84-第4章 轴心受力构件

第4章 轴心受力构件
4.1 概述
轴心受力构件广泛地应用于钢结构承重构件中，如钢屋架、网架、网壳、塔架等杆系结构的杆件，平台结构的支柱等。这类构件，在节点处往往做成铰接连接，节点的转动刚度在确定杆件计算长度时予以适当考虑，一般只承受节点荷载。根据杆件承受的轴心力的性质可分为轴心受拉构件和轴心受压构件。一些非承重构件，如支撑、缀条等，也常常由轴心受力构件组成。
轴心受力构件的截面形式有三种：第一种是热轧型钢截面，如图4-1(a)中的工字钢、H型钢、槽钢、角钢、T型钢、圆钢、圆管、方管等；第二种是冷弯薄壁型钢截面，如图4-1(b)中冷弯角钢、槽钢和冷弯方管等；第三种是用型钢和钢板或钢板和钢板连接而成的组合截面，如图4-1(c)所示的实腹式组合截面和图4-1(d) 所示的格构式组合截面。
轴心受力构件的截面必须满足强度、刚度要求，且制作简单、便于连接、施工方便。因此，一般要求截面宽大而壁厚较薄，能提供较大的刚度，尤其对于轴心受压构件，承载力一般由整体稳定控制，宽大的截面因稳定性能好从而用料经济，但此时应注意板件的局部屈曲问题，板件的局部屈曲势必影响构件的承载力。
4.2 轴心受力构件的强度
轴心受力构件的强度计算是以构件的净截面达到屈服应力为限

根据概率极限状态设计法，取设计值（标准值乘以荷载分项系数），也去设计值（除以抗力分项系数）即，钢材设计强度见附表1.1，P313。表达式为
（4.1）
为轴心受力构件的净截面面积。在螺栓连接轴心受力构件中，需要特别注意。
4.3 轴心受力构件的刚度
为满足正常使用要求，受拉构件（包括轴心受拉、拉弯构件）、受压构件（轴心受压构件、压弯构件）不宜过分细长，否则刚度过小，制作、运输、安装过程中易弯曲（P118列出四种不利影响）。受拉和受压构件的刚度通过长细比控制
（4.4）
式中 ，；为容许长细比，见表4.1，4.2。
4.4 轴心受力构件的稳定
平衡状态有稳定和不稳定两类，当为不平衡稳定时，轻微的扰动就会使结构或构件产生很大的变形而导致丧失承载力，这种现象称为丧失稳定性，简称失稳或屈曲。又分为整体失稳和局部失稳两大类。
4.4.1稳定问题的一般特点
任何物体的平衡状态可能具有三种形式：稳定平衡状态、不稳定平衡状态和随遇平衡状态。结构在荷载作用下处于平衡位置，微小外界扰动使其偏离平衡位置，若外界扰动除去后仍能回复到初始平衡位置，则是稳定的；若外界扰动除去后不能恢

