多层钢框架结构设计

1、会计学1多层钢框架结构设计多层钢框架结构设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系提纲提纲1.多层钢框架的结构体系2.多层钢框架的结构布置3.多层钢框架的荷载和荷载组合4.多层钢框架的结构分析5.多层钢框架的楼盖设计6.多层钢框架的钢柱设计7.多层钢框架的支撑设计8.多层钢框架的节点设计9.多层钢框架的抗震设计第1节多层钢框架的结构体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.1 结构组成结构组成楼板梁柱支撑2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.2 破坏模式破坏模式竖向荷载作用下（重力）2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系水平荷载作用下（风、地震）1.2 破坏模式破坏模式2013

2、建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.3 结构体系分类结构体系分类2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.4 纯框架体系纯框架体系通过梁柱刚接来抗侧拉力压力柱剪力梁弯矩图柱弯矩图反弯点在水平力作用下，刚接框架的侧移由两部分构成：1）结构倾覆力矩造成柱拉压变形而导致的结构整体弯曲引起的侧移。小于总侧移的1020。 2）结构剪力造成的梁柱受弯引起的侧移；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.4 纯框架体系纯框架体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.4 纯框架体系纯框架体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.4 纯框架体系纯框架体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1

3、.5 框架支撑体系框架支撑体系l非地震区、6度区和7度区：中心支撑主要通过支撑来抗侧2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l8度区和9度区：偏心支撑主要通过支撑来抗侧1.5 框架支撑体系框架支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考01】比较下面3种支撑的优缺点如：抗侧刚度、静力性能、抗震性能1.5 框架支撑体系框架支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【拓展】耗能支撑，既能耗能，又无偏心；1.5 框架支撑体系框架支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.5 框架支撑体系框架支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考02】比较以下3种结构的变形特征

4、。单独框架高度变形单独支撑框撑体系1.5 框架支撑体系框架支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系剪切型和弯曲型变形都是指整体变形1.5 框架支撑体系框架支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.6 框架剪力墙体系框架剪力墙体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系1.7 框筒结构框筒结构拉力有剪力滞后影响的应力分布无剪力滞后影响的应力分布压力2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考03】有什么办法减小剪力滞后效应？从而达到更高的结构高度？1.7 框筒结构框筒结构第2节多层钢框架的结构布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系2.1 建筑平面布置建筑平面布置l宜为具

5、有光滑曲线的凸形平面（矩形、圆形等），以减小风荷载l减小风荷载、地震下的扭转效应：平面宜简单、规则、有良好的整体性，使刚度中心与质量中心接近2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【实例01】减小风荷载的平面形状2.1 建筑平面布置建筑平面布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l尽量避免平面不规则不规则类型不规则类型定定 义义扭转扭转不规则不规则楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.21.2倍倍凹凸凹凸不规则不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方

6、向总尺寸的结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的3030楼板局部不楼板局部不连续连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的于该层楼板典型宽度的5050，或开洞面积大于该层楼面面，或开洞面积大于该层楼面面积的积的3030，或有较大的楼层错层，或有较大的楼层错层2.1 建筑平面布置建筑平面布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考04】图示多层钢框架，质量中心偏向左侧，图示两种支撑布置，哪个更合理？2.1 建筑平面布置建筑平面布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考05】图示建筑平面为凹凸

7、不规则，有没有什么办法从结构上避免凹凸不规则？2.1 建筑平面布置建筑平面布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系2.2 建筑竖向布置建筑竖向布置 为减小地震作用的不利影响 建筑竖向形体宜规则均匀 避免过大的外挑、内凹 各层竖向抗侧力构件宜上下贯通 层高不宜有较大的突变2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l尽量避免竖向不规则不规则类型不规则类型定定 义义侧向刚度侧向刚度不不规则规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的除顶层外，局部

8、收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25竖向抗侧力竖向抗侧力构件构件不连续不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递转换构件（梁、桁架等）向下传递楼层楼层承载力承载力突变突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的802.2 建筑竖向布置建筑竖向布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（1）对不规则结构，采用符合楼板平面内实际刚度的计算模型；（2）控制楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移,位移比不大于1.5；（3）放大薄弱层的地震剪力（1.15倍）并

