柱和支撑的设计

4.4.1框架柱设计概要

4.4.2

梁与柱的连接

4.4.3水平支撑布置

4.4.4竖向支撑设计4.4.5柱脚节点4.4柱和支撑的设计常用的柱截面形式：H型钢、焊接工字形、箱形、圆管等；H型钢柱：应用最广截面经济合理、规格尺寸多、加工量少、便于连接焊接工字形截面：可灵活地调整截面特性；焊接箱形截面：可使关于两个主轴的刚度相等，但加工量大；钢管混凝土组合柱：提高管状柱的承载力、防火性能。4.4.1框架柱设计概要压(拉)弯构件截面初估：参考同类已建工程大致可按每3～4层作一次变截面尽量使用较薄的钢板（梁、柱板件宽厚比）框架柱长细比的规定框架柱的设计方法四级三级二级一级抗震等级根据设防分类、烈度和房屋高度确定（抗震规范）

为使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一节点处，宜满足下列要求：

Wpc，Wpb：交汇于节点的柱和梁的塑性截面模量；

fyc，fyb

：柱和梁钢材的屈服强度；

N

：地震组合的柱轴力；

AC

：柱的截面面积； η：强柱系数（一级1.15，二级1.1，三级1.05）满足强柱弱梁的设计要求在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。（上册附表18-2）满足规范GB50017规定的强支撑(或剪力墙)框架：应按无侧移情形确定。（上册附表18-1）亦可分别按下列近似公式确定：K1，K2

：交于柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值计算长度的确定梁与柱的连接形式刚性连接柔性连接半刚性连接4.4.2梁与柱的连接通常采用的是柱贯通的连接形式；按连接转动刚度的不同可分为：柔性连接半刚性连接刚性连接梁腹板传递竖向剪力梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力连接角钢、端板、支托完全焊接、完全栓接、栓焊混合梁与柱的连接形式

刚性连接是多高层结构中常见的连接形式；

未必所有的梁柱都刚性连接；梁柱刚性连接构造复杂，制作和工地安装工作量大；实际梁柱连接往往

介于完全刚接和完全铰接之间刚架连接形式的选取梁与柱刚性连接：

梁与H型柱强轴方向的连接全焊接节点栓焊混合节点全栓接节点只适用于非地震区多层框架延性和刚度最好梁与柱的刚性连接梁与H型柱弱轴方向的连接横向加劲肋竖向连接板梁与柱的连接骨形连接DogboneMomentConnection梁翼缘局部削弱，形成骨形连接；塑性铰自梁端外移塑性铰所在截面梁柱连接改进形式-1其它方法：

把梁的短段在工厂和柱焊接，以保证焊接质量，短段和梁的主段在工地拼接，可以全部用高强度螺栓连接，或焊、栓并用。塑性铰外移；用于结构加固。塑性铰所在截面梁柱连接改进形式-2梁端部加腋柔性连接形式：连接角钢端板支托梁与柱的柔性连接连接角钢或端板偏上放置：上翼缘处变形小。主要验算以下内容：1.

主梁与柱连接的承载力——焊缝和螺栓群在弯矩、剪力作用下的强度；

简化设计法：弯矩由梁翼缘承担，腹板只承担剪力

全截面设计法：梁翼缘和腹板根据刚度比分担弯矩2.柱腹板或翼缘板的抗压承载力——设计节点处柱加劲肋3.节点域的抗剪承载力梁柱节点承载力验算《钢结构设计规范》：满足下列要求时，柱腹板可不设横向加劲肋：1在梁的受压翼缘处，柱腹板厚度同时满足《高钢规》：框架梁与柱刚性连接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的水平加劲肋（或隔板）。

2在梁的受拉翼缘处，柱翼缘板厚度满足节点处柱加劲肋2、局部稳定Vp:节点域体积工形截面箱形截面1、抗剪强度验算节点域的抗剪承载力横向水平支撑纵向水平支撑水平支撑（设置于同一水平面内的支撑）临时水平支撑：为了建造和安装的安全而设置；永久水平支撑：通常在水平构件不能构成水平刚度大的隔板时设置。通常分为4.4.3水平支撑布置高层建筑中水平支撑布置节点板表面高出梁上翼缘构造处理不便楼盖水平刚度不足时布置水平支撑中心支撑:斜腹杆都连接于梁柱节点偏心支撑:斜腹杆不都连接于梁柱节点两根柱构件间设置一系列斜腹杆竖向支撑4.4.4竖向支撑设计抗震设防的结构：长细比限值规定（反复拉压作用下，长细比大于40(235／fy)1/2的支撑承载力将显著降低。）（1）按压杆设计时，不应大于120(235／fy)1/2；（2）一、二、三级不能按拉杆设计，四级拉杆时长细比

不应大于180

。非抗震设防结构中的中心支撑：（1）按只能受拉的杆件设计时，不应大于300(235／fy)1/2；（2）按既能受拉又能受压的杆件设计时，其长细比不应大于150(235／fy)1/2。对支撑杆件长细比的要求支撑斜升杆宜采扭用双轴牵对称截刮面；当采用舅单轴对牵称截面蔽时，应踩采取防训止绕对象称轴屈酷曲的木构造粮措施鬼；结构抗爽震设防压烈度不递小于7度时，叹不宜用拘双角钢组霞合T形截梢面。支撑斜静杆抗震幼设防奔的结敲构不凡得采餐用K形斜兽杆体兔系；所有睡型式活的支偏撑体碑系都隐可以顷跨层暴跨柱摆设置封。(c)

人字形斜杆(b)

单斜杆(a)

十字交叉斜杆(d)

K形斜杆(e)

跨层跨柱设置4.少4.粥4.剩1中心支有撑几何容特征滩：支蔽撑斜花杆不财交于滋梁柱酿节点触；力学特演征：位拒于支撑扶斜杆与彩梁柱节宗点(或支撑萍斜杆)之间躺的耗能早梁段，一般巧比支撑拜斜杆的利承载力掏低，同畏时具有笛在重复是荷载作沫用下良击好的塑兴性变形混能力；(a)门架式(b)单斜杆式(d)V形(c)人字形4.械4.匠4.播2偏心嫁支撑在正常攀的荷载揪状态下最，偏心孙支撑框桑架具有足宋够的水顷平刚度雄；在遭肯遇强号烈地赏震作它用时扒，耗鸣能梁增段首先屈杠服吸庆收能侦量。（支晓撑不鼓屈曲护）设计意冠图使耗能全梁段在侧反复荷颂载下具向有良好漠的滞回颠性能支撑斜雹杆轴力索的水平钩分量较头大时，菌除降低段此梁段桶的受剪梢承载力幸外，还嘉需减少隆该梁段叨的长度朽；耗能卡梁段跟的腹烂板不娃得贴碑焊补诱强板客，也础不得亩开洞州；耗能梁斤段与支粮撑连接然处，在盆其腹板龟两侧配朴置加劲症肋；耗能梁浙段腹板怠的中间推加劲肋，需随按梁见段的蛙长度畏区别蜻对待控。构造替措施偏心支高撑构造埋入式膊柱脚外包帅式柱非脚外露麦式柱站脚4.咏4.引5柱脚秀节点埋入锐式柱日脚柱脚直筐接埋入偏基础或费基础梁坐。通过久基础混汪凝土对南钢柱翼极缘的侧旅向压力丈平衡柱撞脚弯矩阀和剪力寒。外包鸽式柱俘脚柱脚歇弯矩隆通过时焊于示柱翼疑缘上忽的栓钉步传递殊给外夺包的类钢筋批混凝爷土。外露戴式柱