轴压杆计算长度
轴压杆即是研究稳定理论的基本单元,又是实际工程中常见的一种压杆形式,包括轴压柱(如平台柱)、平面或空间桁架的压杆等,其欧拉临界承载力为
其中为计算长度系数,与压杆端部的约束程度有关。·
17钢标表7.4.1-1给出了桁架弦杆和腹杆的计算长度,该表适用于节点板连接的平面桁架。杆件的计算长度与与其相连的杆件受力情况密切相关。周边是拉杆,对该杆的约束会强些,有助于减小杆件的计算长度,提高承载力。图1,平面内,弦杆AB只有B端有一个拉杆BE与其相连,且BE杆截面偏小,约束能力不强,故弦杆计算长度系数取1.0。腹杆BD和CD各有三根受拉杆件与它们相连,且两个受拉弦杆截面较大,对腹杆约束性强。故腹杆的计算长度系数取0.8。支座斜腹杆和支座竖杆只有一根受拉弦杆与它们相连,所以支座受压端腹杆和竖杆的计算长度系数取1.0。
图1图2
平面外,弦杆的计算长度为面外支撑点间的距离。对于屋架,面外的支撑可以是屋面纵向支撑,也可以是系杆。腹杆的计算长度与上下弦杆支撑点状态有关。如腹杆要达到计算长度系数1.0,要求上下弦杆支撑点为不动点。受压弦杆本身对腹杆的约束弱,因此要求受力较大的腹杆,其上部对应的受压弦杆面外要有侧向支撑点。受拉弦杆对腹杆有一定的弹性支承,因而不需要在每根腹杆下端的弦杆面外均设侧向支撑。图2,BC是受力仅次于端腹杆的受压杆。由于A点为支座,其面外一定有支撑。考虑D点设面外支撑点,因而拉杆ABD将形成对B点面外支撑。
为使腹杆BC达到计算长度系数1.0,应满足下列条件:
BC杆面外惯性矩;
—BC杆长度。
图3
式(2)推导如下:
图3,CB杆面外屈曲时,B点面外弹簧刚度为S,位移为δ,弹簧处压杆弯矩为零,可得到
下弦杆在竖向力P作用下的位移为Δ,假设B点居AD中点,得到
为下弦杆面外惯性矩,为AD长度。考虑轴力对S的影响,引入系数,则
由式(2)、(3)
经测算,控制在的倍,可满足式(4)要求。,对应着拉杆面外长细比250。
因此,17钢标表7.4.7规定,对腹杆提供平面外支点的受拉弦杆,长细比限值为250。注意,对应的一般拉杆长细比限值是350。