓度）曲線（圖4.17 ，圖 4.18 ），再用數值方法求解。軸心受力構件第-8-頁當鋼種已定，缺陷情況和大小已定時，Nu （或 N cr ）或Nu / Af y （或cr / f y ）僅是長細比的函數。對設計

14、者來說，重要的是給出實用簡便的（長細比臨界應力）曲線（柱子曲線）或表或公式。鋼結構設計規范在制訂軸心受壓構件曲線時， 根據不同截面形狀和尺寸，不同加工條件和相應殘余應力分布和大小，不同的彎曲屈曲方向，以及l / 1000 的初彎曲，對多種實腹對稱截面的軸心受壓構件彎曲屈曲，按極限承載力理論， 用電子計算機算出了96 條柱子曲線，并分成 a、 b、 c、d 四組 (柱子曲線及截面分類見圖4.19 ，表 5.3 , 表 5.4)。整體穩定計算公式：NN u1Nuf ycrf yfAAAf yf yRRR或NAf注：Nucr 軸心受壓構件整體穩定系數，由查附表 4 .1附表 4 .4；Af yf y

15、f yf 鋼材的抗壓強度設計值 , 查附表 1 .1。R【例題3 】 驗算軸心壓桿的整體穩定性。柱長5m ，兩端鉸接，中央有一側向支承；鋼材Q235 ，焊接 I 形截面，火焰切割邊翼緣；軸心壓力設計值N=1200kN 。【解】1.計算截面幾何特性A2251.00.63068cm2I x10.6 3032125 15.5213362 .5cm412I y21125 22604.2cm412i xI x13362.514.0cmA68i yI y2604.26.2cmA68軸心受力構件第-9-頁2.穩定性驗算l 0x 500l 0 y25040.3xi x35.7 ， yi y6.214查附表1

16、知 f215N / mm2查表 4.4 知對 x、 y 軸均為 b 類截面，故用y 查附表 2.2 得0.898N1200103196.5N / mm2f ，滿足穩定要求。A0.89868 102注：1 ）查整體穩定系數時， 一般需計算出x 和 y ，根據對 x、y 軸的截面類型查得x 和 y ，取其中較小者進行穩定性計算；若截面類型相同， 則取 x 和 y 中較大者查；若計算長度相同，則取 i x 和 i y 中較小者計算。2 ）非雙軸對稱截面壓桿的按公式（ 5.9）（ 5.18）計算。四、軸心受壓構件的局部穩定（理論部分參考 4.4）局部失穩（局部屈曲） ：板件在壓力作用下偏離其原來的平面

17、位置而發生波狀鼓曲變形。實腹式軸心受壓構件一般由翼緣和腹板等板件組成， 在軸心壓力作用下，板件都承受壓力，但如果板件的平面尺寸很大，而厚度又相對很薄時，就可能導致板件失穩。肢寬壁薄利于整體穩定，但可能導致喪失局部穩定。軸心受壓構件中板件的局部屈曲， 實際上是薄板在軸心壓力作用下的屈曲問題，相連板件互為支承。 例如 I 截面柱的翼緣相當于單向均勻受壓的三邊支承（縱向側邊為腹板，橫向上下二邊為橫向加勁肋、橫軸心受力構件第- 10 -頁隔或柱頭、柱腳）、一邊自由的矩形薄板；腹板相當于單向均勻受壓的四邊支承（縱向左右二側邊為翼緣，橫向上下二邊為橫向加勁肋、橫隔等）的矩形薄板。上述支承中，有的支承對相連

18、板件無約束轉動的能力，可視為簡支；有的支承對相連板件的轉動起部分約束（嵌固）作用。軸心受壓薄板也會存在初彎曲、初偏心和殘余應力等缺陷，使其屈曲承載力降低；還存在屈曲后強度的有利因素。目前鋼結構設計中，仍以理想受壓平板屈曲時的臨界應力為準，憑試驗或經驗綜合考慮各種有利和不利因素的影響。均勻受壓板的屈曲應力彈性理論研究臨界狀態的平衡， 得到相應的屈曲應力。 只介紹結果，推導過程略。彈性屈曲應力N cr2 Da2)22 Da2(mb2mb2N cr2 E(t2100t)22cr12(12)18.6 (N / mmt)bb注： a 、 b 、 t 板長、寬、厚；m 、n板縱、橫向屈曲半波數，圖 4.4

