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时间:2018-08-05
《钢结构设计规范·轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算·拉弯构件和压弯构》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
4.1.1 在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条),其抗弯强度应按下列规定计算:`(M_x)/(γ_xW_(nx))+(M_y)/(γ_xW_(ny))≤f`(4.1.1)式中Mx、My——同一截面处绕x轴和y轴的弯矩(对工字形截面:x轴为强轴,y轴为弱轴); Wnx、Wny——对x轴和y轴的净截面模量; γx、γy——截面塑性发展系数;对工字形截面γy=1.20;对箱形截面,γX=Yy=1.05;对其他截面,可按表5.2.1采用; f——钢材的抗弯强度设计值。 当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于13`sqrt(235//f_y)`而不超过15`sqrt(235//f_y)`时,γx=1.0。fy应取为钢材牌号所指屈服点。 对需要计算疲劳的梁,宜取γx=γy=1.0。4.1.2 在主平面内受弯的实腹构件(考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条),其抗剪强度应按下式计算:`τ=(VS)/(It_w)`(4.1.2)式中V——计算截面沿腹板平面作用的剪力; S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩; I——毛截面惯性矩; tw——腹板厚度; fv——钢材的抗剪强度设计值。 4.1.3 当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时,腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:`σ_c=(varphiF)/(t_wl_z)≤f`(4.1.3-1)式中F——集中荷载,对动力荷载应考虑动力系数; ψ——集中荷载增大系数;对重级.工作制吊车梁ψ=1. 35;对其他梁,ψ=1.0; lz——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度,按下式计算: l2=a+5hy+2hR ( 4.1.3-2 ) a——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度,对钢轨上的轮压可取50mm; hy——自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离; hR——轨道的高度,对梁顶无轨道的梁hR=0; f——钢材的抗压强度设计值。 在梁的支座处,当不设置支承加劲肋时,也应按公式(4.1.3-1)汁算腹板计算高度下边缘的局部压应力,但ψ取1.O。支座集中反力的假定分布长度,应根据支座具体尺寸参照公式(4.1.3-2)计算。 注:腹板的计算高度ho;对轧制型钢梁,为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的掩离;对焊接组合梁,为腹板高度;对铆接(或高强度螺栓连接)组合梁,为上、下翼缘与腹板连接的铆钉(或高强度螺栓)线间最近距离(见图4.3.2)。4.1.4 在梁的腹板计算高度边缘处,若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力,或同时受有较大的正应力和剪应力(如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变处等)时,其折算应力应按下式计算:`sqrt(σ^2+σ_c^2-σσ_c+3τ^2)≤β_1f`(4.1.4-1) 式中,σ、τ、σC——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力,τ和σc应按公式(4.l.2)和公式(4.1.3-1)计算,σ应按下式计算:`σ=M/I_n y_1`(4.4.4-2) σ和σc拉应力为正值,压应力为负值; ln——梁净截面惯性矩; y1——所计算点至梁中和轴的距离; β1——计算折算应力的强度设计值增大系数;当σ与σc异号时,取β1=1.2;当σ与σc同号或σc=0时,取β1=1.1。4.2.1 符合下列情况之一时。可不计算梁的整体稳定性: 1 有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。 2 H型钢或等截面工字形简支梁受压翼缘的自由长度l1。与其宽度b1之比不超过表4.2.1所规定的数值时。 对跨中无侧向支承点的梁,l1为其跨度;对跨中有侧向支承点的梁,l1为受压翼缘侧向支承点间的距离(梁的支座处视为有侧向支承)。4.2.2 除4.2.1条所指情况外,在最大刚度平面内受承弯的构件,其整体稳定性应按下式计算:`(M_x)/(varphi_bW_x)≤f`(4.2.2)式中Mx——绕强轴作用的最大弯矩; Wx——按受压纤维确定的梁毛截面模量; φb——梁的整体稳定性系数,应按附录B确定。