钢结构设计格构式柱的等效惯性矩课件
钢结构格构柱设计
σ max
N cr N cr ym h = + ⋅ = fy A Ix 2
规范取： 规范取：
Vmax Af = 85 fy 235
z
（4－82） － ）
（2）V的分布 ） 的分布 计算缀材时，近似 计算缀材时， 地以剪力V均匀分布计 均匀分布计。 地以剪力 均匀分布计。 并且， 并且，由承受该剪力的 两个缀材面分担， 两个缀材面分担，每个 缀材平面内的剪力V 缀材平面内的剪力 1为 V1=V/2
b)
V/2=1/2 l1/ 2 1/2
δ
γ1
l1/ 2 1/2
1/2 x y
c)
y
1
1 x
1 1 l1 l1 2 l1 2 γ 1 ≈ tgγ 1 = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ l1 / 2 EI1 2 2 4 3 2 l1 l12 = 24 EI1
1/2 l1/2 1 M l1/4 M l1/2
Ncr Vmax V
ym y z o Ncr
L
y Vmax
V
实际
近似
2、缀材计算 、 V1 （1）缀条 ） α 缀条布置尤如桁架腹杆。 缀条布置尤如桁架腹杆。按桁 架腹杆设计。剪力由斜杆承受。 架腹杆设计。剪力由斜杆承受。 设斜杆（缀条）内力为Nt，有 设斜杆（缀条）内力为 V1 Nt=V1/cosα α （4－83） － ） 缀条可能受拉、可能受压， V1 缀条可能受拉、可能受压，一律按受 压设计，设计强度应于折减（ 压设计，设计强度应于折减（考虑缀 V 条自身稳定性）折减系数γ 条自身稳定性）折减系数γR为： V1 等边角钢 γR=0.6+0.0015λ λ 短边相连的不等边角钢 γR=0.5+0.0025λ （4－ λ － 长边相连的不等边角钢 γR=0.7 85） ） 中间无联系时， λ ——中间无联系时，按最小回转半径计算的长细比。 中间无联系时 按最小回转半径计算的长细比。
格构柱稳定性计算1
格构柱稳定性的计算依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
1. 格构柱截面的力学特性：格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m；主肢选用:20号角钢b×d×r=200×24×18mm；缀条选用:20号角钢b×d×r=200×24×18mm；主肢的截面力学参数为 A0=90.66cm2，Z0=5.87cm，I x0=3338.25cm4，I y0=3338.25cm4；缀条的截面力学参数为 A t=90.66cm2；格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：格构柱的x-x轴截面总惯性矩：经过计算得到：I x=4×[3338.25+90.66×(45/2-5.87)2]=113644.70cm4；I y=4×[3338.25+90.66×(45/2-5.87)2]=113644.70cm4；2. 格构柱的长细比计算：格构柱主肢的长细比计算公式：其中 H ──格构柱的总计算长度，取21.80m；I ──格构柱的截面惯性矩，取,I x=113644.70cm4，I y=113644.70cm4；A0──一个主肢的截面面积，取90.66cm2。
经过计算得到x=123.15,y=123.15。
换算长细比计算公式：其中 A ──格构柱横截面的毛截面面积，取4×90.66cm2；A1──格构柱横截面所截垂直于x-x轴或y-y轴的毛截面面积，取2×90.66cm2；经过计算得到kx=123.47,ky=123.47。
3. 格构柱的整体稳定性计算：格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：其中 N ──轴心压力的计算值(kN)；取 N=1130.42kN；A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×90.66cm2；──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；根据换算长细比0x=123.47,0y=123.47≤150 满足要求!查《钢结构设计规范》得到x=0.42,y=0.42。
《钢结构格构柱》PPT课件
{
a)
b)
缀条
l1 l0 l1
缀板
x 1 y 1
肢件
x 1
