【正文】 y/235)，否則，太薄的翼緣板會(huì)發(fā)生局部失穩(wěn)，并因而引起整個(gè)梁過早的破壞。因而計(jì)算時(shí)，都采取先假定腹板厚度的辦法，以后再進(jìn)行調(diào)整。腹板主要受剪力作用，應(yīng)根據(jù)梁端的最大剪力確定腹板的需要厚度，這時(shí)翼緣板不參加工作，按矩形腹板計(jì)算：從經(jīng)濟(jì)出發(fā)，腹板應(yīng)盡可能采用薄板，當(dāng)梁高h(yuǎn)≥1米，可按經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)： 式中h以mm值代入。以受均布荷載的簡支為例，撓度按下式計(jì)算：為了保證梁的剛度，而又使梁能充分發(fā)揮強(qiáng)度的作用，將設(shè)計(jì)強(qiáng)度f/（），即得截面的高度，并使 h≈he 。根據(jù)這一原則確定的梁的高度叫經(jīng)濟(jì)高度，可按下式計(jì)算：式中：tw——腹板厚度；K——系數(shù)，不變截面的焊接梁 K=，不變截面的焊接吊車梁 K=。前者翼緣用鋼少而腹板用鋼多，后者則相反。四 組合梁的截面選擇1 截面高度：當(dāng)梁的最大彎矩已知時(shí)，需要的凈截面抵抗矩可由上式確定。三 型鋼梁的截面選擇根據(jù)梁的內(nèi)力計(jì)算所得到的最大彎矩，按下列公式求出需要的凈截面抵抗矩：然后，在型鋼規(guī)格表中選擇截面抵抗矩接近Wnx的即可。因此，對(duì)于梁的最大撓度應(yīng)加以限制。當(dāng)剛度不足時(shí)不能保證正常使用。同時(shí)考慮到異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)將嗇鋼材的塑性性能，因而β1 取得更大些。當(dāng)σ、σc 異號(hào)時(shí)，取β1 =；當(dāng)σ、σc 同號(hào)或σc =0 時(shí)，取β1 =。式中：Inx——凈截面慣性矩；y——計(jì)算點(diǎn)至梁中和軸的距離。計(jì)算τ時(shí)，其S是受壓翼緣板對(duì)中和軸的面積矩。當(dāng)梁上翼緣有集中荷載且該荷載處梁的腹板又未用加勁肋加強(qiáng)時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算腹板計(jì)算高度上的邊緣局部壓應(yīng)力：支座反力并在梁端支座處（計(jì)算腹板計(jì)算高度下邊緣的局部壓應(yīng)力，）：腹板的計(jì)算高度應(yīng)按下列規(guī)定采用：1）軋制型鋼梁是腹板在與上、下翼緣相連處兩內(nèi)弧起點(diǎn)間的距離；2）焊接組合梁是腹板高度；3）鉚接（或高強(qiáng)度螺栓連接）組合梁是腹板與上、下翼緣連接的鉚釘（或高強(qiáng)度螺栓）釘線間的最近距離。型鋼由于腹板較厚，一般均能滿足上式要求，因此，只在最大剪力處截面有較大削弱時(shí)，方需進(jìn)行剪應(yīng)力的計(jì)算。2）直接承受動(dòng)力荷載時(shí)，仍按上式計(jì)算，即不才慮載面發(fā)展塑性變形，按彈性設(shè)計(jì)。這樣的錨栓不能抵抗彎矩作用，保證了柱腳的鉸接要求。（4）靴梁作強(qiáng)度驗(yàn)算最后，應(yīng)該對(duì)靴梁作強(qiáng)度驗(yàn)算。（1）懸臂板部分 式中：（2）三邊支承部分 a 1——自由邊的長度；β——系數(shù)。）2）根據(jù)構(gòu)造要求定出底板寬度：3）底板厚底由其抗彎強(qiáng)度來確定。3 柱腳 1）假設(shè)基礎(chǔ)對(duì)底板的反力是均勻分布的，根據(jù)這一條件來設(shè)計(jì)底板。顯然，柱端綴板和柱身的綴板不同，在滿足簡支梁的強(qiáng)度要求的同時(shí)，它的高度還應(yīng)滿足焊縫②、③長度的要求，它的厚度要求和加勁肋相同。