【鋼結構實腹式軸心受壓構件的截麵設計】
一
、截麵型式
實腹式軸心受壓構件宜選用雙軸對稱截麵。因為單軸對稱截麵往往有彎扭屈曲的問題，用料很不經濟。
確定截麵型式和各部分尺寸時

，為了用料經濟
，應使截麵的輪廓盡可能（指滿足局部穩定要求）寬展而薄壁，以增大截麵的回轉半徑，提高整體穩定承載力和剛度。同時，還應做到對兩個主軸的穩定係數相等（二主軸等穩定）。由於同一截麵對兩個主軸可能不屬於同一類截麵，因而盡管λx＝λy，但ψx和ψy不一定相等，然而二者相差並不大。設計時可以利用λx＝λy作為考慮等穩定的因素。在截麵選取時，除考慮用料經濟外，還要力求構造簡單，製造省工，便於和其它構件連接和易於取材。
直(zhi)接(jie)采(cai)用(yong)工(gong)字(zi)型(xing)鋼(gang)，雖(sui)然(ran)製(zhi)造(zao)省(sheng)工(gong)，但(dan)由(you)於(yu)腹(fu)板(ban)較(jiao)厚(hou)，且(qie)對(dui)兩(liang)個(ge)主(zhu)軸(zhou)的(de)回(hui)轉(zhuan)半(ban)徑(jing)相(xiang)差(cha)較(jiao)大(da)
，故(gu)宜(yi)用(yong)於(yu)兩(liang)個(ge)方(fang)向(xiang)計(ji)算(suan)長(chang)度(du)不(bu)相(xiang)等(deng)且(qie)荷(he)載(zai)較(jiao)小(xiao)的(de)結(jie)構(gou)中(zhong)。軋(zha)製(zhi)寬(kuan)翼(yi)緣(yuan)工(gong)字(zi)鋼(gang)（即H型鋼），juyouzhizaoshenggongdeyoudian，qiefubanhoudujiaoyiyuanhouduxiaohenduo。qizhongjiemiangaoduyukuanduxiangtongdexinghao，duiqiangzhoudehuizhuanbanjingyueshiduiruozhouhuizhuanbanjingdeerbei。yinci，duiyuzhuchangzhongdianyouyicexiangzhichengdedulizhu
，kuanyiyuangongzigangjiangshizuilixiangdejiemianxingshi。
鋼板焊成的組合工字行截麵
，是應用最為廣泛的截麵型式。這種截麵腹板可以根據局部穩定要求，采用較薄的鋼板，jiemianjiaoweiheli，qiebianyuzhizao。danweibianyuyiyuanyufubanzhijiandeshihan

，yibanjiemiangaoduxuquyuedengyuyiyuankuandu。genjulunkuochicunyuhuixuanbanjingdejinsiguanxi：ix≈0.43h;iy≈0.24b.在兩個方向的計算長度相等時合理的截麵尺寸應為b≈2h。但由於采用h≈b(其截麵ix≈2iy)所以也隻有在側向有一支撐點時才能達到等穩定的目的。
焊接箱型截麵，在兩個方向的回轉半徑接近或相等，抗扭剛度大。但不便於與其它構件連接，隻用作高大的承重柱。
此外，還有單角鋼、雙角鋼及圓鋼管，多用於塔架、桁架和網架結構。
二、鋼結構截麵選擇步驟
在確定了鋼號、軸心壓力設計值、兩個方向的計算長度Lox,Loy以及截麵型式後，可按下列步驟設計截麵尺寸。
㈠、試選截麵
1


、假定長細比


，根據截麵類別查出ψx
、ψy，取ψmin按下式計算需要的截麵麵積和回轉半徑：
Ar＝N/(ψmin×f)
ixr＝Lox/λ
iyr＝Loy/λ
2
、確定型鋼型號或選配截麵各板件尺寸
⑴對型鋼截麵
以Ar、ixr及iyr查型鋼表，選取合適的型鋼號並進行截麵驗算。
⑵對組合截麵
Ⅰ）根據回轉半徑的近似值
，決定需要的截麵高度hr和寬度br：
hr＝ixr/α1
br＝iyr/α2
Ⅱ）按Ar、hr及br確定截麵各板件尺寸。
在確定各板件尺寸時，對工字形截麵宜取h≈b以便施焊；為用料合理，宜取tw＝(0.4~0.7)t，但不小於6mm；ho和b宜取10mm的倍數
，t和tw宜取2mm的倍數。
在確定各板件尺寸過程中，由Ar、hr、br確定的翼緣和腹板太厚
，說明假定的λ過大，從而使截麵過分集中。此時可直接加大h、b
，適當減小截麵A