复到初始平衡位置，且偏离初始平衡位置愈来愈远，则是不稳定的；若外界扰动除去后不能回复到初始平衡位置，但仍能停留在新的平衡位置，则是临界状态，也称随遇平衡。随遇平衡状态则往往是从稳定平衡状态向不稳定平衡状态过渡的一种中间状态或称临界状态。
稳定的定义
稳定性的定义为：随着荷载的逐渐增大，结构的原始平衡状态可能由稳定平衡状态转变为不稳定平衡状态，这时原始平衡状态丧失稳定性，简称失稳。当结构所受载荷达到某一值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种情况叫做结构失稳或屈曲，相应的荷载称为屈曲荷载或临界载荷。一般说来，结构失稳后的承载能力有时可增加，有时则减小，这与载荷种类、结构的几何特征等因素有关。近代结构稳定性理论集中研究结构的屈曲形式(分支型屈曲或极值型屈曲)、屈曲模态、后屈曲平衡路径。
稳定的分类
钢结构的可能破坏形式有如下几种：结构和构件的整体失稳；结构和构件的局部失稳；结构的塑性破坏；结构的脆性断裂；结构的疲劳破坏和；结构的损伤累积破坏等。失稳破坏是钢结构的主要破坏形式，必须予以充分重视。
传统的失稳分类：两大类，有的文献扩大为以下五类：
(1) 分岔失稳--第一类稳定。相应的荷载值称为屈曲荷载、平衡分枝荷载或欧拉临界荷载。完善直杆轴心受压的屈曲属于这种情况。
特点：在达到临界状态前，结构保持初始平衡位置，在达到临界状态时，结构从初始的平衡位置过渡到无限临近的新的平衡位置，此后变形的进一步增大，要求荷载增加。结构在临界状态时出现这类现象称为结构的屈曲。由于结构在该时发生了平衡形式的转移，平衡状态出现分岔，因此也称平衡分枝。
特征：存在不同平衡路径的交叉，在交叉点处出现平衡形式的二重性，线性特征值问题。
分岔失稳按照屈曲后性能分为两类：
稳定分岔失稳：分岔屈曲后，结构还可承受荷载增量。完善轴压杆（但屈曲后强度一般不能被利用）、四边支承薄板（屈曲后强度可以被利用）。
不稳定分岔失稳：即有限干扰型屈曲。分岔屈曲后，结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位形。
(2) 极值型失稳--第二类稳定。相应的荷载值称为失稳极限荷载，也有称为压溃荷载的。压弯构件受压失稳属于这种情况。
这类失稳没有平衡分岔现象。随着荷载的增加，结构变形也增加，而且愈来愈快，直到结构不能承受增加的外荷载。此时，荷载达到极限值。
特征：只存在一个平衡路径，但

平衡路径上出现极值点。
(3) 跳跃型失稳。这类失稳的特点是结构由初始的平衡位置突然跳跃到另一个平衡位置，在跳跃过程中出现很大的位移，使结构的平衡位形发生巨大的变化。承受横向均布压力的球面扁壳的失稳属于这种类型。
稳定分析的原则
结构稳定分析与经典的结构强度分析的主要区别在于以下几点：
(1) 必须考虑几何非线性影响。几何非线性可以包含众多非线性因素，需要根据研究对象的性质加以确定。在分析钢结构和钢构件的稳定性时，考虑的几何非线性有以下三种：
第一种为位移和转角都在小变形的范围，但考虑结构变形对外力效应的影响。考虑这种几何非线性的分析方法也称为二阶分析。钢构件、钢框架和钢拱的整体稳定分析都采用这一方法。
第二种为考虑大位移但转角仍在小变形范围。钢框架既考虑构件又考虑结构整体失稳的稳定分析时可采用这一方法。
第三种为考虑大位移和大转角的非线性分析。网壳结构的稳定、板件考虑屈曲后强度的稳定以及构件考虑整体与局部相关稳定时的分析应采用这一方法。
稳定分析就是二阶分析，但二阶分析并非仅限于稳定分析。在结构的变形对内力的影响不可忽视时（如大多数的悬索结构），都必须采用二阶分析。
当P接近PE时，二阶位移接近于无穷大，这个事实表明，在达到临界荷载时，构件的刚度退化为零，从而无法保持稳定平衡。从这个意义上讲，失稳的过程本质上是压力使构件弯曲刚度减小，直至消失的过程。
位移与外力之间的线性关系不复存在，因此普遍存在的迭加原理在稳定分析中已不再适用。
(2) 必须考虑材料非线性影响。钢结构或钢构件失稳破坏时，一般都会进入弹塑性阶段，因此要了解钢结构或钢构件的真实失稳极限荷载，必须考虑材料非线性的影响。这样，稳定分析就需要采用双非线性即考虑材料非线性和几何非线性的分析方法，使稳定分析增加了很大的难度。
(3) 必须考虑结构和构件的初始缺陷。几何缺陷（杆件的切始弯曲、初始偏心、结构形体的偏差以及板件的初始不平整度）和力学缺陷（初始应力和力学参数（如弹性模量、强度极限等）的不均匀性）。
稳定性分析方法
稳定性分析方法
平衡法、能量法、动力法
稳定性近似分析方法
能量守恒原理（Timoshenko能量法）：
势能驻值原理和最小势能原理（瑞利－李兹法、伽辽金法）：根据能量准则，一个力学系统的平衡位置就是该系统总势能为最小的位置。也就是总势能为极小但是一个力学系统保持平衡的充分必要条件。这就