9、调整该层抗侧力结构受剪承载力；（4）对薄弱部位采取有效的抗震构造措施等，竖向抗侧力构件不连续时该构件传给水平转换构件的地震内力应增大2550%。（5）对特别不规则的结构，可适当设置防震缝。2.3 处理办法处理办法建筑平面和竖向不规则的处理办法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系2.4 框架柱布置框架柱布置柱网尽量规则；柱网尽量规则；柱强轴方向：梁柱刚接，形成刚接框架柱强轴方向：梁柱刚接，形成刚接框架柱弱轴方向：柱较强时，梁柱刚接；柱较弱时柱弱轴方向：柱较强时，梁柱刚接；柱较弱时铰接，但应设置柱间支撑以增强抗侧刚度，形成铰接，但应设置柱间支撑以增强抗侧刚度，形成柱间支撑柱间支撑铰接框架铰接框

10、架建筑横向为柱强轴方向，纵向为柱弱轴方向建筑横向为柱强轴方向，纵向为柱弱轴方向地震区：双向均采用刚接框架地震区：双向均采用刚接框架支撑体系支撑体系2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考06】图示多层纯框架结构，两个方向梁柱均刚接，柱采用H型截面，在重力荷载作用下，边柱弯矩较大，导致柱截面过大，有什么改进办法？2.4 框架柱布置框架柱布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系2.5 抗侧力构件布置抗侧力构件布置l结构竖向抗侧刚度、承载力宜上下相同，或自下而上递减，避免突减，防止下柔上刚l地震区的多层房屋钢结构，框架柱宜上下连续贯通并落地；不能贯通或落地时，应合理设置转换构件，保证传力简

11、洁、安全可靠l支撑宜上下连续贯通并落地l有地下室时，钢结构应延伸至地下室l结构两个方向的动力特性宜接近2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考07】图示多层框架结构，中柱由于建筑要求无法落地，比较右图所示3种处理办法的优缺点。2.5 抗侧力构件布置抗侧力构件布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考08】图示多层框架支撑结构，中跨底层支撑由于开门的原因无法落地，请问图示两种处理办法，哪种更好？2.5 抗侧力构件布置抗侧力构件布置2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系2.6 楼层平面内支撑布置楼层平面内支撑布置l楼层平面内应有足够的刚度（计算时通常假定楼层平面内刚度无穷大），保证

12、结构整体协同工作，有效传递水平力l混凝土楼板、组合楼板：与钢梁有可靠连接时，刚度大，可不设置水平支撑；否则，应设置水平支撑l楼面开大洞时，应在开洞周边的柱网区格内设置水平支撑2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考09】图示某框架结构，次梁的4个支点上放置了一台水平振动设备，根据工艺要求，设备下方需开洞。楼板采用钢格栅板，设置支撑前后哪种受力更合理？2.6 楼层平面内支撑布置楼层平面内支撑布置第3节荷载和荷载组合（请自学）2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系3.1 荷载荷载1. 竖向荷载：按建筑结构荷载规范l恒载、楼面活荷载、屋顶活荷载、积灰荷载、雪荷载的计算（取值），一般应考虑活荷

13、载的不利分布l工业建筑：吊车荷载2. 风荷载：按建筑结构荷载规范3. 地震作用：按建筑结构抗震设计规范2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系3.2 组合组合A）承载力极限状态组合1） 非抗震设计1.2*恒+1.4*活+1.4*0.6*风1.2*恒+1.4*0.7*活+1.4*风1.35*恒+1.4*0.7*活+1.4*0.6*风2） 抗震设计：小震1.2*重力荷载代表值+1.3*水平地震3） 抗震设计：大震PPC 2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系B）正常使用极限状态组合1） 非抗震设计1.0*恒+1.0*活+1.0*0.6*风1.0*恒+1.0*0.7*活+1.0*风2） 抗震设计：

