大学本科《钢结构设计原理》课件 第4章轴心受理构件.ppt

大学本科钢结构设计原理课件 第4章轴心受理构件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 1 1、了解、了解“轴心受力构件轴心受力构件”的应用和截面形式；的应用和截面形式；2 2、掌握轴心受拉构件设计计算掌握轴心受拉构件设计计算；3 3、了了解解“轴轴心心受受压压构构件件”稳稳定定理理论论的的基基本本概概念念和和分析方法；分析方法；4 4、掌掌握握现现行行规规范范关关于于“轴轴心心受受压压构构件件”设设计计计计算算方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；5 5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。掌握格构式轴心受压构件设计方法。大纲要求4-14-1 概概 述述一、轴心受力构件的应用一、轴心受力构件的应用3.3.塔架塔架1.1.桁架桁架2.2.网架网架3.3.轴心受压柱轴心受压柱4.4.实腹式轴压柱与格构式轴压柱实腹式轴压柱与格构式轴压柱二、轴心受压构件的截面形式二、轴心受压构件的截面形式截面形式可分为：截面形式可分为：实腹式实腹式和和格构式格构式两大类。两大类。1、实腹式截面、实腹式截面(a)(a)型钢型钢(b)(b)组合截面组合截面(c)(c)双角钢双角钢(d)(d)冷弯薄壁型钢冷弯薄壁型钢 轴心受力实腹式构件的截面形式轴心受力实腹式构件的截面形式2、格构式截面、格构式截面截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。2.2.格构式构件的常用截面形式格构式构件的常用截面形式 格构式构件常用截面形式格构式构件常用截面形式缀板柱缀板柱3、格构式构件缀材布置、格构式构件缀材布置缀条、缀板缀条、缀板 格构式构件的缀材布置格构式构件的缀材布置(a)(a)缀条柱；缀条柱；(b)(b)缀板柱缀板柱4-2 轴心受力构件的强度和刚度一、强度计算（承载能力极限状态）一、强度计算（承载能力极限状态）轴心受压构件，当截面无削弱时，按毛截面强度计算。轴心受压构件，当截面无削弱时，按毛截面强度计算。轴轴心心受受力力构构件件轴心受拉构件轴心受拉构件轴心受压构件轴心受压构件强度强度 （承载能力极限状态承载能力极限状态）刚度刚度 （正常使用极限状态正常使用极限状态）强度强度刚度刚度 （正常使用极限状态正常使用极限状态）稳定稳定（承载能力极限状态承载能力极限状态）有孔洞削弱的截面强度计算N轴心拉力或压力设计值；轴心拉力或压力设计值；An n构件的净截面面积；构件的净截面面积；f f钢材的抗拉强度设计值。钢材的抗拉强度设计值。构件净截面面积计算构件净截面面积计算An 取取-、-截面的较小面积计算截面的较小面积计算孔前传力孔前传力一个螺栓受力一个螺栓受力 N/n第一排受力第一排受力 ；孔前孔前:孔后孔后:Nb b）摩擦型高强螺栓连接的构件）摩擦型高强螺栓连接的构件n1 1计算截面上的螺栓数。计算截面上的螺栓数。n连接一侧螺栓数；连接一侧螺栓数；计算截面上的力为：计算截面上的力为：Nnn1 1Nnn121Nnn121N高强度螺栓的孔前传力高强度螺栓的孔前传力二、刚度计算（正常使用极限状态）二、刚度计算（正常使用极限状态）保证构件在运输、安装、使用时不会产生过保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。大变形。