1、1建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)唐山學(xué)院土木工程系 24.3 柱和支撐的設(shè)計(jì) 框架柱設(shè)計(jì) 梁與柱的連接 水平支撐布置 豎向支撐設(shè)計(jì)34.3.1 框架柱設(shè)計(jì) 常用的柱截面形式4鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí)房屋高度烈 度678950m四三二50m四三二一5現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級(jí) 結(jié)構(gòu)類型設(shè) 防 烈 度6789框架結(jié)構(gòu)高度24242424242424框架四三三二二一一大跨度框架三二一一6（1 ） 節(jié)點(diǎn)左右梁端和上下柱端的全塑性承載力，除下列情況之一外，應(yīng)符合下式要求： 1）柱所在樓層的受剪承載力比相鄰上一層的受剪承載力高出25%； 2）柱軸壓比不超過(guò)0.4，或N2Ac f（N2為2倍地震作用下的組合軸力設(shè)計(jì)值）； 3

2、）與支撐斜桿相連的節(jié)點(diǎn)。 1.強(qiáng)柱弱梁的節(jié)點(diǎn)要求 框架柱的設(shè)計(jì)方法7Wpc，Wpb于節(jié)點(diǎn)的柱和梁的截面塑性抵抗矩； fyc ， fyb 柱和梁鋼材的屈服強(qiáng)度； N 按多遇地震作用組合得出的柱軸力； AC 柱的截面面積； 強(qiáng)柱系數(shù)（一級(jí)1.15，二級(jí)可取1.10， 三級(jí)1.05 等截面梁8端部翼緣變截面的梁梁塑性鉸剪力；塑性鉸至柱面的距離，塑性鉸可取梁端部變截面翼緣的最小處。注意 穩(wěn)定系數(shù) 取值 3. 整體穩(wěn)定 4.局部穩(wěn)定2. 強(qiáng)度 強(qiáng)軸平面內(nèi)弱軸平面內(nèi)滿足寬厚比限值框架梁、柱板件寬厚比限值板件名稱一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)柱工字形截面翼緣外伸部分10111213工字形截面腹板43454852箱形截面壁

3、板33363840梁工字形截面和箱形截面翼緣外伸部分991011箱形截面翼緣在兩腹板之間部分30303236工字形截面和箱形截面腹板72-120Nb/(Af)6072-100Nb/(Af)6580-110Nb/(Af)7085-120Nb/(Af)75注：1 表列數(shù)值適用于Q235鋼，采用其他牌號(hào)鋼材時(shí)，應(yīng)乘以2 Nb/(Af)為梁軸壓比。115. 長(zhǎng)細(xì)比限值一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)在重力荷載作用下：對(duì)于純框架柱應(yīng)按有側(cè)移情形確定。 （上冊(cè)附表18-2）滿足規(guī)范GB 50017規(guī)定的強(qiáng)支撐(或剪力墻)框架：應(yīng)按無(wú)側(cè)移情形確定。（上冊(cè)附表18-1） 計(jì)算長(zhǎng)度的確定 強(qiáng)支撐框架側(cè)移剛度第i層層間所有框架用

4、無(wú)側(cè)移框架和有側(cè)移框架柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和13K1，K2 ：交于柱上下端的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值亦可分別按下列近似公式確定：14 柱節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)1. 節(jié)點(diǎn)域厚度要求2. 節(jié)點(diǎn)域抗剪強(qiáng)度節(jié)點(diǎn)域的抗剪強(qiáng)度按下式計(jì)算（GB50011-2010）： 工字形截面柱 箱形截面柱 Vp節(jié)點(diǎn)域體積16式中 Mb1、Mb2一節(jié)點(diǎn)域兩側(cè)梁端彎矩設(shè)計(jì)值 ； Mc1、Mc2節(jié)點(diǎn)域兩側(cè)柱端彎矩設(shè)計(jì)值；hb1梁翼緣厚度中點(diǎn)間的距離；hc1柱翼緣厚度中點(diǎn)間的距離；tw柱在節(jié)點(diǎn)板域的腹板厚度；fv鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。RE節(jié)點(diǎn)域抗震承載力調(diào)整系數(shù)，取0.75。17承載力抗震調(diào)整系數(shù) 材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件