是最小总势能原理。
数值积分法、有限差分法、有限积分法、有限元法
简化方法处理杆件的非弹性稳定
切线模量理论、双模量理论（折算模量理论）
稳定问题特点
多样性：钢构件的整体稳定因截面形式的不同和受力状态的不同可以有各种形式。
对于轴心受压构件，可以有弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳；
对于受弯构件为弯扭失稳；
对于单轴压弯构件，在弯矩作用平面内为弯曲失稳，在弯矩作用平面外为弯扭失稳；
对于双轴压弯构件为弯扭失稳。
对于框架和拱在弯矩作用平面内为弯曲失稳，在弯矩作用平面外为弯扭失稳。
整体性：
相关性：
4.4.2轴压构件的整体稳定性
4.4.2.1理想轴心压杆的弯曲屈曲
理想轴心受压构件的定义：等截面直杆、荷载沿形心作用、无缺陷。
轴压构件整体屈曲的三种形式：见图4.1。弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。
根据屈曲性质也分三种：分岔失稳、极值点失稳、跃越失稳。
(1) 理想轴心压杆的弹性弯曲屈曲
理想轴压构件的三个过程：
> 稳定平衡：当轴压力N较小时，杆件只有轴压变形，杆件保持平直，如有侧向干扰，微弯，但撤去干扰后，杆件恢复原平直状态。
> 随遇平衡：当N加大到某一数值时，如有干扰，微弯，除去干扰，杆件不再恢复平直，这种平衡状态时随遇的，又称平衡的"分枝"，或中性平衡。
> 当N超过改数值时，如有侧向干扰，杆件将产生较大的弯曲变形，并发生破坏，此时的平衡是不稳定的，即杆件发生屈曲（或失稳）。
随遇平衡是从稳定平衡过渡到不稳定平衡的一个临界状态，对应的N值称为临界力。理想压杆临界力的确定方法有多种：平衡法、能量法、动力法等，只讲平衡法，如图4.2所示，长度l，截面积A，忽略剪切变形后（对实腹式构件的影响很小，约3%），有材力知，任意一截面（x高度处，弯曲变形为y）的平衡微分方程为
(a)
令 (b)
上式可写成 (c)
上式是常系数线性二阶齐次方程，其通解为
(d)
代入第一个边界条件（x=0时y=0），得B=0，且
(e)
将第二个边界条件（x=l时y=0）代入上式，得
(f)
其解为：或者A=0，或者，如果A=0，有(e)式知y也等于0，有悖于前提微弯，即此解无用。的解为：，即，代入(b)式并整理可得
(g)
取最小值，得最小临界力为

（4.3）
式中 为构件的长细比，，为回转半径，，有、之分。这即是著名的欧拉公式，临界力又称欧拉临界力，也计作。对应的临界应力为
（4.4）
又计作，为理想直杆的临界应力。
(2) 理想轴心压杆的弹塑性弯曲屈曲
前面推导的前提是材料为弹性，即E为常量，当临界应力达到屈服点时，对应的最大长细比为

