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《钢结构设计标准》

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6.3.3

仅配置横向加劲肋的腹板[图6.3.2(a)],其各区格的局部稳定应按下列公式计算:

式中:σ——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(N/mm2);

    τ——所计算腹板区格内,由平均剪力产生的腹板平均剪应力(N/mm2);

    σc——腹板计算高度边缘的局部压应力,应按本标准式(6.1.4-1)计算,但取式中的ψ=1.0(N/mm2);

    hw——腹板高度(mm);

    σcr、τcr、σc,cr——各种应力单独作用下的临界应力(N/mm2);

    λn,b——梁腹板受弯计算的正则化宽厚比;

    hc——梁腹板弯曲受压区高度,对双轴对称截面2hc=h0(mm);

    λn,s——梁腹板受剪计算的正则化宽厚比;

    η——简支梁取1.11,框架梁梁端最大应力区取1;

    λn,c——梁腹板受局部压力计算时的正则化宽厚比。


条文说明

6.3.3 本条基本保留了原规范的规定。由于腹板应力最大处翼缘应力也很大,后者对前者并不提供约束。将原规范式(4.3.3-2e)分母的153改为138。
式(6.3.3-1)代表弯曲应力、承压应力和剪应力共同作用下腹板发生屈曲的近似的相关公式。在设计简支吊车梁时,需要计算部位是弯矩最大部位和靠近支座的区格,弯矩最大截面,剪应力的影响比较小,支座区格弯曲应力较小。
相关公式各项的分母,在各自的正则化长细比较小的时候,弹塑性局部屈曲的承载力都能够达到各自对应的屈服强度。在最不利的均匀受压的情况下,局部屈曲的稳定系数取1.0对应的正则化长细比大约在0.7(美国AISI规范是0.673)。钢梁腹板稳定性计算的三种应力的稳定性应好于均匀受压的,稳定系数取1.0的正则化长细比应大于0.7,本条对弯曲、剪切和局部承压三种情况,分别取0.85,0.8和0.9;弹性失稳的起点位置的正则化长细比分别取1.25,1.2和1.2,弹性失稳阶段,式(6.3.3-5)、式(6.3.3-10)、式(6.3.3-15)的分子均有1.1,这同样是为了与原规范保持一定程度上的连续性。弹塑性阶段,承载力和正则化长细比的关系是直线。

6.3.4

同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板[图6.3.2(b)、图6.3.2(c)],其局部稳定性应按下列公式计算:

式中:h1——纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离(mm);

    σ2——所计算区格内由平均弯矩产生的腹板在纵向加劲肋处的弯曲压应力(N/mm2);

    σc2——腹板在纵向加劲肋处的横向压应力,取0.30σc(N/mm2)。

条文说明

6.3.4 有纵向加劲肋时,多种应力作用下的临界条件也有改变。受拉翼缘和纵向加劲肋之间的区格,相关公式和仅设横向加劲肋者形式上相同,而受压翼缘和纵向加劲肋之间的区格则在原公式的基础上对局部压应力项加上平方。这一区格的特点是高度比宽度小很多,在σc和σ(或τ)的相关曲线上凸得比较显著。单项临界应力的计算公式都和仅设横向加劲肋时一样,只是由于屈曲系数不同,正则化宽厚比的计算公式有些变化。
局部横向压应力作用下,由于纵横加劲肋及上翼缘围合而成的区格高宽比常在4以上,宜作为上下两边支承的均匀受压板看待,取腹板有效宽度为h1的2倍。当受压翼缘扭转未受到约束时,上下两端均视为铰支,计算长度为h1;扭转受到完全约束时,则计算长度取0.7h1。规范式(6.3.4-4)、式(6.3.4-5)就是这样得出的。

6.3.5

在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋的区格[图6.3.2(d)],其局部稳定性应按本标准式(6.3.4-1)计算。该式中的σcr1仍按本标准第6.3.4条第1款计算;τcr1按本标准式(6.3.3-8)~式(6.3.3-12)计算,但将h0和a改为h1和a1,a1为短加劲肋间距;σc,cr1按本标准式(6.3.3-3)~式(6.3.3-5)计算,但式中λn,b改用下列λn,cl代替。


条文说明

6.3.5 在受压翼缘与纵向加劲肋之间设置短加劲肋使腹板上部区格宽度减小,对弯曲压应力的临界值并无影响。对剪应力的临界值虽有影响,仍可用仅设横向加劲肋的临界应力公式计算,计算时以区格高度h1和宽度a1代替h0和a。影响最大的是横向局部压应力的临界值,需要用式(6.3.5-1)、式(6.3.5-2)代替式(6.3.4-2)、式(6.3.4-3)来计算λn,cl。

6.3.6

加劲肋的设置应符合下列规定:

 1 加劲肋宜在腹板两侧成对配置,也可单侧配置,但支承加劲肋、重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。

 2 横向加劲肋的最小间距应为0.5h0,除无局部压应力的梁,当h0/tw≤100时,最大间距可采用2.5h0外,最大间距应为2h0。纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离应为hc/2.5~hc/2。

 3 在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋,其截面尺寸应符合下列公式规定:

4 在腹板一侧配置的横向加劲肋,其外伸宽度应大于按式(6.3.6-1)算得的1.2倍,厚度应符合式(6.3.6-2)的规定。

 5 在同时采用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中,横向加劲肋的截面尺寸除符合本条第1款~第4款规定外,其截面惯性矩Iz尚应符合下式要求:

6 短加劲肋的最小间距为0.75h1。短加劲肋外伸宽度应取横向加劲肋外伸宽度的0.7倍~1.0倍,厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的1/15。

 7 用型钢(H型钢、工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢)做成的加劲肋,其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。在腹板两侧成对配置的加劲肋,其截面惯性矩应按梁腹板中心线为轴线进行计算。在腹板一侧配置的加劲肋,其截面惯性矩应按加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。

 8 焊接梁的横向加劲肋与翼缘板、腹板相接处应切角,当作为焊接工艺孔时,切角宜采用半径R=30mm的1/4圆弧。

条文说明

6.3.6 为使梁的整体受力不致产生人为的侧向偏心,加劲肋最好两侧成对配置。但考虑到有些构件不得不在腹板一侧配置横向加劲肋的情况(见图4),故本条增加了一侧配置横向加劲肋的规定。其外伸宽度应大于按公式(6.3.6-1)算得值的1.2倍,厚度应大于其外伸宽度的1/15。其理由如下:

图4 横向加劲肋的配置方式
钢板横向加劲肋成对配置时,其对腹板水平轴(z-z轴)的惯性矩Iz为:

故规定短加劲肋外伸宽度为横向加劲肋外伸宽度的0.7倍~1.0倍。
本条还规定了短加劲肋最小间距为0.75h1,这是根据a/h2=1/2、h2=3h1、a1=a/2等常用边长之比的情况导出的。
为了避免三向焊缝交叉,加劲肋与翼缘板相接处应切角,但直接受动力荷载的梁(如吊车梁)的中间加劲肋下端不宜与受拉翼缘焊接,一般在距受拉翼缘不少于50mm处断开,故对此类梁的中间加劲肋,本条第8款关于切角尺寸的规定仅适用于与受压翼缘相连接处。

6.3.7

梁的支承加劲肋应符合下列规定:

 1 应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性;此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋每侧15hwεk范围内的腹板面积,计算长度取h0;

 2 当梁支承加劲肋的端部为刨平顶紧时,应按其所承受的支座反力或固定集中荷载计算其端面承压应力;突缘支座的突缘加劲肋的伸出长度不得大于其厚度的2倍;当端部为焊接时,应按传力情况计算其焊缝应力;

 3 支承加劲肋与腹板的连接焊缝,应按传力需要进行计算。

6.4 焊接截面梁腹板考虑屈曲后强度的计算

6.4.1

腹板仅配置支承加劲肋且较大荷载处尚有中间横向加劲肋,同时考虑屈曲后强度的工字形焊接截面梁[图6.3.2(a)],应按下列公式验算受弯和受剪承载能力:

式中:M、V——所计算同一截面上梁的弯矩设计值(N·mm)和剪力设计值(N);计算时,当V<0.5Vu,取V=0.5Vu;当M<Mf,取M=Mf;

    Mf——梁两翼缘所能承担的弯矩设计值(N·mm);

    Af1、hm1——较大翼缘的截面积(mm2)及其形心至梁中和轴的距离(mm);

    Af2、hm2——较小翼缘的截面积(mm2)及其形心至梁中和轴的距离(mm);

    αe——梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数;

    Wx——按受拉或受压最大纤维确定的梁毛截面模量(mm3);

    Ix——按梁截面全部有效算得的绕x轴的惯性矩(mm4);

    hc——按梁截面全部有效算得的腹板受压区高度(mm);

    γx——梁截面塑性发展系数;

    ρ——腹板受压区有效高度系数;

    λn,b——用于腹板受弯计算时的正则化宽厚比,按本标准式(6.3.3-6)、式(6.3.3-7)计算;

    λn,s——用于腹板受剪计算时的正则化宽厚比,按本标准式(6.3.3-11)、式(6.3.3-12)计算,当焊接截面梁仅配置支座加劲肋时,取本标准式(6.3.3-12)中的h0/a=0。

条文说明

本节条款暂不适用于吊车梁,原因是多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。有关资料还不充分。
利用腹板屈曲后强度,一般不再考虑纵向加劲肋。对Q235钢,受压翼缘扭转受到约束的梁,当腹板高厚比达到200时(或受压翼缘扭转不受约束的梁,当腹板高厚比达到175时),受弯承载力与按全截面有效的梁相比,仅下降5%以内。
6.4.1 工字形截面梁考虑腹板屈曲后强度,包括单纯受弯、单纯受剪和弯剪共同作用三种情况。就腹板强度而言,当边缘正应力达到屈服点时,还可承受剪力0.6Vu。弯剪联合作用下的屈曲后强度与此有些类似,剪力不超过0.5Vu时,腹板受弯屈曲后强度不下降。相关公式和欧洲钢结构设计规范EC3:Design of steel structures相同。
梁腹板受弯屈曲后强度的计算是利用有效截面的概念。腹板受压区有效高度系数ρ和局部稳定计算一样以正则化宽厚比作为参数。ρ值也分为三个区段,分界点和局部稳定计算相同。梁截面模量的折减系数αe的计算公式是按截面塑性发展系数γx=1得出的偏安全的近似公式,也可用于γx=1.05的情况。如图5所示,忽略腹板受压屈曲后梁中和轴的变动,并把受压区的有效高度ρ、hc等分在两边,同时在受拉区也和受压区一样扣去(1—ρ)hctw,在计算腹板有效截面的惯性矩时不计扣除截面绕自身形心轴的惯性矩。算得梁的有效截面惯性矩为:

此式虽由双轴对称工字形截面得出,也可用于单轴对称工字形截面。

图5 梁截面模量折减系数简化计算简图
梁腹板受剪屈曲后强度计算是利用拉力场概念。腹板的极限剪力大于屈曲剪力。精确确定拉力场剪力值需要算出拉力场宽度,比较复杂。为简化计算,条文采用相当于下限的近似公式。极限剪力计算也以相应的正则化宽厚比λn,s为参数。计算λn,s时保留了原来采用的嵌固系数1.23。拉力场剪力值参考了欧盟规范的“简单屈曲后方法”。但是,由于拉力带还有弯曲应力,因此把欧盟规范的拉力场乘以0.8。欧盟规范不计嵌固系数,极限剪应力并不比我们采用的高。


6.4.2

加劲肋的设计应符合下列规定:

 1 当仅配置支座加劲肋不能满足本标准式(6.4.1-1)的要求时,应在两侧成对配置中间横向加劲肋。中间横向加劲肋和上端受有集中压力的中间支承加劲肋,其截面尺寸除应满足本标准式(6.3.6-1)和式(6.3.6-2)的要求外,尚应按轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性,轴心压力应按下式计算:

式中:Vu——按本标准式(6.4.1-8)~式(6.4.1-10)计算(N);

    hw——腹板高度(mm);

    τcr——按本标准式(6.3.3-8)~式(6.3.3-10)计算(N/mm2);

    F——作用于中间支承加劲肋上端的集中压力(N)。

 2 当腹板在支座旁的区格λn,s>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,应按压弯构件计算其强度和在腹板平面外的稳定,支座加劲肋截面和计算长度应符合本标准第6.3.6条的规定,H的作用点在距腹板计算高度上边缘h0/4处,其值应按下式计算:

式中:a——对设中间横向加劲肋的梁,取支座端区格的加劲肋间距;对不设中间加劲肋的腹板,取梁支座至跨内剪力为零点的距离(mm)。

 3 当支座加劲肋采用图6.4.2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:

4 考虑腹板屈曲后强度的梁,腹板高厚比不应大于250,可按构造需要设置中间横向加劲肋。a>2.5h0和不设中间横向加劲肋的腹板,当满足本标准式(6.3.3-1)时,可取水平分力H=0。

                                                                                                                                         

图6.4.2 设置封头肋板的梁端构造

1-加劲肋;2-封头肋板

条文说明

6.4.2 当利用腹板受剪屈曲后强度时,拉力场对横向加劲肋的作用可以分成竖向和水平两个分力。对中间加劲肋来说,可以认为两相邻区格的水平力由翼缘承受。因此这类加劲肋只按轴心压力计算其在腹板平面外的稳定。
对于支座加劲肋,当和它相邻的区格利用屈曲后强度时,则必须考虑拉力场水平分力的影响,按压弯构件计算其在腹板平面外的稳定。本条除给出支座反力的计算公式和作用部位外,还给出多加一块封头板时的近似计算公式。

6.5 腹板开孔要求

6.5.1

腹板开孔梁应满足整体稳定及局部稳定要求,并应进行下列计算:

 1 实腹及开孔截面处的受弯承载力验算;

 2 开孔处顶部及底部T形截面受弯剪承载力验算。

条文说明

6.5.1 本条只给出了原则性的规定。实际腹板开孔梁多用于布设设备管线,避免管线从梁下穿过使建筑物层高增加的问题,尤其对高层建筑非常有利。

6.5.2

腹板开孔梁,当孔型为圆形或矩形时,应符合下列规定:

 1 圆孔孔口直径不宜大于梁高的0.70倍,矩形孔口高度不宜大于梁高的0.50倍,矩形孔口长度不宜大于梁高及3倍孔高。

 2 相邻圆形孔口边缘间的距离不宜小于梁高的0.25倍,矩形孔口与相邻孔口的距离不宜小于梁高及矩形孔口长度。

 3 开孔处梁上下T形截面高度均不宜小于梁高的0.15倍,矩形孔口上下边缘至梁翼缘外皮的距离不宜小于梁高的0.25倍。

 4 开孔长度(或直径)与T形截面高度的比值不宜大于12。

 5 不应在距梁端相当于梁高范围内设孔,抗震设防的结构不应在隅撑与梁柱连接区域范围内设孔。

 6 开孔腹板补强宜符合下列规定:

   1)圆形孔直径小于或等于1/3梁高时,可不予补强。当大于1/3梁高时,可用环形加劲肋加强[图6.5.2(a)],也可用套管[图6.5.2(b)]或环形补强板[图6.5.2(c)]加强;

   2)圆形孔口加劲肋截面不宜小于100mm×10mm,加劲肋边缘至孔口边缘的距离不宜大于12mm;圆形孔口用套管补强时,其厚度不宜小于梁腹板厚度;用环形板补强时,若在梁腹板两侧设置,环形板的厚度可稍小于腹板厚度,其宽度可取75mm~125mm;

   3)矩形孔口的边缘宜采用纵向和横向加劲肋加强,矩形孔口上下边缘的水平纵向加劲肋端部宜伸至孔口边缘以外单面加劲肋宽度的2倍,当矩形孔口长度大于梁高时,其横向加劲肋应沿梁全高设置;

                                                                       

                                                                                                                                          图6.5.2 钢梁圆形孔口的补强

4)矩形孔口加劲肋截面总宽度不宜小于翼缘宽度的1/2,厚度不宜小于翼缘厚度;当孔口长度大于500mm时,应在梁腹板两面设置加劲肋。

 7 腹板开孔梁材料的屈服强度不应大于420N/mm2。

条文说明

6.5.2 本条提出的梁腹板开洞时孔口及其位置的尺寸规定,主要参考美国钢结构标准节点构造大样。
用套管补强有孔梁的承载力时,可根据以下三点考虑:(1)可分别验算受弯和受剪时的承载力; (2)弯矩仅由翼缘承受;(3)剪力由套管和梁腹板共同承担,即:

式中:Vs——套管的受剪承载力;
Vw——梁腹板的受剪承载力。
补强管的长度一般等于梁翼缘宽度或稍短,管壁厚度宜比梁腹板厚度大一级。角焊缝的焊脚长度可取0.7t,t为梁腹板厚度。
研究表明,腹板开孔梁的受力特性与焊接截面梁类似。当需要进行补强时,采用孔上下纵向加劲肋的方法明显优于横向或沿孔外围加劲效果。钢梁矩形孔被补强以后,弯矩可以仅由翼缘承担,剪力由腹板和补强板共同承担。对于矩形开孔,美国Steel Design Guide Series 2中给出了下面一些计算公式:
1 不带补强的腹板开孔梁最大受弯承载力Mm按下列公式进行计算[见图6(a)]:

式中:Mp——塑性极限弯矩,Mp=fyZ(N·mm);
△As——腹板开孔削弱面积,△As=h0tw(mm2);
h0——腹板开孔高度(mm);
tw——腹板厚度(mm);
e——开孔偏心量,取正值(mm);
Z——未开孔截面塑性截面模量(mm3);
fy——钢材的屈服强度(N/mm2)。

图6 腹板开孔梁计算几何图形
2 带补强的腹板开孔梁最大受弯承载力Mm按下列公式进行计算[见图6(b)]:

式中:△As——腹板开孔削弱面积,△As=h0tw—2Ar;
Ar——腹板单侧加劲肋截面积。
上式中带补强指的是腹板矩形开孔上下用加劲肋对称补强的情况,对其他形状的孔可以适当简化成矩形孔的情况进行处理。更多的情况详见美国Steel Design Guide Series 2。



6.6 梁的构造要求

6.6.1

当弧曲杆沿弧面受弯时宜设置加劲肋,在强度和稳定计算中应考虑其影响。

条文说明

6.6.1 本条为新增条文。弧曲杆受弯时,上下翼缘产生平面外应力(图7),对于圆弧,其值和曲率半径成反比,未设置加劲肋时,由梁腹板承受其产生的拉力或压力,设置加劲肋后,则由加劲肋和梁腹板共同承担。翼缘除原有应力外,还应考虑其平面外应力,按三边支承板计算。

图7 弧曲杆受力示意
(上翼缘受压下翼缘受拉)
1-翼缘;2-腹板;3-加劲肋
另外,需要注意的是,由于接近腹板处翼缘的刚度较大,因此按弹性计算时翼缘平面外应力分布呈距离腹板越近数值越大的规律,沿翼缘平面内应力的分布也呈同样特点。

