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第5章 整体结构中的压杆和压弯构件
前面讲过对于结构和构件丧失稳定属于整体性问题。需要通过整体分析来确定它们的临界条件。实际计算中所计算的受压构件(或压弯构件)从整体结构中分离出来,计算时考虑结构其他部分对它的约束,通过计算长度来体现这种约束。
5.1 桁架中压杆的计算长度 5.1.1 弦杆和单系腹杆的计算长度
通常我们认为桁架节点看作理想铰接,杆件发生转动不会对其他杆件产生影响,实际上衍架不论是有节点板的双角钢桁架还是没有节点板的方钢或圆钢桁架,节点都接近刚性连接。上弦杆屈曲时将带动其他杆件一起变形。(170页图)
杆件约束作用大小:1.杆件的轴力性质:拉力使杆件拉直,约束作用大;压力使杆件弯曲,约束作用小。2.杆件线刚度:线刚度大,约束作用大;线刚度小,约束作用小。
桁架平面内计算长度:弦杆、支座斜杆及支座竖杆的计算长度取lox?l
l:杆件的节间长度 x:代表杆件截面垂直于桁架平面的轴
支座斜杆、支座竖杆两端所连拉杆甚少,而受压弦杆不
仅两端所连拉杆较少且自身线刚度大,腹杆难于约束它的变形。计算长度取l。
中间腹杆lox?0.8l
因在上弦节点处所连拉杆少,视铰接。在下弦节点所连拉杆较多且线刚
度大,嵌固作用比较大。
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桁架平面外:计算长度用loy代表。
腹杆:loy?l(其中l 为节点中心间距离)
节点板对于腹杆发生屋架平面外的变形 (即垂直屋架平面的变形)来说抗弯刚度很小,相当于板铰,。腹杆端部在平面外的计算中属于不动铰,是以弦杆在屋架平面外不发生移动为前提的。受压弦杆在节点处有刚性屋面板或者连于支撑的檩条,可做到出平面无移动。受拉弦杆依靠本身的抗弯刚度,因此受拉弦杆在屋架平面外的刚度应该大些,系杆间距不应过大。
单角钢腹杆及双角钢十字形放置的腹杆,因为绕最小主轴弯曲时杆轴处于斜平面内,其端部所受嵌固作用介于屋架平面内外的两种情况之间,取计算长度为0.9l。
上弦的l1在有檩时取水平支撑节间长度,当檩条在支撑斜杆交叉处连接时取该长度之半。在无撑屋盖中取一块大型屋面板两纵肋的间距,但考虑到大型板与屋架上弦杆的焊点质量不易保证,l1 取等于两块板宽。l1:桁架弦杆侧向支承点间距离。
水平支撑、垂直支撑、无节点板的腹杆,其计算长度在任何平面内均取等于几何长度。
5.1.2 变内力杆件的计算长度
受压弦杆的侧向支承点间距离l1,时常为弦杆节间长度的两倍, 而弦杆两节间的轴线压力可能不相等(N1?N2),这时弦杆平面外稳定计算长度
l0?l1?0.75?0.25N2/N1?l0?0.5l1
N1较大压力,N2较小压力,计算时压力正,拉力负。
再分析腹杆的受压主斜杆在平面外的计算长度也按上式确定。平面内的计算长度
则取节点间的距离,受拉主斜杆仍取l1。
5.1.3 交叉腹杆的计算长度
交叉腹杆体系常用于支撑桁架和塔架,设斜杆几何长度l:
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