加勁肋按抗彎和抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算。柱頭加勁肋的兩側(cè)邊各用兩根角焊縫②連接在柱肢的綴板上，加勁肋近似地按承受均布線荷載N/a的簡支梁計(jì)算，均布荷載由角焊縫①傳給加勁肋，然后此加勁肋的支反力（N/2）又經(jīng)二根角焊縫②傳給綴板，后者也看作簡支梁，經(jīng)焊縫③把力傳給柱肢。同時(shí)不宜比柱腹板厚度超過太多。通常先假設(shè)加勁肋的高度b1，它就是焊縫②的長度，再進(jìn)行焊縫驗(yàn)算。柱頂板將N力分傳給前后兩個(gè)加勁肋，每根加勁肋和柱頂板之間可以采用局部承壓傳入N/2的力（當(dāng)力較大時(shí)），也可以采用兩根焊縫①傳力（當(dāng)力不大時(shí)），焊縫①受均布的向下剪力作用。2）按等穩(wěn)原則，對(duì)虛軸確定分肢間距ca 根據(jù)等穩(wěn)原則λx=λoy由換算長細(xì)比求出所需的λy的最大值：b 綴條式格構(gòu)式 綴板格構(gòu)式 c 根據(jù)λy球所需iy=loy/λyd 確定肢間距 七 格構(gòu)式軸心受壓柱的綴材設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓柱的剪力2 綴材計(jì)算1）綴條每一綴條平面承受剪力為： 斜綴條所受壓力： 綴材平面通常采用單角鋼連接，考慮到連接的偏心影響，其折減系數(shù)如下：2）綴板綴板的剪力： 綴板端部最大彎矩為： 八 軸心受壓柱的柱頭和柱腳1 設(shè)計(jì)要求：傳力明確，傳力過程簡捷，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，并且具有足夠的剛度而構(gòu)造又并不復(fù)雜。3 三分肢綴條格構(gòu)式柱 4 四肢格構(gòu)式柱綴條式格構(gòu)柱： 綴板式格構(gòu)式柱 5 格構(gòu)式軸心受壓柱的截面設(shè)計(jì)當(dāng)格構(gòu)式軸心受壓柱的軸力設(shè)計(jì)值N，計(jì)算長度lox，loy材料、截面類型都已知時(shí)，截面設(shè)計(jì)分兩步：首先，按實(shí)軸穩(wěn)定要求選擇分肢，其次按等穩(wěn)原則，確定分肢間距。1 綴條格式構(gòu)件的換算長細(xì)比2 綴板式格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比：分肢在綴板范圍內(nèi)剛度大，變形小。4 焊縫厚度翼緣與腹板采用自動(dòng)焊，焊縫厚度Hf = –1。在計(jì)算構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，仍用全部面積。縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)布置。其尺寸應(yīng)滿足外伸寬度厚度2）如果柱截面高度較大，高厚比要求的腹板又過厚，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。3 實(shí)腹軸心受壓柱，彎曲失穩(wěn)時(shí)柱中剪力很小，故翼緣與腹板的連接焊縫，可按構(gòu)造要求選用hf=4～8mm。4）計(jì)算出所選截面的幾何特征截面積A，繞x軸和繞y軸的慣性矩Ix、Iy：5）如果所選截面驗(yàn)算，證明不滿足整體穩(wěn)定要求時(shí)，可直接修改截面，或重新假定λ，重復(fù)上述步驟，直到滿足為止。2）求繞兩主軸方向所需回轉(zhuǎn)半徑再根據(jù)回轉(zhuǎn)半徑與截面高度h，寬度b之間的近似關(guān)系求現(xiàn)所需要的截面高度與寬度：式中αα2為系數(shù)。