6.6.2

焊接梁的翼缘宜采用一层钢板,当采用两层钢板时,外层钢板与内层钢板厚度之比宜为0.5~1.0。不沿梁通长设置的外层钢板,其理论截断点处的外伸长度l1应符合下列规定:

式中:b——外层翼缘板的宽度(mm);

    t——外层翼缘板的厚度(mm);

    hf——侧面角焊缝和正面角焊缝的焊脚尺寸(mm)。

条文说明

6.6.2 多层板焊接组成的焊接梁,由于其翼缘板间是通过焊缝连接,在施焊过程中将会产生较大的焊接应力和焊接变形,且受力不均匀,尤其在翼缘变截面处内力线突变,出现应力集中,使梁处于不利的工作状态,因此推荐采用一层翼缘板。当荷载较大,单层翼缘板无法满足强度或可焊性的要求时,可采用双层翼缘板。当外层翼缘板不通长设置时,理论截断点处的外伸长度l1的取值是根据国内外的试验研究结果确定的。在焊接双层翼缘板梁中,翼缘板内的实测应力与理论计算值在距翼缘板端部一定长度l1范围内是有差别的,在端部差别最大,往里逐渐缩小,直至距端部l1处及以后,两者基本一致。l1的大小与有无端焊缝、焊缝厚度与翼缘板厚度的比值等因素有关。


7轴心受力构件

7.1 截面强度计算

7.1.1

轴心受拉构件,当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时,其截面强度计算应符合下列规定:

 1 除采用高强度螺栓摩擦型连接者外,其截面强度应采用下列公式计算:

式中:N——所计算截面处的拉力设计值(N);

    f——钢材的抗拉强度设计值(N/mm2);

    A——构件的毛截面面积(mm2);

    An——构件的净截面面积,当构件多个截面有孔时,取最不利的截面(mm2);

    fu——钢材的抗拉强度最小值(N/mm2);

    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)高强度螺栓数目。

条文说明

7.1.1 原规范在条文说明中给出了式(7.1.1-1)和式(7.1.1-2),并指出“如果今后采用屈强比更大的钢材,宜用这两个公式来计算,以确保安全”。当前,屈强比高于0.8的Q460钢已开始采用,为此,用这两个公式取代了净截面屈服的计算公式。对于Q235和Q345钢,用这两个公式可以节约钢材。
当沿构件长度有排列较密的螺栓孔时,应由净截面屈服控制,以免变形过大。

7.1.2

轴心受压构件,当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时,截面强度应按本标准式(7.1.1-1)计算。但含有虚孔的构件尚需在孔心所在截面按本标准式(7.1.1-2)计算。

条文说明

7.1.2 轴压构件孔洞有螺栓填充者,不必验算净截面强度。

7.1.3

轴心受拉构件和轴心受压构件,当其组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时,应将危险截面的面积乘以有效截面系数η,不同构件截面形式和连接方式的η值应符合表7.1.3的规定。

表7.1.3 轴心受力构件节点或拼接处危险截面有效截面系数


条文说明

7.1.3 有效截面系数是考虑了杆端非全部直接传力造成的剪切滞后和截面上正应力分布不均匀的影响。

7.2 轴心受压构件的稳定性计算

7.2.1

除可考虑屈服后强度的实腹式构件外,轴心受压构件的稳定性计算应符合下式要求:

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),根据构件的长细比(或换算长细比)、钢材屈服强度和表7.2.1-1、表7.2.1-2的截面分类,按本标准附录D采用。

表7.2.1-1 轴心受压构件的截面分类(板厚t<40mm)

注:1a*类含义为Q235钢取b类,Q345、Q390、Q420和Q460钢取a类;b*类含义为Q235钢取c类,Q345、Q390、Q420和Q460钢取b类;

   2 无对称轴且剪心和形心不重合的截面,其截面分类可按有对称轴的类似截面确定,如不等边角钢采用等边角钢的类别;当无类似截面时,可取c类。

表7.2.1-2 轴心受压构件的截面分类(板厚t≥40mm)

条文说明

7.2.1 式(7.2.1)改用轴心压力设计值与构件承载力之比的表达式,有别于截面强度的应力表达式,使概念明确。
热轧型钢的残余应力峰值和钢材强度无关,它的不利影响随钢材强度的提高而减弱,因此,对屈服强度达到和超过345MPa的b/h>0.8的H型钢和等边角钢的稳定系数φ可提高一类采用。
板件宽厚比超过本标准第7.3.1条规定的实腹式构件应按本标准式(7.3.3-1)计算轴心受压构件的稳定性。

7.2.2

实腹式构件的长细比λ应根据其失稳模式,由下列公式确定:

 1 截面形心与剪心重合的构件:

   1)当计算弯曲屈曲时,长细比按下列公式计算:

式中:l0x、l0y——分别为构件对截面主轴x和y的计算长度,根据本标准第7.4节的规定采用(mm);

    ix、iy——分别为构件截面对主轴x和y的回转半径(mm)。

   2)当计算扭转屈曲时,长细比应按下式计算,双轴对称十字形截面板件宽厚比不超过15εk者,可不计算扭转屈曲。

式中:I0、It、Iw——分别为构件毛截面对剪心的极惯性矩(mm4)、自由扭转常数(mm4)和扇性惯性矩(mm6),对十字形截面可近似取Iw=0;

    lw——扭转屈曲的计算长度,两端铰支且端截面可自由翘曲者,取几何长度l;两端嵌固且端部截面的翘曲完全受到约束者,取0.5l(mm)。

 2 截面为单轴对称的构件:

   1)计算绕非对称主轴的弯曲屈曲时,长细比应由式(7.2.2-1)、式(7.2.2-2)计算确定。计算绕对称主轴的弯扭屈曲时,长细比应按下式计算确定:

式中:ys——截面形心至剪心的距离(mm);

    i0——截面对剪心的极回转半径,单轴对称截面i20=y2s+i2x+i2y(mm);

    λz——扭转屈曲换算长细比,由式(7.2.2-3)确定。

   2)等边单角钢轴心受压构件当绕两主轴弯曲的计算长度相等时,可不计算弯扭屈曲。塔架单角钢压杆应符合本标准第7.6节的相关规定。

   3)双角钢组合T形截面构件绕对称轴的换算长细比λyz可按下列简化公式确定:

                                                     

图7.2.2-1 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-不等边角钢短肢宽度

3 截面无对称轴且剪心和形心不重合的构件,应采用下列换算长细比:

式中:Nxyz——弹性完善杆的弯扭屈曲临界力,由式(7.2.2-15)确定(N);

    xs、ys——截面剪心的坐标(mm);

    i0——截面对剪心的极回转半径(mm);

    Nx、Ny、Nz——分别为绕x轴和y轴的弯曲屈曲临界力和扭转屈曲临界力(N);

    E、G——分别为钢材弹性模量和剪变模量(N/mm2)。

 4 不等边角钢轴心受压构件的换算长细比可按下列简化公式确定(图7.2.2-2):


条文说明

7.2.2 本条对原规范第5.1.2条进行了局部修改。截面单轴对称构件换算长细比的计算公式(7.2.2-4)和单、双角钢的简化公式,都来自弹性稳定理论,这些公式用于弹塑性范围时偏于保守,原因是当构件进入非弹性后其弹性模量下降为Et=τE,但剪切模量G并不和E同步下降,在构件截面全部屈服之前可以认为G保持常量。计算分析和试验都表明,等边单角钢轴压构件当两端铰支且没有中间支点时,绕强轴弯扭屈曲的承载力总是高于绕弱轴弯曲屈曲承载力,因此条文明确指出这类构件无须计算弯扭屈曲,并删去了原公式(5.1.2-5)。双角钢截面轴压构件抗扭刚度较强,对弯扭屈曲承载力的影响较弱,仍保留原来的弹性公式,只是表达方式上作了改变。绕平行轴屈曲的单角钢压杆,一般在端部用一个肢连接,压力有偏心,并且中间常连有其他构件,其换算长细比的规定见本标准第7.6节。
本条增加了截面无对称轴构件弯扭屈曲换算长细比的计算公式(7.2.2-14)和不等边单角钢的简化公式(7.2.2-20)、公式(7.2.2-21),这些公式用于弹性构件,在非弹性范围偏于安全,若要提高计算精度,可以在式(7.2.2-22)的右端乘以

7.2.3

格构式轴心受压构件的稳定性应按本标准式(7.2.1)计算,对实轴的长细比应按本标准式(7.2.2-1)或式(7.2.2-2)计算,对虚轴[图7.2.3(a)]的x轴及图7.2.3(b)、图7.2.3(c)的x轴和y轴应取换算长细比。换算长细比应按下列公式计算:

 1 双肢组合构件[图7.2.3(a)]:

                                                                                                                                               

图7.2.2-2 不等边角钢

注:v轴为角钢的弱轴,b1为角钢长肢宽度

图7.2.3 格构式组合构件截面

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(mm2)。

 2 四肢组合构件[图7.2.3(b)]:

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(mm2)。

 3 缀件为缀条的三肢组合构件[图7.2.3(c)]:

式中:A1——构件截面中各斜缀条毛截面面积之和(mm2);

    θ——构件截面内缀条所在平面与x轴的夹角。

条文说明

7.2.3 对实腹式构件,剪力对弹性屈曲的影响很小,一般不予考虑。但是格构式轴心受压构件,当绕虚轴弯曲时,剪切变形较大,对弯曲屈曲临界力有较大影响,因此计算式应采用换算长细比来考虑此不利影响。换算长细比的计算公式是按弹性稳定理论公式经简化而得。
一般来说,四肢构件截面总的刚度比双肢的差,构件截面形状保持不变的假定不一定能完全做到,而且分肢的受力也较不均匀,因此换算长细比宜取值偏大一些。

7.2.4 -7.2.5

7.2.4 缀件面宽度较大的格构式柱宜采用缀条柱,斜缀条与构件轴线间的夹角应为40°~70°。缀条柱的分肢长细比λ1不应大于构件两方向长细比较大值λmax的0.7倍,对虚轴取换算长细比。格构式柱和大型实腹式柱,在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔,横隔的间距不宜大于柱截面长边尺寸的9倍且不宜大于8m。

7.2.5 缀板柱的分肢长细比λ1不应大于40εk,并不应大于λmax的0.5倍,当λmax<50时,取λmax=50。缀板柱中同一截面处缀板或型钢横杆的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。

条文说明

7.2.4、7.2.5 对格构式受压构件的分肢长细比λ1的要求,主要是为了不使分肢先于构件整体失去承载能力。对缀条组合的轴心受压构件,由于初弯曲等缺陷的影响,构件受力时呈弯曲状态,使两分肢的内力不等。对缀板组合轴心受压构件,与缀条组合的构件类似。
缀条柱在缀材平面内的抗剪与抗弯刚度比缀板柱好,故对缀材面剪力较大的格构式柱宜采用缀条柱。但缀板柱构件简单,故常用作轴心受压构件。
在格构式柱和大型实腹柱中设置横隔是为了增加抗扭刚度,根据我国的实践经验,本条对横隔的间距作了具体规定。

7.2.6

用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件,采用普通螺栓连接时应按格构式构件进行计算;除此之外,可按实腹式构件进行计算,但受压构件填板间的距离不应超过40i,受拉构件填板间的距离不应超过80i。i为单肢截面回转半径,应按下列规定采用:

 1 当为图7.2.6(a)、图7.2.6(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半径;

 2 当为图7.2.6(c)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应少于2个。

                                                                   

                                                                                              图7.2.6 计算截面回转半径时的轴线示意图

条文说明

7.2.6 对双角钢或双槽钢构件的填板间距作了规定,对于受压构件是为了保证一个角钢或一个槽钢的稳定;对于受拉构件是为了保证两个角钢和两个槽钢共同工作并受力均匀。由于此种构件两分肢的距离很小,填板的刚度很大,根据我国多年的使用经验,满足本条要求的构件可按实腹构件进行计算,不必对虚轴采用换算长细比。但是用普通螺栓和填板连接的构件,由于孔隙情况不同,容易造成两肢受力不等,连接变形达不到实腹构件的水平,影响杆件的承载力,因此需要按格构式计算,公式为本标准式(7.2.3-1)。

7.2.7-7.2.8

7.2.7 轴心受压构件剪力V值可认为沿构件全长不变,格构式轴心受压构件的剪力V应由承受该剪力的缀材面(包括用整体板连接的面)分担,其值应按下式计算:


7.2.8 两端铰支的梭形圆管或方管状截面轴心受压构件(图7.2.8)的稳定性应按本标准式(7.2.1)计算。其中A取端截面的截面面积A1,稳定系数φ应根据按下列公式计算的换算长细比λe确定:

式中:l0——构件计算长度(mm);

    i1——端截面回转半径(mm);

    γ——构件楔率;

    D2、b2——分别为跨中截面圆管外径和方管边长(mm);

    D1、b1——分别为端截面圆管外径和方管边长(mm)。

                                                     

                                                                                 图7.2.8 梭形管状轴心受压构件

条文说明

7.2.8 本条为新增内容,式(7.2.8)是基于稳定分析得出的。梭形钢管柱整体稳定性计算及设计方法主要参考清华大学的研究工作。首先,通过对梭形钢管柱整体弹性屈曲荷载的理论推导与数值计算结果的比对,提出了其换算长细比的计算公式。其次,利用大挠度弹塑性有限元数值分析方法,取多组算例对梭形钢管柱的稳定承载力进行研究,并形成梭形钢管柱的稳定承载力与换?算长细比之间的曲线关系。最后,仍以上述换算长细比为基本参数,比较梭形钢管柱弹塑性计算稳定承载力与等截面柱子曲线之间的关系,进而合理确定梭形钢管柱整体稳定承载力的设计方法。在梭形柱弹塑性承载力数值计算中,考虑了柱子初始缺陷的不利影响,其楔率的变化范围在0~1.5之间。

7.2.9

钢管梭形格构柱的跨中截面应设置横隔。横隔可采用水平放置的钢板且与周边缀管焊接,也可采用水平放置的钢管并使跨中截面成为稳定截面。两端铰支的三肢钢管梭形格构柱应按本标准式(7.2.1)计算整体稳定。稳定系数φ应根据下列公式计算的换算长细比λ0确定:

式中:As——单根分肢的截面面积(mm2);

    Ncr、Ncr,s、Ncr,a——分别为屈曲临界力、对称屈曲模态与反对称屈曲模态对应的屈曲临界力(N);

    I0、Im、I1——分别为钢管梭形格构柱柱端、1/4跨处以及跨中截面对应的惯性矩(图7.2.9)(mm4);

    Kv,s、Kv,a——分别为对称屈曲与反对称屈曲对应的截面抗剪刚度(N);

    η1、η2——与截面惯性矩有关的计算系数;

    b0、bm、b1——分别为梭形柱柱端、1/4跨处和跨中截面的边长(mm);

    ls0——梭形柱节间高度(mm);

    Id、Is——横缀杆和弦杆的惯性矩(mm4);

    As——单个分肢的截面面积(mm2);

    E——材料的弹性模量(N/mm2)。

                                                                                                                 

                                                                                                                                              图7.2.9 钢管梭形格构柱

条文说明

7.2.9 空间多肢钢管梭形格构柱常用于轴心受压构件,在工程上应用愈来愈多,但目前缺乏设计理论指导。清华大学与同济大学的理论和试验研究结果表明,挺直钢管梭形格构柱的屈曲模态(最低阶)依据其几何及截面尺寸可能发生单波形的对称屈曲和反对称屈曲。通过理论推导与对大量的弹性屈曲有限元计算结果进行分析,证明公式(7.2.9-3)与(7.2.9-5)能够比较准确地估算钢管梭形格构柱的对称与反对称屈曲荷载。考虑其几何初始缺陷的影响,其破坏时的变形模式表现为单波形、非对称“S”形及反对称三种,取决于挺直钢管梭形格构柱的失稳模态与初始缺陷的分布及幅值大小。考虑钢管梭形格构柱的整体几何初始缺陷的影响(幅值取L/750),对其承载力进行了大挠度弹塑性分析以及试验研究。研究结果表明,按照式(7.2.9-1)计算获得的换算长细比并采用b类截面柱子曲线确定钢管梭形格构柱整体稳定系数比较合适且偏于安全。

7.3 实腹式轴心受压构件的局部稳定和屈曲后强度

7.3.1

实腹轴心受压构件要求不出现局部失稳者,其板件宽厚比应符合下列规定:

 1 H形截面腹板

 式中:λ——构件的较大长细比;当λ<30时,取为30;当λ>100时,取为100;

    h0、tw——分别为腹板计算高度和厚度,按本标准表3.5.1注2取值(mm)。

 2 H形截面翼缘

式中:b、tf——分别为翼缘板自由外伸宽度和厚度,按本标准表3.5.1注2取值。

 3 箱形截面壁板

式中:b——壁板的净宽度,当箱形截面设有纵向加劲肋时,为壁板与加劲肋之间的净宽度。

 4 T形截面翼缘宽厚比限值应按式(7.3.1-2)确定。

 T形截面腹板宽厚比限值为:

对焊接构件,h0取腹板高度hw;对热轧构件,h0取腹板平直段长度,简要计算时,可取h0=hw—tf,但不小于(hw—20)mm。

 5 等边角钢轴心受压构件的肢件宽厚比限值为:

式中:w、t——分别为角钢的平板宽度和厚度,简要计算时w可取为b—2t,b为角钢宽度;

    λ——按角钢绕非对称主轴回转半径计算的长细比。

 6 圆管压杆的外径与壁厚之比不应超过100ε2k。

条文说明

7.3.1 由于高强度角钢应用的需要,增加了等边角钢肢的宽厚比限值。不等边角钢没有对称轴,失稳时总是呈弯扭屈曲,稳定计算包含了肢件宽厚比影响,不再对局部稳定作出规定。

7.3.2

当轴心受压构件的压力小于稳定承载力φAf时,可将其板件宽厚比限值由本标准第7.3.1条相关公式算得后乘以放大系数图示暂不可用确定。

条文说明

7.3.2 根据等稳准则,构件实际压力低于其承载力时,相应的局部屈曲临界力可以降低,从而使宽厚比限值放宽。

7.3.3

板件宽厚比超过本标准第7.3.1条规定的限值时,可采用纵向加劲肋加强;当可考虑屈曲后强度时,轴心受压杆件的强度和稳定性可按下列公式计算:

式中:Ane、Ae——分别为有效净截面面积和有效毛截面面积(mm2);

    Ani、Ai——分别为各板件净截面面积和毛截面面积(mm2);

    φ——稳定系数,可按毛截面计算;

    ρi——各板件有效截面系数,可按本标准第7.3.4条的规定计算。

7.3.4

H形、工字形、箱形和单角钢截面轴心受压构件的有效截面系数ρ可按下列规定计算:

 1 箱形截面的壁板、H形或工字形的腹板:

条文说明

7.3.4 为计算简便起见,本条区分ρ是否小于1.0的界限由本标准式(7.3.1-3)、式(7.3.1-6)及式(7.3.1-8)确定,虽然对长细比大于52εk的箱形截面和长细比大于80εk的单角钢偏于安全。但和原规范第5.4.6条相比,本条已有较大的改进。

7.3.5

H形、工字形和箱形截面轴心受压构件的腹板,当用纵向加劲肋加强以满足宽厚比限值时,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。

7.4 轴心受力构件的计算长度和容许长细比

7.4.1

确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时,其计算长度l0应按表7.4.1-1的规定采用;采用相贯焊接连接的钢管桁架,其构件计算长度l0可按表7.4.1-2的规定取值;除钢管结构外,无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均应取其等于几何长度。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,在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。

表7.4.1-1 桁架弦杆和单系腹杆的计算长度l0

注:1 l为构件的几何长度(节点中心间距离),l1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。

表7.4.1-2 钢管桁架构件计算长度l0

注:1 l1为平面外无支撑长度,l为杆件的节间长度;

   2 对端部缩头或压扁的圆管腹杆,其计算长度取l;

   3 对于立体桁架,弦杆平面外的计算长度取0.9l,同时尚应以0.9l1按格构式压杆验算其稳定性。

条文说明

7.4.1 本条沿用原规范第5.3.1条的一部分并补充了钢管桁架构件的计算长度系数。由于立体钢管桁架应用非常普遍,钢管桁架构件的计算长度系数应反映出立体钢管桁架与平面钢管桁架的区别。一般情况下,立体桁架杆件的端部约束比平面桁架强,故在本标准中对立体桁架与平面桁架杆件的计算长度系数的取值稍有区分,以反映其约束强弱的影响。
对于弦杆平面内计算长度系数的取值,考虑到平面桁架与立体桁架对杆件面内约束的差别不大,故均取0.9。对于支座斜杆和支座竖杆,由于其受力较大,受周边构件的约束较弱,其计算长度系数取1.0。
关于再分式腹杆体系的主斜杆和K形腹杆体系的竖杆在桁架平面内的计算长度,由于此种杆件的上段与受压弦杆相连,端部的约束作用较差,因此规定该段在桁架平面内的计算长度系数采用1.0而不采用0.8。

7.4.2

确定在交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的长细比时,在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点的距离;在桁架平面外的计算长度,当两交叉杆长度相等且在中点相交时,应按下列规定采用:

式中:l——桁架节点中心间距离(交叉点不作为节点考虑)(mm);

    N、N0——所计算杆的内力及相交另一杆的内力,均为绝对值;两杆均受压时,取N0≤N,两杆截面应相同(N)。

 2 拉杆,应取l0=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。当交叉腹杆为单边连接的单角钢时,应按本标准第7.6.2条的规定确定杆件等效长细比。

条文说明

7.4.2 桁架交叉腹杆的压杆在桁架平面外的计算长度,参考德国规范进行了修改,列出了四种情况的计算公式,适用两杆长度和截面均相同的情况。

7.4.3

当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍(图7.4.3)且两节间的弦杆轴心压力不相同时,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):

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。

                                                                       

图7.4.3 弦杆轴心压力在侧向支承点间有变化的桁架简图

1-支撑;2-桁架

条文说明

7.4.3 桁架弦杆侧向支承点之间相邻两节间的压力不等时,通常按较大压力计算稳定,这比实际受力情况有利。通过理论分析并加以简化,采用了公式(7.4.3)的折减计算长度办法来考虑此有利因素的影响。
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式(7.4.3)确定(受拉主斜杆仍取l1)。

7.4.4

塔架的单角钢主杆,应按所在两个侧面的节点分布情况,采用下列长细比确定稳定系数φ:

 1 当两个侧面腹杆体系的节点全部重合时[图7.4.4(a)]:

                                         图7.4.4 不同腹杆体系的塔架

式中:iy——截面绕非对称主轴的回转半径;

    l、iu——分别为较大的节间长度和绕平行轴的回转半径。

 4 当角钢宽厚比符合本标准第7.3.4条第2款要求时,应按该款规定确定系数φ,并按本标准第7.3.3条的规定计算主杆的承载力。

条文说明

7.4.4 相邻侧面节点全部重合者,主杆绕非对称主轴(即最小轴)屈曲。节点部分重合者绕平行轴屈曲并伴随着扭转,计算长度因扭转因素而增大。节点全部不重合者同时绕两个主轴弯曲并伴随着扭转,计算长度增大得更多。

7.4.5

塔架单角钢人字形或V形主斜杆,当辅助杆多于两道时,宜连接两相邻侧面的主斜杆以减小其计算长度。当连接有不多于两道辅助杆时,其长细比宜乘以1.1的放大系数。

条文说明

7.4.5 主斜杆对辅助杆提供平面外支点,因而计算长度需要增大。

7.4.6

验算容许长细比时,可不考虑扭转效应,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。轴心受压构件的容许长细比宜符合下列规定:

 1 跨度等于或大于60m的桁架,其受压弦杆、端压杆和直接承受动力荷载的受压腹杆的长细比不宜大于120;

 2 轴心受压构件的长细比不宜超过表7.4.6规定的容许值,但当杆件内力设计值不大于承载能力的50%时,容许长细比值可取200。

表7.4.6 受压构件的长细比容许值

条文说明

7.4.6 构件容许长细比的规定,主要是避免构件柔度太大,在本身自重作用下产生过大的挠度和运输、安装过程中造成弯曲,以及在动力荷载作用下发生较大振动。对受压构件来说,由于刚度不足产生的不利影响远比受拉构件严重。
调查证明,主要受压构件的容许长细比值取为150,一般的支撑压杆取为200,能满足正常使用的要求。考虑到国外多数规范对压杆的容许长细比值的规定均较宽泛,一般不分压杆受力情况均规定为200,经研究并参考国外资料,在第2款中增加了内力不大于承载能力50%的杆件,其长细比可放宽到200。
相比原规范,本条适当增加了容许长细比为200的构件范围。

7.4.7

验算容许长细比时,在直接或间接承受动力荷载的结构中,计算单角钢受拉构件的长细比时,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。受拉构件的容许长细比宜符合下列规定:

 1 除对腹杆提供平面外支点的弦杆外,承受静力荷载的结构受拉构件,可仅计算竖向平面内的长细比;

 2 中级、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200;

 3 在设有夹钳或刚性料耙等硬钩起重机的厂房中,支撑的长细比不宜超过300;?