14、小震eeC 3.2 组合组合第4节2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系4.1 分析方法分析方法传统分析方法：手算手算方法判断计算结果正确性；结构初步设计时选定方案比较便捷；概念清晰，利于选定合理的结构体系；有限元分析方法：电算程序计算，结果精细，施工图设计时采用2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系4.2 传统分析方法传统分析方法竖向荷载作用下基本假定： a) 忽略框架水平位移； b) 忽略各层荷载对其他层梁及非相邻层柱内力的影响。具体方法：n弯矩及剪力计算 分层法n轴力计算分担面积2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考10】图示某四层框架结构，柱距为9m*9m；每层的荷载标准值

15、为：恒载4.0kN/m2，活载2.0kN/m2，试估算：1）底层中柱的轴力设计值；2）横向主梁的弯矩设计值；3）纵向主梁的弯矩设计值。4.2 传统分析方法传统分析方法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【解10】1）均布荷载设计值：1.2*4.0+1.4*2.0=7.6 kN/m2 柱轴力设计值：7.6*9*9*4=2462.4 kN2）横向主梁荷载设计值：9*(1.2*4.0+1.4*2.0)=68.4 kN/m 横向主梁弯矩：68.4*9*9/10=554.0 kN*m3）纵向主梁荷载设计值：2.25*(1.2*4.0+1.4*2.0)=17.1 kN/m 纵向主梁弯矩：17.1*9*

16、9/10=138.5 kN*m4.2 传统分析方法传统分析方法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系水平荷载作用下基本假定： a）框架横梁刚度无穷大，水平荷载作用下节点只发生侧移； b）同一层各柱共同承担该层以上的全部水平荷载，各柱的剪力与柱的抗侧刚度成正比； c）上层柱反弯点位于柱中点、底层柱反弯点位于柱子的2/3高度处；具体方法：n弯矩及剪力计算反弯点法n轴力计算框架边柱受倾覆力矩引起的轴力4.2 传统分析方法传统分析方法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考11】图示某四层框架结构，柱距为9m*9m；抗震设防烈度为7度(地震加速度0.10g)；每层的荷载标准值为：恒载4.0kN

17、/m2，活载2.0kN/m2。根据电算结果，结构基本周期约为1.3s，水平地震总剪力标准值6000kN，试评估电算结果的正确性。【解11】重力荷载代表值：4.0+0.5*2.0=5.0 kN/m2结构总重量：5.0*36*54*4=38880 kN剪重比：6000/38800=15.5%4.2 传统分析方法传统分析方法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系4.3 有限元分析方法有限元分析方法步骤：划分单元；建立单元刚度方程；建立结构的总体刚度方程；计算结构变形；确定单元内力；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（1 1）楼面无限刚性假定问题楼面无限刚性假定问题 楼面无限刚楼面无限刚组合板

18、、小开孔；减少整体计算自由度组合板、小开孔；减少整体计算自由度 弹性板弹性板楼板整体性较差、或楼板开孔面积大、或楼楼板整体性较差、或楼板开孔面积大、或楼板平面局部刚度突变、或结构同一方向两个主要的抗侧力体板平面局部刚度突变、或结构同一方向两个主要的抗侧力体系间距较大、或楼板有较大的外伸段；系间距较大、或楼板有较大的外伸段；电算时的注意点：4.3 有限元分析方法有限元分析方法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考12】图示多层带支撑框架结构，支撑设置在框架两边；请问哪种情况更符合刚性楼面假定？刚性楼面假定对支撑内力有何影响？4.3 有限元分析方法有限元分析方法2013建筑钢结构设计同济大

19、学建筑工程系（2）框架节点域的近似处理箱形柱:可将节点域视作刚域，刚域尺寸取节点域尺寸的一半 H形柱或框架支撑结构:可忽略节点域，框架梁、柱单元长度按结构轴线尺寸（3）剪切变形及轴力对梁单元刚度影响的近似处理梁单元长细比小于30时，剪切变形不能忽略；梁单元长细比大于50时，剪切变形可以忽略。梁单元轴力大于欧拉临界力的10%时不能忽略轴力；梁单元轴力小于欧拉临界力的5%时可忽略轴力；电算时的注意点：4.3 有限元分析方法有限元分析方法2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系4.4 设计步骤设计步骤钢框架的设计步骤 1）准备设计资料 2）确定结构平、立面布置 3）确定支撑体系的布置 4）荷载计算