具體步驟如下：1）假設(shè)構(gòu)件的長細(xì)比，一般可選λ=40～100之間，N較大，計(jì)算長度較小時(shí)，λ取較小值。首先按整體穩(wěn)定要求初選截面尺寸，然后再驗(yàn)算所選截面是否滿足長細(xì)比、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定要求。4）盡量選用當(dāng)?shù)啬芄?yīng)的低合金鋼材。翼緣與腹板的相對(duì)剛度近似，寬厚比限制在3 圓管截面圓管屬圓柱殼，圓管的缺陷對(duì)殼體屈曲影響顯著，極限承載力可降低30%，其徑厚比限制為：五 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)1 截面設(shè)計(jì)原則1）材料分布盡量遠(yuǎn)離截面形心，相同截面以獲取較大的慣性矩，從而提高柱的截面剛度和整體穩(wěn)定性。工字型截面柱的翼緣相當(dāng)于三邊鉸支，一邊自由的矩形軸向受壓板、腹板相當(dāng)于四邊鉸支的矩形軸向受壓板。軸心受壓構(gòu)件的臨界力和計(jì)算長度系數(shù)4 彈塑性屈曲 5 軸心受壓構(gòu)件的截面的分類6 厚壁軸心受壓構(gòu)件的截面分類7 軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定公式四 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定實(shí)際上是薄板在軸向壓力作用下的屈曲問題。3 彈性屈曲（失穩(wěn)）軸心壓桿微彎曲線為正弦半波曲線，其臨界力為： 臨界應(yīng)力為： 此式為歐拉公式。 受拉構(gòu)件的容許長細(xì)比受壓構(gòu)件的容許長細(xì)比三 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定1 軸心受壓構(gòu)件的分肢平衡狀態(tài)：當(dāng)軸心壓力達(dá)到一定大小，這時(shí)如果有側(cè)向干撓力使其微彎曲，干撓力撤去后，構(gòu)件仍保持微彎曲平衡狀態(tài)，這種由直線平衡狀態(tài)過渡到微彎曲平衡狀態(tài)，稱為軸心受壓構(gòu)件的分肢平衡狀態(tài)。長細(xì)比過大會(huì)使構(gòu)件在使用過程中由于自重產(chǎn)生彎曲變形，在動(dòng)力荷載作用下會(huì)產(chǎn)生振幅較大的振動(dòng)，在運(yùn)輸和安裝過程中易產(chǎn)生撓曲變形，因此設(shè)計(jì)時(shí)要控制構(gòu)件的長細(xì)比，使其不超過規(guī)范規(guī)定的容許長細(xì)比[λ]。承壓型高強(qiáng)度螺栓僅可用于承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載中的連接。在桿軸力方向受拉的連接中，每個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：同時(shí)，承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)按下式計(jì)算： 和 。構(gòu)件接觸面的處理方法和預(yù)拉力相同。設(shè)連接一側(cè)的螺栓數(shù)為n，所計(jì)算截面（最外到螺栓處）上的螺栓數(shù)為n1，則構(gòu)件凈截面所受力為 凈截面強(qiáng)度計(jì)算公式為在高強(qiáng)度螺栓連接中，開孔對(duì)構(gòu)件截面的削弱影響較普通螺栓連接為小，有時(shí)甚至沒有影響，這也是節(jié)約鋼材的一個(gè)途徑。但在這個(gè)截面上，連接所傳遞的力N已有一部分由于磨擦作用在孔前傳遞，所以凈截面的拉力N＇＜N。