项项次次构件名称构件名称承受静力荷承受静力荷载载或或间间接承受接承受动动力荷力荷载载的的结结构构直接承受直接承受动动力力荷荷载载的的结结构构一般建筑一般建筑结结构构有重有重级级工作制吊工作制吊车车的厂的厂房房1 1桁架的杆件桁架的杆件3503502502502502502 2吊吊车车梁或吊梁或吊车车桁架以桁架以下的柱下的柱间间支撑支撑3003002002003 3其他拉杆、支撑、系其他拉杆、支撑、系杆杆(张紧张紧的的圆钢圆钢除外除外)400400350350表表4.1 受拉构件的容许长细比受拉构件的容许长细比计算时应分别考虑绕截面两个主轴方向的长细比当截面主轴方向倾斜时，（如单角钢或双角钢组成的十字截面），只计算其中最大的长细比。项项 次次构构 件件 名名 称称容容许长细许长细比比1 1柱、桁架和天窗架构件柱、桁架和天窗架构件150150柱的柱的缀缀条、吊条、吊车车梁或吊梁或吊车车桁架以下的柱桁架以下的柱间间支撑支撑2 2支撑支撑(吊吊车车梁或吊梁或吊车车桁架以下的柱桁架以下的柱间间支撑除外支撑除外)200200用以减小受用以减小受压压构件构件长细长细比的杆件比的杆件受压构件的容许长细比受压构件的容许长细比4.2.3 轴心拉杆的设计轴心拉杆的设计 受拉构件受拉构件的极限承载力一般由强度控制，设计时只考的极限承载力一般由强度控制，设计时只考虑虑强度和刚度强度和刚度。钢材比其他材料更适于受拉，所以钢拉杆不但用于钢钢材比其他材料更适于受拉，所以钢拉杆不但用于钢结构，还用于钢与钢筋混凝土或木材的组合结构中。结构，还用于钢与钢筋混凝土或木材的组合结构中。例例4.14.1 图图4.104.10所示一有中级工作制吊车的厂房屋架的双角钢所示一有中级工作制吊车的厂房屋架的双角钢拉杆，截面为拉杆，截面为210010210010，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，孔径孔径d=20mmd=20mm。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。钢材为最大计算长度。钢材为Q235Q235钢。钢。(c)例例4.14.1图图查得查得210010,210010,2/215mmNf=ii=yx4.52cm.3.05cm,A=219.26cm2 2An=2(1926-2010)=3452=2(1926-2010)=3452 mm2AnI I=2=2(2(245+4045+402 2+100+1002 2 -2-220)20)10=3150 10=3150 mm2 2N=AnI I f=3150215=677250N=677 kN=3150215=677250N=677 kNlox=ix x=35030.5=10675 =35030.5=10675 mm 350=lloyoy=iy y=35045.2=15820=35045.2=15820 mm 解解：例例4.14.1图图(b)(b)4-3 轴心受压构件的稳定一、轴心受压构件的整体稳定一、轴心受压构件的整体稳定（一）轴压构件整体稳定的基本理论（一）轴压构件整体稳定的基本理论1 1、轴心受压构件的失稳形式轴心受压构件的失稳形式 理想的轴心受压构件理想的轴心受压构件(杆件挺直、荷载无偏心、杆件挺直、荷载无偏心、无初始应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）无初始应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）的失稳形式分为：的失稳形式分为：（1 1）弯曲失稳弯曲失稳-只发生弯曲变形，截面只绕一个主只发生弯曲变形，截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；的失稳形式；（2 2）扭转失稳扭转失稳-失稳时除杆件的支撑端外，各截面失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转，均绕纵轴扭转，是某些双轴对称截面可能发生的失稳形是某些双轴对称截面可能发生的失稳形式；式；（3 3）弯扭失稳弯扭失稳单轴对称截面绕对称轴屈曲时，杆单轴对称截面绕对称轴屈曲时，杆件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。