關鍵詞：格構柱 設計 雙槽鋼 綴板 

　　格構柱屬于壓彎構件，多用于廠房框架柱和獨立柱，優(yōu)點在于很好的節(jié)約材料；截面一般為型鋼或鋼板設計成雙軸對稱或單軸對稱的截面。格構體系構件由肢件和綴材組成。格構柱可能是主要的應用形式，有綴條柱和綴板柱。格構柱的主要思想是：將材料面積向距離慣性軸遠的地方布置，能保證相同軸向抗力條件下增強構件抗彎性能，并且節(jié)省材料。格構式受壓構件分肢通常采用槽鋼和工字鋼，構件截面具有對稱軸。當構件軸心受壓喪失整體穩(wěn)定時，不大可能發(fā)生扭轉屈曲和彎扭屈曲，往往發(fā)生繞截面主軸的彎曲屈曲。因此計算格構式軸心受壓構件的整體穩(wěn)定時，只需計算繞截面實軸和虛軸抵抗彎曲屈曲的能力。格構式軸心受壓構件繞實軸的彎曲屈曲情況與實腹式軸心受壓構件沒有區(qū)別，因此其整體穩(wěn)定計算也相同，可按b類截面進行計算。 

　　格構式軸心受壓構件的分肢既是組成整體截面的一部分，在綴件節(jié)點之間又是一個單獨的實腹式受壓構件。所以，對格構式構件除需作為整體計算其強度、剛度和穩(wěn)定外，還應計算各分肢的強度、剛度和穩(wěn)定，且應保證各分肢失穩(wěn)不先于格構式構件整體失穩(wěn)。 

　　格構式軸心受壓構件的分肢承受壓力，應進行板件的局部穩(wěn)定計算。分肢常采用軋制型鋼，其翼緣和腹板一般都能滿足局部穩(wěn)定要求。 

　　當綴件采用綴條時，格構式構件的每個綴件面如同綴條與構件分肢組成的平行弦桁架體系，綴條可看作桁架的腹桿，其內力可按鉸接桁架進行分析。 

　　為了提高格構式構件的抗扭剛度，保證運輸和安裝過程中截面幾何形狀不變，以及傳遞必要的內力，在受有較大水平力處和每個運送單元的兩端，應設置橫隔，構件較長時還應設置中間橫隔。橫隔的間距不得大于構件截面較大寬度的9倍或8 m。 

　　1 格構柱的設計步驟 

　�。�1）格構柱的設計主要包括以下內容：①選擇截面形式，確定鋼號。②估算截面尺寸，估算計算長度，計算內力。③驗算強度、剛度、整體穩(wěn)定性、分肢穩(wěn)定性、綴材計算。 

　�。�2）強度計算：繞虛軸（x軸）彎曲不考慮塑性發(fā)展 

　　。 

　　（3）剛度驗算：繞虛軸（x軸）換算長細比λ0x<[λ]。 

　�。�4）整體穩(wěn)定性包括平面內的穩(wěn)定性和平面外的穩(wěn)定性。 

　�、購澗乩@虛軸（x軸）作用①平面內穩(wěn)定性 

　　格構柱中部是空心的，發(fā)展塑性變形潛力不大，γx=1.0 用換算長細比λ0x 計算φx，NEX ，為較大受壓分肢的軸線或腹板外邊緣到x軸的距離，取其較大者。 

　　槽鋼翼緣肢尖向內（a）y0：從x軸到較大壓力柱肢腹板邊緣距離。槽鋼翼緣肢尖向外（b）y0：從x軸到較大壓力柱肢軸線距離（考慮部分發(fā)展塑性）。 

　�、趶澗乩@虛軸作用的壓彎構件，在彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定性一般由單肢的穩(wěn)定計算得到保證，不必再驗算整個構件在平面外整體穩(wěn)定性。 

　�、鄯种�穩(wěn)定性計算 

　　按軸心壓桿計算繞自身兩個主軸的穩(wěn)定性分肢在平面內的計算長度取相鄰綴條節(jié)間的距離，平面外計算長度取整個構件側向支撐點距離：繞1-1軸：計算長度L01=綴條節(jié)間距離，繞y-y軸：計算長度 L0y=側向支撐間距， 彎矩繞實軸（y軸）作用：①平面內穩(wěn)定性計算與實腹式相同 