20、5）确定截面尺寸 6）确定梁、柱计算长度 7）结构相应计算分析及结构整体变形验算 8）构件内力组合及验算 9）构件变形（各工况）及验算 10）连接设计第5节2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系5.1 楼盖的构成楼盖的构成楼盖的构成 主梁、次梁、楼板(1)现浇钢筋混凝土组合楼盖；(2)预制钢筋混凝土组合楼盖；(3)压型钢板-钢筋混凝土板组合楼盖；类型：2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系(1)现浇钢筋混凝土组合楼盖刚度大，施工麻烦，需设置脚手架，安装模板5.1 楼盖的构成楼盖的构成2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系(2)预制钢筋混凝土组合楼盖整体性差，抗震区不能使用；5.1 楼盖的

21、构成楼盖的构成2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系(3)压型钢板-钢筋混凝土板组合楼盖；应用较多，施工方便，受力合理5.1 楼盖的构成楼盖的构成2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系5.2 组合楼板设计组合楼板设计 荷载全部由压型钢板承担 压型钢板仅起模板作用 形成组合楼板，共同受力两阶段受力2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l如何保证组合板中压型钢板和混凝土板的共同作用：5.2 组合楼板设计组合楼板设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考13】教材第109页，图4-17为压型钢板混凝土组合楼板截面构造，仔细观察此图，指出其中的错误之处。5.2 组合楼板设计组合楼板设计2

22、013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系第1阶段：施工阶段验算 荷载：永久荷载，可变荷载（施工荷载、附加荷载） 挠度大于20mm时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度0.7 抗弯强度验算； 挠度验算； 不满足要求时，可设置临时支护。 验算: 采用弹性方法5.2 组合楼板设计组合楼板设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系第2阶段：使用阶段验算 荷载：永久荷载，可变荷载 正截面抗弯承载力验算：塑性中和轴的位置pcybxfM8 . 0055. 0hbffAxcp2218 . 0pppccfyAyfbhMfbhfAAccpp/5 . 025.2 组合楼板设计组合楼板设计2013建筑

23、钢结构设计同济大学建筑工程系第2阶段：使用阶段验算 斜截面抗剪承载力验算：剪力完全由混凝土板承担；007. 0bhfVt 抗冲切验算：冲切荷载完全由混凝土板承担；ccrthufV6 . 0212222bbhhucccr5.2 组合楼板设计组合楼板设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系第2阶段：使用阶段验算 挠度验算：均按简支板，采用等效刚度B； 36038454lBlq按短期效应组合时：IEBss按长期效应组合时：slBB5 . 05.2 组合楼板设计组合楼板设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系第3阶段：构造验算 压型钢板净厚度不小于0.75mm 组合板总厚度不小于90mm； 混

24、凝土板厚度不小于50mm； 压型钢板在钢梁上的支承长度不得小于75mm； 端部设置焊接栓钉锚固件5.2 组合楼板设计组合楼板设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系5.3 组合梁设计组合梁设计 施工阶段，钢梁承担混凝土重量 混凝土凝固后，形成组合梁，共同受力两阶段受力：特点： 节约钢材 降低钢梁高度，提高建筑净高 加大刚度，具有良好的抗震性能2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考14】图示组合梁，钢梁按哪种方式放置更合理？钢-混凝土组合梁 混凝土板 剪力键钢梁混凝土板 剪力键钢梁5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考15】某框架结构中的简支组合梁

25、，跨度较大，楼板为压型钢板混凝土组合板。由于按照组合梁设计，次梁截面较小。施工时未按照设计要求设置临时支撑，试分析对钢梁受力的影响？有何加固措施？5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（1）确定有效宽度l边梁210ebbbb20e2bbbl中梁,6, 6/min1c11Shlb ,6, 6/min0c11Shlb l可不考虑托板截面5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（2）完全抗剪连接组合梁的强度计算完全抗剪组合梁：连接件能够传递钢梁与翼板交界面的全部纵向剪力l正弯矩区段的抗弯强度：塑性中和轴位置yxfbMcecefbAfx 211