19、5中 m=2,n=1 ；DEt 3Et 312(1 2 )EI 板單位寬度的抗彎剛度；12泊松比（板為雙向應力狀態） ；22D ：與兩端鉸接軸心受壓構件的臨界力（2al2E ）相當；軸心受力構件第- 11 -頁a22：由于側邊支承對板變形的約束作用（四邊簡支）而對(m 2m)b臨界力的提高，ab越大， N cr 提高越多；( mba ) 2 板的屈曲系數，對四邊簡支板，當ab 時，取amb4 。彈性嵌固作用通過彈性嵌固系數2 Et2cr12(12 )( b)來考慮：18.6(100t ) 2 N / mm2 b以上公式對其他不同支承條件的單向均勻受壓板件也適用，只是系數值不同，如三邊簡支、一邊

20、自由的矩形板，0.425 （當ab時）。彈塑性屈曲應力軸心受壓構件中板件的臨界壓應力常超過比例極限 f p ，這時薄板進入彈塑性受力階段，單向受壓板沿受力方向的彈性模量降為切線模量Et （ Et E ），但與壓力垂直的方向仍為彈性階段，其變形模量仍為彈性模量 E，薄板成為 正交異性板 ，臨界應力近似公式為：2 Et ) 218.6(100t) 2 N / mm2cr12(1(2 )bb板件寬厚比限值對軸心受壓構件，限制板的寬厚比不能過大，以保證板的穩定臨軸心受力構件第- 12 -頁界應力不低于構件整體穩定臨界應力：2 E2( t ) 2f y12(1) bI 形截面：翼緣寬厚比限值視為三邊簡支

21、、一邊自由的均勻受壓板，取0.425 ，1.0 （無嵌固作用）b(10 0.1 ) 235tf y腹板高厚比限值視為四邊簡支均勻受壓板，4 ，1.3 （有一定的嵌固作用）h0(25235t w0.5 )f y注： b 、 t 翼緣板的外伸寬度、厚度；h0 、 t w 腹板的高度、厚度；兩個方向長細比中較大者， 當 <30 時，取30 ，當 >100時，取100 。其他截面 構件的板件寬厚比限值見表5.5軋制型鋼 的翼緣和腹板較厚， 一般能滿足局部穩定要求， 不必計算。當腹板高厚比限值不滿足要求時，一般可 加厚腹板 ，或設置縱向加勁肋 。圖 5.13軸心受力構件第- 13 -頁習題：

22、 5.5，5.74.4軸心受壓柱的設計一、 實腹柱設計1. 截面形式選擇原則（應考慮）（ 1） 截面面積的分布應盡量遠離主軸線，肢寬壁薄，以提高構件的穩定性和剛度；（ 2） 使兩個主軸方向的長細比盡量接近， 以使穩定性接近相等（當屬同類截面時）；（ 3） 便于與其他構件連接；（ 4） 構造簡單，制造省工，節約鋼材；（ 5） 選用能得到供應的鋼材規格，取材方便。實腹式軸心受壓柱通常采用 雙軸對稱截面， 如 I、H 形、箱形、圓管、形等。 圖 5.14注：熱軋普通 I 字鋼， i x >> i y ，只適于 l 0 x3l 0 y 情況，必要時可加焊翼緣蓋板，以增 i y ；熱軋 H

23、型鋼制造省工，截面特性好，屬高效鋼材，國外已廣泛采用，我國也在增多；焊接 I、鋼，截面組織靈活，易使面積分布合理，且制造簡便；型鋼組合截面承力大；焊接箱形截面柱的穩定性和剛度在兩主軸方向接近或相等，近年軸心受力構件第- 14 -頁在高層建筑鋼結構中用得較多，但制造費工；兩個槽鋼焊接箱形柱可用于受力不大的場合；圓管截面無強弱軸之分，抗扭剛度大，但與其它構件的連接比較復雜。2. 截面設計當實腹式軸心受壓構件所用鋼材、截面型式、軸心壓力設計值 N 以及兩主軸方向的計算長度都已確定時，一般可先 按整體穩定要求初選截面尺寸 ，然后 驗算是否滿足 剛度、整體穩定 和局部穩定 要求，如有孔洞削弱，還應 驗算

