7 轴心受力构件#
7.1 截面强度计算#
1. 轴心受拉构件，当端部连接（及中部拼接）处组成截面的各板件都有连接件直接传力时，除采用高强度螺栓摩擦型连接者外，其截面强度计算应符合下列规定：#
毛截面屈服：#
净截面断裂：#
式中：
\(F\)——所计算截面的拉力设计值；
\(\sigma\)——钢材抗拉强度设计值；
\(A\)——构件的毛截面面积；
\(A_n\)——构件的净截面面积，当构件多个截面有孔时，取最不利的截面；
\(\sigma_u\)——钢材极限抗拉强度设计值。
用高强螺栓摩擦型连接的构件，其截面强度计算应符合下列规定：
1. 当构件为沿全长都有排列较密螺栓的组合构件时，其截面强度应按下式计算：#
2. 除第1款的情形外，其毛截面强度计算应采用式（7.1.1-1），净截面强度应按下式计算：#
式中：
\(n_b\)——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；
\(n\)——所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓数目。
2. 轴心受压构件，当端部连接（及中部拼接）处组成截面的各板件都有连接件直接传力时，截面强度应按式（7.1.1-1）计算。但含有虚孔的构件尚需在孔心所在截面按式（7.1.1-2）计算。#
3. 轴拉和轴压构件，当其组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时，应对危险截面的面积乘以有效截面系数\(\beta\)，不同构件截面形式和连接方式的\(\beta\)值应符合表7.1.3的规定。#
表7.1.3 轴心受力构件节点或拼接处危险截面有效截面系数
构件截面形式 |
连接形式 |
\(\beta\) |
图例 |
|---|---|---|---|
角钢 |
单边连接 |
0.85 |
|
工形、H形 |
翼缘连接 |
0.90 |
|
腹板连接 |
0.70 |
|
7.2 轴压构件的稳定性计算#
1. 轴压构件的稳定性应按下式计算：#
（7.2.1-1）
式中：
——轴心受压构件的稳定系数（取截面两主轴稳定系数中的较小者），根据构件的长细比（或换算长细比）、钢材屈服强度和表7.2.1-1、表7.2.1-2的截面分类，按附录D采用。
注：板件宽厚比超过7.3.1条规定的实腹式构件应按式（7.3.3-1）计算。
表7.2.1-1 轴心受压构件的截面分类（板厚\(t \le 40\)mm）
截面形式 |
对x轴 |
对y轴 |
|
|---|---|---|---|
|
a类 |
a类 |
|
|
\(b/h \le 0.8\) |
a类 |
b类 |
|
\(b/h > 0.8\) |
a*类 |
b*类 |
|
a*类 |
a*类 |
|
|
b类 |
b类 |
|
|
b类 |
c类 |
|
|
c类 |
c类 |
注：1. a类含义为Q235钢取b类，Q345、Q390、Q420和Q460取a类； b类含义为Q235钢取c类，Q345、Q390、Q420和Q460取b类。
2. 无对称轴构件，截面分类取C类。
表7.2.1-2 轴心受压构件的截面分类（板厚\(t \ge 40\)mm）
截面形式 |
对x轴 |
对y轴 |
|
|---|---|---|---|
|
\(t < 80\)mm |
b类 |
c类 |
|
\(t \ge 80\)mm |
c类 |
d类 |
|
翼缘为焰切边 |
b类 |
b类 |
|
翼缘为轧制或剪切边 |
c类 |
d类 |
|
板件宽厚比\( > 20\) |
b类 |
b类 |
|
板件宽厚比\( \le 20\) |
c类 |
c类 |
2. 实腹式构件的长细比\(\lambda\)应根据其失稳模式，由下列各款确定：#
1. 截面形心与剪心重合的构件#
当计算弯曲屈曲时长细比按下式计算：
式中：\(l_{\text{0x}}\)、\(l_{\text{0y}}\)——分别为构件对截面主轴x和y的计算长度，根据本规范第7.4节的规定采用；
\(i_{\text{x}}\)、\(i_{\text{y}}\)——分别为构件截面对主轴x和y的回转半径。
当计算扭转屈曲时，长细比按下式计算：
式中：\(I_0\)、\(I_t\)、\(I_\omega\)——分别为构件毛截面对剪心的极惯性矩、截面抗扭惯性矩和扇性惯性矩，对十字形截面可近似取\(I_\omega = 0\)；