26、fyAyfhbMccceffhbAAccec/5 . 015.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（2）完全抗剪连接组合梁的强度计算l负弯矩区段的抗弯强度：板顶钢筋受拉2/43yyfAMMststsfSSMs215.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（2）完全抗剪连接组合梁的强度计算l抗剪强度验算：仅由钢梁腹板承担；VwfthVwl整体稳定验算：无需验算l局部稳定验算：按塑性设计规定验算（为什么？）yftb2359ywfAfNth235)10072(0ywfth2353500.37NAf0.37NAf受压翼缘腹板5.3 组合梁设计组合梁

27、设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（3）部分抗剪连接组合梁的强度计算部分抗剪组合梁：连接件不能传递钢梁与翼板交界面的全部纵向剪力。翼板内的力取决于抗剪件所能传递的纵向剪力l正弯矩区段的抗弯强度：塑性中和轴位于钢梁215 . 0yNnAyNnMcVrfcVrfNnAAcVrfc2/cecVrfbNnx/l负弯矩区段的抗弯强度：略l抗剪强度和局部稳定：同前5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（4）抗剪键计算 栓钉连接件 槽钢连接件 弯筋连接件fAfEANsccscv7 . 043. 00.260.5cvwcccNttlE fststcvfAN5.3 组合梁

28、设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（4）抗剪键计算l抗剪连接件承载力的折减肋肋梁梁0.6()1wdcVccbhhhh肋肋梁梁00.85()1wdcVccbhhhhn 负弯矩区抗剪连接件承载力折减系数： 中间支座两侧0.9，边支座0.8 正弯矩区抗剪连接件承载力折减系数：5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（4）抗剪键计算l抗剪连接件数量计算cvsfNVn ,mincc1esfhbAfV ststsfAV 正弯矩区 负弯矩区在任一剪跨区内，抗剪连接件的数量不得少于按完全抗剪连接设计时该剪跨区内所需抗剪连接件总数的50，否则，按单根纯钢梁计算，

29、5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（5）挠度验算l考虑滑移效应的折减刚度B 1eqEIB（6）施工阶段验算 梁板自重、施工荷载 钢梁验算强度、稳定和变形详见钢结构基本原理5.3 组合梁设计组合梁设计2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系（7）构造要求 组合梁截面高度一般不宜超过钢梁截面高度的2.5倍。 当采用压型钢板作为混凝土板的底层时，压型钢板的肋顶面至钢筋混凝土的顶面的距离应不小于50mm； 混凝土板托高度不宜超过翼板厚度的1.5倍；板托顶面宽度不宜小于钢梁上翼缘宽度与1.5之和。板托外形轮廓应在自连接件根部起与梁顶45度线的范围之外； 组合梁边梁混凝土

30、翼板应伸出钢梁上翼缘的外边缘一定长度，当有板托时，伸出长度不宜小于板托高度；无板托时，应保证伸出钢梁中心线的长度不小于150mm，同时伸出钢梁翼缘外边不小于50mm； 。5.3 组合梁设计组合梁设计第6节2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系6.1 框架柱的类型框架柱的类型l常用的框架柱类型： 纯钢柱，圆钢管混凝土柱，矩形钢管混凝土柱， 型钢混凝土柱（又称劲性混凝土柱）l性能比较： 用钢量，施工方便性， 连接构造，抗震性能，抗火性能2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系6.2 平面外计算长度平面外计算长度框架柱的平面外计算长度取阻止框架柱平面外位移的支撑点间距为其计算长度 2013建筑钢结

31、构设计同济大学建筑工程系6.3 平面内计算长度平面内计算长度框架柱的平面内计算长度l附表E-5：柱的计算长度系数使用方法：查表约束条件梁柱线刚度比；有侧移柱、无侧移柱；【思考16】某无侧移框架柱，下端为柱脚刚接，上端和梁铰接，请查表求该柱的计算长度系数。若为有侧移柱呢？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考17】直观判断下列各种情况下的框架柱是有侧移还是无侧移？6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l附表E-5的基本假定（a）材料是线弹性的；（b）横梁和柱的连接节点都是刚接的；（c）框架只承受作用在节点上的竖向荷载；（d）框架中各柱是同时丧失稳定的

