格构式轴心受压构件绕虚轴弯曲屈曲时,纵向力将在垂直于构件轴线方向产生横向剪力,如图5.19所示,此剪力由缀材承受。考虑初始缺陷的影响并经理论分析,《钢结构设计标准》(GB50017—2017)采用以下实用公式计算格构式轴心受压构件中可能发生的最大剪力设计值V为:

式中　f——钢材的强度设计值。

图5.19　格构式轴心受压构件的弯矩和剪力

为使缀材尺寸统一、方便施工且偏于安全,可认为此剪力沿构件全长为定值,方向可以为正或负,由承受该剪力的各个缀件共同承担。

1)缀条设计

缀条的布置形式一般宜采用单斜式缀条[图5.20(a)],对于受力很大的受压构件,可采用交叉缀条[图5.20(b)]。此外,当两肢的间距较大时,还可以在斜缀条之间设置横缀条来减小单肢的计算长度[图5.20(c)],可加设节点板,节点板与肢件翼缘厚度相同。

图5.20　缀条的布置

计算斜缀条的内力时,可将格构式构件的侧面的缀条和单肢视作平行弦桁架来分析,此时缀条可看作桁架的腹杆,每根斜缀条的内力为:

式中　V1——分配到每一个缀条面的剪力;

n——承受剪力的斜缀条数,采用单斜式缀条时n=1,交叉缀条时n=2;

α——缀条的倾角。

由于构件弯曲变形的方向不定,因此剪力的方向可正可负,斜缀条可能受拉也可能受压,设计时应按轴心压杆选择截面。缀条一般采用单角钢,与构件分肢单面连接,考虑到受力时的偏心和受压时的弯扭,当按轴心受力构件设计时,应将钢材强度设计值乘以折减系数γR。具体来讲,计算构件的强度和连接时,γR=0.85。计算构件的稳定时:等边角钢,γR=0.6+0.0015λ,但不大于1.0;长边相连的不等边角钢,γR=0.70;短边相连的不等边角钢,γR=0.5+0.0025λ,但不大于1.0。此处λ为缀条的长细比,对于中间无联系的单角钢压杆,按最小回转半径计算,当λ<20时,取λ=20。

横缀条主要用来减小单肢的计算长度,以提高分肢的稳定性,一般采用与斜缀条相同的截面,不进行计算。

所有缀条都应满足刚度(长细比)的要求,即(www.daowen.com)

λ≤[λ]=150。

2)缀板设计

当采用缀板时,可将格构式构件的缀板与两侧单肢视为多层刚架体系。假定各肢段的中点和各缀板的中点为反弯点。取图5.21所示隔离体,根据力的平衡条件,可得到每个缀板的剪力Vb1和缀板与分肢连接处的弯矩Mb1:

图5.21　缀板的内力

根据弯矩和剪力可验算缀板的弯曲强度、剪切强度以及缀板与分肢的连接强度。通常Mb1和Vb1不大,缀板尺寸按构造要求控制。一般轴心受压构件截面的高宽大致相等,当其λ0x≈λy时,取缀板高度hb≥2a/3,厚度tb≥a/40及tb>6mm,就可以满足《钢结构设计标准》(GB50017—2017)的要求,即在同一截面处各缀板的线刚度之和不得小于构件较大分肢线刚度的6倍。

缀板与构件分肢采用角焊缝连接,可以采用三面围焊,或只用缀板短部纵向焊缝与分肢相连,搭接长度一般为20～30mm。

3)横隔设计

为了保证格构式构件在运输和吊装过程中具有必要的刚度,防止因碰撞而使构件截面发生歪扭变形,应设置用钢板或角钢做成的横隔。横隔分为隔板和隔材两种,如图5.22所示。

图5.22　格构式构件的横隔

横隔沿构件纵向的设置为:

①每隔不超过8m或构件截面较大宽度的9倍处设置一个横隔;

②每个运输单元不得少于2个横隔;

③构件直接承受较大集中力处应设置横隔,以避免发生分肢局部受弯。