框架柱设计概要:截面形式、长细比与稳定性计算指南
- admin
- 2025-03-06
- 钢结构资料库
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一、 框架柱设计概要
柱截面形式: 箱形、焊接工字形、H型钢、圆管等
对于 1.2N 的轴心受压构件,每隔 3 到 4 层进行一次截面变化,并且要求厚度不宜超过 100mm 。
板件宽厚比,见下表
高层框架柱(>12 层)在设防烈度为 6 度时钢结构体系,长细比为 120;在设防烈度为 7 度时,长细比为 80;在设防烈度为 8 度时,长细比为 60;在设防烈度为 9 度时,长细比为 60。
2. 当层间位移标准值不超过层高的 1/1000 时,纯框架柱的计算长度系数能够由侧移公式进行计算确定。
GB50017对有支撑框架分为强支撑框架和弱支撑框架。
二、 柱与梁的连接
常见形式:刚性连接
做法:
完全焊接
完全栓接
栓焊混合
改进形式完全焊接
1】 骨形连接(Dog bone)
2】 梁端部加腋
3】 悬臂梁段
柔性连接形式:
1】 连接角钢
2】 端板
3】 支托
半刚性连接 :
1】 端板-高强螺栓连接方式
2】 上、下角钢和高强螺栓方式
三、 水平支撑布置
类型:横向水平支撑、纵向水平支撑
作用:
临时水平支撑:为建造和安装的安全而设置,在施工完毕后拆除;
水平构件(如楼盖或屋盖构件)若不能构成水平刚度大的隔板,就需要设置永久水平支撑。
1】 形式:平面桁架
四、 竖向支撑设计
通常是以平面桁架的形式贯通整个建筑物的高度,并且是通过在两根柱构件之间设置一系列斜腹杆来构成的。
构成分类: 竖向中心支撑、竖向偏心支撑
- 也可以沿着内墙进行布置。
五、 中心支撑
形式:
十字交叉斜杆,如(图 a)所示;单斜杆,如(图 b)所示;人字形斜杆(或 V 形斜杆,如(图 c)所示);K 形斜杆,如(图 d)所示的体系
抗震设防的结构不得采用K形斜杆体系
支撑体系都可以跨层跨柱设置
长细比:
非抗震设防结构中,受拉的杆件其长细比不应大于 300 ;同时,受拉和受压的杆件,它们的长细比不应大于 150 。
2】 抗震设防结构:
板件宽厚比:
非抗震设防:依据《钢结构设计规范》(GB50017)来开展相关工作。
2】 抗震设防结构:
截面形式:
1】 双轴对称截面
2】 单轴对称截面,采取防止绕对称轴屈曲的构造措施
P- 效应导致的附加效应:
在重力以及水平力的作用下,除了要承受由水平荷载所引发的剪力之外,还得承受水平位移以及重力荷载所产生的附加弯曲效应,楼层附加剪力具体为:
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。
十字交叉支撑的斜杆、人字形支撑的斜杆和 V 形支撑的斜杆,应将柱在重力下的弹性压缩变形在斜杆中引起的附加压应力计算在内。
对十字交叉支撑的斜杆
对于人字形和V形支撑的斜杆
在多遇地震效应组合起作用的时候,人字形支撑的斜杆内力需要乘以增大系数 1.5,同时 V 形支撑的斜杆内力也需要乘以增大系数 1.5。
支撑斜杆按受压杆验算
带有消能装置的中心支撑体系中钢结构体系,支撑斜杆的承载力需满足这样的要求:当消能装置滑动或屈服时,支撑斜杆的承载力应为其 1.5 倍。
中心支撑节点构造
六、 偏心支撑
门架式,如(图 a)所示;单斜杆式,如(图 b)所示;人字形,如(图 c)所示;V 字形,如(图 d)所示。
特征:
支撑斜杆不交于梁柱节点
在正常的荷载状态下,偏心支撑框架具备足够的水平刚度。当遭遇强烈地震作用时,耗能梁段会首先屈服并吸收能量。
长细比:不应大于120
板件的宽厚比不应超出 GB50017 所规定的轴心受压构件在弹性设计时的宽厚比限值。
耗能梁段的局部稳定性
1】 翼缘板自由外伸宽度b1与其厚度tf比:
2】 腹板计算高度h0与其厚度tw之比:
高层民用建筑钢结构技术规程抗震设防结构
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