轻型门式刚架结构 - 图文(3)

2019-02-15 21:44

当λρ≤0.8时 ρ=1 (1-9a) 当0.8<λρ≤1.2时 ρ=1-0.9(λρ-0.8) (1-9b) 当λρ>1.2时 ρ=0.64-0.24(λρ-1.2) (1-9c) 式中 λρ——与板件受弯、受压有关的参数,按公式(1—10)计算。

式中 κσ——板件在正应力作用下的屈曲系数。

β=σ2/σl为腹板边缘正应力比值,以压为正,拉为负,1≥β≥-1;

当腹板边缘最大应力σ1

根据公式(1-8)和(1-9)算得的腹板有效宽度he,沿腹板高度按下列规则分布(图1-7):

当腹板全截面受压,即β>0时

2he/(5-β) he2=he-hel (1-12) 当腹板部分截面受拉,即β<0时

he1=0.4he (1-13) he2=0.6he (1-14)

1.3.3.2 刚架梁、柱构件的强度计算

(1)工字形截面受弯构件在剪力V和弯矩M 共同作用下的强度应符合下列要求:

当V ≤ 0.5Vd时

M ≤ Me (1—15a)

当0.5Vd < V ≤ Vd时

当截面为双轴对称时

Mf = Af(hw+t)f (1-16)

式中 Mf——两翼缘所承担的弯矩;

We——构件有效截面最大受压纤维的截面模量; Me——构件有效截面所承担的弯矩,Me=Wef; Af——构件翼缘的截面面积;

Vd——腹板抗剪承载力设计值,按公式(1-4)计算。

(2)工字形截面受弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下的强度应符合下列要求:

式中 Ae ——有效截面面积;

N

Mf ——兼承压力时两翼缘所能承受的弯矩。 1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置

梁腹板应在中柱连接处、较大固定集中荷载作用处和翼缘转折处设置横向加劲肋。其他部位是否设置中间加劲肋,根据计算需要确定。但《规程》规定,当利用腹板屈曲后抗剪强度时,横向加劲肋间距α宜取hwⅵ2hw。

当梁腹板在剪应力作用下发生屈曲后,将以拉力带的方式承受继续增加的剪力,亦即起类似桁架斜腹杆的作用,而横向加劲肋则相当于受压的桁架竖杆(图 1-8)。因此,中间横向加劲肋除承受集中荷载和翼缘转折产生的压力外,还要承受拉力场产生的压力,该压力按下列公式计算:

式中 Ns——拉力场产生的压力;

τcr——利用拉力场时腹板的屈曲剪应力; λw ——参数,按公式(1-6)计算。

加劲肋稳定性验算按CB 50017规范的规定进行,计算长度取腹板高度hw,截面取加劲肋全

部和其两侧各 宽度范围内的腹板面积,按两端铰接 轴心受压构件进行计算。

1.3.3.4 变截面柱在刚架平面内的整体稳定计算

变截面柱在刚架平面内的整体稳定按下列公式计算:

式中 N0——小头的轴线压力设计值; M1——大头的弯矩设计值; Ae0——小头的有效截面面积;

We1——大头有效截面最大受压纤维的截面模量;

φxγ——杆件轴心受压稳定系数,按楔形柱确定其计算长度,取小头截面的回转半径,

由GB 50017规范查得;

βmx——等效弯矩系数。由于轻型门式刚架都属于有侧移失稳,故βmx=1.0; N′Ex0——参数,计算λ时回转半径i0以小头截面为准。

当柱的最大弯矩不出现在大头时,M1和we1,分别取最大弯矩和该弯矩所在截面的有效截面模量。

公式(1—23)是在《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018中双轴对称截面压弯构件平面内整体稳定计算公式的基础上,考虑变截面压弯构件的受力特点,经过适当修正后得到的。它不同于GB 50017规范的特点是没有塑性发展系数γx,弯矩项的放大系数也略有不同。此外由于刚架柱腹板允许发生局部屈曲并利用其屈曲后强度,故柱的截面几何特性应采用有效截面的几何特性。

对于变截面柱,变化截面高度的目的是为了适应弯矩的变化,合理的截面变化方式应使两端截面的最大应力纤维同时达到限值。但是实际上往往是大头截面用足,其应力大于小头截面,柱脚铰接的刚架柱就是个典型的情况。因此,公式 (1-23)左端第二项的弯矩Ml和有效截面模量We1应以大头为准。

公式(1-23)的第一项源自等截面的稳定计算。根据分析,小头的(φA)0小于大头的(φA)1,且刚架柱的最大轴力就作用在小头截面上,故第一项按小头运算比按大头运算安全。

在同一个计算公式中,轴力和弯矩设计值分别取自不同的截面,似乎有些不好理解,但实际上稳定计算是考察构件的整体性能而非个别截面的承载能力,因此并无不妥之处,而且能可靠地反映楔形构件的性能。

1.3.3.5 变截面柱在刚架平面内的计算长度

截面高度呈线形变化的柱,在刚架平面内的计算长度应取为h0=μγh,式中h为柱的几何高度,μγ为计算长度系数。μγ可由下列三种方法之一确定,第一种方法适合于手算,主要用于柱脚铰接的对称刚架;第二种方法普遍适用于各种情况,并且适合上机计算;第三种方法则要求有二阶分析的计算程序。 (1)查表法

(a)柱脚铰接单跨刚架楔形柱的μγ可由表1-2查得。表中系数相当于把GB 50018规范附表A3.2的μ系数乘以 ,0.85是考虑柱脚实际上

有一定转动约束,

则是将数值换算成以小头为准。

柱的线刚度K1和梁的线刚度K2分别按下列公式计算:

表中和式中 Ic0、Ic1——分别为柱小头和柱大头的截面惯性矩; Ib0——梁最小截面的惯性矩; s——半跨斜梁长度;

φ——斜梁换算长度系数,见图1-9。当梁为等截面时φ=1。

在图1-9中,γ1和γ2分别为第一、二楔形段的斜率,按公式(1—33)计算。


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