国家级课程-钢结构设计Dmax课件

柱的截面验算1.柱的设计内力

轴力N，框架平面内弯矩Mx和剪力Vx，有时承受垂直于框架平面的弯矩My，应按压弯构件验算强度、稳定和刚度。2.柱的计算长度框架平面内计算长度

等截面柱：H0=μHμ--框架柱平面内计算长度系数，根据横梁与框架柱线刚度之比（k1=IB/L:IC/H）及柱脚刚度（铰接/刚接k2）查附表20（无侧移）或附表（21）确定。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）柱的截面验算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）单阶柱：上段柱H01=μ1H1

下段柱H02=μ2H2；

μ1，μ2分别为上，下段柱计算长度系数，

μ1=μ2/η1，

μ2--上端自由（梁柱铰接）或可移动但不转动（梁柱刚接）单阶下柱平面内计算长度系数，根据上下段柱线刚度之比（k1）及参数η1查表22（23）确定。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）单阶柱：第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）双阶柱：上段柱H01=μ1H1

中段柱H02=μ2H2

下段柱H03=μ3H3；

μ1，μ2，μ3分别为上，中，下段柱计算长度系数，

μ1=μ3/η1，μ2=μ3/η2，

μ3--上端自由（梁柱铰接）或可移动但不转动（梁柱刚接）双阶下柱平面内计算长度系数，根据上、中段柱与下段柱线刚度之比（k1,k2）及参数η1、η1查表24（25）确定。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）双阶柱：第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）框架平面外的计算长度取阻止框架平面外位移的支承点（柱的支座、吊车梁、托架、支撑和纵梁固定节点等）之间的距离。l1l2第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）框架平面外的计算长度l1l2第26讲重型单层工业厂房柱设计3.局部弯矩作用当吊车梁的支承结构不能保证沿柱轴线传递支座压力时，由两侧吊车梁支座压力差值△R=R1-R2所引起的垂直于框架平面的弯矩为：由于阶形柱的腹板或缀条、缀板均不能有效地传递纵向弯矩My，因此认为My完全由吊车肢承受。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）3.局部弯矩作用当吊车梁的支承结构不能保证沿柱轴线传递支座压吊车肢中由N和Mx引起的轴向力：应注意产生N和Mx

的荷载与产生My的荷载必须相应。这样就可把吊车肢单独作为承受压力N′和弯矩My的压弯构件进行补充验算。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）吊车肢中由N和Mx引起的轴向力：应注意产生N和Mx的荷载与4.柱的强度验算

同基本原理，略5.柱的稳定性验算同基本原理，略6.格构柱验算的其它问题承受偏心压力或轴心压力且截面高度较大的格构柱，宜采用缀条柱而不宜采用缀板柱。对于单层厂房中常用的格构柱，由于缀条体系传递两肢间内力的情况不易确定，为了可靠起见，偏于安全地认为吊车最大压力Dmax完全由吊车肢单独承受。此时，吊车肢的总压力为：第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）4.柱的强度验算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）

Dmax—作用在台阶处两相邻吊车梁所产生的最大压力；

MD—框架计算中由Dmax引起的弯矩。当吊车梁采用突缘支座时，吊车梁支座压力的偏心很小，吊车肢即按总压力NB值作为轴心受压构件来补充验算其在框架平面内的单肢稳定。对其它情况，应和实腹柱一样验算My的作用，即把吊车肢作为承受NB和My的偏心受压构件来补充验算。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）Dmax—作用在台阶处两相邻吊车梁所产生的最大压力；第26讲

7.分离柱计算的注意事项屋盖肢：受屋盖、墙壁风荷载、吊车横向制动力；框架平面内的计算长度按不考虑吊车肢的等截面柱确定，框架平面外的计算长度取纵向支承点间距离。吊车肢：按轴心受压构件计算，若有局部弯矩My，按压弯构件计算，在框架平面内的计算长度取水平连系板之间的距离，在其垂直方向则取纵向支承点之间的距离。第26讲—厂房柱设计7.分离柱计算的注意事项第26讲—厂房柱设计8.设有人孔柱段计算人孔将实腹柱分为两个肢，人孔柱截面的计算内力弯矩M、轴力N、剪力V在肢顶或肢底中产生的内力为：

