介绍
应力很小的轻型桁架中的腹杆常采用单角钢。此类角钢大多在端部通过连接肢连接，形成偏心压缩的“单边连接单角钢”。为了简化计算，《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）通过降低强度设计值将其转换为轴压杆。这种方法的缺点是概念混乱，且不等边角钢的计算不够准确。在本文中，作者基于多组试验数据的分析，提出了等效长细比的简化计算公式。不仅使概念清晰，而且提高了准确性。同时，还提出了支撑计算的结构要求。
1研究现状
用作轻型桁架腹杆的单根角钢，其端部靠在节点板（弦杆腹杆）侧面，采用焊接或螺栓连接。结构非常简单（图1）。
然而，简单的结构会产生复杂的应力条件。载荷从节点板或弦杆腹板传递，不经过构件截面的质心，造成力的偏心。单角钢截面的两个主轴，即硼轴和z轴，不在桁架平面内角钢 钢结构 节点，而是有一个斜角，从而使载荷相对于两个主轴偏心[图1(c) )]。更重要的是，由于难以确定该部分在不稳定时围绕哪个轴旋转，因此很难估计杆端部的约束程度。
上述条件使得确定这种支柱的稳定承载能力的精确计算变得非常复杂。设计人员普遍认为，如此简单的组件不值得花费大量时间进行精确计算。不同国家采用了不同的简化方法。一种方法是忽略杆端存在的旋转约束，并根据美国早期钢结构房屋设计规范中使用的两端双轴偏置铰接的一般公式进行计算。这种方法既不够简单，也不够保守，因为它忽略了末端约束。另一种方法是将计算简化为单轴偏置构件。弯矩基于平行于连接肢的 z 轴。尽管该轴不是截面的主轴线，但可以应用绕主轴线弯曲的压力杆的计算公式。由于弯矩效应受约束影响，且难以适当确定其值，该方法尚未得到推广。最简单的方法是根据轴向压杆计算一侧连接的单角钢压杆的稳定承载力，乘以折减系数。虽然这种方法计算简单，深受设计者欢迎，但仍需适当确定。减少系数并不是一件简单的事情。经过多年的大量实验研究和理论分析，轴向压力杆的计算方法不断完善，现已趋于成熟。
2 实验工作的启示
由于单边连接单角钢受压杆受力情况复杂，尤其是端部约束难以确定，因此试验研究是揭示单边连接单角钢受压杆性能不可或缺的手段。 20世纪70年代初，我国按照设计规范完成了48个试件的试验。试件分为D型（L40×4）和E型（L90×8）两类。每个类别包含 8 个不同长细比的 3 个样本。在国外，Foehl于1948年完成了一组试验，试验试件包括等边角钢63.5毫米×6.35毫米和三种不等边角钢，但原始数据尚未见到。 Tsutomu Usami 等人报告的测试。 1971年列入角钢两个钢种，即50.8毫米×6.35毫米的等边角钢和76.2毫米×50.8毫米×6.35毫米的不等边角钢。试件的端部结构如图2所示。
此后，北美学者完成了许多实验研究，各有特色。埃尔加利等人。将单角钢放置在桁架中进行测试，使其具有真实的端部边界条件。同时，将试验角钢两端分别采用单螺栓和双螺栓连接，考察螺栓数量对约束程度的影响。 Temple 等人使用的标本。其类型与图2(b)相同。角钢规格为64毫米×7.9毫米，共33块，分为3种不同长度。每个长度的试件具有三种不同的节点板尺寸（宽度和厚度），以检验节点板的约束效果。 Mengelkoch 等人进行的测试的特点。其特点是角钢尺寸较大（88.9毫米×9.5毫米），有不等边角钢（127毫米×76.2毫米×7.9毫米），末端采用2个螺栓。连接并区分 2 个不同的拧紧程度。上述实验工作的结果提供了非常丰富的信息，主要包括以下几点：
(1)角钢失稳时，截面弯曲轴不是弱主轴z，而是与连接肢平行的z轴偏离较小的斜轴(以下简称平行轴)" （图3）。
(2)文献《sing1e-ang1eCompression Members LoadedThrough 0ne Leg》指出，当不等边角钢长度较大时，短肢连接、长肢伸出时，承载能力高于长肢体连接。原因是长肢伸出时，面外弯曲刚度较大。
(3)节点板的尺寸对杆端的旋转约束影响很大，特别是节点板的厚度。
(4)文献《单角压缩杆件行为》中的部分试件存在连接肢局部失稳现象，且多发生在杆件端部。
(5)连接螺栓的数量和紧固程度。两端用2个螺栓连接的试件25个，用1个螺栓连接的有效试件22个。前者的稳定性系数9（失效压力与A^的比值，A为杆件的截面积，y为材料屈服强度）比后者高28%，因为其端部约束后者非常弱。
3 现行法规存在的问题
现行《钢结构设计规范》有以下问题值得讨论：
(1)将规范第3章中的折减系数列为钢材强度设计值的折减系数是非常不合适的。该系数的本质是轴压杆计算的稳定性系数的减少。稳定性和材料强度是两个完全不同的问题。混淆这两个问题将会导致设计师概念不清。
(2)用λ=l/iz作为参数计算折减系数eta是不合适的，因为单面连接角钢失稳时弯曲轴偏离z轴较远，但长细比基于平行轴更合理。更多。
(3)采用等效长细比调整轴压杆计算承载力比采用折减系数eta更符合稳定的计算习惯。
4个实用的计算公式
经过大量的实验研究，推导出以下等效长细比计算公式：
该公式与美国2005年《住宅钢结构设计规范》中的如下公式接近，但也存在一些差异。
经过比较，作者研究的公式更为合适。
下图是作者建议的公式φ曲线与三种标准曲线的对比：
可见当量长细比>80时，等边角钢的推荐公式和规格非常接近。对于不等边角钢来说，长边连接的不等边角钢规格稍高，而短边连接的则低很多。
5 结论
(1)一侧连接轻型桁架的单角钢压杆受力复杂，端部约束不确定性大。其稳定性计算应简化，但不应通过降低强度设计值和采用等效长细比来实现。将角钢改造成轴压杆，计算起来更容易。各国对一侧连接的单角钢压杆做了大量的实验，可以作为探索等效长细比计算公式的基础。等效细长页。是具有常数项的平行轴长细比页。线性关系。为了适应不同强度等级的钢材角钢 钢结构 节点，应乘以强度修正系数，而不是计算等效长细比再进行修正。不等边角钢的试验数据很少，因此对于如何计算短边连接的角钢压杆还没有明确的共识。鉴于不等边角钢短边连接的承载能力高于长边连接的承载力，有其优点，未来需要在这方面进行更多的试验。
(2)单角钢腹杆的承载力直接受结构措施的影响。为保证式(3)的适用性，腹杆应布置在弦杆的同一侧，且节点连接板必须达到一定的厚度。连接肢的宽厚比也是设计时需要注意的问题，但长细比较大的腹杆通常可以满足要求。如果单根角钢的端部采用螺栓连接，则每端不应少于2个，否则会降低角钢压杆的承载能力。如果充分抑制桁架弦杆的扭转，则可以适当提高包括塔塔在内的单角钢受压腹杆的承载能力。
