柱和支撐的設(shè)計

4.4.1框架柱設(shè)計概要

4.4.2

梁與柱的連接

4.4.3水平支撐布置

4.4.4豎向支撐設(shè)計4.4.5柱腳節(jié)點4.4柱和支撐的設(shè)計常用的柱截面形式：H型鋼、焊接工字形、箱形、圓管等；H型鋼柱：應(yīng)用最廣截面經(jīng)濟合理、規(guī)格尺寸多、加工量少、便于連接焊接工字形截面：可靈活地調(diào)整截面特性；焊接箱形截面：可使關(guān)于兩個主軸的剛度相等，但加工量大；鋼管混凝土組合柱：提高管狀柱的承載力、防火性能。4.4.1框架柱設(shè)計概要壓(拉)彎構(gòu)件截面初估：參考同類已建工程大致可按每3～4層作一次變截面盡量使用較薄的鋼板（梁、柱板件寬厚比）框架柱長細比的規(guī)定框架柱的設(shè)計方法四級三級二級一級抗震等級根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房屋高度確定（抗震規(guī)范）

為使塑性鉸出現(xiàn)在梁端而不是在柱端，抗震設(shè)防的柱在任一節(jié)點處，宜滿足下列要求：

Wpc，Wpb：交匯于節(jié)點的柱和梁的塑性截面模量；

fyc，fyb

：柱和梁鋼材的屈服強度；

N

：地震組合的柱軸力；

AC

：柱的截面面積； η：強柱系數(shù)（一級1.15，二級1.1，三級1.05）滿足強柱弱梁的設(shè)計要求在重力荷載作用下：對于純框架柱應(yīng)按有側(cè)移情形確定。（上冊附表18-2）滿足規(guī)范GB50017規(guī)定的強支撐(或剪力墻)框架：應(yīng)按無側(cè)移情形確定。（上冊附表18-1）亦可分別按下列近似公式確定：K1，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計算長度的確定梁與柱的連接形式剛性連接柔性連接半剛性連接4.4.2梁與柱的連接通常采用的是柱貫通的連接形式；按連接轉(zhuǎn)動剛度的不同可分為：柔性連接半剛性連接剛性連接梁腹板傳遞豎向剪力梁腹板與翼緣傳遞剪力和部分彎矩梁上下翼緣傳遞彎矩，腹板傳遞剪力連接角鋼、端板、支托完全焊接、完全栓接、栓焊混合梁與柱的連接形式