\(l_\omega\)——扭转屈曲的计算长度，两端铰支且端截面可自由翘曲者，取几何长度\(l\)；两端嵌固且端部截面的翘曲完全受到约束者，取\(0.5l\)。
双轴对称十字形截面板件宽厚比不超过\(15\varepsilon_{\text{k}}\)者，可不计算扭转屈曲。
2. 截面为单轴对称的构件#
1. 绕非对称主轴的弯曲屈曲，长细比应由式（7.2.2-1、2）确定。绕对称轴主轴的弯扭屈曲，应取下式给出的换算长细比：#
式中：\(y_s\)——截面形心至剪心的距离；
\(i_0\)——截面对剪心的极回转半径，单轴对称截面\(i_0^2 = y_s^2 + i_{\text{x}}^2 + i_{\text{y}}^2\)；
\(\lambda_z\)——扭转屈曲换算长细比，由式（7.2.2-3）确定。
2. 等边单角钢轴压构件当绕两主轴弯曲的计算长度相等时，可不计算弯扭屈曲。塔架单角钢压杆应符合本规范第7.6节的相关规定。#
3. 双角钢组合T形截面构件绕对称轴的换算长细比\(\lambda_{\text{yz}}\)可用下列简化公式确定：#
等边双角钢（图7.2.1-1a）
当\(\lambda_{\text{y}} > \lambda_{\text{z}}\)时：
当\(\lambda_{\text{y}} < \lambda_{\text{z}}\)时：
长肢相并的不等边双角钢（图7.2.1-1b）
当\(\lambda_{\text{y}} > \lambda_{\text{z}}\)时：
当\(\lambda_{\text{y}} < \lambda_{\text{z}}\)时：
短肢相并的不等边双角钢（图7.2.1-1c）
当\(\lambda_{\text{y}} > \lambda_{\text{z}}\)时：
当\(\lambda_{\text{y}} < \lambda_{\text{z}}\)时：
(a) (b) (c)
图7.2.2-1 单角钢截面和双角钢组合T形截面
\(b\)— 等边角钢肢宽度；\(b_1\)— 不等边角钢长肢宽度；\(b_2\)— 不等边角钢短肢宽度
3. 截面无对称轴且剪心和形心不重合的构件，应采用下列换算长细比：#
式中：\(N_{\text{xyz}}\)——弹性完善杆的弯扭屈曲临界力，由式（7.2.2-12）确定；
\(x_s, y_s\)——截面剪心的坐标；
\(i_0\)——截面对剪心的极回转半径；
\(N_{\text{x}}, N_{\text{y}}, N_{\text{z}}\)——分别为绕x轴和y轴的弯曲屈曲临界力和扭转屈曲临界力；
\(E, G\)——分别为钢材弹性模量和剪变模量。
4. 不等边角钢轴压构件的换算长细比可用下列简化公式确定（图7.2.2-2）：#
当\(\lambda_{\text{x}} > \lambda_{\text{z}}\)时：
当\(\lambda_{\text{x}} < \lambda_{\text{z}}\)时：
式中：\(x\)轴为角钢的主轴，\(b_1\)为角钢长肢宽度。
图7.2.2-2 不等边角钢
3. 格构式轴心受压构件对实轴长细比应按本规范第7.2.2条计算，对虚轴（图7.2.3a的x轴和图7.2.3b、c的x轴和y轴）应取换算长细比。换算长细比应按下列公式计算：#
1. 双肢组合构件（图7.2.3a）#
当缀件为缀板时：
当缀件为缀条时：
式中：
\(\lambda_{\text{x}}\)——整个构件对x轴的长细比；
\(\lambda_{\text{1}}\)——分肢对最小刚度轴1-1的长细比，其计算长度取为：焊接时，为相邻两缀板的净距离；螺栓连接时，为相邻两缀板边缘螺栓的距离；
\(A_{\text{1x}}\)——构件截面中垂直于x轴的各斜缀条毛截面面积之和。
2. 四肢组合构件（图7.2.3b）#
当缀件为缀板时：
当缀件为缀条时：
式中：
\(\lambda_{\text{y}}\)——整个构件对y轴的长细比；
\(A_{\text{1y}}\)——构件截面中垂直于y轴的各斜缀条毛截面面积之和。
3. 缀件为缀条的三肢组合构件（图7.2.3c）#
式中：
\(A_{\text{1}}\)——构件截面中各斜缀条毛截面面积之和；
\(\theta\)——构件截面内缀条所在平面与x轴的夹角。
图7.2.3 格构式组合构件截面