y
肢件
图4－6 格构式柱
1
肢件：受力件。 由 2 肢（工字钢或槽钢）、 4 肢（角钢）、 3 肢 （园管）组成。
a)
x y
b)
2 EI y
l
2 y
（4－10）
（4－12）
y ,cr
2 E 2 y
2、绕虚轴屈曲 绕虚轴屈曲时，不能忽略剪切变形影响，这时，
N x ,cr
EI x EI x 2 ( l x ) lx
2 2
N b,cr
2 EI
l2
x ,cr
式中
2 E 2 E 2 ( x ) x2
I1 A i
2 1
② 计算
引入单肢节间段长细比1，且 1= l1 /i1 代入式：
1 2 EI x
l
2 x
2 1
12 EA
因为 Ix=Aix2， x= lx /ix ，代入得：
2 2 2 1 1 1 2 1 2 12 x x
③ 计算 x
x
y
c)
x y
d)
x y
图4－7 格构式柱的截面型 式
4.4.2整体稳定临界力
公式（4－9）仍然是适用的。
N b,cr
2 EI
l
2
1 2 EI 1 2 1 l
（ 4－ 9）
1、绕实轴屈曲 绕实轴屈曲时，与实腹截面一样，可忽略剪切变形 的影响，并写成弹性与非弹性通式，得
格构柱稳定性计算1
格构柱稳定性的计算依据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)。
1. 格构柱截面的力学特性：格构柱的截面尺寸为0.45×0.45m；主肢选用:20号角钢b×d×r=200×24×18mm；缀条选用:20号角钢b×d×r=200×24×18mm；主肢的截面力学参数为 A0=90.66cm2，Z0=5.87cm，I x0=3338.25cm4，I y0=3338.25cm4；缀条的截面力学参数为 A t=90.66cm2；格构柱截面示意图格构柱的y-y轴截面总惯性矩：格构柱的x-x轴截面总惯性矩：经过计算得到：I x=4×[3338.25+90.66×(45/2-5.87)2]=113644.70cm4；I y=4×[3338.25+90.66×(45/2-5.87)2]=113644.70cm4；2. 格构柱的长细比计算：格构柱主肢的长细比计算公式：其中 H ──格构柱的总计算长度，取21.80m；I ──格构柱的截面惯性矩，取,I x=113644.70cm4，I y=113644.70cm4；A0──一个主肢的截面面积，取90.66cm2。
经过计算得到x=123.15,y=123.15。
换算长细比计算公式：其中 A ──格构柱横截面的毛截面面积，取4×90.66cm2；A1──格构柱横截面所截垂直于x-x轴或y-y轴的毛截面面积，取2×90.66cm2；经过计算得到kx=123.47,ky=123.47。
3. 格构柱的整体稳定性计算：格构柱在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：其中 N ──轴心压力的计算值(kN)；取 N=1130.42kN；A──格构柱横截面的毛截面面积，取4×90.66cm2；──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；根据换算长细比0x=123.47,0y=123.47≤150 满足要求!查《钢结构设计规范》得到x=0.42,y=0.42。
第4章 钢结构轴心受力构件——格构式.共67页PPT
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
第4章 钢结构轴心受力构件——格构式. 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
钢结构 柱和支撑的设计精品PPT课件
三
设防烈度
7
8
≤24 ＞24 ≤24 ＞24
三
二
二
一
二
一
9 ≤24
一 一
5
框架柱的设计方法 1.强柱弱梁的节点要求
（1 ） 节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载 力，除下列情况之一外，应符合下式要求：
1）柱所在楼层的受剪承载力比相邻上一层 的受剪承载力高出25%；
2）柱轴压比不超过0.4，或N2≤φAc f（N2为2 倍地震作用下的组合轴力设计值）；
弱轴平面内
N
mM y y
txMx
yA yW1y(10.8NNEy)
bW1x
f
注意 t 40mm稳定系数 取值
4.局部稳定 满足宽厚比限值
框架梁、柱板件宽厚比限值