之后材料进入弹塑性，此时E为变量，确定临界荷载比较困难。历史上曾有三种方法：双模量理论、切线模量理论、香来理论，作为自学内容，了解即可。
4.4.2.2初始缺陷对轴心压杆稳定的影响
实际轴压杆件都是存在各种缺陷的，包括力学缺陷（残余应力、材料不均匀等）和几何缺陷（初弯曲、荷载初偏心等）。对压杆弯曲失稳影响最大的缺陷有：残余应力（纵向）、初弯曲、荷载初偏心。
(1) 残余应力的影响
> 残余应力的类型有四种：焊接、热轧、火焰切割、冷加工。
> 常用型钢截面的纵向残余应力分布见图4.8。拉取正，压取负。
> 带残余应力短柱受压时的应力发展过程，（假设钢材为理想弹塑性），注意弹性区的变化范围，见图4.10。
当截面有一部分进入塑性时，该部分E=0，EI=0，即抗弯能力为0，与外荷载平衡的抵抗力矩来自弹性区，即有

式中 为弹性区惯性矩与原截面惯性矩的比值。越大则临界力越大。
如图4.11a所示H形截面和残余应力分布，残余应力对绕x轴和绕y轴的临界力影响不同，对弱轴（y）的影响较大，残余应力的影响可见图4.11b。
(2) 初弯曲的影响
假设初始弯曲沿杆件呈正弦分布，中点最大挠度为，即
（4.10）
杆件任意截面的平衡条件为
即 （4.11）
此方程的解为
因此可得到杆件的弹性挠曲线，总挠度为

式中为理想直杆的临界力，即（4.3）式。
构件中点（）的挠度为：
（4.13）
上式中，由于，所以，称为挠度放大系数。
考虑初始弯曲后的压力-挠度曲线见图4.13，具有以下几个特点：
> 一经加载挠度即增加，初始时增幅较小，随后越来越大，接近时挠度趋近无穷大，与直杆不同。
> 初始挠度越大，在相同压力时的总挠度越大。
> 有初始挠度的临界力小于直杆临界力。
对于有初弯曲的压杆，截面边缘开始屈服的条件为

上式可变换成应力表达形式：
（4.14）
式中为理想直杆的临界应力，即（4.4）式；为初

弯曲曲率，。
从上式中可以解出其有效根，即是以边缘纤维屈服作为准则的临界应力，见式（4.15），也就是Perry公式，实际上考虑了二阶效应。
钢结构验收规范规定，构件的最大初弯曲不得超过，对应的初弯曲曲率为

式中 ，称为截面核心距，与截面形状有关。
将代入式（4.15）可得与长细比的关系，见图4.14。与截面形状有关，同一截面对不同轴也不相同（对弱轴影响大）。
(3) 初偏心的影响
如图4.15所示，假设荷载初偏心的偏心距为，加载前杆件平直，加载后的平衡微分方程为

仍令，此方程的解为
构件中点的挠度（最大挠度）为
（4.17）
考虑初偏心后的压力-挠度曲线见图4.16，其特点与初弯曲类同，只是曲线不经过原点。初弯曲、初偏心的影响略有区别，初弯曲对中等长细比杆件的影响较大，而初偏心对长细比较小的杆件影响较大。二者影响相似，规范只考虑初弯曲缺陷来模拟初弯曲和初偏心两种缺陷的影响。
4.4.2.3轴心压杆的极限承载力和实用稳定计算方法
(1) 轴心压杆的极限承载力
实际轴压构件的荷载挠度曲线见图4.17，不同于理想直杆，边缘纤维屈服后仍可继续承载，只是变形加快。从承载能力极限状态来讲，曲线的最高点对应的压力才是真正的极限承载力，依此为准则计算压杆的稳定，称为"最大强度准则"，不同于"边缘纤维屈服准则"。
由于各种缺陷同时存在，且是变量，再加上材料的弹塑性，极限承载力很难用解析法计算，只能借助计算机采用数值法求解。在考虑各种缺陷时，通常只考虑残余应力和初弯曲的影响。
数值积分法计算轴压构件极限承载力的主要过程见教材，自学。最后可以计算出该轴压构件在某个方向的与的关系曲线（），称为柱子曲线。
(2) 轴心压杆的多柱子曲线
由于构件多种多样，缺陷的差异也很大，且对各轴影响也不同，即柱子曲线各不相同，在较大的范围内分布，如图4.19。为方便设计使用，各国目前普遍采用几条柱子曲线来代表这个分布带。我国采用a、b、c、d四条柱子曲线，分别代表四类截面和弯曲轴。可详见表4.3和4.4。
(3) 轴心压杆的实用稳定计算方法
稳定承载力属于承载能力极限状态，设计要求是抗力大于等于效应，即