32、；（e）当柱子开始失稳时，在框架平面内相交于同一节点的横梁对柱子提供的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给交与该节点的上、下两根柱子；（f）在无侧移失稳时，横梁两端的转角大小相等方向相反；在有侧移失稳时，横梁两端的转角不但大小相等方向也相同。6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考18】图示框架结构，各柱柱顶均作用压力N，按有侧移框架柱查表求得的计算长度系数对各柱是否偏安全？6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l附表E-5的修正111cblIlIK 222cblIlIK u对无侧移框架，如横梁远端铰接，则该横梁的线刚

33、度应乘以修正系数1.5；如横梁远端固定，则该横梁的线刚度应乘以修正系数2；u对有侧移框架，如横梁远端铰接，则该横梁的线刚度应乘以修正系数0.5；如横梁远端固定，则该横梁的线刚度应乘以修正系数2/3；6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l附表E-5的修正无侧移框架远端铰接远端刚接1.5Ib2Ib6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l附表E-5的修正有侧移框架远端铰接远端刚接0.5Ib2/3Ib6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系l无支撑纯框架l强支撑框架：无侧移框架柱的计算长度

34、系数l弱支撑框架)2 . 1 (30ibibNNSbbi0i3(1.2)SNN 一阶分析时：有侧移框架柱的计算长度系数 二阶分析时：=1.0siyninQH12 . 0250)2 . 1 (3)(0ibib010NNS6.3 平面内计算长度平面内计算长度2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系6.4 框架柱的验算框架柱的验算l强度验算l平面内整体稳定验算l平面外整体稳定验算l局部稳定验算l刚度验算l长细比验算第7节2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系7.1 截面形式截面形式l双轴对称截面：H型钢、双槽钢、钢管l单轴对称截面：双角钢组合T型截面不宜用于设防烈度大于7度的地区；2013建筑钢结

35、构设计同济大学建筑工程系7.2 长细比长细比抗震规范GB50011-2001规定构件类型构件类型非抗震设计非抗震设计抗震设计抗震设计6 6、7 7度度8 8度、度、9 9度度按压杆设计按压杆设计300300200200150150按拉杆设计按拉杆设计200200150150120120抗震规范GB50011-2010规定按压杆设计时，长细比不得大于 ；按拉杆设计时，不得大于180。yf235120注：表中数值应乘以235yf2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系7.3 板件宽厚比板件宽厚比抗震规范GB50011-2001规定2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系抗震规范GB50011-20

36、10规定注：表中数值应乘以235yf7.3 板件宽厚比板件宽厚比2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系7.4 构造要求构造要求lV形支撑、人字支撑的横梁在支撑连接处应连续；l钢梁和V形支撑、人字支撑交点处应设置平面外支撑；l地震区不得采用K形支撑；抗震规范GB50011-2001规定：lV形支撑、人字支撑的内力应放大50%。2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考19】图示框架结构，采用了人字支撑，钢梁和支撑交点处采用了铰接节点，试分析地震作用下钢梁的受力性能？7.4 构造要求构造要求2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系【思考20】图示框架结构，采用了人字支撑，钢梁和支撑交点处连续

37、。但由于支撑存在，在静力分析时，钢梁跨度减小了一半，因此钢梁的截面比相邻跨减小了很多，这样设计是否合理？应该如何设计？抗震规范GB50011-2010的第8.2.6条7.4 构造要求构造要求2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系7.5 计算长度计算长度支撑翼缘朝向框架平面外支撑腹板位于框架平面内0.7oyll0.9oyll2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系7.6 承载力验算承载力验算REbrfAN/按轴心受力构件计算强度降低系数考虑到支撑斜杆在多遇地震下反复受拉压作用时可能屈曲，导致承载力退化n35. 011Efyn第8节2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.0 节点设计节点设计