板件名称
一级
工字形截面翼缘外伸 部分
10
柱 工字形截面腹板
43
箱形截面壁板
33
工字形截面和箱形截 面翼缘外伸部分
9
箱形截面翼缘在两腹
梁
板之间部分
三级1.05
7
端部翼缘变截面的梁
W p ( f y c c N A c ) ( W p 1 f y b V b p s ) b
V pb —梁塑性铰剪力；
s—塑性铰至柱面的距离，塑性铰可取梁端
部变截面翼缘的最小处。
8
2. 强度
N Mx My f
An xWnx yWny
3. 整体稳定
强轴平面内 N xAxW1x(1m M 0 x.8xNN Ex)btyW M y 1yy f
3. 节点域的屈服承载力验算
＝（MpV1bpMpb2)34fv
Mpb1、Mpb2一节点域两侧梁端截面全塑性受弯承载力；
钢结构设计格构式柱的等效惯性矩
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架旳计算和厂房 柱设计（1）
厂房柱设计
1 柱旳截面形式和构造 2 柱旳截面验算 3 阶形柱变截面处旳构造 4 柱脚构造和计算
国家级精品课程—钢结构设计
格构柱： 阶形柱旳下柱（h＞1m)
柱旳截面宽度不宜不大于 0.4m。
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架旳计算和厂房
2.柱身构造
柱设计（1）
横向加劲肋 • 腹板采用纵向加劲肋， • 腹板旳高厚比≥80时， • 其间距约为（2.5~3）hw • 当有水平力作用时，应设置横向加劲肋。 纵向加劲肋
33 44
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架旳计算和厂房 （2）屋架最不利内力组柱合设计（1）
施工时先安装屋面，再将屋架与柱固定
•在屋盖自重作用下简支
桁架旳内力分析，
•其他荷载作用下按屋架
屋架与柱
M1
临时固定
M1
和框架柱刚接分析内力
M1
M1
屋架与 柱固定
国家级精品课程—钢结构设计
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架旳计算和厂房 柱旳截面形式和构造 柱设计（1）
1.厂房柱形式 分离式柱：
✓屋盖肢:和横梁形成框架 ✓吊车肢:承受吊车竖向荷载 ✓两肢分别单独承担荷载,减 小吊车肢在框架平面内旳计 算长度, ✓构造、制作及安装简朴以便， 但刚度较差，用钢量大，一 般在扩建厂房中采用。
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架旳计算和厂房 柱设计（1）
钢结构设计格构式柱的等效惯性矩
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
2内力分析
空间整体分析：复杂，软件（STS,3D3S,MST) 平面框架：简单，方便,手算。
横向框架
合理模型
计算模型
计算跨度取上段柱轴线间距离， 计算高度取柱脚底面至屋架下弦轴线间的距离，（屋架为上升式） 柱脚底面至屋架端部高度形心处的距离。（屋架为下降式）。
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
课程主要内容：
1、荷载 2、内力分析 3、内力组合
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
厂房横向框架的计算
1荷载
恒载：结构自重、屋盖及墙面等重量 活载：屋面活荷载、风、雪、
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房
厂房柱设计
柱设计（1）
柱的形式和构造
1.厂房柱形式
实腹式柱：构造简单，
适用于柱高度≤10m,吊 车额定起重量≤20t；
阶形柱：根据吊车层
数分为单阶柱和双阶柱， 吊车梁支承在截面改变 处，偏心小，构造合理， 应用广泛；
(a)等截面柱；(b)实腹单阶柱；(c)格构单阶柱；
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
屋架的等效惯性矩：
I0 ( A1 y12 A2 y22 )
式中，A1、A2-屋架跨中上弦杆和下弦杆的截面积； y1、y2-屋架跨中上弦杆和下弦杆的截面形 心至屋架中和轴的距离
-考虑屋架高度变化和腹杆变形的修正系数，
屋架端弯矩对屋架杆件的最不利作用组合：