即轴压构件的稳定设计公式为
（4.21）
式中 N为轴心压力设计值；为构件毛截面面积；为钢材设计强度，见附表1.1，P313；称为轴心压杆整体稳定系数，，不用查柱子曲线，规范已作成表，见附录4，P319，后面第5章详

述。
4.4.2.4轴心受压构件的扭转屈曲和弯扭屈曲
(1) 双轴对称截面轴心压杆的扭转屈曲
如图4.38所示，建立微扭转时的平衡微分方程：（4.43）式，为纵向纤维倾斜时轴压力N产生的扭矩；为截面对剪切中心的极惯性矩，，。解得轴压杆件的扭转临界力为
（4.44）
式中 为扭转屈曲计算长度，计算方法见式（4.45），当两端交接、端部截面可以自由翘曲，或者两端嵌固、端部截面翘曲受到完全约束的构件，。
引入扭转屈曲计算长细比，可将（4.44）式写成欧拉公式的形式
　
的表达式见式（4.45），第5章还要详述（P123）。
例题4.2：确定图4.39工字形截面轴压杆件发生弯曲屈曲？扭转屈曲？（比较和）
例题4.3：上题加设侧向支撑，发生弯曲屈曲？扭转屈曲？
经过比较可知，一般情况下，双轴对称工字形截面的扭转屈曲荷载大于弯曲屈曲荷载，即率先不会发生扭转屈曲。但双轴对称十字形截面很容易发生扭转屈曲。
(2) 单轴对称截面轴心压杆的弯扭屈曲
如图4.42轴压单轴对称T形截面，两端交接，当绕非对称轴（x轴）弯曲时，剪心通过形心，只会发生弯曲屈曲；当绕对称轴（y轴）弯曲时，剪心不通过形心，在弯曲的同时还会发生扭转，称为弯扭屈曲。在微弯和微扭状态下可以建立两个平衡微分方程（4.46）式和（4.47）式，可得到相关公式
（4.48）
式中 为剪心至形心的距离（有正负）；为绕y轴的弯曲屈曲欧拉临界力，；为绕z轴的扭转屈曲临界力，按（4.44）式计算。
上式是N的一元二次方程，最小根即为扭转屈曲临界力，记作，有以下两种情况：
> 对于双轴对称或极对称截面（双轴对称截面的一种）：，可得或者，即要么发生弯曲屈曲，要么发生扭转屈曲，需要具体确定，但不会发生弯扭屈曲。对于工程中常用的工字形、箱形截面、圆管截面，如果两端简支且中间无支撑，其都小于，即只能弯曲屈曲，十字形截面为扭转屈曲；如果中间有支撑，则需要具体比较和的大小。
> 对于单轴对称截面：，比和都小，其屈曲形式只能是弯扭屈曲。
根据（4.48）式计算弯扭屈曲荷载过程比较繁杂，不便于使用。规范引入弯扭屈曲换算长细比，也将其写成欧拉公式的形式

将代替N，并将、 一并代入（4.48）式，即可得到的表达式，详见（4.49）式。
4.5实腹式柱和格构式柱的截面选择计算
钢结构中的轴心受力构件比较普遍，如图4.1，可分为
> 轴心受拉构件：构件只承受轴心拉力（荷载沿形心作用）；
> 轴心受压构件：构件只承受轴心压力（荷载沿形心作