，或重設λ；反之，若翼緣和腹板太薄
，說明假定的λ過小

，造成截麵過分開展，此時可適當減小h、b並加大截麵A或重設λ。
㈡、截麵驗算
確定截麵後應進行如下驗算：
1、強度
N/An≤f;當截麵無孔洞等削弱時，可不進行強度驗算。
2
、整體穩定性
N/(ψmin×A)≤f；同時滿足兩主軸穩定。
3、局部穩定
對型鋼截麵一般可不進行局部穩定驗算。
4、剛度
λx≤[λ]和λy≤[λ]。
強度、整體穩定、局部穩定都屬於承載能力極限狀態的驗算；剛度屬於正常使用極限狀態的驗算。
實腹式軸心受壓構件翼緣與腹板間的縱向連接焊縫，隻承受由初彎曲、初偏心和偶然橫向力作用等產生的很小剪力。因此不必計算而按構造要求采用hf＝（4~8）mm。
當腹板計算高厚比ho/tw＞80時
，為防止腹板在施工和使用中發生鼓曲變形
，應設置橫向加勁肋，其間距不得大於3ho。當(dang)設(she)置(zhi)縱(zong)向(xiang)加(jia)勁(jin)肋(lei)加(jia)強(qiang)腹(fu)板(ban)時(shi)，應(ying)在(zai)在(zai)縱(zong)橫(heng)向(xiang)加(jia)勁(jin)肋(lei)相(xiang)交(jiao)處(chu)將(jiang)縱(zong)向(xiang)加(jia)勁(jin)肋(lei)斷(duan)開(kai)，以(yi)橫(heng)向(xiang)加(jia)勁(jin)肋(lei)作(zuo)為(wei)縱(zong)向(xiang)加(jia)勁(jin)肋(lei)的(de)支(zhi)撐(cheng)點(dian)，同(tong)時(shi)可(ke)避(bi)免(mian)兩(liang)個(ge)方(fang)向(xiang)的(de)焊(han)縫(feng)交(jiao)叉(cha)。
對於大型實腹柱，為增加其抗扭剛度，避免在運輸安裝過程中產生扭轉變形
，應設置橫隔。橫隔的間距不得大於柱截麵較大寬度的9倍或8米
，且運送單元的兩端均應設置橫隔。另外，在受有較大水平力處亦應設置，以避免產生局部變形。橫隔與橫向加勁肋的區別在於：橫隔幾乎鋪滿全截麵
，而橫向加勁肋通常較窄。
【鋼結構格構式軸心受壓構件設計】
格構柱由肢件（柱肢）以及把肢件連成整體的綴材（綴條或綴板）所組成。
肢zhi件jian通tong常chang采cai用yong二er個ge槽cao鋼gang或huo工gong字zi鋼gang。以yi槽cao鋼gang作zuo柱zhu肢zhi時shi

，槽cao鋼gang翼yi緣yuan可ke以yi向xiang截jie麵mian外wai，也ye可ke以yi向xiang截jie麵mian內nei放fang置zhi。以yi翼yi緣yuan向xiang內nei最zui為wei常chang用yong，這zhe樣yang可ke以yi有you一yi個ge平ping整zheng的de外wai表biao麵mian，而er且qie與yu翼yi緣yuan向xiang外wai相xiang比bi
，在zai輪lun廓kuo尺chi寸cun相xiang同tong的de情qing況kuang下xia
，前qian者zhe可ke以yi獲huo得de較jiao大da的de截jie麵mian慣guan性xing矩ju。在zai受shou力li很hen大da的de柱zhu中zhong
，肢zhi件jian有you時shi采cai用yong焊han接jie組zu合he工gong字zi形xing截jie麵mian。對dui長chang度du較jiao大da而er受shou力li不bu大da的de柱zhu
，肢zhi件jian可ke以yi采cai用yong四si個ge角jiao鋼gang或huo三san根gen鋼gang管guan。格ge構gou柱zhu可ke以yi用yong調tiao整zheng肢zhi件jian間jian距ju方fang法fa實shi現xian等deng穩wen定ding性xing。
綴材有綴條和綴板兩種。一般采用單角鋼作綴條，綴板采用鋼板製作。綴條體係可全部以斜綴條組成，也可由橫綴條和斜綴條共同組成。采用綴條連接肢件時稱為綴條柱；采用綴板連接肢件時稱為綴板柱。常見格構柱：雙肢綴條柱、雙肢綴板柱
、四肢柱、三肢柱。
實軸：格構柱橫截麵上通過肢件腹板的主形心軸稱為實軸，用y~y表示
；
虛軸：格構柱橫截麵上通過肢件之間空隙的主形心軸稱為虛軸，用x~x表示。
軸壓格構柱的設計需要考慮：強度
、整體穩定、單肢穩定、剛度、綴條及綴板的計算等問題。
一