24、強度 。如不滿足，則調整截面尺寸，再進行驗算，直到滿足為止。步驟（1）求所需截面面積假設構件的長細比： 50100，N 大而 l 0 x 和 l 0y 小時取較小值，反之取較大值根據鋼材級別、截面類別和，查附表 4計算NAf（2）求所需回轉半徑 （繞兩主軸方向）計算l 0 xl 0 yi xi y軸心受力構件第- 15 -頁（3）求所需截面的輪廓尺寸（截面高、寬）計算hi xi yb12注： i x1h 、 i y2 b （ 1 、 2 查表 5.6）（4）初選截面尺寸根據所需的 A、h、b，并考慮局部穩定和構造要求，初選截面尺寸。注：由于假定的值不一定恰當，完全按照所需要的A、h、b 配置的

25、截面可能會使板件厚度太大或太小，這時可適當調整 h 或 b，必要時可重新假定，并重復上述步驟。（5）剛度、整體穩定和局部穩定驗算（強度驗算）剛度整體穩定局部穩定形截面）強度3. 構造要求）當腹板高厚比l 0xl 0 yxi xyi yNfAb1(100.1)235 ， h0( 250.5 )235 （Itf ytwf yb0 ( h0 )40235 （箱形截面）ttwf yNfAnh080 時，應采用成對橫向加勁肋 加強，其間tw軸心受力構件第- 16 -頁距 a 3h0，外伸寬度 bs ( h0 / 30)40mm ，厚度 t sbs /15 ；（加勁肋尺寸： h0bs t s ） 圖 5.

26、13）對大型實腹式構件，在受有較大橫向力處和每個運送單元的兩端，還應設置 橫隔（加寬的橫向加勁肋），其間距不得大于構件截面較大寬度的 9 倍或 8m。）實腹式軸心受壓柱中翼緣與腹板的連接焊縫受力很小，一般按構造取 h f4 8mm；【例題】兩端鉸接實腹式軸心受壓柱，高7m，軸心壓力設計值 N=3600kN ，鋼材 Q235 ，試選擇由三塊鋼板焊成的 I 形柱截面，翼緣為焰切邊，截面無孔洞削弱。【解】1已知條件： N3600kN ，l 0xl 0 y7m ， f215N / mm2 ，對 x、y軸均為 b 類截面。2初選截面：軸心受力構件第- 17 -頁（1）假定70 ，查附表 .得0.751

27、，則所需截面面積為：3AN3600 1022300mm2f 0.751 215（ 2）所需回轉半徑：i xl 0xi yl0 y 7000100mm70（3）查表 5.6知： 10.43 ， 20.24 ，則所需截面的輪廓尺寸：i x100233mmi y100h0.43b417mm120.24（）初選截面尺寸：注：焊接 I 形截面尺寸：腹板 h0tw ，翼緣 h0t w ，考慮到船形焊和柱頭、柱腳構造要求， h 不宜太小，宜取bh； tw(0.4 0.7)t ， b 、 h0 宜為10mm 倍數，t 、 t w 宜取 2mm 倍數。首先設 bh0420mm ，則平均板厚tA /(2bh0 )

28、22300/(3420)17.7mm，板厚偏大，屬第二組鋼材，不經濟。重新假設 bh500mm ，則：i x0.43h0.43500215mm，i y0.24b0.24500120mm，xy7000/ 21532.67000 /12058.3按較大長細比查附表.2 得0.816 ，所需截面面積為：AN360010320520mm2f0.816215所需平均板厚 tA /( 2bh0 ) 20520/(3 500) 13.7mm，較好。軸心受力構件第- 18 -頁截面尺寸： b500mm ， t16mm ， h0460mm， t w10mm（ t w / t0.625 ），截面面積：A25001

29、64601020600 mm220520 mm23驗算已選截面（無孔洞削弱，不必驗算強度）（1）剛度IIx1 (500 49234904603)987.8106 mm412y1 (2 16 5003460103 )333.410 6 mm412333.4106i y127.2mm20600700055 150 ，滿足；y127.2（2）整體穩定：按y 查附表 2.2 得0.833，N36001032f，滿足；A0.83320600209.8N / mm（3）局部穩定： maxy55 ，翼緣b124515.3(100.1235100.15515.5 ，t16)f y腹板h046046 (250.

