因受拉构件没有整体稳定和局部稳定的问题,极限承载力一般由强度控制,故设计时只考虑强度和刚度。
1.轴心受拉构件的强度计算
轴心受拉构件的强度,除了高强度螺栓摩擦型连接处外,应按照式(3-6)计算。
式中 N——轴心拉力或轴心压力;
An——净截面面积。
2.高强度螺栓摩擦型连接拉杆的强度计算
高强度螺栓摩擦型连接拉杆的强度应按照式(3-7)、式(3-8)进行计算。
式中 n——在节点或拼接处,构件一端连接的高强度螺栓数目;
n1——所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目;
A——构件的毛截面面积。
3.轴心受拉构件的刚度计算
为满足结构正常使用的要求,轴心受力构件不应做得太柔细,以免其产生过度变形。轴心受拉与受压构件的刚度是以保证其长细比[λ]限值来实现的,即
式中 λ——构件的最大长细比;
l0——构件的计算长度;(www.daowen.com)
i——截面的回转半径;
[λ]——构件的允许长细比(见表3-2及表3-3)。
当构件的长细比太大时,会产生下列不利影响:
1)在动力荷载作用下发生较大的振动。
2)使用期间由于其自重而明显下挠。
3)在运输和安装过程中产生弯曲或者过大的变形。
4)压杆的长细比过大时,除具有以上各种不利因素之外,还使得构件的极限承载力显著降低,同时,初弯曲与自重产生的挠度也会对构件的整体稳定带来不利的影响。
《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)在总结了钢结构长期使用经验的基础上,又按照构件的重要性及荷载情况,对受拉与受压构件的允许长细比规定了不同的要求和数值,分别见表3-2和表3-3。比较表3-2和表3-3可得,规范对压杆允许长细比的规定更为严格。
【例3-3】 焊接钢屋架的下弦杆承受轴心拉力的设计值N=640kN,其在屋架面外的计算长度l0y=10m。在屋架平面内的计算长度l0x=5m。材料为Q235B钢,拟采用角钢短肢相连组成T形截面。试计算此拉杆的截面尺寸。
【解】 由查得Q235B钢f=215N/mm2,由表3-3查得[λ]=350。
所需截面面积为
截面所需回转半径为
依据A,ix,iy和节点板厚查表选用290×56×7,其几何参数为A=9.83×2cm2=19.66cm2,ix=1.57cm,iy=4.60cm,均大于所需值,符合强度和刚度要求。
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