5、受力狀態(tài)RE鋼柱，梁，支撐，節(jié)點(diǎn)板件，螺栓，焊縫強(qiáng)度0.75柱，支撐穩(wěn)定0.80砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻受剪0.9其他抗震墻受剪1.0混凝土梁受彎0.75軸壓比小于0.15的柱偏壓0.75軸壓比不小于0.15的柱偏壓0.80抗震墻偏壓0.85各類構(gòu)件受剪、偏拉0.85183. 節(jié)點(diǎn)域的屈服承載力驗(yàn)算Mpb1、Mpb2一節(jié)點(diǎn)域兩側(cè)梁端截面全塑性受彎承載力；節(jié)點(diǎn)域的厚度不滿足要求，應(yīng)將節(jié)點(diǎn)域的柱腹板局部加厚或加焊貼板。 系數(shù)，三級(jí)、四級(jí)取0.6，一級(jí)、二級(jí)取0.7。194.3.2 梁與柱的連接 梁與柱的連接形式通常采用的是柱貫通的連接形式；按連接轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的不同可分為：柔性連接半剛性連接剛性

6、連接201.完全焊接4.3.2.1 剛性連接 21常用計(jì)算法精確計(jì)算法梁翼緣 梁端全部彎矩 梁腹板 梁端全部剪力梁翼緣 梁腹板 承擔(dān)Mf同時(shí)承擔(dān)Mw和梁端全部剪力V22梁柱全焊接剛接節(jié)點(diǎn)23梁翼緣與柱翼緣對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度：梁腹板角焊縫的抗剪強(qiáng)度： 242.栓焊混合連接栓焊混合連接剛性節(jié)點(diǎn) 26梁翼緣與柱翼緣對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度：梁腹板高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力： 273.完全栓接適用于單側(cè)有梁相連的柱4.產(chǎn)生裂縫的原因裂 縫29強(qiáng)：梁與柱剛性連接時(shí)，柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內(nèi)，柱翼緣與柱腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫應(yīng)采用全熔透坡口焊縫。5.其他Dogbone Moment Connecti

7、on梁翼緣局部削弱， 形成骨形連接；塑性鉸自梁端外移。塑性鉸所在截面改進(jìn)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造-1(骨形連接)6.改進(jìn)節(jié)點(diǎn)改進(jìn)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造-2(加焊楔形板)32塑性鉸所在截面改進(jìn)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造- 3 (梁端部加腋)332010 抗規(guī)做法342010 抗規(guī)做法35實(shí)例梁與柱的剛接連接高強(qiáng)螺栓墊板對(duì)接焊縫帶短梁段節(jié)點(diǎn)工程圖片帶短梁段節(jié)點(diǎn)工程圖片唐山供電局高層建筑節(jié)點(diǎn)374.3.2.2 柔性連接 多層框架中可由部分梁和柱剛性連接組成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，而另一部分梁鉸接于柱，這些柱只承受豎向荷載；設(shè)有足夠支撐的非地震區(qū)多層框架原則上可全部采用柔性連接。 38柔性連接 （a）（c）（b）39柔性連接 承托牛腿40實(shí)例梁與柱鉸接連

8、接梁腹板傳遞豎向剪力 RM4.3.2.3 半剛性連接 RMRM端板-高強(qiáng)螺栓連接42實(shí)例梁與柱的半剛接連接梁腹板與翼緣傳遞剪力和部分彎矩43橫向水平支撐 縱向水平支撐 水平支撐（設(shè)置于同一水平面內(nèi)的支撐） 臨時(shí)水平支撐：為了建造和安裝的安全而設(shè)置；永久水平支撐：通常在水平構(gòu)件不能構(gòu)成水平剛 度大的隔板時(shí)設(shè)置。分類 4.3.3 水平支撐布置44節(jié)點(diǎn)板表面高出梁上翼緣有構(gòu)造處理上的不便樓蓋水平剛度不足時(shí)布置水平支撐水平支撐布置 45 4.3.4 豎向支撐設(shè)計(jì)三、四級(jí)，高度50m宜用中心支撐:斜腹桿都連接于梁柱節(jié)點(diǎn) 一、二級(jí)宜采用偏心支撐:斜腹桿不都連接于梁柱節(jié)點(diǎn) 兩根柱構(gòu)件間設(shè)置一系列斜腹桿 豎向

9、支撐46可在建筑物縱向的一部分柱間布置，也可在橫向或縱橫兩向布置；在平面上可沿外墻布置，也可沿內(nèi)墻布置。 豎向支撐的布置47抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)不得采用K形斜桿體系；所有形式的支撐體系都可以跨層跨柱設(shè)置。人字形斜桿 單斜桿 十字交叉斜桿 K形斜桿 跨層跨柱設(shè)置 4.3.4.1 中心支撐 1.支撐形式49只能受拉的單斜桿體系，應(yīng)同時(shí)設(shè)置不同傾斜方向 的兩組單斜桿；且每層中不同方向單斜桿的截面面積在水平方向的 投影面積之差不得大于10。斜桿體系502.中心支撐的設(shè)計(jì) （1）斜桿截面選用 一、二、三級(jí)宜采用軋制H型鋼，兩端與框架可采用剛性連接。51（2）截面設(shè)計(jì) 1）整體穩(wěn)定承載力循環(huán)荷載下強(qiáng)度降低系數(shù)正

