钢框架结构设计基本理论

钢框架结构设计基本理论第一篇、钢框架的基本概念第二篇、钢框架的结构布置第三篇、荷载第四篇、框架结构的计算第五篇、钢构件设计第六篇、钢框架节点设计第七篇、组合楼盖布置与设计1.1、框架结构沿纵横方向由多榀框架构成及承担水平荷载的抗侧力结构，梁柱连接常采用刚接。一般在不超过30层时比较经济。第一篇钢框架的基本概念1.2、钢框架结构的特点优点：1、抗震性能良好：由于钢材延性好，既能削弱地震反应，又使得钢结构具有抵抗强烈地震的变形能力；2、自重轻：可以显著减轻结构传至基础的竖向荷载和地震作用；3、充分利用建筑空间：由于柱截面较小，可增加建筑使用面积2～4％；4、施工周期短，建造速度快；框架体系的主要特点5、形成较大空间，平面布置灵活，结构各部分刚度较均匀，构造简单，易于施工；6、侧向刚度小，在水平荷载作用下二阶效应不可忽视；由于地震时侧向位移较大，引起非结构性构件的破坏。1.1、钢框架结构的特点存在的问题：1、耐火性能差：钢结构中的梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等要求用喷涂防火涂料。2、吸取震害经验教训完善钢结构设计：由于地震的随机性和实际工程的复杂性，很难避免节点的开裂、支撑的压曲等震害。1.2、钢框架结构体系的适用高度

及建筑高宽比

、“高钢规程”的规定1、适用高度“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结构类型和结构体系，规定了下表适用高度。2、框建筑乱高宽外比限引值、“剥抗震截规范奔”（莲GB执5睡00善11纺－2遍00遍1）浙的规梯定1、谣适用鉴高度高层躁民用香建筑佳钢结织构各报种类尝型的链最大干适用关高度公应符滋合规浆范规捷定。返对平咳面和剂竖向望不规尖则或壤建造许于Ⅳ洞类场泪地的此钢结努构，栗其高赔度应成适当片降低腾。2、蹈建筑沾高宽校比限茅制第二润篇剧钢芒框架键的结不构布岔置2.泻1、按照研承重案方案蜘的不变同划舱分为生三种概:横向盒承重纵向固承重纵横县向双耽向承幸重2.晶2、朗柱网哄布置方形掌柱网翼和矩遵形柱廊网是充多高魄层框批架结庄构常命用的泊基本轻柱网刮，其涌柱距安宜采迹用6～嫂9m。当柱艳网确筒定后睬，梁菜格即厌可自畜然地抗按柱叨网分希格来告布置扇。框顺架的项主梁被应按劫框架今方向亦布置笋于框谁架柱俩间并徐与柱炒刚接夹。一般伙需在绣主梁勾间按痒楼板结受载奥要求昏设置泡次梁天，其宋间距所可为倦3～充4m选。柱网计一般键布置第三讨篇蜡荷载3.免1、孤荷载培分类火：竖向拼荷载按《呜建筑沈构件里荷载洗规范候》(叔GB篮50高00搏9-拔20选01催)有裙关条达文取搜值。风荷缓载地震狠作用、风尚荷载风荷载体形系数——躺基本喘风压求，由龙空旷应平坦像地面盯，离浑地1敌0m墨统计悼的重争现期乘为5超0年凳(或递10鬼0年峡）的管10霸分钟位平均匠最大清风速勇计算熔所得欺。风压高度变化系数——Z高度处的风振系数、地毕震作投用结构讽所承奖受的灰“地较震力瞒”实嘱际上浪是由剃于地设震地捏面运紧动引鱼起的非动态达作用随，属蹲于间善接作裹用，罚称为排“地墓震作调用”逆。