a）、理想轴心压杆弹性弯曲屈曲临界应力）、理想轴心压杆弹性弯曲屈曲临界应力NE E 欧拉欧拉（EulerEuler）临界力临界力 欧拉临界应力欧拉临界应力222222222222lpppppssE(l/I)EilEAIlEAlEIANEEcr=)(=杆件长细比，杆件长细比，=l/i；i 截面对应于屈曲的回转半径，截面对应于屈曲的回转半径，i=I/A。E为常量为常量,因此因此cr 不超过材料的比例极限不超过材料的比例极限 fp或长细比或长细比b)b)理想压杆的弹塑性弯曲屈曲临界应力理想压杆的弹塑性弯曲屈曲临界应力 当当 ，压压杆杆进进入入弹弹塑塑性阶段。采用切线模量理论计算。性阶段。采用切线模量理论计算。Et-切线摸量切线摸量 屈曲准则建立屈曲准则建立 的临界应力的临界应力2、实际轴心受压构件、实际轴心受压构件考虑初始缺陷的临界应力考虑初始缺陷的临界应力-边缘屈服准则边缘屈服准则实际轴心受压构件存在初始缺陷实际轴心受压构件存在初始缺陷 -初弯曲、初偏心、残余应力初弯曲、初偏心、残余应力e0kN e0kN 0 有初弯曲的轴心压杆及其压力挠度曲线有初弯曲的轴心压杆及其压力挠度曲线初初始始缺缺陷陷几何缺陷：几何缺陷：初弯曲、初偏心初弯曲、初偏心等；等；力学缺陷：力学缺陷：残余应力残余应力、材料不均匀等。、材料不均匀等。1 1、残余应力的影响、残余应力的影响（1 1）残余应力产生的原因）残余应力产生的原因A A、产生的原因、产生的原因 焊接时的不均匀加热和冷却，如前所述；焊接时的不均匀加热和冷却，如前所述；型钢热扎后的不均匀冷却；型钢热扎后的不均匀冷却；板边缘经火焰切割后的热塑性收缩；板边缘经火焰切割后的热塑性收缩；构件冷校正后产生的塑性变形。构件冷校正后产生的塑性变形。实测的残余应力分布较复杂而离散，分析时常采用实测的残余应力分布较复杂而离散，分析时常采用其简化分布图（计算简图）：其简化分布图（计算简图）：（2）残余应力的分布情况）残余应力的分布情况 热轧型钢中残余应力在截面上的分布和大小与截热轧型钢中残余应力在截面上的分布和大小与截面形状尺寸比例、初始温度、冷却条件以及钢材面形状尺寸比例、初始温度、冷却条件以及钢材性质有关。性质有关。后冷却部分的收缩收到先冷部分的约束产生残余后冷却部分的收缩收到先冷部分的约束产生残余拉应力，而先冷部分则产生与之平衡的压应力。拉应力，而先冷部分则产生与之平衡的压应力。图见教材图见教材P94页页 图图4.13(3)(3)、仅考虑残余应力影响的轴压柱的、仅考虑残余应力影响的轴压柱的临界应力临界应力 根据前述压杆屈曲理论，当根据前述压杆屈曲理论，当 或或 时，可采用欧拉公式计算临界应时，可采用欧拉公式计算临界应力；力；当当 或或 时，截时，截面出现塑性区，由切线模量理论知，柱屈曲时面出现塑性区，由切线模量理论知，柱屈曲时,截面截面不出现卸载区，塑性区应力不变而变形增加不出现卸载区，塑性区应力不变而变形增加,微弯时微弯时截面的弹性区抵抗弯矩，因此截面的弹性区抵抗弯矩，因此,用截面弹性区的惯性用截面弹性区的惯性矩矩I Ie e代替全截面惯性矩代替全截面惯性矩I I，即得柱的临界应力：，即得柱的临界应力：仍以忽略腹板的热扎仍以忽略腹板的热扎H型钢柱为型钢柱为例，推求临界应力：例，推求临界应力：th htkbkbb bxxy 当当ffp p=f=fy y-rcrc时，截面出现塑时，截面出现塑性区，应力分布如图。性区，应力分布如图。