10、則化長(zhǎng)細(xì)比支撐穩(wěn)定破壞的承載力抗震調(diào)整系數(shù)52一、二、三級(jí)四級(jí)壓桿拉桿禁用2）長(zhǎng)細(xì)比限值533）局部穩(wěn)定 鋼結(jié)構(gòu)中心支撐板件寬厚比限值板件名稱一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)翼緣外伸部分891013工字形截面腹板25262733箱形截面壁板18202530圓管外徑與壁厚比38404042 注：表列數(shù)值適用于Q235鋼，采用其他牌號(hào)鋼材應(yīng)乘以，圓管應(yīng)乘以235/fay。 543.節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式重型支撐 輕型支撐 （雙節(jié)點(diǎn)板） 55地震區(qū)的工字形截面中心支撐宜采用軋制寬翼緣H型鋼；如果采用焊接工字形截面，則其腹板和翼緣的連接焊縫應(yīng)設(shè)計(jì)成焊透的對(duì)接焊縫；與支撐相連接的柱通常加工成帶懸臂梁段的形式，以避免梁柱節(jié)點(diǎn)處的工

11、地焊縫。 56(a) 門架式 (b) 單斜桿式 (d) V形 (c) 人字形 1. 偏心支撐的性能與特點(diǎn) 4.3.4.2 偏心支撐 57偏心支撐框架設(shè)計(jì)原則：強(qiáng)柱、強(qiáng)支撐、弱耗能梁段，使其在大震時(shí)耗能梁段屈服形成塑性鉸，柱、支撐和其他梁段保持彈性。偏心支撐：指支撐斜桿一端與梁相連，支撐軸線偏離梁柱軸線交點(diǎn)，在支撐與柱之間或支撐與支撐之間形成一段稱為消能梁段的短梁。2. 耗能梁段截面 1）耗能梁段截面尺寸宜與同一跨內(nèi)框架梁的截面尺寸相同2）耗能梁段不得貼焊補(bǔ)強(qiáng)板以提高強(qiáng)度，也不得在腹板上開洞。3）耗能梁段所用鋼材 3. 耗能梁段的屈服類型 剪切屈服型 耗能梁段的塑性（屈服）受剪承載力、塑性（屈服

12、） 受彎承載力。 彎曲屈服型 594. 耗能梁段板件寬厚比板件名稱寬厚比限值翼緣外伸部分8腹板其他鋼號(hào)乘以 ，N/(Af)為梁軸壓比。 偏心支撐框架梁的板件寬厚比限值 605. 耗能梁段的凈長(zhǎng) 為保證偏心支撐框架具有較大的抗推剛度，并使耗能梁段能承受較大剪力，一般用較短的耗能梁段。 N、V 耗能梁段的軸力、剪力設(shè)計(jì)值 Aw 耗能梁段腹板面積 為簡(jiǎn)化計(jì)算并保證耗能梁在全截面剪切屈服時(shí)具有足夠的抗彎能力，耗能梁段宜設(shè)計(jì)成“腹板受剪、翼緣承擔(dān)彎矩和軸力”6. 耗能梁段強(qiáng)度驗(yàn)算 1）抗剪承載力驗(yàn)算（腹板強(qiáng)度） 不計(jì)軸力對(duì)受剪承載力影響 梁（腹板）的抗剪屈服承載力消能梁段的軸力設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值。消能梁段受剪承載力和計(jì)入軸力影響的受剪承載力。修正系數(shù)，0.9 消能梁段的全塑性受彎承載力。 消能梁段的截面面積和腹板截面面積。 消能梁段的塑性截面模量。消能梁段的凈長(zhǎng)和截面高度。消能梁段鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和屈服強(qiáng)度。消能梁段承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取0.75。632）耗能梁段的翼緣強(qiáng)度（翼緣強(qiáng)度） 耗能梁段彎矩設(shè)計(jì)值64 7.內(nèi)力增大系數(shù) 支撐斜桿一級(jí)1.4，二級(jí)1.3，三級(jí)1.2。 框架梁一級(jí) 1.3，二級(jí) 1.2，三級(jí) 1 .1框架柱 一級(jí) 1.3，二級(jí) 1.2，三級(jí) 1.1 651）穩(wěn)定承載力 8. 支撐斜桿設(shè)計(jì) 2）長(zhǎng)細(xì)比限值支撐桿件669.構(gòu)