38、1）梁梁连接节点2）柱的拼接节点3）梁柱连接节点4）支撑连接节点5）柱脚节点2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.1 梁梁节点梁梁节点主梁拼接内力较小处，施工方便；一般距梁端1m左右。详见第2章2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.1 梁梁节点梁梁节点主次梁铰接多采用侧面连接。详见第2章2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.1 梁梁节点梁梁节点主次梁刚接多采用侧面连接。详见第2章2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.2 柱拼接节点柱拼接节点等截面柱拼接栓焊混合全螺栓拼接翼缘双剪全螺栓拼接翼缘单剪内力较小处，方便施工2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.2 柱拼接节

39、点柱拼接节点等截面柱拼接箱型柱圆管柱方管柱2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.2 柱拼接节点柱拼接节点变截面柱拼接l变截面坡度1:41:6l边柱拼接时有偏心；l加劲肋距离焊缝150mm；l翼缘折角处焊接，存在应力集中；边柱中柱2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.2 柱拼接节点柱拼接节点变截面柱拼接l翼缘可采用热弯，改善加劲肋位置；l也可采用端板焊接；翼缘热弯端板焊接【思考21】试分析端板受力情况？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点铰接和半刚接梁柱铰接梁柱半刚接详见第2章2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接A ：直

40、接连接l钢梁直接连接于柱；l柱贯通；l柱翼缘和腹板在节点上下500mm以内采用全熔透等强焊；l柱翼缘厚度大于16mm时，应采用Z向钢；栓焊混合全螺栓连接2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接B ：带悬臂段l带悬臂段；l悬臂段在工厂焊接；l梁与悬臂段拼接；l运输不便；l受力性能更好；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接C ：加强型翼缘加板翼缘端部扩大翼缘端部加腋2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接D ：狗骨头型l对梁端截面进行一定的削弱；【思考22】削弱梁端截面的目的？2013建筑钢结构设计

41、同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点【思考23】从节点刚度、静力性能、抗震性能、施工难易、运输方便等几个方面，比较图示几种梁柱连接的优缺点。ABCD2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接E：不等高梁l设置加劲肋；l变坡；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接F：钢管柱l外加劲环；l内加劲环；【思考24】图示节点钢梁下翼缘为何没有设置外加劲环？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点【思考25】图示梁柱节点中，钢管柱管壁开裂，节点构造有什么问题？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节

42、点梁柱节点梁柱刚接G：钢梁和混凝土柱【思考25】图示某平台钢结构，恒载6.0kN/m2 ，活载3.0kN/m2，主梁和混凝土结构刚接，设计时，主梁的强度应力比用到了0.85，试判断该设计的安全性。主梁能否和混凝土柱刚接？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接G：钢梁和混凝土柱【思考25续】焊接完成后，混凝土柱出现了裂缝，试分析其原因。有什么加固措施？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.3 梁柱节点梁柱节点梁柱刚接G：钢梁和混凝土柱【思考25难再续】有什么办法可以做到钢梁和混凝土柱刚接？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.4 支撑节点支撑节点支撑

43、节点A：节点板连接l多用于轻型支撑；l角钢截面；l采用节点板连接；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.4 支撑节点支撑节点支撑节点B：端部悬臂段l多用于重型支撑；l焊接端部悬臂段；l梁柱上均应设置支撑；【思考26】教材第119页图4-26（b）中的连接节点有什么错误？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.4 支撑节点支撑节点【思考27】从节点刚度、静力性能、抗震性能、施工难易等几个方面，比较图示两种支撑连接的优缺点。AB2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.4 支撑节点支撑节点支撑节点C：支撑和梁连接2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点铰接柱脚详

44、见第2章2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点刚接柱脚A：外露式l由底板、加劲板、锚栓、锚栓支托、套管、锚板等组成；l如何施加预应力；l底板式、带靴梁；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点刚接柱脚B：埋入式l埋入深度达2（H形）3倍（箱形）柱宽；l锚栓用于定位；l柱身焊接栓钉；l顶部设加强箍筋；l竖向配筋加强；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点刚接柱脚C：外包式l外包高度达2（H形）3倍（箱形）柱宽；l外包柱的承载力不得低于钢柱的承载力；l柱身焊接栓钉；l顶部设加强箍筋；l竖向配筋锚固长度；2013建筑钢结构设