5）一個(gè)磨擦型高強(qiáng)度螺栓在一個(gè)磨擦面上的承載力設(shè)計(jì)值（kN）當(dāng)同時(shí)承受磨擦面間的剪力和螺栓軸線方向的外拉力Nt時(shí)，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值為：高強(qiáng)度螺栓群在力矩M和軸力N共同作用，其計(jì)算方法與普通螺栓相同。隨著夾緊力的減少，抗滑移系數(shù)實(shí)際上也有一定的變化。1）每個(gè)磨擦型高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為 2）磨擦面的抗滑移系數(shù)μ值：3）每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P值：4）傳遞剪力N所需要的高強(qiáng)度螺栓數(shù)為 當(dāng)高強(qiáng)度螺栓同時(shí)受磨擦面間的剪切和螺栓軸線方向的外拉力Nt時(shí)，顯然構(gòu)件之間的夾緊力將降低，也就是每個(gè)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值Nvb將降低?，F(xiàn)在工程中已逐漸采用20錳鈦硼鋼作為高強(qiáng)度螺栓的專用鋼。高強(qiáng)度螺栓的桿身、螺帽和墊圈都要用抗拉強(qiáng)度很高的鋼材制作。摩擦型高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓的重要區(qū)別，就是完全不靠螺桿的抗剪和孔壁承壓傳力，而是靠鋼板間接觸面的摩擦面?zhèn)髁Α? 摩擦型高強(qiáng)度螺栓摩擦型高強(qiáng)度螺栓用高強(qiáng)度鋼制成。螺栓直徑d=20mm，孔徑d0=。軸心受拉N=120kN，拼接角鋼采用與構(gòu)件相同的截面。然后代入下列由試驗(yàn)資料得出的經(jīng)驗(yàn)公式核算強(qiáng)度。此時(shí)可設(shè)支托承受剪力，螺栓只受力矩和軸力引起的拉力，按“（4）拉力螺栓群在力矩和軸力共同作用下的計(jì)算”進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)由式算得的Nmin≥0時(shí)，說明所有螺栓均受拉，構(gòu)件B繞螺栓群的形心轉(zhuǎn)動(dòng)。（3） 拉力螺栓群在軸力作用下的計(jì)算當(dāng)外力通過螺栓群形心時(shí)，所需要的螺栓數(shù)目n為(4) 拉力螺栓群在力矩和軸力共同作用下的計(jì)算表示在力矩M和軸力N共同作用下的螺栓群，其受力情況有兩種：即力矩M較小時(shí)和力矩M較大時(shí)。計(jì)算時(shí)假定連接構(gòu)件上絕對(duì)剛性的，螺栓則是彈性的，所以螺栓都繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與到螺栓群形心的距離成正比，方向與螺栓至形心的直線垂直。螺栓孔削弱了構(gòu)件的截面，因此在排列好所需的螺栓后，還需驗(yàn)算構(gòu)件的凈截面強(qiáng)度。4 螺栓群的強(qiáng)度計(jì)算（1）剪力螺栓群在軸向力的作用下的計(jì)算當(dāng)外力通過螺栓群形心時(shí)，所需要的螺栓數(shù)目n為： 在構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)處或拼接接頭的一端，當(dāng)螺栓沿受力方向的連接長度l1大于15d0時(shí)，應(yīng)將螺栓的承載力設(shè)計(jì)值乘以折減系數(shù)（）。以避免板因擠壓而被剪壞，并限制螺栓長l≤5d，以避免螺栓變曲過大而破壞。此外構(gòu)件本身也有可能由于截面開孔削弱過多而被拉斷由于鋼板端部螺孔端距太小而被剪壞，或由于連接鋼板太厚，桿身受變而被壞。