4.2.3 除4.2.1条所指情况外,在两个主平面受弯的H型钢截而或工字形截面构件,其整体稳定性应按下式计算:`(M_x)/(varphi_bW_x)+(M_y)/(γ_yW_y)≤f`(4.2.3) 式中 Wx、Wy——按受压纤维确定的对二轴和对y轴毛截面模量; φb——绕强轴弯曲所确定的梁整体稳定系数,见4.2.2条。4.2.4 不符合4.2.1条1款情况的箱形截面简支梁,其截面尺寸(图4.2.4)应满足h /bo≤6,I1/bo≤95(235/fy)。 符合上述规定的箱形截面简支梁,可不计算整体稳定性。4.2.5 梁的支座处,应采取构造措施,以防止梁端截面的扭转。4.2.6 用作减小梁受压翼缘自由长度的侧向支撑,其支撑力应将梁的受压翼缘视为轴心压杆按5.1.7条计算。4.3.1 承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度,按本规范第4.4节的规定计算其抗弯和抗剪承载力;而直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或其他不考虑屈曲后强度的组合梁,则应按本规范第4.3.2条的规定配置加劲肋。当`h_0//t_w>80sqrt(235//f_y)`时,尚应按本规范第4.3.3条至第4.3.5条的规定计算腹板的稳定性。 轻、中级工作制吊车梁计算腹板的稳定性时,吊一车轮压设计值可乘以折减系数0.9。4.3.2 组合梁腹板配置加劲肋应符合下列规定(图4.3.2):图4.3.2加劲肋布置1-横向加劲肋;2-纵向加劲肋;3-短加劲肋 l 当`h_0//t_w≤80sqrt(235//f_y)`时,对有局部压应力(σ≠0)的梁,应按构造配置横向加劲肋;但对无局部压应力(σ=0)的梁,可不配置加劲肋。 2 当`h_0//t_w>80sqrt(235//f_y)`时,应配置横向加劲肋。其中,当`h_0//t _w>170sqrt(235//f_y)`(受压翼缘扭转受到约束,如连有刚性铺板、制动板或焊有钢轨时)或`h_0//t_w>150sqrt(235//f_y)`受压翼缘扭转未受到约束时),或按计算需要时,应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁,必要时尚宜在受压区配置短加劲肋。 任何情况下,ho/tw均不应超过250。 此处ho为腹板的计算高度(对单轴对称梁,当确定是否要配置纵向加劲肋时,ho应取腹板受压区高度ho的2倍),tw为腹板的厚度。 3 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,宜设置支承加劲肋。4.3.3 仅配置横向加劲肋的腹板(图4.3.2a),其各区格的局部稳定应按下式计算:`(σ/σ_(cr))^2+(τ/τ_(cr))^2+(σ_c)/σ_(c,cr)≤1`(4.3.3-1)式中σ——所计算腹板区格内,由平均弯矩产生的腹板计算高度边缘的弯曲压应力; τ——所计算腹板区格内,由平均剪力产生的腹板平均剪应力,应按`τ=V//(h_wt_w)`计算,`h_w`为腹板高度; `σ_c`——腹板计算高度边缘的局部压应力,应按公式(4.1.3-1)计算,但取式中`psi=1.0`;4.4.1 腹板仅配置支承加劲肋(或尚有中间横向加劲肋)而考虑屈曲后强度的工字形截面焊接组合梁(图4.3.2a),应按下式验算抗弯和抗剪承载能力:`(V/(0.5V_u)-1)^2+(M-M_f)/(M_(eu)-M_f)≤1`(4.4.1-1)`M_f=(A_(f1) h_1^2/h_2+A_(f2)h_2)f`(4.4.1-2) 式中M、V——梁的同一截面上同时产生的弯矩和剪力设计值;计算时,当V<0.5vu,,取V=0.5Vu;当M<Mf,取M=Mf; Mf——梁两翼缘所承担的弯矩设计值; Af1、h1——较大翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离; Af2、h2——较小翼缘的截面积及其形心至梁中和轴的距离; Meu、Vu——梁抗弯和抗剪承载力设计值。 1 Meu应按下列公式计算:`M_(eu)=γ_x alpha_eW_xf`(4.4.1-3)`alpha_e=1-((1-ρ)h_c^3t_w)/(2I_x)`(4.4.1-4)式中ae——梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数; Ix——按梁截面全部有效算得的绕二轴的惯性矩; hc——按梁截面全部有效算得的腹板受压区高度; γx——梁截面塑性发展系数; ρ——腹板受压区有效高度系数。 当γb≤0.85时:`ρ=1.0`(4.4.1-5a) 当0.85<λb≤1.25时:`ρ=1-0.82(λ_b-0.85)`(4.4.1-5b) 当λb>1.25时:`ρ=1/λ_b (1-0.2/λ_b)`(4.4.1-5c)式中λs——用于腹板受弯计算时的通用高厚比,按公式(4.3.3-2d) 、(4.3.3-2e)计算。 2 Vu应按下列公式计算:`V_u=h_wt_wf_v`(4.4.1-6a)当0.8<λs≤1.2时: `V_u=h_wt_wf_v[1-0.5(λ_s-0.8)]` (4.4.1-6b)当λs>1.2时:`V_u=h_wt_wf_v//λ_s^1.2`(4.4.1-6c)式中λs——用于腹板受剪计算时的通用高厚比,按公式(4.3.3-3d)、(4.3.3-3e)计算。 