用）。
除了图4.1外，还有轴心受压柱。柱由柱头、柱身、柱脚组成，如图4.2。
轴心受力构件根据截面组成形式不同可分为：
> 实腹式：有型钢或组合式两种，图4.3。截面紧凑，承担中小荷载。
> 格构式：只有组合式，截面较大，面积远离形心，刚度大，承担荷载也大，如图4.4，容易实现等稳定性。肢件，缀材（缀板、缀条），实轴、虚轴，图4.4，4.5。
根据概率极限状态设计法，轴心受力构件需要进行如下内容计算：
> 强度计算：轴心受拉构件，截面有消弱的轴心受压构件。
> 刚度计算：轴心受拉构件和轴心受压构件。
> 稳定计算：轴心受压构件（整体和局部稳定）。
4.4.1轴心受压构件整体稳定的计算
轴心受压构件需要进行强度、刚度、稳定性（整体稳定和局部稳定）计算。
前面已述，轴心受压构件可能发生的整体失稳类型有：
> 弯曲屈曲：双轴对称截面（工字形、箱形、十字形）和极对称截面（圆管）；
> 扭转屈曲：常用构件不会发生，不再考虑。
> 弯扭屈曲：如单轴对称截面（T形）和无对称轴截面（L形）。
轴心受压构件中，双轴对称截面应用最多，其次是单轴对称截面，无对称轴的截面除单角钢外，不建议采用。
从前面还知道，规范提供的轴压构件整体稳定计算公式为（4.21）式，即
（4.5）
式中 称为轴心压杆整体稳定系数，，不用查柱子曲线，规范已作成表，见附录4，P319，根据长细比来查。可以看出，截面无消弱时，稳定起控制作用，不用再进行强度计算。
上式是根据弯曲屈曲推导出的，根据Perry公式即式（4.15），可知的具体表达式为（4.6）式和（4.7）。规范在式中用等效初偏心来综合考虑残余应力、初弯曲等影响，a、b、c、d四条柱子曲线的取值各不相同，教材上有，不再述。
对于双轴对称截面或极对称截面，一般发生弯曲屈曲，不再考虑弯扭屈曲，上式计算没有问题，查表时，长细比按下式计算
， （4.8）
由于单轴对称截面和单角钢截面构件会发生弯扭屈曲，长细比需要用弯扭换算长细比，计算公式前已述，（4.49）式，也就是（4.9）式。该式是通用公式，对于常用几种截面（图4.10），规范提供了一些简化计算方法，见式（4.11）~（4.18）
4.4.2实腹式轴压柱的设计
(1) 截面形式：见图4.14。
(2) 设计原则：
> 面积尽量展开：提高整体稳定性和刚度；
> 等稳定性：；
> 便于连接，构造简单。
(3) 设计步骤：（前四步为截面选择，后四步为截面验算）
① 假定长细比（50~100）→根据界面类型查值→由