4. 缀件面宽度较大的格构式柱宜采用缀条柱，斜缀条与构件轴线间的夹角应在40°~70°范围内。缀条柱的分肢长细比\(\lambda_{\text{1}}\)不应大于构件两方向长细比（对虚轴取换算长细比）的较大值\(\lambda_{\text{max}}\)的0.7倍。格构式柱和大型实腹式柱，在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔，横隔的间距不宜大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。#
5. 缀板柱的分肢长细比\(\lambda_{\text{1}}\)不应大于\(40\varepsilon_{\text{k}}\)，并不应大于\(\lambda_{\text{max}}\)的0.5倍（当\(\lambda_{\text{max}} < 50\)时，取\(\lambda_{\text{max}} = 50\)）。缀板柱中同一截面处缀板（或型钢横杆）的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。#
6. 用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件，采用普通螺栓连接时应按格构式构件进行计算，除此之外，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过下列数值：#
受压构件：\(40i\varepsilon_{\text{k}}\)；
受拉构件：\(80i\)。
\(i\)为单肢回转半径，应按下列规定采用：
当为图7.2.6a、b所示的双角钢或双槽钢截面时，取一个角钢或一个槽钢对与填板平行的形心轴的回转半径；
当为图7.2.6c所示的十字形截面时，取一个角钢的最小回转半径。
受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不应少于2个。
图7.2.6 计算截面回转半径时的轴线示意图
7. 轴压构件应按下式计算剪力：#
剪力\(V\)值可认为沿构件全长不变。对格构式轴压构件，剪力\(V\)应由承受该剪力的缀材面（包括用整体板连接的面）分担。
8. 两端铰支的梭形圆管或方管状截面轴压构件（图7.2.8）的稳定性应按式（7.2.1-1）计算。计算时\(A\)取端截面的截面面积\(A_1\)，稳定系数\(\phi\)按下列换算长细比确定：#
图7.2.8 梭形管状轴压构件
式中：
\(l_0\)——构件计算长度；
\(i_1\)——端截面回转半径；
\(\gamma\)——构件楔率；
\(d_2\)——中央截面外径（圆管），边长（方管）；
\(d_1\)——端截面外径（圆管），边长（方管）。
9. 两端铰支的多肢钢管梭形格构柱应按式（7.2.1-1）计算整体稳定。稳定系数\(\phi\)依据b类截面按下列换算长细比确定：#
图7.2.9 钢管梭形格构柱
式中：
\(n\)——钢管分肢数；
\(A_s\)——单根分肢的截面面积；
\(N_{\text{cr,s}}\)、\(N_{\text{cr,a}}\)——分别为特征值屈曲荷载、对称屈曲模态与反对称屈曲模态对应的特征值屈曲荷载。
应按下列方法计算。
\(N_{\text{cr,s}}\)按下列公式计算：
\(N_{\text{cr,a}}\)按下列公式计算：
式中：
\(I_0, I_1, I_m\)——分别为钢管梭形格构柱柱端（小头）、柱在1/4跨处以及跨中（大头）对应的惯性矩（图7.2.9）；
\(K_{\text{v,s}}, K_{\text{v,a}}\)——分别为对称屈曲与反对称屈曲对应的截面抗剪刚度；
\(\eta_1, \eta_2\)——与截面惯性矩有关的计算系数，三肢时按下列公式计算：
式中：
\(b_0, b_1, b_m\)——分别为梭形柱柱头、1/4跨截面和跨中截面的边长；
\(l_{\text{s0}}\)——梭形柱节间高度；
\(I_{\text{d}}, I_{\text{s}}\)——横缀杆和弦杆的惯性矩；
\(A_s\)——单个分肢的截面面积；
\(E\)——材料的弹性模量。
钢管梭形格构柱的跨中截面应设置横隔。横隔可采用水平放置的钢板且与周边缀管焊接，或采用水平放置的钢管并使跨中截面成为稳定截面。
7.3 实腹轴压构件的局部稳定和屈曲后强度#
1. 实腹轴压构件要求不出现局部失稳者，其板件宽厚比应符合下列规定：#
1. H形截面腹板#
当\(\lambda \le 50{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