当组合梁仅配置支座加劲肋时,取公式(4.3.3-3e)中的ho/a=o。4.4.2 当仅配置支承加劲肋不能满足公式(4.4.1-1)的要求时,应在两侧成对配置中间横向加劲肋。中间横向加劲肋和土端受有集中压力的中间支承加劲肋,其截面尺寸除应满足公式(4.3.6-1)和公式(4.3.6-2)的要求外,尚应按轴心受压构件参照第4.3.7条计算其在腹板平面外的稳定性,轴心压力应按一下式计算:`N_s=V_u-τ_(cr)h_wt_w+F`(4.4.2-1) 式中Vu——按公式(4.4.1-6)计算; hw——腹板高度; τcr——按公式(4.3.3-3)计算; F——作用于中间支承加劲肋上端的集中压力。 当腹板在支座旁的区格利用屈曲后强度亦即λs>0.8时,支座加劲肋除承受梁的支座反力外尚应承受拉力场的水平分力H,按压弯构件计算强度和在腹板平面外的稳定。`H=(V_u-τ_(cr)h_wt_w)sqrt(1+(a//h_0)^2)`(4.4.2-2) 对设中间横向加劲肋的梁,a取支座端区格的加劲肋间距。对不设中间加劲肋的腹板,a取梁支座至跨内剪力为零点的距离。 H的作用点在距腹板计算高度上边缘ho/4处。此压弯构件的截面和计算长度同一般支座加劲肋。当支座加劲肋采用图4.4.2的构造形式时,可按下述简化方法进行计算:加劲肋1作为承受支座反力R的轴心压杆计算,封头肋板2的截面积不应小于按下式计算的数值:`A_c=(3h_0H)/(16ef)`(4.4.2-3)注:1 腹板高厚比不应大于250。 2 考虑腹板屈曲后强度的梁,可按构造需要设置中间横向加劲肋。 3 中间横向加劲肋间距较大(a>2.5ho)和不设中间横向加劲肋的腹板,当满足公式(4.3.3-1)时,可取H=O。 图4.4.2设置封头肋板的梁端构造5.1.1 轴心受拉构件和轴心受压构件的强度,除高强度螺栓摩擦型连接处外,应按下式计算:`σ=N/A_n≤f`(5.1.1-1)式中N——轴心拉力或轴心压力; An——净截面面积。高强度螺栓摩擦型连接处的强度应按下列公式计算:`σ=(1-0.5n_1/n)N/A_n≤f`(5.1.1-2)`σ=N/A≤f`(5.1.1-3) 式中n——在节点或拼接处,构件一端连接的高强度螺栓数目; n1——所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目; A——构件的毛截面面积。5.1.2 实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算:`N/(varphiA)≤f`(5.1.2-1)式中φ——轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者),应根据构件的长细比、钢材屈服强度和表5.1.2-1、表5.1.2-2的截面分类按附录C采用。 构件长细比λ应按照下列规定确定: 1 截面为双轴对称或极对称的构件:`λ_x=l_(o x)//i_x λ_y=l_(oy)//i_y`(5.1.2-2)式中lox、loy——构件对主轴x和y的计算长度; ix、iy——构件截面对主轴x和y的回转半径。 对双轴对称十字形截面构件,λx或λy取值不得小于5.07b/t(其中b/t为悬伸板件宽厚比)。 2 截面为单轴对称的构件,绕非对称轴的长细比λx仍按式(5.1.2-2)计算,但绕对称轴应取计及扭转效应的下列换算长细比代替λy: `λ_(yz)=1/sqrt2[(λ_y^2+λ_z^2)+sqrt((λ_y^2+λ_z^2)^2-4(1-e_0^2//i_0^2)λ_y^2λ_z^2)]^(1/2)` (5.1.2-3) `λ_y^2=i_0^2A//(I_t//25.7+I_ω//l_ω^2)`(5.1.2-4) `i_0^2=e_0^2+i_x^2+i_y^2`式中en——截面形心至剪心的距离; io——截面对剪心的极回转半径; λy——构件对对称轴的长细比; λτ——扭转屈曲的换算长细比; I1——毛截面抗扭惯性矩; Iω——毛截面扇性惯性矩;对T形截面(轧制、双板焊接、双角钢组合)、十字形截面和角形截面可近似取Iω=0; A——毛截面面积; Iω——扭转屈曲的计算长度,对两端铰接端部截面可自由翘曲或两端嵌固端部截面的翘曲完全受到约束的构件,取Iω=Ioy。 3 单角钢截面和双角钢组合T形截面绕对称轴的λyz,可采用下列简化方法确定: 1)等边单角钢截面(图5.1.2a): 图 5.1.2单角钢截面和双角钢组合T形截面 b—等边角钢肢宽度;b1—不等边角钢长肢宽度;b2一不等边角钢短肢宽度 当b/t≤0.54loy/b时:`λ_(yz)=λ_y(1+(0.85b^4)/(l_(oy)^2t^2))`(5.1.2-5a) 当b/t>0.54loy/b时:`λ_(yz)=4.78b/t(1+(l_(oy)^2t^2)/(13.5b^4))`(5.1.2-5b)式中b、t——分别为角钢肢的宽度和厚度。 