格构柱社设计
格构式柱、柱梁连接
轴心受压构件整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩与剪力。
对实腹式构件,剪力引起得附加变形很小,对临界力得影响只占3／100０左右。
因此,在确定实腹式轴心受压构件整体稳定得临界力时，仅仅考虑了由弯矩作用所产生得变形,而忽略了剪力所产生得变形。
对于格构式柱,当绕虚轴失稳时,情况有所不同,因肢件之间并不就是连续得板而只就是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来。
柱得剪切变形较大,剪力造成得附加挠曲影响就不能忽略。
在格构式柱得设计中，对虚轴失稳得计算,常以加大长细比得办法来考虑剪切变形得影响，加大后得长细比称为换算长细比。
钢结构设计规范对缀条柱与缀板柱采用不同得换算长细比计算公式。
(1)双肢缀条柱根据弹性稳定理论,当考虑剪力得影响后，其临界力得表达为:式中——格构柱绕虚轴临界力换算为实腹柱临界力得换算长细比。
(5、25)——单位剪力作用下得轴线转角(单位剪切角)。
现取图5.１6(a)得一段进行分析,以求出单位剪切角。
如图5．１6(b）所示,在单位剪力作用下一侧缀材所受剪力。
设一个节间内两侧斜缀条得面积之与A１,其内力;斜缀条长,则:斜缀条得轴向变形为:αA1——斜缀条总面积假设变形与剪切角就是有限得微小值,则由引起得水平变位为:故剪切角为:(５、26) 这里,为斜缀条与柱轴线间得夹角,代入式（5、25)中得:（5、25)(５、２７) 一般斜缀条与柱轴线间得夹角在400～700范围内，在此常用范围,得值变化不大(图5、17),我国规范加以简化取为常数２7,由此得双肢缀条柱得换算长细比为:（5、２８)式中——整个柱对虚轴得长细比(不计缀材)；Ａ——整个柱肢得毛截面面积;Ａ1——一个节间内两侧斜缀条毛截面面积之与。
需要注意得就是,当斜缀条与柱轴线间得夹角不在400~７00范围内时,值将大２7很多,式(5.28)就是偏于不安全得,此时应按式(５、27)计算换算长细比。
(２)双肢缀板柱双肢缀板柱中缀板与肢件得连接可视为刚接，因而分肢与缀板组成一个多层框架,假定变形时反弯点在各节点得中点[图５、1８(a)]。
基坑临时竖向支撑(格构柱)
基坑临时竖向支撑（格构柱）基坑内支撑施工中，竖向支撑多采用格构柱施工工艺，具有强度大、刚性好的特点，有很好的传力性、抗震性、耐火性和耐腐性，对基坑水平支撑的稳定起着关键的作用。
基坑格构柱竖向支撑其作用是承受水平支撑传来的竖向荷载，加强支撑体系的空间刚度，保证水平支撑的纵向稳定，要具有较好自身刚度和较小垂直位移。
常见类型有临时格构柱+立柱桩、永久钢立柱+立柱桩。
基坑格构柱竖向支撑1.格构柱特点采用四肢钢格构柱作为深基坑围护的竖向支撑，具有强度大刚性好的特点，有很好的传力性，抗震性，耐火性和耐腐性。
钢格构柱对基坑水平支撑的稳定起着关键的作用。
钢格构柱长分别为18m、18.7m、19.1m、20.4m、21.5m，加工成一节截面尺寸为500X500mm，四边为<160X160mm和<180X180mm 用200X400X10mm的缀板间距500mm焊接成格构柱。
格构柱施工2.适用范围适用于所有需要设置水平支撑的深基坑围护工程，特别是基坑宽度和深度都较大，且为钢筋混凝土水平支撑的深基坑围护工程。
格构柱大样3.工艺原理水平支撑结构的自重较大，而且跨度也很大，承受水平荷载时，容易失稳而破坏，因此必须设置足够竖向支撑。
竖向支撑就可采用刚性强，有很好的传力性的钢格构柱作为竖向支撑，使其上端锚固在支撑结构内，下端锚固在工程桩内，这样能确保工程在基础施工阶段基坑的稳定性和安全性。
4.操作工艺4.1.格构柱放样、号料：格按照设计要求进行施工。
