钢结构基本知识总结9

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二、实腹式压弯构件的局部稳定
实腹式压弯构件中组成截面的某板件如果过薄，则压应力增大到某一数值时，该板件也会像轴心受压构件和梁中的板件一样失去稳定性，称为丧失局部稳定性。保证构件局部稳定性的办法仍是限制组成各板件的宽（高）厚比。
㈠、腹板的高厚比限值
1、工字形截面
实腹式压弯构件的腹板可视为四边简支板，两对边作用由弯矩和轴心压力引起的按直线规律分布的正应力，周边作用均匀分布的剪应力，上述应力分布规律，是按弹性理论计算的结果。然而，由于在压弯构件的强度和整体稳定计算中都考虑了截面的塑性发展，因此腹板也将有不同程度的塑性发展，在确定其屈曲临界应力时应考虑塑性的影响。
2、箱型截面
箱型截面压弯构件腹板屈曲临界应力的计算与工字形截面相同。但考虑其腹板与翼缘板之间往往采用单面角焊缝连接，腹板的嵌固条件不如工字形截面，而且两块腹板的受力状态也可能不完全一致。为安全计，规定：箱型截面腹板的高厚比（ho/tw）应对相应规定值进行折减，折减系数为0.8。当此值小于40√(235/fy)时，取40√(235/fy)。
3、T形截面
T形截面压弯构件，弯矩作用应作用在对称平面内，腹板限值满足相关规定。
当工字形和箱型截面压弯构件的截面高度较大，为满足上述高厚比限值要求，腹板较厚不够经济，可采用与轴心受压构件相同的解决方法。但在受压较大翼缘与纵向加劲肋之间的腹板高厚比应按压弯构件要求验算。
㈡、翼缘的宽厚比限值
压弯构件翼缘板的宽厚比限值与梁相同。
工字形和T形截面压弯构件翼缘板自由悬伸部分的宽厚比限值为：
b1/t≤15/√(235/fy)
b1、t取值与轴心受压构件相同。
箱型截面翼缘自由悬伸部分的宽厚比限值也按上式计算。两腹板之间的翼缘部分的宽厚比限值为：
bo/t≤40√(235/fy)
与轴心受压构件一样，对于轧制型钢（工字钢、H型钢、槽钢、T型钢、角钢等），其板件宽厚比相对较小，都能满足局部稳定的要求，不必作局部稳定验算。
压弯构件设计总结
【实腹式压弯构件的截面设计】
一、截面型式及设计要求
压弯构件当弯矩较小或可能承受正、负弯矩而他们的绝对值相差不大时，可采用双轴对称截面。当弯矩较大或可能承受的正负弯矩绝对值相差较大时，应采用单轴对称截面，并将较大翼缘置于受压较大一侧。
为取得较好的经济效果，设计时应在满足局部稳定，使用要求和构造要求的条件下，使截面轮廓尺寸尽量宽展而壁薄，以获得较大的截面惯性矩和回转半径，充分发挥材料截面承载的能力。亦应做到弯矩作用平面内和平面外的整体稳定性尽量接近。同时要构造简单，便于施工，易于与其它构件连接，易于取材。
二、截面设计方法
㈠、初选截面
压弯构件的截面尺寸常由整体稳定性控制，因整体稳定计算公式包含的未知量太多，更难由公式直接决定截面的各部分尺寸。通常是根据经验或参考已建工程资料，先初步决定截面的形式和截面各部分尺寸，然后进行调整，直到满足要求为止。
㈡、截面验算
为保证实腹式压弯构件的安全工作，应进行下列验算：
1、强度
强度按公式：
N/An±Mx/(γx×Wnx)≤f
进行验算。一般来说，即使构件截面无削弱也应进行强度验算，这是与轴心受压构件不同之处。
2、整体稳定性
包括弯矩作用平面内整体稳定性和弯矩作用平面外整体稳定性验算。
⑴ 弯矩作用平面内的整体稳定性按公式：
N/(ψx×A)＋(βmx·Mx)/γxW1x(1－0.8N/Nex)≤f
进行验算。
当单轴对称截面，当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时，按公式：
|N/A＋(βmx·Mx)/γx2W2x(1－1.25N/Nex)|≤f
进行补充验算。
⑵ 弯矩作用平面外的整体稳定性按公式：
N/(ψy×A)＋(βtx·Mx)/(ψb×W1x)≤f
进行验算。
3、局部稳定
应分别验算腹板和翼板的局部稳定。
腹板高厚比应满足相应限值要求，若腹板的高度不满足限值要求时，除加厚腹板（不经济）外，可考虑采用纵向加劲肋加强腹板或采用有效截面进行强度和整体稳定性验算。
压弯构件翼缘板的宽厚比限值与梁相同。工字形、T形和箱型截面的翼缘自由悬伸部分按公式：
b1/t≤15/√(235/fy)
进行验算； 箱型截面两腹板之间的翼缘部分按公式：
bo/t≤40√(235/fy)
进行验算。
4、刚度
对构件进行长细比的验算：λ≤[λ]
刚度验算与整体稳定性同时进行。
强度、整体稳定、局部稳定的验算属于承载能力极限状态验算；刚度验算属于正常使用极限状态验算。
三、构造要求
实腹式压弯构件中板件连接焊缝、横向加劲肋和横隔等的构造要求均与实腹式轴心受压构件相同。