2)等边双角钢截面(图5.1.2b): 当b/t≤0.58loy/b时: `λ_(yz)=λ_y(1+(0.475b^4)/(l_(oy)^2t^2))`(5.1.2-6a) 当b/t>0.58loy/b时:`λ_(yz)=3.9b/t(1+(l_(oy)^2t^2)/(18.6b^4))`(5.1.2-6b) 3)长肢相并的不等边双角钢截面(图5.1.2c): 当b2/t≤0.48loy/b2时:`λ_(yz)=λ_y((1+1.09b_2^4)/(l_(oy)^2t^2))`(5.1.2-7a) 当b2/t>0.48loy/b2时:`λ_(yz)=5.1b_2/t(1+(l_(oy)^2t^2)/(17.4b_2^4))`(5.1.2-7b) 4)短肢相并的不等边双角钢截面(图5.1.2d) 当b1/t≤0.56loy/b1时,可近似取λyz=λy。否则应取 `λ_(yz)=3.7b_1/t(1+(l_(oy)^2t^2)/(52.7b_1^4))` 4 单轴对称的轴心压杆在绕非对称主轴以外的任一轴失稳时,应按照弯扭屈曲计算其稳定性。当计算等边单角钢构件绕平行轴(图5.1.2e的u轴)稳定时,可用下式计算其换算长细比λuz,并按b类截面确定φ值: 当b/t≤0.69lou/b时:`λ_(uz)=λ_u(1+(0.25b^4)/(l_(ou)^2t^2))`(5.1.2-8a)当b/t>0.69lou/b时: `λ_(uz)=5.4b//t`(5.1.2-8b) 式中λu=lou/iu;lou为构件对u轴的计算长度,iu为构件截面对u轴的回转半径。 注:1无任何对称轴且又非极对称的截面(单面连接的不等边单角钢练外)不宜用作轴心受压构件。 2对单面连接的单角钢轴心受压构件,按3.4.2条考虑折减系数后,可不考虑弯扭效应。 3当槽形截面用子格构式构件的分肢,计算分肢绕对称轴(y轴)的稳定性时,不必考虑扭转效应,直接用λy查出φy值。5.1.3 格构式轴心受压构件的稳定性仍应按公式(5.1.2-1)计算,但对虚轴(图5.1.3a的x轴和图5.1.3b、c的x轴和y轴)的长细比应取换算长细比。换算长细比应按下列公式计算: 1 双肢组合构件(图5.1.3a) 当缀件为缀板时:`λ_(0x)=sqrt(λ_x^2+λ_1^2)`(5.1.3-1) 当缀件为缀条时:`λ_(0x)=sqrt(λ_x^2+27A/(A_(1X)))`(5.1.3-2)式中λx——整个构件对x轴的长细比; λ1——分肢对最小刚度轴1-1的长细比,其计算长度取为:焊接时,为相邻两缀板的净距离;螺栓连接时,为相邻两缀板边缘螺栓的距离; A1X ——构件截面中垂直于x轴的各斜缀条毛截面面积之和。 2 四肢组合构件(图5.1.3b) 当缀件为缀板时:`λ_(0 x)=sqrt(λ_x^2+λ_1^2)`(5.1.3-3)`λ_(oy)=sqrt(λ_y^2+λ_1^2)`(5.1.3-4) 当缀件为缀条时:`λ_(o x)=sqrt(λ_x^2+40A/A_(1x))`(5.1.3-5)`λ_(oy)=sqrt(λ_y^2+40A/A_(1y))`(5.1.3-6)式中λy——整个构件对y轴的长细比; A1y——构件截面中垂直于y轴的各斜缀条毛截面面积之和。 3 缀件为缀条的三肢组合构件(图5.1.3c)`λ_(o x)=sqrt(λ_x^2+(42A)/(A_1(1.5-cos^2θ))`(5.1.3-7)`λ_(oy)=sqrt(λ_y^2+(42A)/(A_1cos^2θ)`(5.1.3-8)式中A1 ——构件截面中各斜缀条毛截面面积之和; θ——构件截面内缀条所在平面与二轴的夹角。注: l 缀板的线刚度应符合8.4.1条的规定。 2 斜缀条与构件轴线间的夹角应在40。-70。范围内。 图5.1.3 格构式组合构件截面5.l.4 对格构式轴心受压构件:当缀件为缀条时,其分肢的长细比λl不应大于构件两方向长细比(对虚轴取换算长细比)的较大值λmax的0.7倍;当缀件为缀板时,λ1不应大于40,并不应大于λmax的0 .5倍(当λmax<50时,取λmax=50)。5.1.5 用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件,可按实腹式构件进行计算,但填板间的距离不应超过下列数值: 受压构件:40i; 受拉构件:80i i为截面回转半径,应按下列规定采用: 1 当为图5.1.5a、b所示的双角钢或双槽钢截面时,取一个角钢或一个槽钢对与填板平行的形心轴的回转一半径; 2 当为图5.1.5c所示的十字形截面时,取一个角钢的最小回转半径。 受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于2个。 图5.1.5 计算截面回转半径时的轴线示意图5.1.6 轴心受压构件应按下式计算剪力:`V=(Af)/85sqrt(f_y/235)`(5.1.6) 剪力V值可认为沿构件全长不变。 对格构式轴心受压构件,剪力V应由承受该剪力的缀材面(包括用整体板连接的面)分担。5.1.7 用作减小轴心受压构件(柱)自由长度的支撑,当其轴线通过被撑构件截面剪心时,沿被撑构件屈曲方向的支撑力应按下列方法计算: 1 长度为l的单根柱设置一道支撑时,支撑力Fb1为:当支撑杆位于柱高度中央时:`F_(b1)=N//60`(5.1.7-1a)当支撑杆位于距柱端αl处时(0<α<1):`F_(b1)=N/(240alpha(1-alpha))`(5.1.7-1b)式中N——被撑构件的最大轴心压力。 