[精品]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.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:参考同类已建工程;(如在初设计中,已粗略得到柱的设计轴力值N,则可
2、以承受1.2 N的轴心受压构件来初拟柱截面尺寸) 大致可按每34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,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 :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; : 强柱系数(超过6层的钢框架,6度类场地和7度时可取1.0 8度时可取1.05,9度时可取1.15;,在重力荷
3、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GB 50017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
4、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。,完全焊接,梁翼缘与柱翼缘间: 全熔透坡口焊缝; 按规定设置衬板; 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
5、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
6、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),Dogbone Moment Connection,梁翼缘局部削弱, 形成骨形连接; 塑
7、性铰自梁端外移。,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。,塑性铰外移; 用于结构加固。,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
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