切割前清理原材，预留适当焊接收缩余量和切割余量，并尽可能节约材料。
4.2.格构柱组装、焊接：如格构柱长度大，不便于运输，格构柱采用分节组装焊接。
保证格构柱的垂直度。
4.3.格构柱的吊装、运输和堆放：采用吊车吊装钢格构柱，吊装时要慢提轻放。
4.4.格构柱安装定位：格构柱吊入桩孔后，与钢筋笼牢固焊接，钢筋笼主筋与格构柱焊接要可靠、牢固，搭接长度按规范要求，焊接要求与工程桩的要求一致，必须满足规范要求。
格构柱制作流程
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钢结构格构柱
钢结构格构柱在现代建筑和工程领域中，钢结构格构柱以其独特的结构优势和广泛的应用范围，成为了支撑起众多宏伟建筑和重要设施的关键构件。
它不仅在大型工业厂房、桥梁建设中发挥着重要作用，在高层建筑、体育场馆等领域也有着不可或缺的地位。
钢结构格构柱，简单来说，就是由型钢、钢管或角钢等通过一定的连接方式组合而成的柱子。
它的基本构成通常包括肢件和缀材两部分。
肢件是柱子的主要受力部分，承担着来自上部结构的荷载，并将其传递到基础；缀材则用于连接肢件，增强柱子的整体稳定性和承载能力。
从结构形式上看，钢结构格构柱主要有缀条式和缀板式两种。
缀条式格构柱的缀材采用角钢、槽钢等杆件，与肢件通过焊接或螺栓连接。
这种形式的格构柱具有较好的抗扭性能和经济性能，适用于较大跨度和较高荷载的情况。
缀板式格构柱的缀材则是用钢板制成，与肢件焊接连接。
它的整体性较好，但制作工艺相对复杂，成本也较高。
在设计钢结构格构柱时，需要考虑众多因素。
首先是荷载的计算，要准确确定作用在柱子上的各种荷载，包括竖向荷载、水平荷载、风荷载、地震作用等。
然后根据荷载的大小和性质，选择合适的钢材型号和规格。
钢材的强度、韧性、焊接性能等都是需要重点关注的指标。
此外，柱子的长细比也是设计中的一个关键参数。
长细比过大，柱子容易失稳；长细比过小，则会造成材料的浪费。
为了保证柱子的稳定性，还需要进行整体稳定性和局部稳定性的验算。
钢结构格构柱的制作过程要求严格。
在原材料的选择上，必须保证钢材的质量符合国家标准和设计要求。
制作过程中，肢件和缀材的切割、焊接、钻孔等工艺都需要精细操作，以确保尺寸精度和连接质量。
焊接质量尤为重要，焊缝要饱满、均匀，不得有裂纹、气孔等缺陷。
制作完成后，还需要对柱子进行防腐处理，以延长其使用寿命。
在施工安装方面，钢结构格构柱也有一定的技术要求。
安装前要对基础进行验收，确保基础的平整度和标高符合要求。
柱子的吊装要采用合适的起重设备和吊装方法，保证柱子在吊装过程中的安全和稳定。
格构柱的设计
542 5.4.2 格构柱的设计5421¾格构式受压构件也称为格构式柱(latticed columns) 5.4.2.1格构柱的截面形式一般采用双轴对称对称截面，分肢通常采用槽钢和工字钢有时也采用四个角钢或三个圆管作为肢件a 、b 、c 截面：x 为虚轴y 为实轴d 、e 截面：x 、y 均为虚轴¾缀条式格构柱常采用角钢作为缀条：缀条可布置成不带横杆的三角形体系或带横杆的三角形体系¾缀板式格构柱常采用钢板作为缀板格构式轴心受压构件 5.4.2.2格构柱绕虚轴的换算长细比¾绕实轴的弯曲屈曲情况与实腹式轴心受压构件没有区别，其整体稳定计算也相同按相同，按b 类截面进行计算¾格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时除弯曲变形外，还需考虑剪切变形的影响，因此稳定临界力有所降低对虚轴失稳计算中，通过加大长细比（换算长细比）的办法考虑剪切变形的影响缀条式与缀板式格构柱换算长细比不同@双肢缀条式格构柱绕虚轴换算长细比（5.27）（5.28）θ值在40°～70 °之间时简化@双肢缀板式格构柱绕虚轴换算长细比一般情况下k值≥6可简化为：（5.29）5.4.2.3缀材的设计@轴心受压格构柱的横向剪力¾柱受力后的压缩、构件的初弯曲、荷载和构造上的偶然偏心，以及失稳时的挠曲等均使缀条或缀板承受横向剪力作用¾通常可先估算柱挠曲时产生的剪力，然后计算由此剪力引起的缀条和缀板的内力，进而进行缀材的设计¾规范最大剪力计算式：（5.33）533所得到的V假定沿构件全长不变V假定由各缀件面共同承担，对双肢格构柱两个缀件面/2各承担V＝V/2V1―分配到一个缀条面上的剪力力；n―承受剪力V1的斜缀条数α―缀条的倾角一个斜缀条的内力Nt：@缀条的设计（5.34）按轴心压杆选择截面缀条采用单角钢时，由于通常都用单面连接，受力会有偏心。
单角钢缀条按轴心受压构件计算稳定性时，钢材的强度设计值应乘以折减系数η，以考虑偏心的不利影响。
格构柱的设计与分析
Ｎ ． ： 兰 ； Ｎ ， Ｎ ２ ： Ｎ — Ｎ
ｎ
格 构 式轴 心受 压 构 件 的 分 肢 承受 压 力 ，应 进 行 板件 的局 部 稳
．
定 计 算 。分 肢 常 采 用 轧 制 型钢 ，其 翼 缘和 腹 板 一 般 都 能 满足 局 部
稳 定要 求 。
当 缀 件 采 用缀 条时 ，格 构式 构件 的每 个 缀 件 面 如 同缀 条 与构 件 分 肢 组成 的平 行 弦 桁 架体 系 ，缀 条 可 看 作桁 架 的 腹 杆 ，其 内力 可 按 铰 接桁 架 进 行 分 析 。 为 了提 高 格 构 式构 件 的 抗 扭 刚 度 ，保 证 运 输 和 安 装 过程 中截 面 几 何 形状 不变 ，以 及 传 递 必要 的 内 力 ，在受 有 较 大 水 平 力 处和 每 个 运 送单 元 的两 端 ，应 设 置横 隔 ，构 件 较长 时 还 应 设 置 中 间横 隔 。横 隔 的 间距 不 得 大 于 构件 截 面 较 大 宽 度的 ９ 倍 或８ ｍ。
算长 度取 相 邻 缀 条节 间 的距 离 ， 平面 外计 算长 度 取 整个 构 件 侧 向支 撑点 距 离 ： 绕１ —１ 轴： 计算 长 度Ｌ 。 。 ＝缀 条 节间 距 离 ， 绕ｙ ～ ｙ 轴： 计 算
豳
Ｌ ＿ ＿ 一 ＿ Ｊ
长 度 Ｌ 。 一 侧 向 支 撑 间 距 ， ＝ 等 ， 九 ＝ 等 ， Ｎ ＿ 厂 弯 矩 绕 实 轴
面外 整 体 稳 定性 。 ③ 分肢 稳 定 性计 算
缀 件节 点 之 间 又 是 一 个单 独 的 实 腹式 受 压 构 件 。所 以 ，对 格 构 式 构 件除 需 作 为 整 体 计 算 其强 度 、刚 度 和稳 定 外 ，还 应计 算 各 分 肢 的 强度 、刚 度 和 稳 定 ，且 应 保 证 各分 肢 失 稳 不先 于 格 构 式 构 件 整
格构柱门式钢架的设计要点浅谈
格构柱门式钢架的设计要点浅谈摘要：格构柱门式刚架结构是利用格构柱替换普通等截面柱的一种门式刚架。
本文的讨论基于该结构形式在一个跨度为21m，吊车为Q=25/5t 重级工作制（A6）结构中的工程应用。
作为一种以平面受力为主的结构形式，文中阐述了其结构布置和设计的一般原则和要点。
关键词：格构柱肩梁柱间支撑门式钢架吊车梁1结构体系的衍生随着房屋建筑行业的发展，门式刚架轻型房屋结构的发展越来越迅速，并逐渐在技术领域有所突破。
门式刚架结构由其横梁和柱刚结而协调工作，使得横梁的跨中弯矩和挠度大幅下降，因而其跨越能力较简支梁大大增加。
但是目前门式刚架基本采用以H型钢为主的实腹式构件，刚架抗弯刚度较小，因而制约了其跨越能力的进步提高。
由于格构柱属于压弯构件，多用于厂房框架柱和独立柱，优点在于能节约材料，抗压弯刚度大。
如果将H型钢实腹柱换成格构柱，其跨越能力和承受吊车荷载的能力将大幅提高。