2 长度为l的单根柱设置m道等间距(或间距不等但与平均间距相比相差不超过20%)支撑时,各支承点的支撑力Fbm为: `F_(bm)=N//[30(m+1)]` (5.1.7-2) 3 被撑构件为多根柱组成的柱列,在柱高度中央附近设置一道支撑时,支撑力应按下式计算:`F_(bn)=(∑N_i)/60(0.6+0.4/n)`(5.1.7-3)式中n——柱列中被撑柱的根数; ∑Ni——被撑柱问时存在的轴心压力设计值之和。 4 当支撑同时承担结构上其他作用的效应时,其相应的轴力可不与支撑力相叠加。5.2.1 弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件,其强度应按下列规定计算:`N/A_n±M_x/(γ_xW_(nx))±M_y/(γ_xW_(nx))≤f`(5.2.1)式中γx、γy——与截面模量相应的截面塑性发展系数,应按表5.2.1采用。 当压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于`13sqrt(235//f_y)`而不超过`15sqrt(235//f_y)`时,应取γx=1.0。 需要计算疲劳的拉弯、压弯构件,宜取γx=γy=1.0。5.2.2 弯矩作用在对称轴平面内(绕x轴)的实腹式压弯构件其稳定性应按下列规定计算: l 弯矩作用平面内的稳定性;`N/(varphi_xA)+(β_(mx)M_x)/(γ_xW_(1x)(1-0.8N/(N′_(Ex))))≤f`(5.2.2-1) 式中N——所计算构件段范围内的轴心压力; N`Ex——参数,N`Ex=π2EA/(1.1λ2X); φX——弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数; Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩; W1x——在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量; βmx——等效弯矩系数,应按下列规定采用: l)框架柱和两端支承的构件①无横向荷载作用时: `β_mx=0.65+0.35M_2/M_1`,M1和M2为端弯矩,使构件产生同向曲率(无反弯点)时取同号;使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号,│M1│≥│M2│;②有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件产生同向曲率时,βmx=1.0;使构件产生反向曲率时,风βmx=0.85;③无端弯矩但有横向荷载作用时:βmx=1.0 2)悬臂构件和分析内力未考虑二阶效应的无支撑纯框架和弱支撑框架柱,βmx=1.0。 对于表5.2.1的3、4项中的单轴对称截面压弯构件,当弯矩作用在对称轴平面内且使翼缘受压时,除应按公式(5.2.2-1)计算外,尚应按下式计算:`│N/A-(β_mxM_x)/(γ_xW_(2x)(1-1.25N/(N′Ex)))│≤f`(5.2.2-2)式中W2x——对无翼缘端的毛截面模量。 2 弯矩作用平而外的稳定性:`N/(varphi_yA)+η(β_(tx)M_x)/(varphi_bW_(1x))≤f`(5.2.2-3) 式中φy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数,按5.1.2条确定; φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按附录B计算,其中工字形(含H型钢)和T形截面的非悬臂(悬伸)构件可按附录B第B.5节确定;对闭口截面φb=1.0; Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩; η——截面影响系数,闭口截面η= 0.7,其他截面η= 1.0; βtx——等效弯矩系数,应按下列规定采用: 1)在弯矩作用平面外有支承的构件,应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和内力情况确定:①所考虑构件段无横向荷载作用时:βtx=0.65+0.35`M_2/M_1`,M1和M2是在弯矩作用平面内的端弯矩,使构件段产生同向曲率时取同号;产生反向曲率时取异号,│M1│≥│M2│;②所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件段产生同向曲率时,βtx=1.0;使构件段产生反向曲率时,βtx=0.85;③所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时:βtx=1.0。2)弯矩作用平面外为悬臂的构件,βtx=1.0。5.2.3 弯矩绕虚轴(x轴)作用的格构式压弯构件,其弯矩作用平面内的整体稳定性应按下式计算:`N/(varphi_xA)+(β_(mx)M_x)/(W_(1x)(1-varphi_xN/(N′_(Ex))))≤f`(5.2.3) 式中W1x=Ix/yo,Ix为对x轴的毛截面惯性矩,yo为由x轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板外边缘的距离,二者取较大者;φx、N`Ex 由换算长细比确定。 弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算,但应计算分肢的稳定性,分肢的轴心力应按桁架的弦杆计算。