钢结构格构柱计算汇总

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钢结构格构柱是一种由多个型钢构件通过连接件组合而成的柱状结构，广泛应用于工业厂房、高层建筑及桥梁工程中。其主要特点是具有较高的抗弯和抗剪能力，同时能够有效节省材料并减轻自重。

在计算格构柱时，首先需要明确设计参数，包括荷载类型（如轴向力、弯矩等）、截面形式、钢材强度以及柱长等因素。根据《钢结构设计规范》（如GB500172017），计算内容主要包括以下方面：

1.稳定性验算：格构柱的稳定性是设计的核心，需分别考虑整体稳定性和局部稳定性。整体稳定性通过计算长细比和临界应力来判断，而局部稳定性则关注肢件和缀材是否满足规范要求。

2.承载力计算：根据轴心受压或偏心受压情况楼地面工程施工安全技术交底卡（三），计算柱的极限承载能力。对于偏心受压柱，还需考虑弯矩作用下的二次效应（PΔ效应）。

3.缀材设计：缀材用于连接格构柱的各肢件，确保整体协同工作。缀材的设计需满足剪力传递要求，并控制其自身的变形和强度。

4.构造措施：为提高格构柱的性能，应合理设置加劲肋、节点板等构造措施，以增强结构刚度和抗震能力。

总结来说，钢结构格构柱的计算涉及力学分析、材料性能评估和构造细节优化等多个方面，需要综合考虑各种工况以确保结构安全可靠。同时，随着计算机技术的发展，有限元分析方法也被广泛应用于复杂格构柱的设计与优化中。

是考虑剪力影响后，格构式压杆计算长度的放大系数，它决定于体系的单位剪切角1，因而和采用的缀材体系有关。下面按缀条式和缀板式分别讨论：

横截面上有剪力V=1时，分配给有关缀条面上的剪力V=1/2。斜杆内力为

图4－8示出三角式缀条体系，在柱截面单位剪力（V=1）作用下，体系的单位剪切角为：

若取=20º～50º，则，sincos2=0.36

式中，A——两个柱肢的毛截面面积；A1——两根斜杆的毛截面面积（A1=2Ad）。

图4－9缀板式体系的剪切变形

一般各缀板等距离布置，刚度相等。缀板内力按缀板与肢件组成的多层框架分析。屈曲时，除发生格构柱整体弯曲外，所有肢件也都发生S形弯曲变形，如图4－9所示。

从图4－9中取出一个节段为分离体。

通常，缀板刚度比肢件大得多，可忽略缀板本身变形，并假定剪力平均分配给两个柱肢（b图）。V=1时，柱肢的单位剪切角1为：

引入单肢节间段长细比1，且1=l1/i1代入式：

因为Ix=Aix2，x=lx/ix，代入得：

设计时应先假设单肢节段长细比1才能计算换算长细比。用换算长细比查x，再按实腹式构件相同的公式验算稳定性：

最后得二肢缀板柱绕虚轴的换算长细比

5.7轴心受压格构式构件的局部稳定

（1）V的取值设：屈曲模态为一个正弦半波。

1、轴心受压构件的剪力V

计算缀材时，近似地以剪力V均匀分布计。并且，由承受该剪力的两个缀材面分担，每个缀材平面内的剪力V1为V1=V/2

缀条布置尤如桁架腹杆。按桁架腹杆设计。剪力由斜杆承受。设斜杆（缀条）内力为Nt，有Nt=V1/cos（4－83）

缀条可能受拉、可能受压，一律按受压设计，设计强度应于折减（考虑缀条自身稳定性）折减系数R为：等边角钢R=0.6+0.0015短边相连的不等边角钢R=0.5+0.0025长边相连的不等边角钢R=0.7

——中间无联系时，按最小回转半径计算的长细比。

且当<20时，取=20）。缀条设计公式为：

At——单个缀条截面面积此外，也可根据缀条查，用公式

进行设计。其概念是按轴心受压杆件设计。横杆一般不受力，采用和斜杆相同的截面。不论斜杆还是横杆，都应长细比要求，≤[]=150

4.7.2缀板缀板内力按缀板和肢件组成的框架体系进行分析。

由分离体Ⅱ力矩平衡条件，得

式中a是两柱肢轴线间的距离。

缀板在柱肢连接处A的弯矩：

可见，缀板一般按受弯构件设计。但因剪力、弯矩较小，可按构造设计。

构造设计要点：①同一截面处缀板（或采用型钢的横杆）线刚度之和不得小于柱肢线刚度的6倍。如果柱截面接近正方形，且x和y方向的长细比又接近相等时，可取

b1——缀板宽度a——肢件间距离（形心轴至形心轴）t——缀板厚度

作用：保证与柱肢刚性连接；对柱肢屈曲起支承作用；使λy的计算误差在5%以内。

②缀板用角焊缝与肢件连接，搭接长度20～30cm。

③应设置横隔（联），间距不大于8m且不大于杆件较大宽度的9倍，每个发送单元不少于2个。

作用：保证柱子变形过程中截面几何形状的稳定性；公式=M/W才能使用。截面抗弯模量W才能用材料力学公式计算。

关于横向支撑：有时，为了减少轴心构件自由长度需要设置横向支撑，此支撑应根据所受剪力按轴心受压

[例4－2]试设计一轴心受压缀条柱，已知N=1300kN，lx=ly=6m，采用3号钢。采用二槽钢组成的缀条柱。

1、按实轴选截面和回转半径（图4－2）。

设计内容：1、按绕实轴屈曲设计槽钢截面；2、以对实轴、虚轴的长细比性相同设计槽钢间距；3、验算槽钢对虚轴的稳定性；4、验算缀材强度和焊缝。

设y=80，属b类，查得y=0.688；需要的截面面积和回转半径为：

查附录3槽钢规格表，没有同时满足上述要求的截面，说明所设的长细比不合适。可从表中另选一截面，

其截面面积稍大于要求值，回转半径稍小于要求值，或者相反。试选2[28a，查得：p.366A=2×40=80cm2；iy=10.9cm。

2、确定两个槽钢间的距离方法：使绕虚轴和绕实轴的稳定性相等。使绕虚轴的长细比和绕实轴的长细比相等。为此南站通风施工方案，

则y=600/10.9=55，查得y=0.833p.399验算=1300×103/8000=162.5N/mm2<yf=179N/mm2选此截面。

先假定缀条截面∟45×4，A=2×3.94=7.0cm2。

由附录6，二肢间需要的距离：p.405

3、验算绕虚轴稳定性槽钢惯性矩：I1=218cm4；格构柱对虚轴的惯性矩：

查表，得x=0.807

∟45×4，A1=3.5cm2，imin=0.89cm广渠路辅路施工方案，l1=b/cos=25/0.707=35cm，=l1/imin=35/0.89=39,=0.903按规范用折减系数进行验算=0.6+0.0015=0.6+0.0015×39=0.695