本文主要结合格构柱门式刚架结构在一实际工程中的应用，对其结构合理布置、设计原则和要点进行分析，并提出了一些结论。
从实际工程应用的效果看，该结构体系受力性能良好，不仅满足建筑设计的要求，而且技术经济指标较低，值得推广。
2. 工程应用背景本期工程为珠拉金矿已废弃石再回收贵金属工程的其中一个子项，子项名称为汽车维修车间。
根据建筑和工艺的要求，主体结构纵向轴线距离长93m，其中第四跨跨度为9m，其余跨度全为12m。
跨度方向最大轴线距离为21m，内部不允许设置支撑柱。
设置吊车Q=25/5t 重级工作制（A6）。
3. 设计的基本原则和要点本工程以格构柱门式刚架作为结构主要受力系统，用于承受竖向荷载和竖向地震作用，同时也作为结构抵抗横向水平地震作用的抗侧力体系。
厂房柱采用上柱为H型钢，下柱为格构柱的阶型柱，梁采用焊接H型变截面，柱脚采用插入式刚接节点。
具体的刚架形式和计算简图见下图。
3.1基础设计本工程基础采用插入式基础。
格构柱柱脚的埋入深度应由计算确定。
钢结构格构柱设计
相应的回转半径：
ix lx / x 600/ 52 11.5cm
由附录6，二肢间需要的距离：
b ix 11.5 26.2cm 0.44 0.44
p.405 取25cm。
3、验算绕虚轴稳定性 槽钢惯性矩：I1=218cm4； 格构柱对虚轴的惯性矩：
I x 2( I1 4010.42 ) 9090 cm4
A
N x f A
（4－16）
5 .7轴心受压格构式构件的局部稳定
• 为了保证单肢不先于构件整体失稳，单肢 长细比1= l1 /i1应小于、等于柱子最大长细 比的0.7倍。 i1是柱肢对本身1-1轴的回转半 径。
为了保证单肢不先于柱子整体屈曲破坏， 规范规定：
25<1≤40
且 1≤构件最大长细比的0.5倍
规定单肢节段长细比的意义：在于确定缀板间 的距离。
缀材计算 1、轴心受压构件的剪力V （1）V的取值 设：屈曲模态为一个正弦半 波。
l z M N cr y N cr ym sin l dM z V N cr ym cos dz l l y y m sin
z Ncr
z
x ym y z o L y h=2.27ix y
d / cos 1 l1 l1
V=1/2
α l1
Δ
γ1 V=1/2 x y
γ1
图4－8 剪切变形
横截面上有剪力V=1时，分配给有关缀条面上的 剪力V=1/2。斜杆内力为
1/ 2 Sd cos
1 Sd cos 2
斜杆伸长：
Sd ld l1 d EAd 2 EAd sin cos
2
1 2 EI 1 2 1 l
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| 柱构件设计|
| |
| 构件：GZ1 |
| 日期：2014/03/12 |
| 时间：09:00:02 |
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----- 设计信息-----
钢材等级：235
柱高(m)：10.000
柱截面：四角钢组合格构式截面：
角钢截面：L90x8
截面高Dy：1800
截面宽Dx：1800
缀材采用类型：第一种类型（缀板）
缀板尺寸：B*T=100*8
缀板间距：Lz=1000
缀材钢号：同柱肢
柱平面内计算长度系数：2.000
柱平面外计算长度：10.000
强度计算净截面系数：1.000
截面塑性发展：不考虑
构件所属结构类别：单层工业厂房
是否进行抗震设计：不进行抗震设计
设计内力：
绕X轴弯矩设计值Mx (kN.m)：140.000
绕Y轴弯矩设计值My (kN.m)：0.000
轴力设计值N (kN)：25.000
剪力设计值V (kN)：30.000