、強度
軸壓格構柱的強度計算與實腹式軸壓柱相同，即：
N/An≤f
式中An為柱肢的淨截麵麵積之和（不應計入綴條和綴板的麵積）。當柱截麵無削弱時不必進行強度計算。
二
、整體穩定
1、對實軸y~y（繞y~y軸）的計算
格構柱繞實軸y失穩的情況，其穩定計算與實腹柱計算相同。
N/(ψy×A)≤f
ψy為由構件對y軸的長細比λy查得的軸壓構件穩定性係數。
A為柱肢的毛截麵麵積之和。
2
、對虛軸x~x（繞x~x軸）的計算
格構柱繞虛軸x失穩的情況與實腹柱的計算不同。
（原因是：格構柱的柱肢間僅由間隔的綴材相連
，柱繞虛軸x彎(wan)曲(qu)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)剪(jian)力(li)隻(zhi)能(neng)由(you)柔(rou)弱(ruo)的(de)綴(zhui)材(cai)承(cheng)擔(dan)，因(yin)而(er)剪(jian)切(qie)變(bian)形(xing)較(jiao)大(da)。構(gou)件(jian)由(you)剪(jian)切(qie)變(bian)形(xing)產(chan)生(sheng)的(de)較(jiao)大(da)附(fu)加(jia)撓(nao)度(du)使(shi)其(qi)繞(rao)虛(xu)軸(zhou)的(de)臨(lin)界(jie)力(li)降(jiang)低(di)較(jiao)多(duo)，不(bu)可(ke)忽(hu)略(lve)。實(shi)腹(fu)柱(zhu)的(de)腹(fu)板(ban)是(shi)連(lian)續(xu)的(de)鋼板，構件截麵抗剪剛度大，剪切變形對構件臨界力的影響很小，可忽略不計。）
weijianhuajisuan
，gegouzhushejizhongcaiyongjiadaduixuzhouchangxibidefangfalaikaolvjianqiebianxingshilinjielijiangdidebuliyingxiang。jiadahoudechangxibichengweihuansuanchangxibi，yongλox表示。用λox設計時
，對虛軸x穩定的計算式仍為：
N/(ψx×A)≤f
ψx為用換算長細比λox查得的軸心受壓構件穩定性係數。
（換算長細比計算見其它資料）
三、單肢穩定性
gegouzhudemeigedanzhiyeshishifushishouyagoujian，danzhizaimeigezhuitiaohuozhuibanzhijiandebufenzaiyalizuoyongxiayekenengsangshiwendingxing。shejishiyingbaozhengdanzhibuzaoyuzhengtishiwen。
（單肢的長細比λ1，保證單肢穩定的條件見規範）
考kao慮lv到dao綴zhui板ban柱zhu除chu可ke能neng因yin幾ji何he缺que陷xian使shi單dan肢zhi的de壓ya力li不bu等deng外wai
，單dan肢zhi還hai承cheng擔dan由you剪jian力li引yin起qi的de局ju部bu彎wan矩ju作zuo用yong，因yin此ci對dui其qi單dan肢zhi長chang細xi比bi的de要yao求qiu比bi對dui綴zhui條tiao柱zhu更geng嚴yan格ge。
計算時，λmax取λox與λy的較大值。λ1＝Lo1/i1，Lo1為單肢計算長度。對綴條柱取相鄰綴條節點中心線間的距離
；對焊接綴板柱取相鄰兩綴板間的淨距離；螺栓連接柱取相鄰兩綴板邊緣螺栓的距離
；i1為單肢對自身平行於虛軸的單肢形心軸的回轉半徑。
四、綴材計算
㈠、鋼結構格構式壓杆的剪力
軸(zhou)壓(ya)格(ge)構(gou)柱(zhu)由(you)於(yu)初(chu)彎(wan)曲(qu)等(deng)缺(que)陷(xian)或(huo)達(da)臨(lin)界(jie)狀(zhuang)態(tai)的(de)彎(wan)曲(qu)時(shi)，各(ge)截(jie)麵(mian)將(jiang)產(chan)生(sheng)剪(jian)力(li)
，此(ci)剪(jian)力(li)由(you)綴(zhui)材(cai)承(cheng)擔(dan)。因(yin)此(ci)，在(zai)計(ji)算(suan)綴(zhui)材(cai)前(qian)需(xu)先(xian)確(que)定(ding)構(gou)件(jian)截(jie)麵(mian)剪(jian)力(li)。
㈡、綴材設計
1、綴條計算
分析綴條內力時
，將每個綴材麵作為節點鉸接的平行弦桁架
，綴條則是該桁架的腹杆。一個綴材麵承受剪力V1＝V/2的作用
，根據結構力學分析桁架內力。
Nt＝V1/cosα
由(you)於(yu)剪(jian)力(li)的(de)方(fang)向(xiang)取(qu)決(jue)於(yu)柱(zhu)彎(wan)曲(qu)的(de)方(fang)向(xiang)，所(suo)以(yi)斜(xie)綴(zhui)條(tiao)在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong)既(ji)可(ke)受(shou)壓(ya)，也(ye)可(ke)受(shou)拉(la)。為(wei)安(an)全(quan)計(ji)
，常(chang)按(an)軸(zhou)心(xin)壓(ya)杆(gan)計(ji)算(suan)。但(dan)綴(zhui)條(tiao)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)單(dan)角(jiao)鋼(gang)且(qie)以(yi)一(yi)麵(mian)與(yu)柱(zhu)肢(zhi)連(lian)接(jie)，實(shi)為(wei)偏(pian)心(xin)受(shou)力(li)
，故(gu)將(jiang)鋼材和連接材料強度的設計值進行折減。
不論斜綴條還是橫綴條都應滿足容許長細比的要求，即
λ≤[λ]＝150。
2、綴板計算
⑴綴板內力
一個綴材麵承受相應的剪力V1＝V/2dezuoyong。zaifenxizhuibanneilishi，bameigezhuicaimiankanzuodankuadeduocenggangjia，bingjiadingbianxingshiyizhuibanzhongdianjizhuibanzhijiangezhuzhidezhongdianweifanwandianjinxingneilifenxi。
⑵綴板的構造要求
綴板應滿足剛度要求。規範規定：綴板柱中
，同一截麵處綴板的線剛度之和不得小於柱較大分肢線剛度的6倍。
五、剛度
格構柱的λy、λox及綴條長細比均不應大於150，以滿足剛度要求。
六、橫隔
yudaxingshifuzhuyiyang，weiletigaogoujiandekangniugangdu，bimianzaiyunshuheanzhuangguochengzhongchanshengjihexingzhuangdegaibian，yijichuandibiyaodeneili。gegouzhuyeyingzaichengshoujiaodashuipinglichuheyunsongdanyuandeliangduanshezhihengge
，qijianjubudedayuzhujiemianzuidakuandude9倍或8米。橫隔可用鋼板或交叉角鋼組成。
七、鋼結構構件截麵設計
格構柱對截麵二主軸x和y均為b類截麵。因而，隻需使λy＝λox