算出Ｎ１和Ｍ１后，按压弯构件验算，而其计算长度一般取人孔的净空高度，框架柱的人孔构造及计算简图如图所示。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）8.设有人孔柱段计算算出Ｎ１和Ｍ１后，按压弯构件验算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）阶形柱变截面处的构造阶形柱变截面处是上、下段柱连接和支承吊车梁的重要部位，必须具有足够的强度和刚度，因此，阶形柱无论采用实腹式柱还是采用格构式柱，均是以刚度较大的肩梁将各段柱连在一起，形成整体以实现上下段柱之间内力的传递。肩梁单腹臂肩梁：省料，多用于上下两段柱均为实腹柱、下段柱为较小的格构柱。双腹臂肩梁：刚度大，整体性好，用于下段为格构柱的重型柱中。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）阶形柱变截面处的构造肩梁单腹臂肩梁：省料，多用于上下两段柱均单腹壁式肩梁：组成：腹板a

平台板b

加劲肋c

下横隔板d

肩梁高度可取（0.4～0.7）h2,肩梁腹板厚由剪切强度确定，但不宜小于12mm图3-29单腹壁式肩梁的连接构造第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）单腹壁式肩梁：图3-29单腹壁式肩梁的连接构造第26讲重靴梁近似按跨度为h2的简支梁设计：假定作用于上段柱下端的最不利内力M、N仅由上段柱的翼缘承受，则每个翼缘的内力为N1和N2，由RA确定焊缝②，由RB+Dmax确定焊缝③第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁近似按跨度为h2的简支梁设计：假定作用于上段柱下端的最不双腹壁式肩梁：下段柱为格构式柱、拼接刚度要求较高的重型柱。肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩；肩梁线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25；肩梁高跨比可控制在0.35～0.7之间；上柱段翼缘应以开槽口方式直插到肩梁的下翼缘并与焊接。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）双腹壁式肩梁：肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩；第26讲重型单第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）柱脚构造和计算1．形式和构造第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）柱脚构造和计算1．形式和构造第26讲重型单层工业厂房平板式刚接柱脚：适用于压力和弯矩都较小，且在底板与基础间只产生压应力时，它类似于轴心受压柱柱脚。底板第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）平板式刚接柱脚：底板第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁式刚接柱脚：由底板、靴梁、肋板组成，它适用于实腹式柱和小型格构式柱。需设置锚栓来承受拉力，锚栓从底板外缘穿过并固定在靴梁两侧由肋板和水平板组成的支座上。

底板靴梁肋板第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁式刚接柱脚：底板靴梁肋板第26讲重型单层工业厂房柱设计分离式柱脚，它比整块底板经济，多用于大型格构式柱。各分肢柱脚相当于独立的轴心受力铰接柱脚，相邻柱肢下的柱脚反力所形成的合力和合力矩与柱底反力平衡。分离式柱各分肢柱脚之间须作必要的联系，以保证一定的空间刚度。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）分离式柱脚，第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）2．柱脚计算方法底板面积、底板厚度、锚栓直径、加劲肋的确定，柱端剪力的验算等内容同轻钢结构柱脚。柱端压力的传递路径靴梁、隔板或肋板与底板之间的焊缝柱端与底板之间的焊缝底板柱端压力质量不可靠，不考虑。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）2．柱脚计算方法靴梁、隔板或肋板与底板之间的焊缝柱端与底板之靴梁的计算靴梁可作为承受由底板传来的反力并支承于柱边的悬臂梁计算。根据算得的悬臂梁内力，可以确定靴梁所需的截面高度和板厚；根据悬臂梁支座反力，可以确定靴梁与柱身角焊缝的长度和焊脚尺寸，并根据焊缝长度确定靴梁高度。靴梁高度不宜小于450mm。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁的计算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）3.对柱脚的防腐蚀应特别加以重视。《钢结构设计规范》GB50017-2003的8.9.3条（强制性条文）要求：“柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹（保护层厚度不应小于20mm），并应使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。当柱脚底面在地面以上时，柱脚底面高出地面不小于100mm。”