柱屈曲可能的弯曲形式有两种：柱屈曲可能的弯曲形式有两种：沿强轴（沿强轴（x x轴）轴）和和沿弱轴（沿弱轴（y y轴）轴）因此，临界应力为：因此，临界应力为：f fy yacacb1 1rtbrc 显然，残余应力对弱轴的影响要显然，残余应力对弱轴的影响要大于对强轴的影响大于对强轴的影响（k k18080时，为时，为提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发生过提高柱的抗扭刚度，防止腹板在运输和施工中发生过大的变形，应设横向加劲肋，要求如下：大的变形，应设横向加劲肋，要求如下：横向加劲肋间距横向加劲肋间距3h3h0 0；横向加劲肋的外伸宽度横向加劲肋的外伸宽度b bs shh0 0/30+40 mm/30+40 mm；横向加劲肋的厚度横向加劲肋的厚度t ts sbbs s/15/15。对于组合截面，其翼缘与对于组合截面，其翼缘与腹板间腹板间 的焊缝受力较小，可不于计算，按构的焊缝受力较小，可不于计算，按构 造选定焊脚尺寸即可。造选定焊脚尺寸即可。b bs s横向加劲肋横向加劲肋3h3h0 0h h0 0t ts s二、格构式轴心受压构件设计二、格构式轴心受压构件设计xyyx轴-虚轴y轴-实轴1 1、整体稳定验算、整体稳定验算 对于常见的格构式截面形式，只能产生对于常见的格构式截面形式，只能产生弯曲屈曲，弯曲屈曲，其弹性屈曲其弹性屈曲时的临界力为：时的临界力为：或：或：（1）对实轴（）对实轴（y-y）稳定）稳定绕实轴弯曲屈曲时与实腹式构件计算方法相同绕实轴弯曲屈曲时与实腹式构件计算方法相同（2）对虚轴（）对虚轴（x-x）稳定）稳定 绕绕x轴轴（虚虚轴轴）弯弯曲曲屈屈曲曲时时，因因缀缀材材的的剪剪切切刚刚度度较较小小，剪切变形大，剪切变形大，1则不能被忽略，因此：则不能被忽略，因此：则稳定计算：则稳定计算：2 2、格构柱绕虚轴的换算长细比、格构柱绕虚轴的换算长细比V VV VV V缀板柱缀条柱实腹柱 绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹柱差。绕虚轴绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹柱差。绕虚轴 弯曲产生横向剪力，由缀材承担。弯曲产生横向剪力，由缀材承担。绕虚轴的承载力低，加大长细比。绕虚轴的承载力低，加大长细比。在剪力作用下，缀板柱：刚架；缀条柱：桁架在剪力作用下，缀板柱：刚架；缀条柱：桁架。图图4.26 4.26 轴心受压柱失稳轴心受压柱失稳 由于不同的缀材体系剪切刚度不同，由于不同的缀材体系剪切刚度不同，1 1亦不同，所亦不同，所以换算长细比计算就不相同。通常有两种缀材体系，即以换算长细比计算就不相同。通常有两种缀材体系，即缀条式和缀板式体系，其换算长细比计算如下：缀条式和缀板式体系，其换算长细比计算如下：双肢缀条柱双肢缀条柱 设一个节间两侧斜缀条面积之和为设一个节间两侧斜缀条面积之和为A1；节间长度为；节间长度为l1 1VV单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为：单位剪力作用下斜缀条长度及其内力为：V=1V=1V=1V=1d d1 11 1l1 1ld da ab bc cd db b因此，斜缀条的轴向变形为：因此，斜缀条的轴向变形为：假设变形和剪切角假设变形和剪切角有限微小有限微小，故水平变形为：，故水平变形为：剪切角剪切角1 1为：为：V=1V=1V=1V=1d d1 11 1l1 1ld da ab bc cd db be e图图4.27 4.27 缀条柱的剪切变形缀条柱的剪切变形 取取=45，0 x 换算长细比；换算长细比；x 双肢对双肢对x x轴的长细比；轴的长细比；A 柱的毛截面面积；柱的毛截面面积；A1 两个缀条截面面积。两个缀条截面面积。