计算截面面积。
② 计算两个主轴所需回转半径：，。
③ 根据A和、确定截面：对型钢，可直接查表；对组合截面，可由表4.6确定截面轮廓尺寸b、h。
④ 由A、b、h结合局部稳定要求和构造要求，确定截面最终尺寸。
⑤ 当截面有消弱时，须进行强度验算，（4.1）式。
⑥ 整体稳定验算，（4.5）式。
⑦ 局部稳定验算，表4.5，对型钢无需再验算。
⑧ 刚度验算，（4.4）式。
(4) 构造要求：
当实腹式轴压柱腹板高厚比时，为提高抗扭刚度，防止施工、运输中发生变形，腹板双侧应设置横向加劲肋，加劲肋间距不得大于，加劲肋宽度，厚度。
实腹式轴压柱翼缘和腹板件间的剪力很小，可采用角焊缝，焊脚尺寸由构造确定。
例题4.2：设计工字形截面轴压柱。
4.4.3格构式轴压柱的设计
(1) 截面形式：见图4.4，4.5。
(2) 格构式柱绕虚轴的换算长细比
轴压构件弯曲，截面上就存在弯矩和剪力，前面在分析实腹式轴压柱的弯曲屈曲时，因截面剪切变形非常小，建立微分方程时忽略未计。对于格构柱，绕实轴（x轴）弯曲时，腹板连通，同实腹柱，剪切变形也可以忽略不计，稳定计算方法完全和实腹柱一样，仍采用（4.5）式，即用来查稳定系数。但绕虚轴（y轴）弯曲时，因单肢之间不连续，只有缀材，剪切变形较大，引起的附加挠曲不能忽略，规范采用加大绕虚轴长细比的办法来考虑，即用换算长细比来代替实际长细比，稳定计算公式仍采用（4.5）式，但用来查稳定系数。
对于双肢缀条柱，类似于桁架，根据弹性稳定理论，可以求出：
（4.27）
式中 为绕虚轴（x轴）的实际长细比，；A为柱的毛截面面积；为一个节间内两侧斜缀条的横截面面积之和。注意该式有适用范围：斜缀条与单肢之间夹角为40~70°，超过此范围时，用（4.26）式计算换算长细比。
对于双肢缀板柱，类似于多层框架，根据弹性理论，可以求出：
（4.30）
式中 为绕虚轴（x轴）的实际长细比；为分肢长细比，，为缀板间的净距离，为单肢绕弱轴（1-1轴）的回转半径。注意该式也有适用范围：缀板的线刚度之和应大于分肢线刚度的6倍（、的定义见教材），一般不超过此范围，若超过此范围时，用（4.29）式计算换算长细比。
计算整体稳定时，分别用、查值，为了保证单肢不先于柱整体式稳，对单肢的长细比也有要求：
> 缀条柱：；
> 缀板柱：且不大于（当时取50）。
(3) 缀材的设计
① 轴心受压格构柱的横向剪力
计算过程见教材

P132~P134，很简单，自学。柱弯曲时产生的最大剪力为
（4.33）
② 缀条的设计
可以是单缀条，也可以是交叉缀条，如图4.20，都可以看成铰接桁架，根据夹角可以算出一个斜缀条的内力
（4.34）
式中 为分配到一个缀面的剪力，双缀面时，；为一个缀面内的斜缀条数目，单斜缀条时，交叉斜缀条时；为斜缀条与分肢间的夹角。
根据上式计算的斜缀条的内力可能是正值，也可能是负值，因屈曲方向不定，所以一律按受压计算，即缀条按轴压构件计算。因缀条采用单角钢，与单肢单面连接，偏心且是扭转屈曲，为方便，仍采用（4.5）式计算，但钢材设计强度用系数予以折减，取值见教材P134中部。
缀条可采用螺栓（可是单个）与单肢连接，也可采用角焊缝连接，计算方法同第3章。
③ 缀板的设计
缀板柱可以看成多层框架，缀板即受弯又受剪，计算公式见（4.35）和（4.36）式。
缀板采用角焊缝与单肢连接，计算方法同第3章。
(4) 格构柱的设计步骤：（前四步为截面选择，后四步为截面验算）
① 假定绕实轴的长细比（50~100）→根据界面类型查值→由计算截面面积→确定单肢规格。
② 根据等稳定性计算→由确定绕虚轴回转半径→根据表4.6确定分肢间距离b。
③ 当截面有消弱时，须进行强度验算，（4.1）式。
④ 整体稳定验算，（4.5）式。
⑤ 刚度验算，（4.4）式。
⑥ 进行缀材设计。
(5) 构造要求：
当格构式轴压柱的抗扭刚度较差，为防止施工运输中保证截面形状不变，应每隔设置横隔（钢板或交叉角钢），见图4.22，横隔间距不得大于柱较大宽度的9倍或8m，每个运送单元的端部和有较大横向荷载作用处也设置横隔。



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