第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）3.对柱脚的防腐蚀应特别加以重视。《钢结构设计规范》GB50第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）厂房柱设计—小结了解柱的截面形式和构造掌握柱的截面验算了解阶形柱变截面处的构造掌握柱脚构造和计算3.5厂房柱设计第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）厂房柱设计—小结3.5厂房柱设计第26讲重型单层工业厂柱的截面验算1.柱的设计内力

轴力N，框架平面内弯矩Mx和剪力Vx，有时承受垂直于框架平面的弯矩My，应按压弯构件验算强度、稳定和刚度。2.柱的计算长度框架平面内计算长度

等截面柱：H0=μHμ--框架柱平面内计算长度系数，根据横梁与框架柱线刚度之比（k1=IB/L:IC/H）及柱脚刚度（铰接/刚接k2）查附表20（无侧移）或附表（21）确定。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）柱的截面验算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）单阶柱：上段柱H01=μ1H1

下段柱H02=μ2H2；

μ1，μ2分别为上，下段柱计算长度系数，

μ1=μ2/η1，

μ2--上端自由（梁柱铰接）或可移动但不转动（梁柱刚接）单阶下柱平面内计算长度系数，根据上下段柱线刚度之比（k1）及参数η1查表22（23）确定。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）单阶柱：第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）双阶柱：上段柱H01=μ1H1

中段柱H02=μ2H2

下段柱H03=μ3H3；

μ1，μ2，μ3分别为上，中，下段柱计算长度系数，

μ1=μ3/η1，μ2=μ3/η2，

μ3--上端自由（梁柱铰接）或可移动但不转动（梁柱刚接）双阶下柱平面内计算长度系数，根据上、中段柱与下段柱线刚度之比（k1,k2）及参数η1、η1查表24（25）确定。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）双阶柱：第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）框架平面外的计算长度取阻止框架平面外位移的支承点（柱的支座、吊车梁、托架、支撑和纵梁固定节点等）之间的距离。l1l2第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）框架平面外的计算长度l1l2第26讲重型单层工业厂房柱设计3.局部弯矩作用当吊车梁的支承结构不能保证沿柱轴线传递支座压力时，由两侧吊车梁支座压力差值△R=R1-R2所引起的垂直于框架平面的弯矩为：由于阶形柱的腹板或缀条、缀板均不能有效地传递纵向弯矩My，因此认为My完全由吊车肢承受。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）3.局部弯矩作用当吊车梁的支承结构不能保证沿柱轴线传递支座压吊车肢中由N和Mx引起的轴向力：应注意产生N和Mx

的荷载与产生My的荷载必须相应。这样就可把吊车肢单独作为承受压力N′和弯矩My的压弯构件进行补充验算。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）吊车肢中由N和Mx引起的轴向力：应注意产生N和Mx的荷载与4.柱的强度验算

同基本原理，略5.柱的稳定性验算同基本原理，略6.格构柱验算的其它问题承受偏心压力或轴心压力且截面高度较大的格构柱，宜采用缀条柱而不宜采用缀板柱。对于单层厂房中常用的格构柱，由于缀条体系传递两肢间内力的情况不易确定，为了可靠起见，偏于安全地认为吊车最大压力Dmax完全由吊车肢单独承受。此时，吊车肢的总压力为：第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）4.柱的强度验算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）