剛性連接是多高層結(jié)構(gòu)中常見的連接形式；

未必所有的梁柱都剛性連接；梁柱剛性連接構(gòu)造復(fù)雜，制作和工地安裝工作量大；實際梁柱連接往往

介于完全剛接和完全鉸接之間剛架連接形式的選取梁與柱剛性連接：

梁與H型柱強軸方向的連接全焊接節(jié)點栓焊混合節(jié)點全栓接節(jié)點只適用于非地震區(qū)多層框架延性和剛度最好梁與柱的剛性連接梁與H型柱弱軸方向的連接橫向加勁肋豎向連接板梁與柱的連接骨形連接DogboneMomentConnection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梁柱連接改進形式式-1其它方法：把梁的短段在工廠廠和柱焊接，以保保證焊接質(zhì)量，短短段和梁的主段在在工地拼接，可以以全部用高強度螺螺栓連接，或焊、、栓并用。塑性鉸外移；用于結(jié)構(gòu)加固。塑性鉸所在截面梁柱連接改進形式式-2梁端部加腋柔性連接形式：連接角鋼端板支托梁與柱的柔性連接接連接角鋼或端板偏上放置：上翼緣處變形小。。主要驗算以下內(nèi)容容：1.主梁與柱連接的承承載力——焊縫和螺栓群在彎彎矩、剪力作用下下的強度；簡化設(shè)計法：彎矩由梁翼緣承承擔(dān)，腹板只承擔(dān)擔(dān)剪力全截面設(shè)計法：梁翼緣和腹板根根據(jù)剛度比分擔(dān)彎彎矩2.柱腹板或翼緣板的的抗壓承載力——設(shè)計節(jié)點處柱加勁勁肋3.節(jié)點域的抗剪承載載力梁柱節(jié)點承載力驗驗算《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》：滿足下列要求時，，柱腹板可不設(shè)橫橫向加勁肋：1在梁的受壓翼緣處處，柱腹板厚度同同時滿足《高鋼規(guī)》：框架梁與柱剛性連連接時，應(yīng)在梁翼翼緣的對應(yīng)位置設(shè)設(shè)置柱的水平加勁勁肋（或隔板）。。2在梁的受拉翼緣處處，柱翼緣板厚度度滿足節(jié)點處柱加勁肋2、局部穩(wěn)定Vp:節(jié)點域體積工形截面箱形截面1、抗剪強度驗算節(jié)點域的抗剪承載載力橫向水平支撐縱向水平支撐水平支撐（設(shè)置于于同一水平面內(nèi)的的支撐）臨時水平支撐：為了建造和安裝的的安全而設(shè)置；永久水平支撐：通常在水平構(gòu)件不不能構(gòu)成水平剛度大的隔板時設(shè)設(shè)置。通常分為4.4.3水平支撐布置高層建筑中水平支撐布置節(jié)點板表面高出梁梁上翼緣構(gòu)造處理理不便樓蓋水平剛度不足足時布置水平支撐撐中心支撐:斜腹桿都連接于梁梁柱節(jié)點偏心支撐:斜腹桿不都連接于于梁柱節(jié)點兩根柱構(gòu)件間設(shè)置置一系列斜腹桿豎向支撐4.4.4豎向支撐設(shè)計抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)：：長細比限值規(guī)定（反復(fù)拉壓作用下下，長細比大于40(235／fy)1/2的支撐承載力將顯顯著降低。）（1）按壓桿設(shè)計時，不應(yīng)大于于120(235／fy)1/2；（2）一、二、三級不能按拉桿設(shè)計，四級拉桿時時長細比不應(yīng)大于180。非抗震設(shè)防結(jié)構(gòu)中中的中心支撐：（1）按只能受拉的桿件設(shè)計時，不不應(yīng)大于300(235／fy)1/2；（2）按既能受拉又能受壓的桿件設(shè)計時，其其長細比不應(yīng)大于150(235／fy)1/2。對支撐桿件長細比比的要求支撐斜桿宜采用雙雙軸對稱截面；當(dāng)采用單軸對稱截截面時，應(yīng)采取防防止繞對稱軸屈曲的構(gòu)造措施施；結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度度不小于7度時，不宜用雙角角鋼組合T形截面。支撐斜桿抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)不不得采用K形斜桿體系；所有型式的支撐體體系都可以跨層跨跨柱設(shè)置。(c)

人字形斜桿(b)

單斜桿(a)

十字交叉斜桿(d)

K形斜桿(e)

跨層跨柱設(shè)置4.4.4.1中心支撐幾何特征：支撐斜斜桿不交于梁柱節(jié)節(jié)點；力學(xué)特征：位于支支撐斜桿與梁柱節(jié)節(jié)點(或支撐斜桿)之間的耗能梁段，一般比支撐斜桿桿的承載力低，同同時具有在重復(fù)荷荷載作用下良好的的塑性變形能力；；(a)門架式(b)單斜桿式(d)V形(c)人字形4.4.4.2偏心支撐在正常的荷載狀態(tài)態(tài)下，偏心支撐框框架具有足夠的水平剛剛度；在遭遇強烈地震作作用時，耗能梁段段首先屈服吸收能量。。（支撐不屈曲）設(shè)計意圖使耗能梁段在反復(fù)復(fù)荷載下具有良好好的滯回性能支撐斜桿軸力的水水平分量較大時，，除降低此梁段的的受剪承載力外，，還需減少該梁段段的長度；耗能梁段的腹板不不得貼焊補強板，，也不得開洞；耗能梁段與支撐連連接處，在其腹板板兩側(cè)配置加勁肋肋；耗能梁段腹板的中中間加勁肋，需按梁段的長度度區(qū)別對待。構(gòu)造措施偏心支撐構(gòu)造埋入式柱腳外包式柱腳外露式柱腳4.4.5柱腳節(jié)點埋入式柱腳柱腳直接埋入基礎(chǔ)礎(chǔ)或基礎(chǔ)梁。通過過基礎(chǔ)混凝土對鋼鋼柱翼緣的側(cè)向壓壓力平衡柱腳彎矩矩和剪力。外包式柱腳柱腳彎矩