“三差水准穗”设干计原玩则：小震扰不坏纳，中渡震可天修，停大震置不倒碗。“两堂阶段昌”设缺计方朝法：第一百阶段盆设计坏——抖多遇咽地震肿作用累下的犹弹性树分析阳，主覆要验碰算构汽件的承载挠力、丙稳定桨性及结虹构的层间胡位移第二漫阶段寨设计哲——桑罕遇字地震险作用遇下的弹塑锻性变妨形验闸算，主荣要验禾算结熄构的格屈服牙机构踪蝶、层辣间位遗移和训层间栏位移璃延性愁比。3.绣2、发荷载喂效应汇组合承载徒力极粪限状誉态的戒荷载倚效应库组合齿分为1、壳无地绿震作白用时近的荷牵载效瓶应组截合2、饭有地皱震作且用时音的荷骄载效扒应组左合注：9度设防银烈度筋时，胶以及肥建筑耳高度H>艇60盏m时，拣应考恰虑风庭荷载景和地漂震作铁用的滑组合跨。结构纵侧移兽验算帜时的蚊荷载棋效应事组合透有1、接风荷渗载作载用时老：罪S=办SWk2、刊水平艘地震郑作用滨时：天S撇=SWh缴k第四资篇堪框架监结构配的计帐算4.抢1、售框架纯结构偶的受兆力特绳性及悉内力善分布柱脚迁轴向正力产肢生的节力偶吗是平该衡倾解覆力燥矩的刚主要杂部分柱脚绪轴向懂力产眼生的并平衡溜力矩雨远大尚于柱述脚弯戚矩之禁和鲁。框架衬梁的臣刚度汤越大奸，静值越掀大。宏当框探架边嚼柱之亩间的绢距离研越大厅，或雨建筑个物的积高宽茧比越润小，暴柱脚疼轴力督产生阴的平住衡力懂矩越肆大，患梁柱故内力匆也可膝有所爹减小齐。梁柱案内力却自上橡而下尊逐层线增加框架蜓结构毛在竖赵向荷村载作煮用下租，除偷框架某柱的劝轴向辱压力仗自上五而下膨逐层族增加熟外，鸭而框初架梁塌和框亚架柱混的剪愉力及斑弯矩滴自上漏而下衔基本基上无刘显著号变化千。在城水平柜荷载贡作用匪下，添框架恼柱和顶框架志梁的镰内力决M、抗V、累N的疑分布币，不探仅对拔柱是茫自上耗而下这逐层娱增加绵，对贩框架摘梁也叉是如粮此，肯上小午下大冬，而泉且第胖二层央边跨春的框疼架梁赴梁端倍内力秃常为鄙最大柳。上两述框妇架结拳构的往内力忌分布陪规律殿，可见作为嫁构件船截面针估算徐参考犹，也共可作慈为下泪部建旷筑有占效层肃高有阳否影剥响的享估计盾。4.可2、纱框架经结构插的水西平侧趋移、水杜平位鸭移是跟由三给方面蔑原因难产生声的水平幸位移菊曲线案属剪弃切型厘，层欧间位当移下兆大上另小对于源多层婆框架莫结构锐可忽通略柱企轴向资变形娃产生碰的层告间位府移。绩对高插层框爹架虽凑不能顺忽略差此变仁形，匀但由团梁柱猪构件睬变形蹲产生剧的层惰间位疮移是榜主要貌的，欲它构当成的最水平锡变形或曲线市属剪县切型详。由于闸柱脚留处无躬水平台位移摩，且洗底部岸作用核剪力赤最大袖，最虑大的俘层间泳位移录常位畅于底色层或借下部追几层并，顶皮部较恢小。在水洞平荷辉载作论用下搜，框希架节烘点因怨腹板劣较薄造，节耕点域威将产景生较偿大的撑剪切扇变形港（图骆1-赶17况），慰从而山使框丸架侧欢移增勾大1故0%僻至2枕0%笛（“肃高钢良规程广”规次定，豆应计框入其忙影响毕）；胃对内占力的格影响细在1萄0%临以内罪（可衫不计晕其影泛响）草。、钢紧框架妙结构季侧移忽要求框架雕结构夫在水象平荷雪载作欲用下采的变雅形由栽总体遭剪切压变形垫和总观体弯盛曲变棵形两杰部分握组成坑。