----- 设计依据-----
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
----- 柱构件设计-----
1、截面特性计算
◎左肢截面特性
A =2.7880e-003; Yc =2.5200e-002;
◎右肢截面特性
A =2.7880e-003; Yc =2.5200e-002;
◎单个角钢截面特性
A =1.3940e-003;
Ix =1.0647e-006; Iy0=4.4167e-007;
ix =2.7636e-002; iy0=1.7800e-002;
Wx =1.6420e-005;
◎整体截面特性
A =5.5760e-003; Xc =9.0000e-001; Yc =9.0000e-001;
Ix =4.2714e-003; Iy =4.2714e-003;
ix =8.7524e-001; iy =8.7524e-001;
W1x=4.7460e-003; W2x=4.7460e-003;
W1y=4.7460e-003; W2y=4.7460e-003;
2、柱构件强度验算结果
柱构件强度计算最大应力(N/mm2):33.982 < f=215.000
柱构件强度验算满足。
3、柱构件平面内稳定验算结果
平面内计算长度(m)：20.000
平面内长细比λx：22.851
分肢对最小刚度轴长细比λ1：50.562
平面内换算长细比λox：55.486
轴心受压稳定系数φx：0.830
等效弯矩系数βmx：1.000
计算参数Nex'(KN)：3347.609
稳定计算截面模量W1x (m3)：4.7460e-003
柱平面内长细比：λx=55.486 < [λ]= 150.000
柱构件平面内稳定计算最大应力(N/mm2):35.082 < f=215.000 柱构件平面内验算满足。
4、柱构件平面外稳定验算结果
平面外计算长度(m)：10.000
平面外长细比λy：11.425
分肢对最小刚度轴长细比λ1：50.562
平面外换算长细比λoy：51.837
轴心受压稳定系数φy：0.848
受弯整体稳定系数φbx：1.000
等效弯矩系数βtx：1.000
柱平面外长细比：λoy=51.837 < [λ]= 150.000
柱构件平面外稳定计算最大应力(N/mm2):34.786 < f=215.000 柱构件平面外验算满足。
5、分肢稳定验算结果
左右分肢形心间的间距(m)：1.750
截面形心距左肢形心距(m)：0.875
左肢轴力设计值(KN)：-67.518
右肢轴力设计值(KN)：92.518
左肢单角钢轴力(KN)：-33.759
右肢单角钢轴力(KN)：46.259
柱身计算剪力(KN)：30.000
分肢局部弯矩(KN.m)：7.500
单角钢局部弯矩(KN.m)：3.750
等效弯矩系数βtx：0.850
分肢平面内计算长度(m)：0.900
分肢平面外计算长度(m)：0.900
左肢验算：
左肢相应最小回转半径长细比:λl=50.562 < [λ]= 150.000
左肢强度计算应力(N/mm2):252.598 > f=215.000 *****
格构柱左肢验算不满足！*****
右肢验算：
右肢单角钢平面内长细比λrx：32.566
相应最小回转半径长细比λry：50.562
轴心受压稳定系数φrx：0.927
轴心受压稳定系数φry：0.854
右肢相应最小回转半径长细比:λl=50.562 < [λ]= 150.000
右肢稳定计算应力(N/mm2):267.719 > f=215.000 ***** 格构柱右肢验算不满足！*****
****** 柱构件验算不满足！*****
====== 计算结束======。