图图4.27 4.27 缀条柱缀条柱（2）双肢缀板柱）双肢缀板柱图图4.28 4.28 缀板柱缀板柱将剪切角将剪切角1 1代入式代入式4-50，并引入分肢和缀板的线刚，并引入分肢和缀板的线刚度度K K1 1、K Kb b，得，得:由于规范规定由于规范规定 这时：这时：所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算：所以规范规定双肢缀板柱的换算长细比按下式计算：式中：式中：3、缀材设计、缀材设计(1)轴心受压格构柱的横向剪力轴心受压格构柱的横向剪力图图4.29 4.29 剪力计算简图剪力计算简图 A 柱的毛截面面积；柱的毛截面面积；f 钢材强度设计值；钢材强度设计值；f y钢材的屈服强度钢材的屈服强度。（2 2）缀条的设计）缀条的设计A、缀条可视为以柱肢为弦杆的平行弦桁架的腹杆，缀条可视为以柱肢为弦杆的平行弦桁架的腹杆，故一个斜缀条的轴心力按柔性杆（故一个斜缀条的轴心力按柔性杆（杆件都受拉杆件都受拉）和刚）和刚性杆（性杆（一个受拉，一个受压一个受拉，一个受压）设计分别为：）设计分别为：V V1 1V V1 1单缀条单缀条V V1 1V V1 1双缀条双缀条B B、由于剪力的方向不定，斜缀条应按、由于剪力的方向不定，斜缀条应按轴压构件计算，轴压构件计算，其其长细比按最小回转半径计算；长细比按最小回转半径计算；C C、斜缀条一般采用单角钢与柱肢单面连接考虑受力时偏斜缀条一般采用单角钢与柱肢单面连接考虑受力时偏心和弯扭，设计时心和弯扭，设计时钢材强度应进行折减钢材强度应进行折减，同前；，同前；D D、交叉缀条体系的、交叉缀条体系的横缀条横缀条应按轴压构件计算，取其内力应按轴压构件计算，取其内力N=V1；V V1 1V V1 1单缀条单缀条V V1 1V V1 1双缀条双缀条E E、单缀条体系为减小分肢的计算长度，、单缀条体系为减小分肢的计算长度，可设横缀条（可设横缀条（虚线虚线），其截面一般与斜），其截面一般与斜缀条相同，或按容许长细比缀条相同，或按容许长细比=150=150确确定。定。（3 3）缀板的设计）缀板的设计对于缀板柱取隔离体如下：对于缀板柱取隔离体如下：由力矩平衡可得：由力矩平衡可得：剪力剪力T在缀板端部产生的弯矩在缀板端部产生的弯矩:V V1 1/2/2l1 12 2l1 12 2V V1 1/2/2a/2a/2VVMdV和和M即为缀板与肢件连接处的设计内力。即为缀板与肢件连接处的设计内力。缀板的设计步骤缀板的设计步骤a）确定）确定 假设假设 1 1 0.5 0.5max，1 1 40 40 b b）计算内力）计算内力 按多层刚架计算按多层刚架计算,反弯点在中点。反弯点在中点。图图4.28 4.28 缀板柱缀板柱c）计算缀板的强度和连接）计算缀板的强度和连接 只需用上述只需用上述M M和和V V验算缀板与肢件间的连接焊缝。验算缀板与肢件间的连接焊缝。d d）缀板尺寸）缀板尺寸宽度宽度 d22a/3/3，厚度，厚度 ta/40,/40,并不小于并不小于6mm6mm。端缀板宜适当加宽，取端缀板宜适当加宽，取d=a。同一截面处两侧缀板线刚度之和不得同一截面处两侧缀板线刚度之和不得小于一个分肢线刚度的小于一个分肢线刚度的6 6倍。倍。图图4.33 4.33 缀板尺寸缀板尺寸t td du同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单同一截面处两侧缀板线刚度之和不小于单个分肢线刚度的个分肢线刚度的6倍倍，即：，即：；u缀板宽度缀板宽度d2a/3d2a/3，厚度，厚度ta/40ta/40且不小于且不小于6mm6mm；u端缀板宜适当加宽，一般取端缀板宜适当加宽，一般取d=ad=a。4 4、格构柱的设计步骤、格构柱的设计步骤 格构柱的设计需首先确定柱肢截面和格构柱的设计需首先确定柱肢截面和缀材形式。缀材形式。对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱两对于大型柱宜用缀条柱，中小型柱两种缀材均可。种缀材均可。