《抗绒震规啄范》校：多高纪层钢亩框架初的弹扒性层洗间位糖移角咐限值桨：（肾第一塘阶段绘抗震瓣设计钩）1/蹈30遵0《高面钢规著》：在风杏荷载厅作用呜下，惭顶层魔质心周位置害的侧渣移不损宜超犬过建拦筑高马度的1/罢50堆0，质观心层教间侧都移不冷宜超微过楼容层高演度的1/村40蛇0。4.生3、蛇框架职结构目近似零计算框架炎结构壮计算半简图将框垄架结蜻构的鞠空间丢形式愧,简为化成奖平面昆形式船,如践图框架货杆件首用其耻轴线删表示旦；杆夫件之愉间用馋节点流表示铁；杆罗件长舅度用街节点往之间巩的距身离表雪示；计算庸跨度缠取框絮架之讯间轴钱线距袖离；柱的冶计算绍高度妇可以专取层车高，缎底层棵柱一老般取瞧到基倍础顶俘面的炭距离立；跨度贵相差烛不超叹过1壶0%筋时，抵按等常跨计饲算内育力;屋面沃斜梁松坡度遇不超沫过1钱/8背时,司按水六平梁匹计算。1、丸分层暗法计算框假定奖：框架冠的侧驻移和孔侧移辫力矩主忽略话不计急；每层汪梁荷雨载对熄其它匙层梁糖和柱走的影速响忽传略不漠计。计算毙要点姨：除底忆层柱乓外，棋其它曲柱的宅侧移妹刚度踏乘以0.很9，传答递系掘数为1/氏3;适用奇条件箩：分层自法适牺用于肚节点膨梁柱欧线刚泻度比2、掩弯矩鼠二次委分配闷法是一繁种计垮算竖哄向荷阀载作回用下胃框架撇结构淡内力祥的一房诚种近号似方反法；假定满节点谊的不现平衡篇弯矩劲值对测于该怖节点柿相交洲的各宴杆件陡的远怪端有蚀影响予,对录其余萄各杆窑件的镜影响卵忽略凉不计虎；先对陈各节毁点的拌不平念衡弯睡矩进副行第坦一次戏分配美,并葱向远耗端传咸递(缴传递卵系数初为1层/2纪)；在将众传递液弯矩糕产生冲的新田的不桌平衡嚼弯矩元进行圣第二疤次分已配，蝴整个控弯矩绞分配警和传映递结小束。、水巩平荷续载作舌用下放的近链似计晶算钢框碑架结衡构在诵水平辟荷载沾作用泳下的袄内力青计算冠有两匙种近返似计玻算方未法:·反财弯点石法·修酬正反汪弯点粉法(倍D值祖法)1、幅反弯恢点法使用您条件狮：结构碧比较辞均匀去,层哑数不饶多,赴梁摔的线害刚度圾ib比柱卫的线范刚度馆ic大较锅多时眼。基本徐假定作：(1细)在抱剪力堡分配战时,维认轿为梁范的线胸刚度浆与柱脉的线授刚度皮之比否为无友限大割,两脸端无魔转角锯;(2湿)隶确定笑各柱蕉的反滩弯点地位置某时,仔认为散除底创层外豆其余蜡各层浙柱上狮下两党端的塞转角养相同对;(3旷)济不考咽虑柱叙的轴赶向变共形,购同一仆层各笑节点骆的水枝平位赛移相虫等。同层巾柱的炸剪力状分配柱的伯侧移佛刚度闹:第i谁层的凤总剪爆力:柱中填反弯咸点的付位置帮：对于雷底层希柱，闭反弯停点的贯位置脚位于搅柱距贷柱底柴2/游3h版处。除底味层柱凯外，且其它叮柱反刃弯点另的位迈置位详于柱减的中青点；框架奶梁柱仗内力井计算柱的批内力痕根据硬柱间卡剪力贞和反垦弯点挪的位踪蝶置确屠定，添梁端庄弯矩夕由平着衡条物件求赠出。(1恰)柱朗端弯西矩:(2猜)梁评端弯嚷矩:(3罢)声梁端悠剪力描：(4堵)浴柱的漫轴力纪：2、遇改进绵反弯两点法互（D轿值法旧）两个杏方面农的改落进1、修促正了家框架率柱的抗剪埋刚度在水籍平荷绢载作递用下戚，框桑架不刺仅有们侧移猴，且包各节谊点都口有转安角。2、调高整了韵框架蚕柱的反弯门点高兼度不再肚是定荷值，拍而是回与柱已的上查下端喉的刚书度有猛关，港反弯地点偏臣向刚朽度小香的一世端。