对缀板柱的分肢尚应考虑由剪力引起的局部弯矩。5.2.4 弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件,其弯矩作用平面内和平面外的稳定性计算均与实腹式构件相同。但在计算弯矩作用平面外的整体稳定性时,长细比应取换算长细比,φb应取1.05.2.5 弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字形(含H形)和箱形(闭口)截面的压弯构件,其稳定性应按下列公式计算:`N/(varphi_xA)+(β_(mx)M_x)/(γ_xW_x(1-0.8N/(N′_(Ex))))+η(β_(ty)M_y)/(varphi_(by)W_y)≤f`(5.2.5-1)`N/(varphi_xA)+η(β_(tx)M_x)/(varphi_(bx)W_x)+(β_(my)M_y)/(γ_yW_y(1-0.8N/(N′_(Ey))))≤f`(5.2.5-2)式中φx、φy——对强轴x-x和弱轴y一y的轴心受压构件稳定系数; φbx、φby——均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数,按附录B计算,其中工字形(含H型钢)截面的非悬臂(悬伸)构件φbx可按附录B第B.5节确定,φby可取1.0;对闭口截面,取φbx=φhy=1.0; Mm、My——所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩; N`Ex、N`Ey——参数N`Ex=π2EA/(1.1λ2X),N`EY=π2EA/(1.1λ2X); Wx、Wy——对强轴和弱轴的毛截面模量; βmx、βmy——等效弯矩系数,应按5.2.2 条弯矩作用平面内稳定计算的有关规定采用; βtx、βty——等效弯矩系数,应按5.2.2条弯矩作用平面外稳定计算的有关规定采用。5.2.6 弯矩作用在两个主平面内的双肢格构式压弯构件,其稳定性应按下列规定计算: 1 按整体计算:`N/(varphi_xA)+(β_(mx)M_x)/(w_(1x)(1-varphi_xN/(N′_(Ex))))+(β_(ty)M_y)/(W_(1y))≤f`(5.2.6-1)式中W1y——在My作用下,对较大受压纤维的毛截面模量。 2 按分肢计算: 在N和Mx作用下,将分肢作为桁架弦杆计算其轴心力,My按公式(5.2.6-2)和公式(5.2.6-3)分配给两分肢(图5.2.6),然后按5.2.2条的规定计算分肢稳定性。分肢1: `M_(y1)=(I_1//y_1)/(I_1//y_1+I_2//y_2)*M_y`(5.2.6-2)分肢2: `M_(y2)=(I_2//y_2)/(I_1//y_1+I_2//y_2)*M_y`(5.2.6-3)式中I1 I2——分肢1、分肢2对y轴的惯性矩; y1、y2——My,作用的主轴平面至分肢1、分肢2轴线的距离。图 5.2.6格构式构件截面 5.2.7 计算格构式压弯构件的缀件时,应取构件的实际剪力和按本规范公式(5.1.6)计算的剪力两者中的较大值进行计算。5.2.8 用作减小压弯构件弯矩作用平面外计算长度的支撑,应将压弯构件的受压翼缘(对实腹式构件)或受压分肢(对格构式构件)视为轴心压杆按本规范第5.1.7条的规定计算各自的支撑力。5.3.1 确定桁架弦杆和单系腹杆(用节点板与弦杆连接)的长细比时,其计算长度lo应按表5.3.1采用。 注:1 l为构件的几何长度(节点中心间距离):lt为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。 2 斜平面系指与桁架平面斜交的平面,适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。 3 无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度(钢管结构除外)。 当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍(图5.3.1)且两节间的弦杆轴心压力不相同时,则该弦杆在桁架平面外的计算长度,应按下式确定(但不应小于0.5l1);`l_0=l_1(0.75+0.25N_2/N_1)`(5.3.1) 式中N1——较大的压力,计算时取正值; N2——较小的压力或拉力,计算时压力取正值,拉力取负值。 桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及K形腹杆体系的竖杆等,在桁架平面外的计算长度也应按公式(5.3.1)确定(受拉主斜杆仍取l1);在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。