5.5 压弯构件
5.5.1 在轴心压力和2个主平面内弯矩的共同作用下,压弯构件的强度应按公式5.5.1计算,考虑到构件截面削弱的可能性,式中的截面特性均应按有效净截面确定。
5.5.2 双轴对称截面的压弯构件,当弯矩作用于对称平面内时,计算其弯矩作用平面内稳定性的相关公式5.5.2-1是根据边缘屈服准则,假定钢材为理想弹塑性体,构件两端简支,作用着轴心压力和两端等弯矩,并考虑了初弯曲和初偏心的综合影响,构件的变形曲线为半个正弦波,这些理想条件均满足的前提下导得的,在此基础上引入计算长度系数来考虑其他端部约束条件的影响,以等效弯矩系数βm来表征其他荷载情况(如不等端弯矩,横向荷载等)的影响,此外,公式5.5.2-1还考虑了轴心力所致附加弯矩的影响,因此,该式可用于各类双轴对称截面压弯构件弯矩作用平面内稳定性的计算。
双轴对称截面的压弯构件,当弯矩作用在最大刚度平面内时,应按公式5.5.2-2计算弯矩作用平面外的稳定性,此式系按弹性稳定理论导出的直线相关公式(对双轴对称截面的压弯构件,一般是偏于安全的),与轴心受压构件及受弯构件整体稳定性的计算公式自然衔接,且考虑了不同截面形状(开口或闭口截面)、荷载情况及侧向支承条件的影响,适用范围较为广泛。
5.5.4 对于图2所示的单轴对称开口截面压弯构件,当弯矩作用于对称平面内时,除应按公式5.5.2-1计算其弯矩作用平面内的稳定性外,尚应按公式5.2.2计算其弯矩作用平面外的稳定性,但式中的轴心受压构件稳定系数应按由单轴对称开口截面压弯构件弯扭屈曲理论算得的用公式5.5.4-1表述的换算长细比λω确定。近年来所进行的大量较为系统的试验结果证实,上述“换算长细比法”是可行的。此外,考虑到横向荷载作用位置对构件平面外稳定性的影响,在公式5.5.4-2中加列了ξ2ea项,其中ξ2是横向荷载作用位置的影响系数,ea系横向荷载作用点到弯心的距离,规定当横向荷载指向弯心时,ea为负值,横向荷载离开弯心时,ea为正值。
图2 单轴对称开口截面压弯构件示意图
理论计算和试验研究表明,对于常用的单轴对称开口截面压弯构件而言,若作用于对称平面内的弯矩所致等效偏心距位于截面弯心一侧,且其绝对值不小于(e0为截面形心至弯心距离)时,构件将不会发生弯扭屈曲,故本条规定此时毋需计算其弯矩作用平面外的稳定性,以方便设计计算。
5.5.5 公式5.5.5-1和公式5.5.5-2均系半经验公式,是考虑到与轴心受压构件及受弯构件的整体稳定性计算公式的自然衔接和协调,并与有限试验结果做了分析、比较后确定的。
5.5.6 双轴对称截面的双向压弯构件稳定性的计算公式5.5.6-1和公式5.5.6-2均系半经验式,是考虑到和轴心受压构件、受弯构件及单向压弯构件的稳定性计算公式的衔接和协调,且与有关理论研究成果及少量试验资料作了对比分析后确定的。
5.5.7、5.5.8 格构式压弯构件,除应计算整个构件的强度和稳定性外,尚应计算单肢的强度和稳定性,以保证单肢不致先于整体破坏。
计算缀板和缀条的内力时,不考虑实际剪力和由构件初始缺陷所产生的剪力(由本规范第5.2.7条确定)的叠加作用(因为两者叠加的概率是很小的),而取两者的较大剪力较为合理。