因此，當(dāng)外力作用于螺栓群中心時(shí)，可以認(rèn)為所有螺栓受力是相同的。因?yàn)楸?連接的構(gòu)件在各區(qū)段中的傳遞荷載不同，變形也不同，影響到各螺栓受剪位移不同，導(dǎo)致各螺栓承受的剪力也不同。當(dāng)外力繼續(xù)增大而超過極限磨擦力后，構(gòu)件之間出現(xiàn)相對(duì)滑移，螺桿開始接觸構(gòu)件的孔壁而受剪，孔壁則受壓。2 螺栓受剪、受拉時(shí)的工作性能普通螺栓接受力情況可以分為剪力螺栓和拉力螺栓，剪力螺栓依靠螺桿的承壓和搞剪來傳遞垂直于螺桿的外力，拉力螺栓則依靠螺桿受拉來傳遞平行于螺桿的外力。對(duì)受壓構(gòu)件，當(dāng)沿作用力方向螺栓距過大，被連接的板件間易發(fā)生張口或鼓曲現(xiàn)象。1 螺栓的排列和構(gòu)造要求(1) 鋼板上螺栓容許距離(2)角鋼上螺栓容許最小距離(3)槽鋼、工字鋼腹板上螺栓容許最小距離(4)槽鋼、工字鋼翼板上螺栓容許最小距離1）受力要求：在受力方向，螺栓的端距過小，鋼板有剪斷的可能。精制螺栓是由毛坯在車床上切削加工精制而成，~，螺孔采用導(dǎo)板鉆孔，孔的質(zhì)量較好，螺栓可以承受剪力和拉力。粗制螺栓的優(yōu)點(diǎn)是制作方便，能有效地傳遞拉力。螺孔多用沖孔制成，孔的質(zhì)量較差，螺桿與螺孔之間存在著較大的空隙，故受剪時(shí)工作性能較差，螺栓群中各螺栓受力不均勻。三、普通螺栓連接的構(gòu)造和計(jì)算普通螺栓與摩擦型高強(qiáng)度螺栓有很大差別，普通螺栓是通過螺栓桿承擔(dān)剪力和桿件孔壁承擔(dān)壓力來傳力的，而摩擦型高強(qiáng)度螺栓則是靠擰緊螺栓而產(chǎn)生的連接件間的摩擦力來傳力的。(5)扭矩、剪力和軸心力共同作用時(shí)搭接接頭的角焊縫計(jì)算圖中所示為一受斜向拉力F作用和角焊縫連接搭接接頭。cm產(chǎn)生的σfm 和由剪力V=F=350kN產(chǎn)生的τfv 的作用。用如圖所示的兩條水平焊縫和兩條槽形焊縫連接。將F力分解并向角焊縫有效截面的形心簡化后，見圖示。采用的每條焊縫實(shí)際長度應(yīng)取其計(jì)算長度加10mm，并取5mm的倍數(shù)。為避免偏心受力，應(yīng)使焊縫傳遞的合力作用線與角鋼桿件的軸線重合。（3）軸心力作用時(shí)的角焊縫計(jì)算當(dāng)作用力（拉力、壓力、剪力）通過角焊縫群的形心時(shí)，可認(rèn)為焊縫的應(yīng)力為均勻分布。在此處， σf 不是正應(yīng)力，也不是剪應(yīng)力，故須將其分解為垂直于焊縫有效截面的正應(yīng)力σ⊥ 和垂直于焊縫長度方向的剪應(yīng)力τ⊥ ，即 由Ny產(chǎn)生的平行于焊縫長度方向按焊縫有效截面計(jì)算的剪應(yīng)力τf ： 綜合作用下，角焊縫處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，故按強(qiáng)度理論其不破壞的強(qiáng)度條件為： 將前數(shù)據(jù)代入得若令βf =——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，則上式可改寫為：此式即《規(guī)范》的角焊縫一般計(jì)算式。在焊縫有效截面上產(chǎn)生的應(yīng)力，其中垂直于焊縫長度方向按焊縫有效截面計(jì)算的應(yīng)力為：∑lw——角焊縫的總計(jì)算長度。另外還假定截面上的應(yīng)力均勻分布。其寬度he=hfcos45176。（2）角焊縫強(qiáng)度條件的一般表達(dá)式現(xiàn)假定角焊縫的破壞面均位于45176。喉部截面外，亦可能沿焊縫的兩熔合邊破壞。喉部截面上則有剪應(yīng)力τ⊥ 和正應(yīng)力σ⊥ 。b 正面角焊縫