【格构式压弯构件的设计】
格构式压弯构件广泛用于工业建筑的框架柱，它比实腹式柱节省钢材。因其截面高度较大，柱肢多用缀条。截面选择原则与实腹式压弯构件相同。
格构式压弯构件的设计应满足如下几方面要求。
一、强度
按公式：
N/An±Mx/(γxWnx)±My/(γyWny)≤f
进行计算。但当My＝0，构件在N和Mx作用下绕虚轴 x单向压弯时，由于截面内部是中空的塑性发展潜力不大，取γx＝1.0。
二、整体稳定性
㈠、弯矩作用在虚轴x平面内（绕实轴 y 失稳）。
计算与实腹柱相同。在弯矩作用平面内的整体稳定按公式：
N/(ψx×A)＋(βmx·Mx)/γxW1x(1－0.8N/Nex)≤f
计算；平面外的整体稳定按公式：
N/(ψy×A)＋(βtx·Mx)/(ψb×W1x)≤f
计算。但在计算平面外稳定性时，长细比应取换算长细比，ψb取1.0。
㈡、弯矩作用在实轴y平面内（绕虚轴 x 失稳）
这种受力情况应计算构件在弯矩作用平面内的整体稳定性和单肢稳定性。
1、弯矩作用平面内整体稳定计算
当弯矩作用在实轴 y 平面内构件绕虚轴 x 弯曲时，一旦受压最大肢腹板屈服，构件即丧失整体稳定。在受压最大肢的外伸翼缘部分出现塑性后，构件丧失整体稳定。规范以受压最大纤维应力达屈服点作为构件的临界状态，规定了如下弯矩作用下，平面内的稳定计算公式：
N/(ψx×A)＋(βmx·Mx)/W1x(1－ψxN/Nex)≤f
式中ψx、Nex均按对虚轴的换算长细比λox计算；W1x＝Ix/yo，Ix为对虚轴的毛截面惯性矩（只计入柱肢毛截面，不计缀材截面）。
〖在工字钢或槽钢开口向外作柱肢时，取有效距离实际是考虑槽钢部分翼缘和工字钢截面部分腹板发展了塑性。〗
2、单肢稳定计算
将格构柱视为平行弦桁架，利用静力平衡条件得到单肢的轴心力为：
单肢Ⅰ N1＝Mx/a＋N×Z2/a
单肢Ⅱ N2 ＝N－N1
缀条柱单肢按轴心受压构件验算稳定性。以单肢Ⅰ考虑，应验算单肢Ⅰ对自身x1轴和对y1轴的稳定性，验算公式为：
N1/(ψx1×A1)≤f
N1/(ψy1×A1)≤f
缀板柱的单肢除受轴心压力外，还受由剪力引起的局部弯矩作用，因此是实腹式压弯构件。局部弯矩的计算方法与轴心受压缀板柱相同，计算局部弯矩所用剪力，取构件的实际剪力和按公式｛ V＝Af/85√(235/fy)｝计算的剪力二者的较大值。
对于弯矩作用在实轴 y 平面内的格构式压弯构件，只要能保证单肢的稳定性就不会发生弯矩作用平面外失稳，因而不必计算弯矩作用平面外的整体稳定性。
三、缀材计算
格构式压弯构件的缀材设计与轴心受压格构柱相同，只是剪力取实际剪力与上述公式计算的剪力二者的较大值。
四、刚度
格构式压弯构件对虚轴λox、对实轴λy、单肢和缀条的长细比均不应大于150，以满足刚度要求。
五、构造要求
构造要求与轴心受压格构柱相同。

工程师小康

好东西，好久没做钢结构了，今年重振旗鼓，向一级进攻。