当\(\lambda > 50{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
式中：\(\lambda\)——构件的较大长细比；
\(h_0\)、\(t_w\)——分别为腹板计算高度和厚度，按表3.5注取值。
2. H形截面翼缘#
当\(\lambda \le 70{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
当\(\lambda > 70{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
式中：\(b\)、\(t_{\rm{f}}\)——分别为翼缘板自由外伸宽度和厚度，按表3.5注取值。
3. 箱形截面壁板#
当\(\lambda \le 52{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
当\(\lambda > 52{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
式中：\(b\)——壁板的净宽度。
长方箱形截面较宽壁板宽厚比限值应按式（7.3.1-3a，b）的值，并乘以按下式计算的调整系数：
式中：\(\eta\)——箱形截面宽度和高度之比，\(\eta \le 1.0\)。
4. T形截面翼缘高厚比限值应按式（7.3.1-2a，b）确定。#
T形截面腹板高厚比限值为：
当\(\lambda \le 70{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
当\(\lambda > 70{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
对焊接构件\(h_{\rm{0}}\)取为腹板高度\(h_{\rm{w}}\)，对热轧构件取\(h_0 = h_{\rm{w}} - t_{\rm{f}}\)，但不小于\(h_{\rm{w}} - 20\)mm。
5. 等边角钢轴压构件的肢件宽厚比限值为：#
当\(\lambda \le 80{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
当\(\lambda > 80{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
式中：\(w\)、\(t\)——分别为角钢的平板宽度和厚度，\(w\)可取为\(b - 2t\)，\(b\)为角钢宽度。
\(\lambda\)——按角钢绕非对称主轴回转半径计算的长细比。
6. 圆管压杆的外径与壁厚之比不应超过\(100\varepsilon _{\rm{k}}^2\)。#
2. 当轴压构件稳定承载力未用足，亦即当\(N < \phi fA\)时，可将其板件宽厚比限值由7.3.1节公式算得后乘以放大系数\(\alpha = \sqrt {\phi fA/N}\)。#
3. 板件宽厚比超过7.3.1条规定的限值时，轴压杆件的稳定性应按下式计算：#
式中：\(\phi\)——稳定系数，应按\(\lambda \sqrt \rho \cdot {\varepsilon _{\rm{k}}}\)，由附录D表格查得；
\(\rho\)——有效屈服强度系数，应根据截面形式按下列各款确定：
1. 正方箱形截面#
当\(b/t > 42{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
式中：\(b\)、\(t\)——分别为壁板的净宽度和厚度。
注：当\(\lambda > 52{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时，\(\rho\)值应不小于。
2. 单角钢#
当\(w/t > 15{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时：
注：当\(\lambda > 80{\varepsilon _{\rm{k}}}\)时，\(\rho\)值应不小于。
7.4 轴压构件的计算长度和容许长细比#
1. 确定桁架弦杆和单系腹杆（用节点板与弦杆连接）的长细比时，其计算长度\(l_0\)应按表7.4.1-1采用，采用相贯焊接连接的钢管桁架，其构件计算长度系数可按表7.4.1-2取值。#
表7.4.1-1 桁架弦杆和单系腹杆的计算长度\(l_0\)
弯曲方向 |
弦杆 |
腹杆 |
|