30、5235250.55552.5 ，滿足。t w10)f y4構造要求： h04680 ，可以不設橫向加勁肋； 翼緣和腹板連t w接焊縫采用自動焊 ， hf min1.5 tmax11.5 1615mm ，取hf5mm。【例 5.2 】自看軸心受力構件第- 19 -頁習題： .二、 格構柱設計1. 截面形式圖 5.4（常用） 雙軸對稱截面：由兩個槽鋼或I 字鋼作為分肢，用綴件連成整體，易調整分肢間距離，使構件兩主軸方向的穩定性相等。槽鋼的翼緣可以朝內或朝外，朝內更合理，應用較普遍。圖 5.4（ a）（ c）構件的組成肢件槽鋼、 I 字鋼、鋼管、角鋼等；綴材綴條單角鋼，斜桿斜桿、橫桿，綴板鋼板實軸

31、（ y 軸）：穿過（垂直）肢件腹板的軸。虛軸（ x 軸）：穿過（垂直）綴材面的軸。受力較小、長度較大的軸心受壓構件也可采用三肢、四肢鋼管或角鋼組成的截面，三面或四面均用綴件相連，可以用較小的截面面積獲得較大的剛度，節約鋼材，但制造費工。圖 5.4（d）（ e）兩主軸均為虛軸。x 軸各斜綴條的毛截面面積之和；軸心受力構件第- 20 -頁2. 對虛軸的換算長細比格構式軸心受壓構件的截面通常具有對稱軸，構件喪失整體穩定往往是繞截面主軸彎曲屈曲，不大可能發生扭轉屈曲和彎扭屈曲。計算整體穩定時只需計算繞截面實軸和虛軸抵抗彎曲屈曲的能力。對實軸 (y 軸 )的整體穩定性： 同實腹式軸心受壓構件，根據y 按

32、 b 類截面查，再用公式Nf 進行計算。A對虛軸 (x 軸 )的整體穩定性：繞虛軸彎曲屈曲時，由于兩個分肢不是實體相連，連接兩分肢的綴件的抗剪剛度比實腹式構件的腹板弱，考察構件微彎平衡狀態時，除彎曲變形外，還需考慮剪切變形的影響，因此穩定承載力有所降低。理論分析表明，若采用放大的換算長細比 0 x 作為整個構件對虛軸的長細比， 則格構式軸心受壓構件繞虛軸穩定性計算與實腹式軸心受壓構件相同。規范規定 （對虛軸的換算長細比0 x 公式）2A雙肢綴條柱0xx27A1雙肢綴板柱220xx1式中，x 構件對虛軸的長細比；A 構件的毛截面面積；A1 構件截面中垂直于1 單個分肢對最小剛度軸1-1 的長細比

33、 1l 01圖 5.5(b)i1l01 ：對綴條柱為綴條節點間距離；對綴板柱，焊接時為相鄰兩綴板間的凈距離，螺栓連接時為相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離。軸心受力構件第- 21 -頁注： 1 ）使用第一式的條件：斜綴條與柱軸線間夾角為40 70圖 5.5(a)2 ）使用第二式的條件：K b6（K1單個分肢線剛度，K b 兩側綴板線剛度之和）K 13. 單肢穩定性格構式軸心受壓構件的分肢既是組成整體截面的一部分，在綴件節點之間又是一個單獨的實腹式受壓構件，所以對其除需作為整體計算穩定、剛度和強度外，還應計算各分肢的穩定、剛度和強度。計算原則 ：分肢的穩定和強度高于整體構件。規范（規定分肢長細比）應滿足條

34、件 ：綴條式構件10.7 max綴板式構件1 25當max50 時，0.5 max當max50 80 時，40當max 80 時。注：max 格構式構件兩方向長細比的較大值，其中對虛軸取換算長細比。分肢如采用軋制 I 或型鋼，一般都能滿足局部穩定要求；若分肢采用焊接 I，其翼緣和腹板寬厚比應滿足規范規定。4. 綴材設計 軸心受壓格構柱的橫向剪力格構式軸心受壓構件中可能發生的最大剪力設計值為：（理論推導略）Aff yV圖 5.19(b)85235為設計方便， 視 V 沿構件全長不變，方向可正可負 （圖 5.19 (c) ），由各綴件面共同承擔，軸心受力構件第- 22 -頁對雙肢格構式構件，每面承

