第4章 钢结构轴心受力构件——格构式

载力的影响。
4.5 格构式轴心受压构件计算
二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力
2. 对虚轴的整体稳定承载力
N f x A
双肢格构式轴心受压构件对虚轴的换算长细比的计算公式是：
2 缀条构件： ox x 27 A A
1x
λx —— 整个构件对虚轴的长细比； A ——各分肢横截面的毛面积之和； A1x ——一个节间内两侧斜缀条的毛截面面积和：
（一）缀条的设计： 1、斜缀条的设计 2、横缀条的设计： （二）缀板的设计
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1 、斜缀条的设计： 缀条的布置一般采用单系缀条或交叉缀 条。缀条可看做以分肢为弦杆的平行弦桁架 的腹杆，与结构力学计算桁架腹杆的方法相 同。
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1 、斜缀条的设计： 按铰接桁架计算一个斜缀条 的内力为： N1=V1/(n cosθ)
缀条一般采用单角钢，与柱单面连接，考虑到
受力时的偏心和受压时的弯扭，当按轴心受力
构件设计时，应将钢材强度设计值乘以下列折
减系数η：
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1、斜缀条的设计： （1）按轴心受压计算构件的稳定性时： （2）按轴心受压计算构件的强度和（与分肢 的）连接时：
4.5 格构式轴心受压构件计算 二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力 2、对虚轴的整体稳定承载力 对格构式构件来说，当绕虚轴失稳时，因肢件之 间不连续，只采用缀条或缀板联系，剪切变形较
大，剪力引起的附加影响不能忽略，通常采用换
算长细比λ0x来替代实际长细比λx，以考虑缀材
剪切变形对格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承
A x 27 A1x
2 y
号，并将其面积代入公式计算，然后再按其所受 内力进行验算。
，大约按A1x≈0.1A 预选斜缀条的角钢型
4.5 格构式轴心受压构件计算 （二）确定两肢间距（对虚轴计算）
2 2 2 2 双肢缀板柱 : x ox 1 y 1
先定λ1 ，可先按λ1<0.5λy , 且不大于40代入公
4.5 格构式轴心受压构件计算
二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力
2、对虚轴的整体稳定承载力 缀板构件：
ox
2 x
2 1
λ1 —— 单肢对平行于虚轴的形心轴 的长细比，其计算长度l01取缀板之 间的净距离。
1
l01
i1
i1 —— 分肢对1-1轴（即分肢的弱轴）的回转半径。
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1、斜缀条的设计： （1）计算稳定性时：
N1 f y0 A
等边角钢 η=0.6+0.0015λ≤1.0。
不等边角钢 短肢相连 η=0.5+0.0025λ≤1.0。 长肢相连 η=0.7
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1、斜缀条的设计： （1）计算稳定性时： 式中λ=l0/iy0≤[λ] λ ─对角钢最小刚度轴y0-y0 的长细比。 当λ<20时，取λ=20 i y0——为角钢最小回转半径， l0——为计算长度，取节点中距离。
l01—缀板间的净间距
求得以上数据后，选择合适数据，然后进行虚轴稳
定性的计算。
4.5 格构式轴心受压构件计算
四、格构式压杆的剪力
当格构式压杆绕虚轴弯曲时，因变形而产生横 向剪力，规范在规定剪力时，以压杆弯曲至中央 截面边缘纤维屈服为条件，导出最大剪力V 和轴
线压力N 之间的关系:
N 0 x 杆的任意截面的弯距 M N（y y 0 ) sin l 1 N NE 杆的任意截面的剪力 V dM N 0 x cos dx l (1 N l ) NE
实轴 y
（3）整体稳定性验算： 实轴：λy
loy iy

y
N/ yA≤f
4.5 格构式轴心受压构件计算 （二）确定两肢间距（对虚轴计算） 1、按试选的分肢截面计算长细比λy， λy= loy/ iy 再由等稳定性条件λox=λy可得对虚轴需要的长细
比λx：
双肢缀条柱 先定A1x
4.5 格构式轴心受压构件计算
一、格构式轴心受压构件的组成形式： •肢件: 槽钢、角钢、工字钢或钢管 •缀件：为缀条时称缀条构件；为缀板时称缀板构件（柱）。 横贯分肢腹板的轴称为实轴（y）， 与缀件平面相垂直的轴称为虚轴(x)。 肢件 缀件
4.5 格构式轴心受压构件计算
一、格构式轴心受压构件的组成形式：
4.5 格构式轴心受压构件计算
三、肢件的设计
1、肢件的截面设计： 按对实轴的整体稳定性选择构件截面
A N
设定λy
y f