|---|---|---|---|
支座斜杆和支座竖杆 |
其它腹杆 |
||
桁架平面内 |
\(l\) |
\(l\) |
0.8\(l\) |
桁架平面外 |
\(l_1\) |
\(l\) |
\(l\) |
斜平面 |
— |
\(l\) |
0.9\(l\) |
注：1. \(l\)为构件的几何长度（节点中心间距离）；\(l_1\)为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。
2. 斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。
3. 除钢管结构外，无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度。
表7.4.1-2 钢管桁架构件计算长度系数
桁架类别 |
弯曲方向 |
弦杆 |
腹杆 |
|
|---|---|---|---|---|
支座斜杆和支座竖杆 |
其它腹杆 |
|||
平面桁架 |
平面内 |
0.9\(l\) |
\(l\) |
0.8\(l\) |
平面外 |
\(l_1\) |
\(l\) |
\(l\) |
|
立体桁架 |
0.9\(l\) |
\(l\) |
0.8\(l\) |
注：1. \(l_1\)为平面外无支撑长度；\(l\)是杆件的节间长度；
2. 对端部缩头或压扁的圆管腹杆，其计算长度取1.0\(l\)。
2. 确定在交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的长细比时，在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点的距离；在桁架平面外的计算长度，当两交叉杆长度相等且在中点相交时，应按下列规定采用：#
1. 压杆#
相交另一杆受压，两杆截面相同并在交叉点均不中断，则：
相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中断但以节点板搭接，则：
相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点均不中断，则：
相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接，则：
当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接，若\(N_0 \ge N\)或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度\(EI_y \ge \frac{3N_0l^2}{4\pi^2}\left(\frac{N_0}{N} - 1\right)\)时，取\(l_0 = 0.5l\)。
式中：\(l\)——桁架节点中心间距离（交叉点不作为节点考虑）；
\(N\)——所计算杆的内力及相交另一杆的内力，均为绝对值。两杆均受压时，取\(N_0 \le N\)，两杆截面应相同。
2. 拉杆，应取\(l_0 = l\)。#
当确定交叉腹杆中单角钢杆件斜平面内的长细比时，计算长度应取节点中心至交叉点的距离。
注：当交叉腹杆为单边连接的单角钢时，应按本规范第7.6.2条的规定确定杆件等效长细比。
3. 当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍（图7.4.3）且两节间的弦杆轴心压力不相同时，则该弦杆在桁架平面外的计算长度，应按下式确定（但不应小于\(0.5l_1\)）：#
式中：\(N_1\)——较大的压力，计算时取正值；
\(N_2\)——较小的压力或拉力，计算时压力取正值，拉力取负值。
图7.4.3 弦杆轴心压力在侧向支承点间有变化的桁架简图
1—支撑；2—桁架
桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及K型腹杆体系的竖杆等，在桁架平面外的计算长度也应按公式（7.4.3）确定（受拉主斜杆仍取\(l_1\)）；在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。
4. 轴压构件的长细比不宜超过表7.4.4规定的容许值。#
表7.4.4 受压构件的容许长细比
构件名称 |
容许长细比 |
|---|---|
轴压柱、桁架和天窗架中的压杆 |
150 |
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑 |
150 |
支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外） |
200 |
用以减小受压构件计算长度的杆件 |
200 |
注：1. 当杆件内力设计值不大于承载能力的50%时，容许长细比值可取200。
2. 计算单角钢受压构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径，但计算在交叉点相互连接的交叉杆件平面外的长细比时，可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。
3. 跨度等于或大于60m的桁架，其受压弦杆、端压杆和直接承受动力荷载的受压腹杆的长细比不宜大于120。
4. 验算容许长细比时，可不考虑扭转效应。
5. 受拉构件的长细比不宜超过表7.4.5规定的容许值。#
表7.4.5 受拉构件的容许长细比
构件名称 |
承受静力荷载或间接动力荷载的结构 |
直接承受动力荷载的结构 |
|---|---|---|
一般建筑结构 |
对腹杆提供面外支点的弦杆 |
|
桁架构件 |
350 |
250 |
吊车梁或吊车桁架以下柱间支撑 |
300 |
200 |
其他拉杆、支撑、系杆等（张紧的圆钢除外） |
400 |
— |
注：1. 除对腹杆提供面外支点的弦杆外，承受静力荷载的结构受拉构件，可仅计算竖向平面内的长细比。
2. 在直接或间接承受动力荷载的结构中，单角钢受拉构件长细比的计算方法与表7.4.4注2相同。
3. 中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200。
4. 在设有夹钳或刚性料耙等硬钩起重机的厂房中，支撑的长细比不宜超过300。
5. 受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受压时，其长细比不宜超过250。
6. 跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦杆和腹杆的长细比不宜超过300（承受静力荷载或间接承受动力荷载）或250（直接承受动力荷载）。
7. 柱间支撑按拉杆设计时，竖向荷载作用下柱子的轴力应按无支撑时考虑。
6. 上端与梁或桁架铰接且不能侧向移动的轴心受压柱，计算长度系数应根据柱脚构造情况采用，枢轴柱脚应取1.0，底板厚度不小于翼缘厚度二倍的平板支座可取为0.8。由侧向支撑分为多段的柱，当各段长度相差10%以上时，宜根据相关屈曲的原则确定柱在支撑平面内的计算长度。#
7.5 轴压构件的支撑#
1. 用作减小轴压构件（柱）自由长度的支撑，应能承受沿被撑构件屈曲方向的支撑力，其值按下列方法计算：#
1. 长度为\(l\)的单根柱设置一道支撑时，支撑力\(F_{\text{b1}}\)为：#
当支撑杆位于柱高度中央时：
当支撑杆位于距柱端\(\alpha l\)处时（\(0 < \alpha < 1\)）：
式中：\(N\)——被撑构件的最大轴心压力。
2. 长度为\(l\)的单根柱设置\(m\)道等间距（或间距不等但平均间距相比相差不超过20%）支撑时，各支承点的支撑力\(F_{\text{bm}}\)为：#
3. 被撑构件为多根柱组成的柱列，在柱高度中央附近设置一道支撑时，支撑力应按下式计算：#
式中：\(n\)——柱列中被撑柱的根数；
\(\sum N_i\)——被撑柱同时存在的轴心压力设计值之和。
4. 当支撑同时承担结构上其他作用的效应时，应按实际可能发生的情况与支撑力组合。#
5. 支撑的构造应使被撑构件在撑点处既不能平移，又不能扭转。#
2. 桁架受压弦杆的横向支撑系统中系杆和支承斜杆应能承受下式给出的节点支撑力（图7.5.2）：#
图7.5.2 桁架受压弦杆横向支撑系统的节点支撑力
式中：\(\sum N\)——被撑各桁架受压弦杆最大压力之和；
\(m\)——纵向系杆道数（支撑系统节间数减去1）；
\(n\)——支撑系统所撑桁架数。
3. 塔架主杆与主斜杆之间的辅助杆（图7.5.3）应能承受下列公式给出的节点支撑力：#
当节间数不超过4时：
当节间数大于4时：
式中：\(N\)——主杆压力设计值。
图7.5.3 塔架下端示意图
1—主杆； 2—主斜杆； 3—辅助杆
7.6 桁架和塔架杆件的特殊问题#
1. 桁架（或塔架）的单角钢腹杆，当以一个肢连接于节点板时（图7.6.1），可以按下述方法近似地转换为轴心受力构件处理（弦杆亦为单角钢，并位于节点板同侧者除外）：#