，便可獲得相等的ψx和ψy，做到二主軸等穩定設計。另外

，雙肢柱整個截麵對y軸的回轉半徑iy，與其中一個單肢截麵對y1軸（y1軸與y軸重合）的回轉半徑iy1相等。
在確定了軸心壓力設計值N
，兩個方向的計算長度Lox、Loy和鋼號，以及截麵型式（中小型柱可采用綴條柱或綴板柱，大型柱宜采用綴條柱）後，可按下列步驟進行設計。
1、按對實軸y的穩定性要求選定單肢截麵
⑴假定長細比λy，查出ψy
，並計算需要的截麵麵積對實軸的回轉半徑。
Ar＝N/(ψ×yf)
iyr＝Loy/λy
⑵按Ar/z和iy由型鋼表選取合適的型鋼規格，並進行對y軸的整體穩定及剛度驗算。
2、對虛軸x根據等穩定性要求確定柱肢間距b
⑴、根據等穩定要求λox＝λy求需要的長細比λx；
⑵、由需要的長細比λx求需要的回轉半徑ixr
，並根據輪廓尺寸與回轉半徑的關係確定需要的截麵寬度br
ixr＝Lox/λx
br＝ixr/α2
⑶、按確定的b，對虛軸x驗算整體穩定及剛度。
3、截麵有削弱時應進行強度驗算
4
、綴材設計與單肢穩定性驗算
綴材設計一般不應影響截麵選擇結果。如實取的綴條角鋼麵積小於初估截麵A1x，應對虛軸穩定性重新驗算。布置綴條或綴板時應注意使單肢的長細比λ1滿足要求，同時綴條的長細比不應大於150。