Dmax—作用在台阶处两相邻吊车梁所产生的最大压力；

MD—框架计算中由Dmax引起的弯矩。当吊车梁采用突缘支座时，吊车梁支座压力的偏心很小，吊车肢即按总压力NB值作为轴心受压构件来补充验算其在框架平面内的单肢稳定。对其它情况，应和实腹柱一样验算My的作用，即把吊车肢作为承受NB和My的偏心受压构件来补充验算。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）Dmax—作用在台阶处两相邻吊车梁所产生的最大压力；第26讲

7.分离柱计算的注意事项屋盖肢：受屋盖、墙壁风荷载、吊车横向制动力；框架平面内的计算长度按不考虑吊车肢的等截面柱确定，框架平面外的计算长度取纵向支承点间距离。吊车肢：按轴心受压构件计算，若有局部弯矩My，按压弯构件计算，在框架平面内的计算长度取水平连系板之间的距离，在其垂直方向则取纵向支承点之间的距离。第26讲—厂房柱设计7.分离柱计算的注意事项第26讲—厂房柱设计8.设有人孔柱段计算人孔将实腹柱分为两个肢，人孔柱截面的计算内力弯矩M、轴力N、剪力V在肢顶或肢底中产生的内力为：

算出Ｎ１和Ｍ１后，按压弯构件验算，而其计算长度一般取人孔的净空高度，框架柱的人孔构造及计算简图如图所示。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）8.设有人孔柱段计算算出Ｎ１和Ｍ１后，按压弯构件验算第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）阶形柱变截面处的构造阶形柱变截面处是上、下段柱连接和支承吊车梁的重要部位，必须具有足够的强度和刚度，因此，阶形柱无论采用实腹式柱还是采用格构式柱，均是以刚度较大的肩梁将各段柱连在一起，形成整体以实现上下段柱之间内力的传递。肩梁单腹臂肩梁：省料，多用于上下两段柱均为实腹柱、下段柱为较小的格构柱。双腹臂肩梁：刚度大，整体性好，用于下段为格构柱的重型柱中。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）阶形柱变截面处的构造肩梁单腹臂肩梁：省料，多用于上下两段柱均单腹壁式肩梁：组成：腹板a

平台板b

加劲肋c

下横隔板d

肩梁高度可取（0.4～0.7）h2,肩梁腹板厚由剪切强度确定，但不宜小于12mm图3-29单腹壁式肩梁的连接构造第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）单腹壁式肩梁：图3-29单腹壁式肩梁的连接构造第26讲重靴梁近似按跨度为h2的简支梁设计：假定作用于上段柱下端的最不利内力M、N仅由上段柱的翼缘承受，则每个翼缘的内力为N1和N2，由RA确定焊缝②，由RB+Dmax确定焊缝③第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁近似按跨度为h2的简支梁设计：假定作用于上段柱下端的最不双腹壁式肩梁：下段柱为格构式柱、拼接刚度要求较高的重型柱。肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩；肩梁线刚度与下柱单肢线刚度之比一般宜不小于25；肩梁高跨比可控制在0.35～0.7之间；上柱段翼缘应以开槽口方式直插到肩梁的下翼缘并与焊接。第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）双腹壁式肩梁：肩梁惯性矩宜大于上柱的惯性矩；第26讲重型单第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）柱脚构造和计算1．形式和构造第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）柱脚构造和计算1．形式和构造第26讲重型单层工业厂房平板式刚接柱脚：适用于压力和弯矩都较小，且在底板与基础间只产生压应力时，它类似于轴心受压柱柱脚。底板第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）平板式刚接柱脚：底板第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁式刚接柱脚：由底板、靴梁、肋板组成，它适用于实腹式柱和小型格构式柱。需设置锚栓来承受拉力，锚栓从底板外缘穿过并固定在靴梁两侧由肋板和水平板组成的支座上。

底板靴梁肋板第26讲重型单层工业厂房柱设计（2）靴梁式刚接柱脚：底板靴梁肋板第26讲重型单层工业厂房柱设计分离式柱脚，它比整块底板经济，多用于大型格构式柱。各分肢柱脚相当于独立