5.3.2 确定在交又点相互连接的桁架交又腹杆的长细比时,在裕架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离;在桁架平面外的计算长度,当两交叉杆长度相等时,应按下列规定采用: 1 压杆 1)相交另一杆受压,两杆截面相同并在交又点均不中断,则:`l_0=lsqrt(1/2(1+N_0/N))` 2)相交另一杆受压,此另一杆在交叉点中断但以节点板搭接,则:`l_0=lsqrt(1+π^2/12 *N_0/N)` 3)相交另一杆受压,两杆截面相面并在交叉点均不中断,则:`l_0=lsqrt(1/2(1-3/4*N_0/N))≥0.5l` 4)相交另一杆受压,此拉杆在产叉点中断但以节点板搭接,则:`l_0=lsqrt(1-3/4*N_0/N)≥0.5l`当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接,若NO≥N或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度`EI_y≥(3N_0l^2)/(4π^2)(N/N_0-1)`时,取lo=0.5l。 式中l为桁架节点中心间距离(交叉点不作为节点考虑);N为所计算杆的内力;NO为相交另一杆的内力,均为绝对值。两杆均受压时,取NO≤N,两杆截面应相同。 2 拉杆,应取lo=l。 当确定交叉腹杆中单角钢杆件斜平面内的长细比时,计算长度应取节点中心至交叉点的距离。5.3.3 单层或多层框架等截面柱,在框架平面内的计算长度应等于该层柱的高度乘以计算长度系数μ。框架分为无支撑的纯框架和有支撑框架,其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小,分为强支撑框架和弱支撑框架。 l 无支撑纯框架。 1)当采用一阶弹性分析方法计算内力时,框架柱的计算长度系数μ按本规范附录D表D-2有侧移框架柱的计算长度系数确定。 2)当采用二阶弹性分析方法计算内力且在每层柱顶附加考虑公式(3.3.8-1)的假想水平力Hm 时,框架柱的计算长度系数μ=1.0。 2 有支撑框架。 1)当支撑结构(支撑桁架、剪力墙、电梯并等)的侧移刚度(产生单位侧倾角的水平力)Sh,满足公式(3.3.3-1)的要求时,为强支撑框架,框架柱的计算长度系数群按本规范附录D表D-1无侧移框架柱的计算长度系数确定。`S_b≥3(1.2∑N_(bi)-∑N_(oi))`(5.3.3-1)式中∑Nbi、∑Noi——第i层层间所有框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。 2)当支撑结构的侧移刚度Sb不满足公式(5.3.3-1)的要求时,为弱支撑框架,框架柱的轴压杆稳定系数φ按公式(5.3.3-2)计算。`varphi=varphi_0+(varphi_1-varphi_0)S_b/(3(1.2∑N_(bi)-∑N_(oi)))`(5.3.3-2)式中φ1、φo——分别是框架柱用附录D中无侧移框架柱和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴心压杆稳定系数。5.3.4 单层厂房框架下端刚性固定的阶形柱,在框架平面内的计算长度应按下列规定确定: 1 单阶柱: 1)下段柱的计算长度系数μ2:当柱上端与横梁铰接时,等于按本规范附录D表D-3(柱上端为自由的单阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数;当柱上端与横梁刚接时,等于按本规范附录D表D-4(柱上端可移动但不转动的单阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数。 2)上段柱的计算长度系数μ1,应按下式计算:`μ_1=μ_2/η_1`(5.3.4-1)式中η1——参数,按附录D表D-3或表D-4中公式计算。 2 双阶柱: l)下段柱的计算长度系数μ3:当柱上端与横梁铰接时,等于按附录D表D-5(柱上端为自由的双阶柱)的数值乘以表5.3.4 的折减系数;当柱上端与横梁刚接时,等于按附录D表D-6柱上端可移动但不转动的双阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数。 2)上段柱和中段柱的计算长度系数μ1和μ2,应按下列公式计算:`μ_1=μ_3/η_1`(5.3.4-2)`μ_2=μ_3/η_2`(5.3.4-3)式中η1、η2——参数,按附录D表D-5或表D-6中的公式计算。 注:对截面均匀变化的楔形柱,其计算长度的取值参见现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018。5.3.5 当计算框架的格构式柱和桁架式横梁的惯性矩时,应考虑柱或横梁截面高度变化和缀件(或腹杆)变形的影响。5.3.6 在确定下列情况的框架柱计算长度系数时应考虑: 1 附有摇摆柱(两端铰接柱)的无支撑纯框架柱和弱支撑框架柱的计算长度系数应乘以增大系数η:`η=sqrt(1+(∑(N_1//H_1))/(∑(N_f//H_f)))`(5.3.6)式中∑(Nf/Hf)——各框架柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和; ∑(N1/H1)——各摇摆柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和; 摇摆柱的计算长度取其几何长度。 2 当与计算柱同层的其他柱或与计算柱连续的上下层柱的稳定承载力有潜力时,可利用这些柱的支持作用,对计算柱的计算长度系数进行折减,提供支持作用的柱的计算长度系数则应相应增大。 3 当梁与柱的连接为半刚性构造时,确定柱计算长度应考虑节点连接的特性。5.3.7 框架柱沿房屋长度方向(在框架平面外)的计算长度应取阻止框架柱平面外位移的支承点之间的距离。