　�、谄矫嫱夥�(wěn)定性計算與實腹式相同，用換算長細比λ0x計算φx，取φb=1 

　�、芫Y條計算 

　　按照《鋼規(guī)》5.1.6條柱的剪力：，每個綴材平面內的剪力：。綴條時，綴條強度需滿足：，長細比。 

　　綴板時一般受彎構件設計，但因剪力彎矩較小可按構造設計。綴板構造設計要點：同一截面處綴板（或采用型鋼的橫桿）線剛度之和不得小于柱肢線剛度的6倍。如果柱截面接近正方形，且x和y方向的長細比又接近相等時，可取b1≥2a/3，t≥a/40且≥6 mm，b1-綴板寬度，a-肢件間距離（形心軸至形心軸），t-綴板厚度。綴板用角焊縫與柱肢連接，搭接長度20～30 cm。應設置橫隔，間距不大于8 m且不大于桿件較大寬度的9倍，每個運送單元不少于2個。 

　　2 實例計算 

　　某工程一綴板式雙肢槽鋼格構式柱，柱高6 m，兩端鉸接，柱頂軸力設計值1450 kN，采用Q235B鋼材，屈服強度f=215 N/m2， 

　　抗剪強度fv=125 N/mm2，彈性模量E=2.06e5 N/mm2。 

　　2.1 按實軸（y軸）的穩(wěn)定條件確定分肢截面尺寸 

　　假定，按Q345鋼b類截面從附表4.2查得φ=0.863。所需截面面積和回轉半徑分別為：，初選 

　　2[18b，截面形式如圖所示。實際A=2×29.3=58.6cm2，iy=6.84cm，i1=1.95cm，Z0=1.84cm，I1=111cm4。驗算繞實軸穩(wěn)定：，滿足。查表得φ=0.841（b類截面）。，滿足。 

　　2.2 按繞虛軸（x軸）的穩(wěn)定條件確定分肢間距 

　　取λ1=22，基本滿足λ1<0.5λmax=0.5×43.86=21.93且不大于40的分肢穩(wěn)定要求。按等穩(wěn)定原則λox=λy，得： 

　　取h=32cm 

　　兩槽鋼翼緣間凈距=320-2×70=180 mm>100 mm，滿足構造要求。 

　　驗算虛軸穩(wěn)定：綴板凈距 

　　，取43 cm。 

　　查表得φ=0.826（b類截面）。 

　　λmax=47.43，λ1=22.05<0.5λmax=23.72和40，滿足規(guī)范規(guī)定。所以無須驗算分肢剛度、強度和整體穩(wěn)定；分肢采用型鋼，也不必驗算其局部穩(wěn)定。至此可以認為所選截面滿意。 

　　2.3 綴板設計 

　　初選綴板尺寸：縱向高度hb>2c/3，=2×28.32/3=18.88 cm，厚度t b>c/40=28.32/40=0.71，取h b x t b=200×8。 

　　相鄰綴板凈距l(xiāng)01=43cm，相鄰綴板中心距L1=L01+hb=43+20=63cm

　　柱的剪力V=26313N，每個綴板面剪力V1=13157 N 

　　彎矩Mb1=V1L1/2=13157×63/2=414446 N*cm 

　　剪力 Vb1= V1L1/c=13157×63/28.32=29269 N 

　　滿足綴板的要求。 

　　2.4 綴板焊縫計算： 

　　采用三面周圍角焊縫。計算時可偏于安全的僅考慮端部縱向焊縫，按構造要求取焊縫尺寸hf=6 mm，lw=200 mm。則Ar=0.7×0.6×20=8.4cm2， 

　　Wr=1/6×0.7×0.6×202=28cm3在彎矩Mb1和剪力Vb1共同作用下焊縫的應力為： 

　　參考文獻 

　　[1] 陳紹蕃.鋼結構設計原理[M].北京，科學出版社，1987：91-95. 

　　[2] 鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2003）及條文說明[M].北京，中國計劃出版社，2009.