iy = l0y /λy 查表选定截面（即确定分肢型钢规格），然后进行 截面稳定验算
由λy= l0y / iy
N
y A f
4.5 格构式轴心受压构件计算 三、肢件的设计 2、肢件间的距离设计c：
4.5 格构式轴心受压构件计算 六、 连接节点和构造规定 2 、大型格构式构件应设置用钢板或角钢做成的
横隔，增加构件的抗扭刚度，避免截面变形。
4.5 格构式轴心受压构件计算 七、格构式轴心受压构件的设计方法 当格构式受压构件的轴心压力N，两方向计算长 度l0x，l0y，钢材强度设计值f和截面类型已知时，
截面选择有两大步：
1、按对实轴整体稳定选择构件截面； 2、按对虚轴整体稳定确定分肢距离。 中小型柱采用缀板柱
大型柱采用缀条柱
4.5 格构式轴心受压构件计算
七、格构式轴心受压构件的设计方法
（一）试选分肢截面（对实轴计算） 同实腹式轴心受压构件相同的方法， 1、假设长细比λ 2、确定面积 A 和对实轴的回转半径iy 长细比λ 查y 求 A=N/ yf (A为两型钢面积和) 求iy=loy/λ
• 缀板：用钢板制成， • 缀条：常为单角钢， 一律按等距离垂直于构件 •可用斜杆组成， •也可用斜杆和横杆共同组成 轴线横放。
4.5 格构式轴心受压构件计算
二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力
1、对实轴的整体稳定承载力 格构式双肢柱相当于两个并列的实腹式杆件 长细比λy 、截面类型
y
N f yA
n ——为承受剪力 V1 的斜缀条数； V1 ——为分配到一个缀面的剪力，有两个缀面的 V1=V/2； θ ——为缀条的夹角，在30°~ 60°之间采用。
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1、斜缀条的设计： 由于剪力的方向不定，斜缀条可能受压也可 能受拉，应按轴心压杆选择截面。
4.5 格构式轴心受压构件计算
四、格构式压杆的剪力
简化后得：
Af V 85 fy 235
构件或受压构件当绕虚轴弯曲时，上述剪
力由缀条承受。对双肢构件，此剪力由双
侧缀件面平均分担 V1=V/2
设计缀件及其连接时认为剪力是沿杆全长 不变化的。
4.5 格构式轴心受压构件计算
五、缀件（缀条、缀板）的设计
4
4.0 概述
钢轴心受力构件
强度 刚度 整体稳定性 局部稳定性
4.1 轴心受力构件的强度和刚度
4.2 实腹式轴心受压构件整体稳定计算 4.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算
4.4 实腹式轴心压杆的截面设计 4.5 格构式轴心受压构件计算
4.5 格构式轴心受压构件计算 一、格构式轴心受压构件的组成形式： 二、格构式轴心受压构件的整体稳定承载力 三、肢件的设计 四、格构式压杆的剪力 五、缀件（缀条、缀板）的设计 六、连接节点和构造规定 七、格构式轴心受压构件的设计方法
4.5 格构式轴心受压构件计算
二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力
3、单肢的稳定
缀条构件： 缀板构件：
λ1≤0.7λmax
பைடு நூலகம்
λ1≤0.5λmax且λ1≤40
λmax< 50时，取λmax= 50 λmax ——为λy 、λ0x中最大值，
l01 1 i1
满足以上条件时，不需要验算分肢的稳定和强度。
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （二）缀板的设计 缀板构件如一多层钢架。
假定:其在受力弯曲时，反
弯点分布在各缀板间分肢 的中点和缀板中点，该处
弯矩为零，只受剪力。
如果一个缀板面分担的剪力为 V1
Af V 85 fy 235
V1=V/2
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （二）缀板的设计 缀板所受的内力为： 剪力: T=V1l1/a M= Ta/2=V1l1/2
f——为钢材抗压强度设计值.
A —— 各分肢横截面的毛面积之和；
4.5 格构式轴心受压构件计算 二、 格构式轴心受压构件的整体稳定承载力 2、对虚轴的整体稳定承载力 轴心受压构件绕虚轴整体弯曲后，沿构件截面 将产生弯矩和剪力。 对实腹式构件来说，剪力引起的附加变形很小， 在进行整体稳定计算时，仅考虑弯矩作用的变 形，忽略剪力的变形；
由A 和iy查型钢表试选分肢适用的槽钢或工字钢。
4.5 格构式轴心受压构件计算
七、格构式轴心受压构件的设计方法
（一）试选分肢截面（对实轴计算）
3、截面验算
选完后进行实轴整体稳定和刚度验 算，必要时还需进行强度和局部稳定 验算。
4.5 格构式轴心受压构件计算
七、格构式轴心受压构件的设计方法
（一）试选分肢截面（对实轴计算） 3、截面验算 （1）强度验算： σ=N/An≤f （截面无削弱可不验算） （2）刚度验算：
4.5 格构式轴心受压构件计算 五、缀件（缀条、缀板）的设计 （一）缀条设计： 1、斜缀条的设计： （2）计算强度和（与分肢的）连接时： η=0.85