5.3.8 受压构件的长细比不宜超过表5.3.8的容许值。注:1 桁架(包括空间桁架)的受压腹杆,兴其内力等于或小于承载能力的50%时,容许长细比值可取200。 2 计算单角钢受压构件的长细比时、应采用角钢的最小回转半径.但计算在交叉点相互连接的交叉杆件平面外的长细比时,可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。 3 跨度等于或大于60m的桁架,其受压弦杆和端压杆的容许长细比值宜取100.其他受压腹杆可取150(承受静力荷载或间接承受动力荷载)或120(直接承受动力荷载)。 4 由容许长细比控制截面的杆件,在计算其长细比时、可不考虑扭转效应。5.3.9 受拉构件的长细比不宜超过表5.3.9的容许值。 注:1 承受静与荷载的结构中,可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比。 2 在直接或间接受动力荷载的结构中,单角钢受拉构件长细比的计算方法与表5.3.8注2相同。 3 中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200。 4 在没有夹钳或刚性料耙等硬钩吊车的厂房中,支撑(表中第2项除外)的长细比不宜超过300。 5 受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受压时,其长细比不宜超过250。 6 跨度等于或大于60m的桁架,其受拉弦杆和腹杆的长细比不宜超过300(承受静力荷载或间接承受动力荷载)或250(直接承受动力荷载)。5.4.1 在受压构件中,翼缘板自由外伸宽度b与厚度t之比,应符合下列要求: 1 轴心受压构件:`b/t≤(10+0.1λ)sqrt(235/f_y)`(5.4.1-1) 式中λ——构件两力方向长细比的较大值;当λ<30时,取λ=30。 当λ>100时,取λ=100)。 2 压弯构件:`b/t≤13sqrt(235/f_y)`(5.4.1-2) 当强度和稳定计算中取;γx=1.0时,b/t可放宽至15`sqrt(235//f_y)`。 注:翼缘板自由外伸宽度b的取值为:对焊接构件,取腹板边全翼缘板(肢)如边缘的距离;对轧制构件,取内圆弧起点至翼缘板〔肢)边缘的距离。5.4.2 在工字形及H形截面的受压构件中,腹板计算高度ho与其厚度tw之比,应符合下列要求: 1 轴心受压构件:`h_0/t_w≤(25+0.5λ)sqrt(235/f_y)`(5.4.2-1)式中λ——构件两方向长细比的较大值;当λ<30时,取λ=30;当λ>100时,取λ=100。 2 压弯构件:当0≤alpha_0≤1.6时:`h_0/t_w≤(16alpha_0+0.5λ+25)sqrt(235/f_y)`(5.4.2-2)当1.6≤alpha_0≤2.0时:`h_o/t_w≤(48alpha_0+0.5λ-26.2)sqrt(235/f_y)`(5.4.2-3) `alpha_0=(σ_(max)-σ_(min))/σ_(max)`式中σmax——腹板计算高度边缘的最大压应力,计算时不考虑构件的稳定系数和截面塑性发展系数; σmax——腹板计算高度另一边缘相应的应力,压应力取正值,拉应力取负值; λ——构件在弯矩作用平面内的长细比;当λ<30时,取λ=30;当λ>100,取λ=10O。5.4.3 在箱形截面的受压构件中,受压翼缘的宽厚比应符合4.3.8条的要求。 箱形截面受压构件的腹板计算高度ho;与其厚度tw之比,应符合下列要求: 1 轴心受的构件:`h_0/t_w≤40sqrt(235/f_y)`(5.4.3) 2 压弯构件的ho/tw,不应超过公式(5.4.2-2)或公式(5.4.2-3)右侧乘以0.8后的值(当此值小于40`sqrt(235//f_y)`时,应采用40`sqrt(235//f_y)`5.5.4 在T形截面受压构件中、腹板高度与其厚度之比,不应超过下列数值: 1 轴心受压构件和弯矩使腹板自由打边受拉的压弯构件: 热轧剖分T形钢:`(15+0.2λ)sqrt(235//f_y)` 焊接T形钢:`(13+0.17λ)sqrt(235//f_y)` 2 弯矩使腹板自由边受压的压弯构件: 当`alpha_0≤1.0`时:`15sqrt(235//f_y)` 当`alpha_0>1.0`时:`18sqrt(235//f_y)` λ和ao分别按5.4.1条和5.4.2条的规定采用。5.4.5 圆管截面的受压构件,其外径与壁厚之比不应超过100(235/fy)。5.4.6 H形、工字形和箱形截面受压构件的腹板,其高厚比不符合本规范第5.4.2条或第5.4.3条的要求时,可用纵向加劲肋加强,或在计算构件的强度和稳定性时将腹板的截向仅考虑计算高度边缘范围内两侧宽度各为20tw`sqrt(235//f_y)`的部分(计算构件的稳定系数时,仍用全部截面)。 用纵向加劲肋加强的腹板,其在受压较大翼缘与纵向加劲肋之间的高厚比,应符合本规范第5.4.2条或第5.4.3条的要求。 纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置。其一侧外伸宽度不应小于10tw,厚度不应小于0.75tw。
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