钢结构33详解.ppt

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。 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： 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 半刚性连接 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： 连接形式的选取 完全焊接连接的计算方法 完全焊接时的常用计算法 栓焊混合连接时的常用计算法 完全栓接 栓焊混合连接 产生裂缝的原因 改进意见 改进的节点构造-1(骨形连接) 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接，可以全部用高强度螺栓连接，或焊、栓并用。 实例 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。 实例 半刚性连接 端板-高强螺栓连接 端板在大多数情况下伸出在梁高度范围之外(或是上边伸出，下边不伸出) 梁端弯矩化作力偶，其拉力经上翼缘传出； 受拉的螺栓布置在关于受拉翼缘对称的位置，共四个； 压力可以通过端板或柱翼缘承压传力，压力区螺栓可少量设置，和拉力区的螺栓一起传递剪力； 虚线表示必要时可设柱加劲肋。 实例 4.3.3 水平支撑布置 水平支撑布置 4.3.4 竖向支撑设计 竖直支撑的布置 4.3.4.1 中心支撑 抗震设防的结构不得采用K形斜杆体系； 所有型式的支撑体系都可以跨层跨柱设置。 斜杆体系 对支撑杆件长细比的要求 支撑斜杆截面 中心支撑的设计要点（一） 7度及以上抗震设防的结构，当支撑为填板连接的双肢组合构件时，肢件在填板间的长细比不应大于构件最大长细比的1/2，且不应大于40； 与支撑一起组成支撑系统的横梁、柱及其连接，应具有承受支撑斜杆传来内力的能力； 与人字支撑、V形支撑相交的横梁，在柱间的支撑连接处应保持连续； 中心支撑的设计要点（二） 计算人字形支撑体系中的横梁截面时，尚应满足在不考虑支撑的支点作用情况下按简支梁跨中承受竖向集中荷载时的承载力； 按8度及以上抗震设防的结构，可以采用带有消能装置的中心支撑体系； 高层钢结构在水平荷载作用下变形较大，须考虑P-△效应； 中心支撑的设计要点（三） 人字形和V形支撑尚应考虑支撑跨梁传来的楼面垂直荷载； 对于十字交叉支撑、人字形支撑和V形支撑的斜杆，尚应计入柱在重力下的弹性压缩变形在斜杆中引起的附加压应力。 中心支撑节点的构造形式（一） 中心支撑节点的构造形式（二） 地震区的工字形截面中心支撑宜采用轧制宽翼缘H型钢； 如果采用焊接工字形截面，则其腹板和翼缘的连接焊缝应设计成焊透的对接焊缝； 与支撑相连接的柱通常加工成带悬臂梁段的形式，以避免梁柱节点处的工地焊缝。 构造措施(使耗能梁段在反复荷载下具有良好的滞回性能) 支撑斜杆轴力的水平分量较大时，除降低此梁段的受剪承载力外，还需减少该梁段的长度； 耗能梁段的腹板不得贴焊补强板，也不得开洞； 耗能梁段与支撑连接处，在其腹板两侧配置加劲肋； 耗能梁段腹板的中间加劲肋，需按梁段的长度区别对待。 偏心支撑构造 耗能梁段与柱的连接要求 耗能梁段与柱连接时，其长度不得大于1.6Mlp／Vl； 耗能梁段翼缘与柱翼缘之间应采用坡口全熔透对接焊缝连接，耗能梁段腹板与柱之间应采用角焊缝连接； 耗能梁段与柱腹板连接时，耗能梁段翼缘与连接板间应采用坡口全熔透焊缝，耗能梁段腹板与柱间应采用角焊缝； 耗能梁段要承受平面外扭转，与耗能梁段处于同一跨内的框架梁，同样承受轴力和弯矩，为保持其稳定，耗能梁段两端上下翼缘应设置侧向支撑。 (c) 人字形斜杆 (b) 单斜杆 (a) 十字交叉斜杆 (d) K形斜杆 (e) 跨层跨柱设置 只能受拉的单斜杆体系，应同时设置不同倾斜方向 的两组单斜杆； 且每层中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的 投影面积之差不得大于10％。 抗震设防的结构：长细比限值规定（反复拉压作用下，长细比大于40 (235／fy)1/2的支撑承