有了D值和反弯肾点的位弃置后守，其贷他内帜容的弯计算揭和“宜反弯想点法祝”完哥全相航同。4.愧4、进结构弄的整呆体稳竞定P飘－△效疮应由于续钢框渐架的营侧向汽刚度或较柔危，在惠风荷暗载或半水平站地震论作用醋下将彩产生介较大摆的水芝平位担移，扇这使亦已作塑用于肃产生自水平创位移约的结乳构上意的竖恰向荷桃载，世对该胳结构按的各坟构件白产生除附加替内力索，而烘且增猫大已品有的房诚结构聪位移彩水平卸，因坝而降抬低结吴构的格承载渣力和闸结构亡的整伸体稳在定性男。按反鼻映二飞阶效寇应的立方法嗓验算魔结构商的整客体稳奶定。第五永篇法钢园构件备设计5.贡1、境构件喇选型胞：5.脆2、划钢构碰件设赖计：构件劲强度棚验算构件遮稳定饺承载胸力验屡算1、蛾框架阳柱的帅选取多层匀钢框匙架多能为双杠向设合置，拢故柱记截面妨的强机弱轴负方向碎宜按珠整个飞框架致体系撤的刚孕度要树求来惩确定亲。框架瘦柱截朋面可术采用线H形构、箱赌形、项十字生形、为圆形偿等，课见图茎。对于揪多层金钢框牢架，畏柱轮伸廓外蚀边尺纷寸不休超过溜80弃0m需m。常见妻的柱第截面骨图大红找27搬42、魔梁的库选取框架若梁或咽仅承蒸受重妥力荷替载的菜梁，菌其受袍力状勿态为所单向贼受弯嫩。通常秧采用违双轴圆对称椅的轧侮制或对焊接已H型音钢截职面，蕉对跨慈度较铺大或讽受荷垂较大铺，而抹高度跃又受惨到限做制的甲部位角，可蔽采用吸抗弯聪和抗普扭性配能较父好的藏箱形罩截面镰（双纳腹板巧梁）劲。5.概2、陷构件慕的计担算梁的析承载纽奉力计病算梁的速整体长稳定框架知柱的怕承载谁力计走算框架猜柱的险计算响长度、梁跪的承肚载力驼计算梁的傍抗弯皆强度打验算它：抗剪昏承载校力计吼算：框架锄梁端丽部腹富板受帝切割赵削弱先时，略按下毯公式萌计算稀梁端趣部的撑抗剪粘强度黄：、梁热的整犹体稳黎定梁的绘整体藏稳定弓性通仰常通哄过刚永性铺健板加始以保场证，址使其看不控类制设糖计。铺板丑起阻想止梁宫的失桂稳作文用应霉满足裤的两游个条背件：一是斜铺板响在自笛身平舍面内王有相员当大蒸的刚隔度；二是皱铺板催与梁裤有可脱靠的存连接殃。当铺仇板不经满足边是刚至性条毫件时云，按梳右式漆计算惹梁的临稳定否：、框证架柱摧的承害载力原计算框架流柱是成指与深梁刚档接的劈燕柱，遇在轴鲁向压御力和光弯矩血的共雪同作离用下鞠，兼柄有梁奖和柱叮的特窄点，熊以截资面出策现塑晴性铰塞作为沟压弯洪构件鸦的极恒限承姿载力禽。承载要力计雕算：强轴部平面啄内稳申定：弱轴像平面游内稳曾定：截面准抗震锈验算内力膏基本耀组合冈设计辈值抗震乞承载市力设写计值承载绘力调消整系粥数、框咬架柱伍的计喘算长委度设计件框架禽柱时蜘，多绝采用甲计算驳长度鹊法，阔把框辜架的错稳定沟简化玩为柱酸的稳涛定来忌对待宰。对于觉纯框已架结雾构，间当没锋有支峰撑、恐剪力计墙、循电梯持井筒衫等支焦撑结快构，使称为限有侧债移框膏架。有侧费移的众计算喂长度德系数穿的电派算近竭似公棕式：K1、K2分别险为柱征上端贷、下绵端的瓜梁线醒刚度刑和与阶柱线蒜刚度盟和的矛比值泰。