[
亦即,二者分配的荷载与其刚度成正比,于是有:
ql=;qg=
若以内力的形式来表达,亦可写成如下的形式:
Ml=;Mg=
Nl=;Ng=
其中:M, N-----总弯矩,总轴力
Ml,Nl-----铝合金型材分配的弯矩,轴力
Mg,Ng-----钢型材分配的弯矩,轴力
Al,Ag-----铝合金型材截面面积,钢型材截面面积
据此即可对叠合式截面杆件进行设计了。
三.组合式截面杆件的设计:
当在铝合金型材和钢型材接合面处设置抗剪连接件,以约束在杆件受力变形时发生沿接合面的相互错动,则二者相当于一体一样。如图 3, 当其在横向力作用下受弯时,杆件将发生弯曲变形,受荷前在同一竖向截面内的abcd,弯曲后截面虽然随之发生偏转,但仍然保持在同一平面内。可见,此时的受弯杆件,符合“平截面的假定”条件,因此,二者已不是分别沿自身截面中和轴产生挠曲,而是沿统一的中和轴产生挠曲了,故,应该按组合截面进行计算。
由于铝合金型材和钢型材的物理力学性能不同,因此二者的组合不能是二者截面几何图形的简单的组合,而必须考虑二者弹性模量的不同。如图 4所示截面,铝合金型材和钢型材有一共同的形心轴 y,则组合截面的形心必在此轴上。设铝合金型材的截面积为Al0,对自身形心轴的惯性矩为Ilx0、Ily0;钢型材的截面积为Ag0,对自身形心轴的惯性矩为Igx0、Igy0。铝合金型材和钢型材弹性模量之比为
αE=
(1). 组合截面面积:
当按钢、铝分别换算时:
Ag= Ag0+αEAl0;Al=
(2). 组合截面形心座标:设其座标为(x0,y0),已知
x0=0, 现求y0。设钢、铝截面形心距为 h0,则组合截面形心至铝截面形心的距离:
当按钢、铝分别换算时:
yg0=;yl0=
(3). 组合截面惯性矩:
当按钢、铝分别换算时:
Igx =;Igy =
Ilx= ;Ily =
(4). 组合截面抵抗矩: 设铝合金截面最外缘至组合截面形心轴的距离为hl,钢截面最外缘至组合截面形心轴的距离为hg,则截面抵抗矩:
当按钢、铝分别换算时:
Wgx=;Wlx=
同理可求Wgy、Wly。
(5). 组合截面回转半径:
当按钢、铝分别换算时:
rgx=;rlx=
同理可求rgy、rly。
2. 组合截面的验算:在已知内力和求得组合截面几何参数后,便可按一般截面的验算方法一样对组合截面进行验算了。但,这里必须指出,对组合截面验算时,要针对铝合金截面部分和钢截面部分分别进行验算,且,各自验算时要用换算成各自材料的截面几何参数。
此外,由于铝合金截面部分和钢截面部分的局部壁厚可能均较薄,因此,截面的局部稳定应予验算,要分别控制在各自允许的宽厚比之内。
铝合金截面允许的宽厚比:
截面自由挑出部分:≤15
截面双边支承板件:≤30
钢截面允许的宽厚比:
截面自由挑出部分:≤
截面双边支承板件:≤
其中: 为钢材的屈服点
3. 抗剪连接件的计算:设铝合金截面对组合截面形心轴的静面矩为Slx,组合截面按铝合金换算时的惯性矩为Ilx,钢、铝截面间抗剪连接件的纵向的距离为 l1, 同一截面处有 n个抗剪连接件,当组合截面杆在验算段的剪力为 V时,则,每个抗剪连接件承受的剪力为[1]:
V1=
其中:
要求:V1≤[VH]
其中:[VH]------ 抗剪连接件的设计承剪力
对于沿杆件长度剪力分布不等时,允许抗剪连接件按不等距布置。
这里特别指出,由于钢铝的热膨胀系数不同,在温度发生变化时,抗剪连接件要承受很
大的温度应力,因此对于环境温度变化较大的场合应慎用。
[本文共有 2 页,当前是第 2 页] <<上一页 下一页>>
]