45、计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点外露式刚接柱脚的计算（有预拉力）l锚栓数量nl锚栓预拉力Pl柱底弯矩M，压力N，剪力Vl底板宽度B，底板长度L已知条件2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点1）底板应力计算NNNABLmaxNM26MMMWBLminNM2）锚栓预拉力验算min0.80.8nPnPABL3）混凝土抗压验算maxecf【思考28】底板和混凝土之间的最大压应力是多少？是 还是 ？maxmax/nP A2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点4）抗剪验算5）疲劳荷载作用下的验算：锚栓必须始终受拉maxnPA6）底板厚度验算：

46、选取最不利区格板2VnPN0.4fMtmax6max5Mtf或弯矩计算详见教材第2章P48页2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点【思考29】图示一常见的柱脚底板，弯矩作用方向使右侧底板压应力较大。在验算底板厚度时，哪些区格可能起到控制作用？若根据区格B或者区格D验算得到底板厚度过大，有何办法减小底板厚度？2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点7）靴梁顶板验算弯矩的计算方法fMtmax6max5Mtf或2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点【思考30】实际工程中的节点构造千变万化，应根据不同的构造选取合理的计算方法。

47、试确定图示节点中，靴梁盖板的计算简图。2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点8）加劲肋验算承受锚栓压力P确定合理的计算简图；并应计算竖向焊缝；【思考31】实际工程中的节点构造千变万化，应根据不同的构造选取合理的计算方法。试确定图示节点中，加劲肋的计算简图。2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点9）锚板验算ecPfA【思考32】实际工程中的节点构造千变万化，应根据不同的构造选取合理的计算方法。试确定图示节点中，锚板的计算简图。2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系8.5 柱脚节点柱脚节点10）构造验算l预拉力锚栓可用高强钢（10.9级）；l锚

48、栓直接埋入混凝土中，宜采用Q345B；l锚栓应布置在柱截面以外；l锚栓孔直径 = 锚栓直径 + 510mm；l垫片螺孔直径 = 锚栓直径 + 2mm；l锚栓埋设的水平向最大允许误差为 25mm；第9节2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系9.0 抗震设计抗震设计1）抗震设防要求2）抗震计算要求3）抗震概念设计4）抗震构造要求2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系9.1 抗震设防要求抗震设防要求1）地震烈度按地震基本烈度区划对某地的规定采用50年超越概率年超越概率重现期重现期多遇地震（小震）多遇地震（小震）63%50年年设防地震（中震）设防地震（中震）10%475年年罕遇地震（大震）罕遇地震

49、（大震）23%16002400年年2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系9.1 抗震设防要求抗震设防要求2）抗震设防烈度和设防标准抗震设防烈度：中震，超越概率10%抗震设防标准：一般建筑物：采用抗震设防烈度特别重要建筑物：提高设防标准特别次要建筑物：降低设防标准2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系9.1 抗震设防要求抗震设防要求3）三个水准的抗震设防要求小震不坏：当遭受多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理，可继续正常使用；中震可修：当遭受设防地震影响时，建筑物可能损坏，但经过一般修理可恢复正常使用；大震不倒：当遭受罕遇地震影响时，建筑物不至倒塌或发生危及生命的严重破坏；2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系9.1 抗震设防要求抗震设防要求4）两阶段设计方法第一阶段设计：小震弹性验算，按多遇地震烈度所对应的地震作用效应和其他荷载效应组合，验算结构的承载力和弹性变形。第二阶段设计：大震弹塑性验算，按罕遇地震作用效应验算结构的弹塑性变形；抗震构造措施：保证中震可修；PPC 1.21.3EkhGE2013建筑钢结构设计同济大学建筑工程系9.2 抗震计算要求抗震计算要求1）计算方法底部剪力法振型分解反应谱法时程分析法高度50m四四三三二