柱和支撑的设计课件.ppt

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1、4.3柱和支撑的设计4.3.1框架柱设计概要4.3.2梁与柱的连接4.3.3水平支撑布置4.3.4竖向支撑设计4.3.1框架柱设计概要常用的柱截面形式：箱形、焊接工字形、H型钢、圆管等；H型钢柱：应用较广；（截面经济合理、规格尺寸多、加工量少以及便于连接）焊接工字形截面：可灵活地调整截面特性；焊接箱形截面：可使关于两个主轴的刚度相等，但加工量大；钢管混凝土的组合柱：提高管状柱的承载力、防火性能；轧制型钢：较经济，但采用厚度更大的焊接工字形截面，可显著改善结构效比能。压(拉)弯构件截面初估：参考同类已建工

2、程；（如在初设计中，已粗略得到柱的设计轴力值N，则可以承受1.2N的轴心受压构件来初拟柱截面尺寸）大致可按每3～4层作一次变截面；尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过100mm；柱板件宽厚比不应大于表4.6的规定）框架柱长细比的规定（下表）框架柱的设计方法6～8度设防多层(≤12层)9度设防9度设防8度设防6，7度设防高层(>12层)满足强柱弱梁的设计要求使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一节点处，宜满足下列要求：Wpc，Wpb：计算平面内交汇于节点的柱和梁的截面塑性抵抗矩；fyc，fyb

3、：柱和梁钢材的屈服强度；N：按多遇地震作用组合得出的柱轴力；AC：柱的截面面积；η：强柱系数（超过6层的钢框架，6度Ⅳ类场地和7度时可取1.08度时可取1.05，9度时可取1.15；在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。（上册附表18-2）满足规范GB50017规定的强支撑(或剪力墙)框架：应按无侧移情形确定。（上册附表18-1）亦可分别按下列近似公式确定：计算长度的确定K1，K2：交于柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值4.3.2梁与柱的连接梁与柱的连接形式刚性连接柔性连接半刚性连

4、接本节内容梁与柱的连接形式通常采用的是柱贯通的连接形式；按连接转动刚度的不同可分为：柔性连接1半刚性连接2刚性连接3梁腹板传递竖向剪力梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力4连接角钢、端板、支托完全焊接、完全栓接、栓焊混合连接形式的选取刚性连接是多高层结构中常见的连接形式；未必所有的梁柱都刚性连接；梁柱刚性连接构造复杂，制作和工地安装工作量大，应该尽量少用；实际梁柱连接往往介于完全刚接和完全铰接之间；可根据需要和可能采用半刚性连接。刚架完全焊接梁翼缘与柱翼缘间:全熔透坡口焊缝；按

5、规定设置衬板；当框架梁端垂直于工字形柱腹板时，柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋；且加劲肋厚度不应小于梁翼缘厚度。为便于施焊，梁腹板要切去两角；构造简单，但焊缝质量要求高。完全焊接连接的计算方法常用计算法精确计算法梁翼缘梁端全部弯矩梁腹板梁端全部剪力尚应以Anwfv/2作为焊缝所承担的剪力来验算梁翼缘梁腹板承担Mf同时承担Mw和梁端全部剪力V梁端的弯矩M以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分担作用完全焊接时的常用计算法追加Anwfv/2作为焊缝所承担的剪力验算!梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：梁腹板角焊缝的抗

6、剪强度：栓焊混合连接时的常用计算法追加Anwfv/2作为螺栓所承担的剪力验算!梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：梁腹板高强螺栓的抗剪承载力：0.9：考虑焊接热影响对高强度螺栓预拉力损失。完全栓接所有的螺栓都采用高强摩擦型螺栓连接；当梁翼缘提供的塑性截面模量小于梁全截面塑性截面模量的70％时，梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列；当计算只需一列时，仍应布置两列，且此时螺栓总数不得小于计算值的1.5倍。适用于单侧有梁相连的柱栓焊混合连接可认为是半刚接；连接钢板足够厚时，作为刚接；支托传递剪力。产生裂缝的原因未焊

7、透、气泡、凹坑、焊脚尺寸的突变；焊接处材料韧性低下。改进意见最好在焊后将衬板除去并补焊翼缘坡口焊的焊根；如果焊后不除去衬板，则下翼缘焊缝的衬板应有足够的角焊缝消除间隙；同时，腹板端部扇形切角的尺寸不宜过小；为了防止焊缝金属韧性过低，对它的最低冲击功作出了规定。改进的节点构造-1(骨形连接)DogboneMomentConnection梁翼缘局部削弱，形成骨形连接；塑性铰自梁端外移。塑性铰所在截面改进的节点构造-2(梁端部加腋)其它方法：把梁的短段在工厂和柱焊接，以保证焊接质量，短段和梁的主段在工地拼

8、接，可以全部用高强度螺栓连接，或焊、栓并用。塑性铰外移；用于结构加固。塑性铰所在截面实例梁与柱的刚接连接高强螺栓钢衬板对接焊缝梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力柔性连接多层框架中可由部分梁和柱刚性连接组成抗侧力结构，而另一部分梁铰接于柱，这些柱只承受竖向荷载；设有足够支撑的非地震区多层框架原则上可全部采用柔性连接。柔性连接（a）（c）（b）连接角钢或端板偏上放置：上翼缘处变形小。图(d):当梁用承托连于柱腹板时，宜用厚板作为承托构件以免柱腹板