具体设计步骤如下：具体设计步骤如下：缀板的构造要求：缀板的构造要求：a ax xx x1 11 1l1 1a ad d由由查查设设选型钢选型钢型号型号4 4、格构柱的设计步骤、格构柱的设计步骤中小型柱可用缀板或缀条柱，大型柱宜用缀条柱。中小型柱可用缀板或缀条柱，大型柱宜用缀条柱。(1(1）按对实轴）按对实轴(y-y轴轴)的整体稳定选择柱的截面，方法与实的整体稳定选择柱的截面，方法与实腹柱的计算相同。腹柱的计算相同。（2 2）按对虚轴）按对虚轴(x-x轴轴)的整体确定两分肢的距离。的整体确定两分肢的距离。为了获得等稳定性，应使两方向的长细比相等，即使为了获得等稳定性，应使两方向的长细比相等，即使oxox=y y。缀板柱：缀板柱：设设1 1（4 4）设计缀条或缀板）设计缀条或缀板。缀条柱：选缀条缀条柱：选缀条 A1 10.10.1A（3 3）验算对虚轴的整体稳定性，不合适时应修改柱宽）验算对虚轴的整体稳定性，不合适时应修改柱宽b b 再进行验算。再进行验算。格构柱的构造要求：格构柱的构造要求：0 x0 x和和y y；为保证分肢不先于整体失稳，应满足：为保证分肢不先于整体失稳，应满足：缀条柱的分肢长细比：缀条柱的分肢长细比：缀板柱的分肢长细比：缀板柱的分肢长细比：（三）柱子的横隔（三）柱子的横隔 为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不为提高柱子的抗扭刚度，应设柱子横隔，间距不大于柱截面较大宽度的大于柱截面较大宽度的9 9倍或倍或8m8m，且每个运输单元的，且每个运输单元的端部均应设置横隔。端部均应设置横隔。横隔的形式横隔的形式 自学自学47 梁与柱的连接一、柱头（梁与柱的连接一、柱头（梁与柱的连接铰接铰接）（一）连接构造（一）连接构造 为为了了使使柱柱子子实实现现轴轴心心受受压压，并并安安全全将将荷荷载载传传至至基基础础，必须合理构造柱头、柱脚。必须合理构造柱头、柱脚。设设计计原原则则是是：传传力力明明确确、过过程程简简洁洁、经经济济合合理理、安安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。（二）、顶面连接（二）、顶面连接传力路线：传力路线：梁梁 突缘突缘 柱顶板柱顶板 加劲肋加劲肋 柱身柱身焊缝焊缝垫板垫板焊缝焊缝焊缝焊缝柱顶板柱顶板加劲肋加劲肋柱柱梁梁梁梁突缘突缘垫板垫板填板填板填板填板构造螺栓构造螺栓焊缝焊缝1 1焊缝焊缝2 2bl lN/2/2荷载：荷载：突缘加劲肋突缘加劲肋 短肋短肋 腹板腹板焊缝焊缝2 2焊缝焊缝1 1和承压和承压 焊缝焊缝2(22(2条条)按按N/2/2和和M=Nbl l/4/4计算计算焊缝焊缝1 1按按N/2/2计算计算荷载：荷载：梁支承加劲肋梁支承加劲肋 柱翼缘。柱翼缘。调整定位后，用螺栓固定。调整定位后，用螺栓固定。（三）侧面连接（三）侧面连接图图4.37 4.37 梁与柱的铰接连接梁与柱的铰接连接（三）、柱头的计算（三）、柱头的计算(1)(1)梁端局部承压计算梁端局部承压计算梁设计中讲授梁设计中讲授(2)(2)柱顶板柱顶板平面尺寸超出柱轮平面尺寸超出柱轮廓尺寸廓尺寸15-20mm15-20mm，厚度不，厚度不小于小于14mm14mm。（3 3）加劲肋）加劲肋 加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2和弯矩和弯矩M=Nl/4计算。计算。N/2l/2l15-20mm15-20mm15-20mm15-20mmt14mmt14mm二、二、柱脚柱脚图图4.39 4.39 平板式柱脚平板式柱脚图图4.38 4.38 平板式铰接柱脚平板式铰接柱脚 柱脚的构造柱脚的构造应使柱身的应使柱身的内力可靠地内力可靠地传给基础，传给基础，并和基础有并和基础有牢固的连接牢固的连接.图图4.38 4.38 平板式铰接柱脚平板式铰接柱脚2.2.柱脚的计算柱脚的计算(1)(1)底板的面积底板的面积 假设基础与底板间的假设基础与底板间的压应力均匀分布。