2010年一級注冊建筑師鋼結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)精選(23)

　　( 3 )局部穩(wěn)定

　　軸心受壓構(gòu)件的截面大多由若干矩形平面薄板所組成(圓管截面除外)。例如圖 6 -31 所示焊接或軋制工字形( H 形)截面，可看作由兩塊翼緣板和一塊腹板所組成：其腹板為一四邊支承板，在構(gòu)件高度方向分別支承于壓桿的頂板和底板，沿其縱向則分別支承于兩翼緣板;對翼緣板而言，可把半塊翼緣板看作三邊支承和一邊自由的矩形薄板。在軸心受壓構(gòu)件中，這些組成板件分別受到沿縱向作用于板件中面的均布壓力。當(dāng)壓力大到一定程度，在構(gòu)件尚未喪失整體穩(wěn)定性以前，個別板件可能先不能保持其平面平衡狀態(tài)而發(fā)生波形凸曲，喪失了穩(wěn)定性。由于此時只是個別板件喪失穩(wěn)定，而構(gòu)件并未失去整體穩(wěn)定性，因而個別板件先行失穩(wěn)的現(xiàn)象就稱為構(gòu)件失去局部穩(wěn)定性。構(gòu)件失去局部穩(wěn)定性，一般情況下并不使構(gòu)件立即破壞，只是失去穩(wěn)定的板件不能再繼續(xù)分擔(dān)或少分擔(dān)所增加的荷載而使整個構(gòu)件的承載能力有所減少，并改變了原來構(gòu)件的受力狀態(tài)而有可能使原構(gòu)件提前失去整體穩(wěn)定性。因而在軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計中一般不應(yīng)使組成板件局部失穩(wěn)。規(guī)范中是通過限制這些組成板件的寬(高)厚比來保證其不先于構(gòu)件失去局部穩(wěn)定性的。例如對工程中最為常見的工字形組合截面軸心受壓構(gòu)件(圖 6 -31a ) ，規(guī)范規(guī)定按以下公式來計算組成板件的局部穩(wěn)定性：

　　式中 b1和t? 翼緣板的自由外伸寬度和厚度;

　　H0和tw ? 腹板的計算高度和厚度;

　　fy? 鋼材屈服強度;

　　λ?構(gòu)件對截面兩主軸(x-x 軸和 y-y 軸)長細(xì)比中的較大值(即λ=max(λx ，λ y }) ：當(dāng)λ< 30 時，取λ= 30 ;當(dāng)λ>100 時，取λ= 100 。

　　熱軋普通工字鋼和槽鋼的翼緣和腹板均較厚，局部穩(wěn)定有保證，不必計算。其他截面形式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定計算規(guī)定見規(guī)范第 5 . 4 節(jié)。

　　( 4 )剛度

　　按前述公式( 6 -23 )計算。

　　4 .截面設(shè)計

　　拉桿截面的設(shè)計較為簡單。在選定了構(gòu)件截面形式和所用鋼材的牌號后，即可根據(jù)構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計值 N 和構(gòu)件在兩個方向的計算長度lox和loy， ，按強度(式 6 -24 )和剛度(式 6 -23 )公式求得需要的構(gòu)件截面面積和必須具有的回轉(zhuǎn)半徑ix和iy，由型鋼表上選取采用的截面尺寸，然后按前述式( 6 -24 )和( 6 -23 )分別驗算截面的強度和剛度。

　　壓桿(柱子)截面的設(shè)計首先是選定截面形式，務(wù)使所設(shè)計的壓桿截面用鋼量最省，制造簡單和便于與其他構(gòu)件相連接。實腹式軸壓柱的常用截面在我國過去由于熱軋 H 型鋼還未投產(chǎn)，因而主要是焊接工字形和焊接箱形截面?，F(xiàn)在熱軋 H 型鋼在馬鞍山、萊蕪和鞍山已相繼投產(chǎn)。熱軋 H 型鋼翼緣寬，側(cè)向剛度大，抗扭和抗震能力強，翼緣內(nèi)外表面平行便于與其他構(gòu)件連接，制造工程量少，因而該優(yōu)先用作柱截面。對工字形( H 形)鋼柱，初步設(shè)計時截面深度 h 與柱的高度月間的比例可近似?。?/p>

　　桁架構(gòu)件常用截面是由雙角鋼組成的 T 形截面，也可采用剖分 T 型鋼。單角鋼截面主要用于塔架結(jié)構(gòu)。在計算方面應(yīng)滿足穩(wěn)定條件(式 6 -25 )、強度條件(式 6 -24 )、局部穩(wěn)定條件(例如工字形截面必須滿足式 6 -27 和式 6 -28 的要求)和剛度條件(式 6 -23 )。當(dāng)荷載不大、柱身高度較大而選用格構(gòu)式截面(圖 6 -29 。)時，尚需滿足分肢的長細(xì)比要求和進行連接分肢的綴材計算等。

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