钢结构设计原理：轴心受力构件.pptVIP

为了说明问题的方便，以忽略腹板的热轧H型钢柱为例，推求临界应力： 根据前述推导可知，N作用下增加的挠度也呈正弦曲线分布，即 对于仅考虑初弯曲的轴心压杆，截面边缘开始屈服的条件为： 解式4-18，其有效根即为以截面边缘屈服为准则的临界应力： 上式称为柏利(Perry)公式。 前面推导仅针对铰支支承情况，实际压杆支承千差万别，对于任意支承情况的压杆，其临界力为： （3）由截面面积A和两主轴方向的回转半径ix，iy，优先选用轧制型钢，如工字钢、H型钢等。型钢截面不能满足时，选用组合截面，组合截面的尺寸可由回转半径确定。 截面任一点的弯矩为： 所以截面任一点的剪力为： 横缀条设计方法： 交叉缀条体系的横缀条应按轴压构件计算，取其内力N=V1； 单缀条体系为减小分肢的计算长度，可设横缀条，其截面一般与斜缀条相同，或按容许长细比[λ]=150确定。 第4.5节 柱头和柱脚 1. 梁与柱的连接2. 柱脚 1.掌握柱头、柱脚的构造和设计 本节目录 基本要求 4.5.1 柱头（梁与柱的连接） 1、柱头的定义及作用 柱头是指柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分。其作用是将梁等上部结构的荷载传到柱身。 2、连接构造设计的原则 传力明确、过程简洁、安全可靠、经济合理，并具有足够的刚度且构造又不复杂，便于制造和安装。 3、柱头的连接方式 按梁安放在柱头的位置不同，柱头有两种连接方式，一种是将梁直接放在柱顶上的顶面连接，另一种是将梁连于柱侧面的侧面连接。 轴心受压柱与梁的连接主要采用铰接。 对实腹式柱： 柱顶设一块柱顶板来安放梁，柱顶板厚度一般采用16～25mm，平面尺寸一般向柱四周外伸20～30mm 。当梁支座反力较大时，为了提高顶板的抗弯刚度，可在顶板上面加焊一块垫板，在顶板的下面设加劲肋。这样，柱顶板本身不需要太厚，一般≥14mm即可。梁端支承加劲肋采用突缘板形式，其底部刨平（或铣平），与柱顶板直接顶紧。　　 为了便于制造和安装,两相邻梁相接处预留10～20mm间隙，待安装就位后，在靠近梁下翼缘处的梁支座加劲肋间填以钢板，并用螺栓连接。 传力路线： 梁 突缘 柱顶板 加劲肋 柱身 焊缝 垫板 焊缝? 焊缝? 柱顶板 垫块 柱顶板宽 梁 端板 填块 垫块 加劲 肋 焊缝① 焊缝② 柱顶板厚 ≥14mm 10~20mm N/2 b1/2 h1 b1 图4.5.1 当梁传来的压力N很大时，致使焊缝②的长度很大，构造不合理。为此，可把柱子的腹板开一个槽，使前后两根加劲肋变成一整块钢板，成为双悬臂梁。 对其它情况构造列举如下图： 隔板 (c) (d) 承托 刨平顶紧 (b) 承托 (a) 刨平顶紧 图4.5.2 4.5.2 柱脚 1、柱脚的定义及作用 柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受的力传递和分布到基础,并将柱固定于基础。 2、柱脚型式和构造 仅有底板的柱脚 底板 底板 L B (a) (b) 图4.5.3 有靴梁带隔板的柱脚 隔板 锚栓 有靴梁的柱脚 靴梁 底板 垫板 靴梁 底板 图4.5.4 图4.5.5 有靴梁、肋板、隔板的柱脚 肋板 靴梁 a1 b1 隔板 3、柱脚的计算 （1）柱脚传力途径 柱 靴梁 底板 混凝土基础 隔板（肋板） 实际计算不考虑 （2）底板的计算 ①底板的面积 底板的平面尺寸决定于基础材料的抗压能力，基础对底板的压应力可近似认为是均匀分布的,这样，所需要的底板净面积An应技下式确定： 式中： N—作用柱脚的压力设计值； An—底板宽乘以长,减去锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的1～1.5倍。 fc--基础混凝土轴心抗压强度设计值； βc--基础混凝土局部承压时的强度提高系数； ②底板的厚度 底板的厚度由板的抗弯强度确定。在基础的均匀反力作用下，将柱端、靴梁、隔板和肋板视为底板的支承，可将底板分为不同受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。取不同区格弯矩最大值用来确定底板厚度。 在均布的基础反力q的作用下，各区格底板单位宽度的最大弯矩为： 四边支承区格(a为短边长度，b为长边度)： α—系数，与b/a有关，见下表。 0.086 1.6 0.125 0.119 0.101 0.099 0.095 0.091 α ≥4.0 3.0 2.0 1.9 1.8 1.7 b/a 0.081 0.075 0.069 0.063 0.055 0.048 α 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 b/a 三边支承区格： --自