35、擔V1V / 2 。圖 5.20(a) 綴條設計在綴條式格構構件中，每個綴條面內的綴條與構件分肢翼緣組成平面桁架體系，綴條內力可按鉸接桁架進行分析（視為 平行弦桁架的腹桿 ）。綴條的內力為：N1V1n cos式中， V1 每面綴條所受的剪力；斜綴條的傾角；n每面斜綴條數（單系=1 ，交叉 =2 ）。因為剪力方向可正可負，斜綴條可能受拉也可能受壓，設計時均按不利情況（軸心受壓桿）計算。綴條通常采用 單等邊角鋼 ，與柱 單面連接 。考慮受力偏心和受壓時的彎扭，計算其強度、穩定和連接時，強度設計值應乘相應的折減系數：按軸心受力計算強度和連接時，折減系數0.85 ；按軸心受壓計算穩定性時，折減系數0.

36、6+0.0015，且1.0 （注： 0.63 ）。（不等邊角鋼查附表1.4）橫綴條 主要用來減少分肢的計算長度，不承受剪力 ,其截面尺寸通常取與斜綴條相同規格。 綴板設計在綴板式構件中綴板與構件兩個分肢組成多層空間剛架體系，在進行內力分析時將多層空間剛架每一綴板平面簡化為 多層平面剛架 ，承受該面的剪力 V1 ，并近似取反彎點均在各段分肢和綴板的中點。 （見圖 5.18 （ a）綴板內力 ：圖 5.21 （ a）、（ b）V1l1剪力Vb1a軸心受力構件第- 23 -頁彎矩V1l 1M b12綴板間距 ： l1l 01hb根據分肢穩定和強度條件，綴板間凈距l 011i1 ，其中1 25（max

37、50 ）、0.5max （max50 80 ）、40 （max80 ）；綴板尺寸 ：bbhbtb綴板為承彎構件，首先應保證滿足承受剪力和彎矩強度條件；其次要求連接角焊縫承受剪力和彎矩強度條件（綴板通常用角焊縫與分肢相連，搭接長度一般為20 30mm ，可采用三面圍焊，設計計算時偏安全只取端部縱向焊縫）；最后為了保證綴板有一定剛度，規范要求在同一截面處各綴板的線剛度之和不得小于構件較大分肢線剛度的6 倍，即( I b )6(I1)al1式中，1312tbhb ； I 1 較大分肢的截面慣性矩。I b 綴板的截面慣性矩， I b綜上綴板尺寸為：長度： bba02(20 30) ；縱向高度：hb2a

38、 / 3；厚度： t ba / 40 和 6mm 。（ a：兩分肢的軸線間距）5. 設計步驟僅限于討論由兩個相同分肢組成的、綴件布置在分肢翼緣平面的格構式軸心受壓構件的截面選擇和設計問題。已知 ：壓力設計值 N、計算長度 l 0x 和 l 0 y 、鋼材強度設計值f 和截面類型截面選擇步驟 如下：1 按實軸（ y 軸）穩定條件 選定截面尺寸，方法同實腹柱。軸心受力構件第- 24 -頁（ 6）假定 y ，查得N，求所需面積 ： Af（ 7）l 0 y求所需回轉半徑 ： i yy（ 8）根據所需 A 、 i y 初選分肢型鋼規格，并進行實軸整體穩定和剛度驗算 ，必要時還應進行強度驗算和板件寬厚比驗算。如假定的y 恰當，則可從型鋼表上找到一個幾乎同時滿足所需A 和 i y 的截面規格。如假定的y 偏大， 則從型鋼表上找到的滿足i y 條件的型鋼的A 必小于所需的A；滿足A 條件的型鋼的i y 必大于所需的i y ；適用的型鋼號應在二者之間。如假定的y 偏小，則情況相反。按此規律可重新假定i y ，重新試選，直至滿意為止。2 按虛軸（ x 軸）與實軸等穩定原則確定兩分肢間距a：（ 6）根據換算長細比0 xy ，可 求所需x ：綴條柱：2A2Ax0 x27y27A1A1綴