 4 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;

 5 跨度等于或大于60m的桁架,其受拉弦杆和腹杆的长细比,承受静力荷载或间接承受动力荷载时不宜超过300,直接承受动力荷载时不宜超过250;

 6 受拉构件的长细比不宜超过表7.4.7规定的容许值。柱间支撑按拉杆设计时,竖向荷载作用下柱子的轴力应按无支撑时考虑。

表7.4.7 受拉构件的容许长细比

条文说明

7.4.7 受拉构件的容许长细比值,基本上保留了我国多年使用经验所规定的数值。
吊车梁下的交叉支撑在柱压缩变形影响下有可能产生压力,因此,当其按拉杆进行柱设计时不应考虑由于支撑的作用而导致的轴力降低。
桁架受压腹杆在平面外的计算长度取l0(见表7.4.1-1)是以下端为不动点为条件的。为此,起支承作用的下弦杆必须有足够的平面外刚度。

7.4.8

上端与梁或桁架铰接且不能侧向移动的轴心受压柱,计算长度系数应根据柱脚构造情况采用,对铰轴柱脚应取1.0,对底板厚度不小于柱翼缘厚度2倍的平板支座柱脚可取为0.8。由侧向支撑分为多段的柱,当各段长度相差10%以上时,宜根据相关屈曲的原则确定柱在支撑平面内的计算长度。

条文说明

7.4.8 平板柱脚在柱压力作用下有一定转动刚度,刚度大小和底板厚度有关,当底板厚度不小于柱翼缘厚度2倍时,柱计算长度系数可取0.8。
柱屈曲时上、下两段为一整体。考虑两段的相互约束关系,可以充分利用材料的潜力。
当柱分为两段时,计算长度可由下式确定(图8):

式中:β——短段与长段长度之比,β=a/l。
当采用平板柱脚,其底板厚度不小于翼缘厚度两倍时,下段长度可乘以系数0.8。

7.5 轴心受压构件的支撑

7.5.1

用作减小轴心受压构件自由长度的支撑,应能承受沿被撑构件屈曲方向的支撑力,其值应按下列方法计算:

式中:N——被撑构件的最大轴心压力(N);

    n——柱列中被撑柱的根数;

    ∑Ni——被撑柱同时存在的轴心压力设计值之和(N)。

 4 当支撑同时承担结构上其他作用的效应时,应按实际可能发生的情况与支撑力组合。

 5 支撑的构造应使被撑构件在撑点处既不能平移,又不能扭转。

条文说明

7.5.1 本条除第4款、第5款外均沿用原规范第5.1.7条。当其他荷载效应使支撑杆件受压时,它的支撑作用相应减弱,原规范第4款规定有可能导致可靠度不足,现加以修改,还新增了第5款以保证支撑能够起应有的作用。
支撑多根柱的支撑,往往承受较大的支撑力,因此不能再只按容许长细比选择截面,需要按支撑力进行计算,且一道支撑架在一个方向所撑柱数不宜超过8根。

7.5.2

桁架受压弦杆的横向支撑系统中系杆和支承斜杆应能承受下式给出的节点支撑力(图7.5.2):

式中:∑N——被撑各桁架受压弦杆最大压力之和(N);

    m——纵向系杆道数(支撑系统节间数减去1);

    n——支撑系统所撑桁架数。


条文说明

7.5.2 式(7.5.2)相当于本标准式(7.5.1-3)和式(7.5.1-4)的组合

7.5.3

塔架主杆与主斜杆之间的辅助杆(图7.5.3)应能承受下列公式给出的节点支撑力:

                                                 式中:N——主杆压力设计值(N)。

条文说明

7.5.3 式(7.5.3)也可用于两主斜杆之间的辅助杆,此时N应取两主斜杆压力之和。

7.6 单边连接的单角钢

7.6.1

桁架的单角钢腹杆,当以一个肢连接于节点板时(图7.6.1),除弦杆亦为单角钢,并位于节点板同侧者外,应符合下列规定:

 1 轴心受力构件的截面强度应按本标准式(7.1.1-1)和式(7.1.1-2)计算,但强度设计值应乘以折减系数0.85。

 2 受压构件的稳定性应按下列公式计算:

式中:λ——长细比,对中间无联系的单角钢压杆,应按最小回转半径计算,当λ<20时,取λ=20;

    η——折减系数,当计算值大于1.0时取为1.0。

 3 当受压斜杆用节点板和桁架弦杆相连接时,节点板厚度不宜小于斜杆肢宽的1/8。

条文说明

7.6.1 本条基本沿用原规范的规定。若腹杆与弦杆在节点板同侧(图9),偏心较小,可按一般单角钢对待。

图9 腹板与弦杆的同侧连接
1-弦杆;2-腹杆;3-节点板

7.6.2

塔架单边连接单角钢交叉斜杆中的压杆,当两杆截面相同并在交叉点均不中断,计算其平面外的稳定性时,稳定系数φ应由下列等效长细比查本标准附录D表格确定:

式中:αe——系数,应按表7.6.2的规定取值;

    μu——计算长度系数;

    l1——交叉点至节点间的较大距离(图7.6.2)(mm);

    λe——换算长细比;

    l0——计算长度,当相交另一杆受压,应按本标准式(7.4.2-1)计算;当相交另一杆受拉,应按本标准式(7.4.2-3)计算(mm)。
                                                                                                     

图7.6.2 在非中点相交的斜杆


表7.6.2 系数αe取值

条文说明

7.6.2 单边连接的单角钢交叉斜杆平面外稳定性计算,既要考虑杆与杆的约束作用,又要考虑端部偏心和约束的影响。端部偏心的状况随主杆截面不同而有所区别,需要采用不同的系数αc。

7.6.3

单边连接的单角钢压杆,当肢件宽厚比w/t大于14εk时,由本标准式(7.2.1)和式(7.6.1-1)确定的稳定承载力应乘以按下式计算的折减系数ρe:


条文说明

7.6.3 单边连接的单角钢受压后,不仅呈现弯曲,还同时呈现扭转。限制肢件宽厚比的目的主要是保证杆件扭转刚度达到一定水平,以免过早失稳。对于高强度钢材,这一限值有时难以达到,因此给出超限时的承载力计算公式。


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