图7.6.1 角钢的平行轴
受拉构件的截面强度仍按式（7.1.1-1）和（7.1.1-2）计算，但计算时对拉力\(N\)乘以放大系数1.15。
注：本款强度计算针对构件中部截面，和7.1.3条规定的构件端部截面积折减并无相关关系。
受压构件的稳定性可按式（7.2.1-1）计算，但其\(\phi\)系数按下列换算长细比查本规范附录D表格确定：
当\(20 \le \lambda_{\text{u}} \le 80\)时：
当\(80 \le \lambda_{\text{u}} \le 160\)时：
当\(\lambda_{\text{u}} > 160\)时：
式中：\(i_{\text{u}}\)——角钢绕平行轴的回转半径（图7.6.1）。
注：在确定\(\phi\)系数时，直接由\(\lambda_{\text{e}}\)查附录D表格，无需乘钢号调整系数\(\varepsilon_{\text{k}}\)。
当受压斜杆用节点板和桁架弦杆（塔架主杆）相连接时，节点板厚度不宜小于斜杆肢宽的1/8。
2. 塔架单边连接单角钢交叉斜杆中的压杆，当计算其平面外的稳定性时，稳定系数\(\phi\)直接由下列等效长细比查附录D表格确定：#
式中：\(\alpha_{\text{e}}\)——系数，按表7.6.2的规定取值；\(\mu_{\text{u}}\)——考虑在交点连接的交叉两杆间约束作用的计算长度系数，\(\mu_{\text{u}} = l_0/l\)，由式（7.4.2-1）（另杆受压，在交点处不中断）或式（7.4.2-3）（另杆受拉，在交点处不中断）确定。对于在非中点相交的杆，在该二式中用\(l_1/l\)代替\(l/2\)，\(l_1\)见图7.6.2；\(\lambda_{\text{e}}\)——由式（7.6.1-1）确定的换算长细比。
图7.6.2 在非中点相交的斜杆
表7.6.2 系数\(\alpha_{\text{e}}\)取值
主杆截面 |
另杆受拉 |
另杆受压 |
另杆不受力 |
|---|---|---|---|
单角钢 |
0.75 |
0.90 |
0.75 |
双轴对称截面 |
0.90 |
0.75 |
0.90 |
3. 塔架单角钢人字形（或倒人字形）主斜杆，当连接有不多于二道辅助杆时（图7.5.3有二道辅助杆），其平面外稳定系数\(\phi\)由下列等效长细比确定：#
当辅助杆多于二道时，宜将两相邻侧面的主斜杆适当连接以减小其计算长度。
4. 单边连接的单角钢压杆，肢件宽厚比限值为：#
当超过此限值时，由式（7.2.1-1）和式（7.6.1-1）确定的稳定承载力应乘以下列折减系数：
5. 塔架的单角钢主杆，应按所在两个侧面的节点分布情况，采用下列长细比来确定稳定系数\(\phi\)：#
当两个侧面腹杆体系的节点全部重合时（图7.6.5a）
式中：\(l\)——节间长度；\(i_{\text{x}}\)——截面绕非对称主轴的回转半径。
当两个侧面腹杆体系的节点部分重合时（图7.6.5b）
式中：\(l\)——较大的节间长度。
当两个侧面的腹杆体系的节点全部都不重合者（图7.6.5c）
图7.6.5 不同腹杆体系的塔架
当角钢宽厚比在7.3.3条2款范围内时，按该款规定确定系数\(\phi\)，并按式（7.3.3-1）计算主杆的承载力。
6. 只承受节点荷载的杆件截面为H形或箱形的桁架，当节点具有刚性连接的特征时，应按刚接桁架计算杆件次弯矩，并应符合下列规定：#
截面强度计算宜考虑形成塑性铰后的内力重分布，按下列公式进行：
当\(\varepsilon = \frac{MA}{NW} \le 0.2\)时：
当\(\varepsilon > 0.2\)时：
式中：\(W\)、\(W_{\text{p}}\)——分别为弹性截面模量和塑性截面模量；\(M\)——为杆件在节点处的次弯矩；\(\alpha\)、\(\beta\)——系数，按表7.7.6的规定采用。
表7.7.6 系数\(\alpha\)和\(\beta\)
杆件截面形式 |
\(\alpha\) |
\(\beta\) |
|---|---|---|
H形截面，腹板位于桁架平面内 |
0.85 |
1.15 |
H形截面，腹板垂直于桁架平面 |
0.60 |
1.08 |
正方箱形截面 |
0.80 |
1.13 |
受压杆件稳定性应按本规范第9章压弯构件的相关公式进行计算。
当受压杆件截面由强度计算决定时，其板件宽厚比不应低于本规范表3.5压弯构件S2级截面要求。