压应力均匀分布。式中：式中：fc c-混凝土轴心抗压设计强度；混凝土轴心抗压设计强度；l-基础混凝土局部承压时的强度提高系数。基础混凝土局部承压时的强度提高系数。fc c 、l均按混凝土结构设计规范取值。均按混凝土结构设计规范取值。A An n底版净面积，底版净面积，A An n=BL-A=BL-A0 0。A Ao o-锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的 1 11.51.5倍。倍。c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1靴梁靴梁隔板隔板底板底板L La a1 1 构件截面高度；构件截面高度；t t1 1 靴梁厚度一般为靴梁厚度一般为101014mm14mm；c c 悬臂宽度，悬臂宽度，c=3c=34 4倍螺栓直倍螺栓直 径径d d，d=2024mm，则则 L L 可求。可求。(2)(2)底板的厚度底板的厚度 底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：一边受力区域：一边(悬臂板悬臂板)、两边、三边和四边支承板。、两边、三边和四边支承板。一边支承部分（悬臂板）一边支承部分（悬臂板）c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L 二相邻边支承部分：二相邻边支承部分：-对角线长度；对角线长度；-系数，与系数，与 有关。有关。式中：式中：b b2 2/a/a2 20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L La a2 2b b2 2 三边支承部分：三边支承部分：-自由边长度；自由边长度；-系数，与系数，与 有关。有关。式中：式中：c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L当当b b1 1/a/a1 10.30.3时，可按悬臂长度为时，可按悬臂长度为b b1 1的悬臂板计算。的悬臂板计算。b b1 1/a/a1 10.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.1200.125 四边支承部分：四边支承部分：式中：式中：a-四边支承板短边长度；四边支承板短边长度；b-四边支承板长边长度；四边支承板长边长度；系数，与系数，与b/a有关。有关。b/a1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.03.04.00.0480.0550.0630.0690.0750.0810.0860.0910.0950.0990.1010.1190.125c cc ca a1 1B Bt t1 1t t1 1a ab b1 1L L（2）靴梁的计算）靴梁的计算按悬臂梁计算按悬臂梁计算,验算抗弯和抗剪强度。靴高验算抗弯和抗剪强度。靴高-与柱与柱边连接所需焊缝长度决定边连接所需焊缝长度决定隔板受荷范围隔板受荷范围图图4.41 4.41 靴梁的计算靴梁的计算(a)(a)肋板受荷范围肋板受荷范围图图4.41 4.41 靴梁的计算靴梁的计算(b)(b)（3 3）隔板截面验算：）隔板截面验算：qh h1 1a a1 1式中：式中：(4)(4)靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算靴梁及隔板与底板间的焊缝的计算 按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由按正面角焊缝，承担全部轴力计算，焊脚尺寸由构造确定。构造确定。柱脚零件间的焊缝布置柱脚零件间的焊缝布置焊缝布置原则：焊缝布置原则：考虑施焊的方便与可能考虑施焊的方便与可能