、柱霉的长锣细比苗限值《建脆筑抗苹震设优计规较范》葬(G耗B5雀00脚11原-2庭00拢1)丧对不坦超过激12战层的物钢框先架柱歌的长臣细比绘作了烘如下很规定笑：6～驶8度被时9度替时、梁债的板庄件宽受厚比授限制不超均过1挪2层唱钢框亦架的咽梁板届件的呼宽厚雅比限东值抗震设防烈度7度8度9度工字形截面和箱形截面翼缘外伸部分11109箱形截面翼缘在两腹板间的部分363230工字形截面和箱形截面腹板403935、柱柳的板数件宽壮厚比搁限值不超坊过1絮2层猜钢框功架的泰柱板亏件的棉宽厚客比限盖值抗震设防烈度7度8度9度工字形截面翼缘外伸部分131211箱形截面壁板403636工字形截面腹板524844注：跃以上问两表诊数值丙适用选于Q趴23桨5，蚀当材询料为趋其它辉钢材时，束应乘幻玉以第六堤篇亿钢框籍架节狮点设总计节点奏连接殊时保结证钢尊结构赢安全纽奉的重碌要部夸位。唉多高考层钢扰结构记节点秋的受睡力状漫况比居较复边杂，干构造港要求吓相当奇严格厅，故副节点症的设衬计至博关重减要。钢框财架节流点主拐要有拘：梁与芒柱的低连接柱与殖柱的倾连接梁与侵梁的朗连接柱脚排的设领计6.唐1、汗概述、节旨点设倒计的芬基本检原则1、粉节点嘴受力步应该朵力求誓简捷贴、明输确；2、洞保证妈节点健足够谢的强铸度，船后于母构件君破坏狸；3、杆节点屠连接足应具期有良量好的箩延性革，故啦设计慰中应穷采用唐合理扑的细枕部构监造，亭不宜苦采用声约束仅度大亭的和正易产军生层疫状撕仿裂的危连接逐形式输；4、骡构件雅拼接夫一般界按等枕强度剂原则姨；5、弊尽量乌简化亩节点晒构造中，以庆便于凳加工纹、安腐装。、连券接形剂式1、切焊接狼：A、览焊接闲材料霸应选醉取与怕母材贫机械才性能扮匹配冠；B、镰焊缝踢布置梳尽量睛与构盼件轴庭线对斯称，虾力求锣受力主均匀显；C、业焊缝则、焊婶接接勺头及伶坡口粥形式斤和尺框寸符获合标划准；D、障厚度料过大食的构青件，缘瑞施焊剂前应促预热浩；E、称根据拐焊缝捡部位泻的重恼要性涌，确暂定焊晌缝的屈质量陵等级秒。包括慢：全熔奴透焊碑缝；部分饼熔透汁焊缝屋；2、艺高强棚度螺劫栓连膝接3、蔬栓焊适混合衔连接6.烦2、庸梁与己柱的税连接梁柱念节点聪可分愧为：失刚性盗连接吐、半递刚性少连接址、铰妹接连故接。者对于超纯框传架，研宜采狱用刚夫性连片接。刚性堵连接蛋：具虑有足考够的份刚度赚，能存使所址连接拦的构遍件间真的夹假角在篇达到致承载宣能力需之前蒜，实槽际不因变的队接头习。梁柱就的刚机性连躲接梁柱拴刚性距连接棚构造汇形式诊有：1、独全焊闹节点兔：梁涉的上吩下翼军缘用版坡口栋焊全蜓熔透茅焊缝杠，腹湿板用夏角焊静缝与壮柱翼饲缘相景连接闻。2、稼栓焊涝混合池节点滴：仅娘在梁盗的上没下翼钢缘用朝全熔技透焊铜缝，疗腹板拦用高谦强螺魄栓与仁柱翼更缘上纯的剪孝力板杯相连燃。3全届栓接广节点或：梁秤翼缘鸣与腹筋板借龟助T询形连板接件警用高阿强螺压栓与苗柱翼倘缘相团连。在抗肆震设梦计的葱连接轨节点搏中，泻要求脑计算托连接锻的极死限承误载力跨，焊扶接和斩高强跑度螺浮栓连哥接的站极限笨承载饱力应违满足类下式高要求迎：（1食）Mu≥1录.2闸Mp（2姜）Vu≥1喜.3编(2脑Mp/Ln)且涛Vu≥0辆.5婚8HwTwFy节点布域的皇屈服现承载慢力节点宫域的眯稳定代性各公属式系白数含异义见臂《抗献震规灾范》强柱欧弱梁、全奋焊节杨点、全恢栓接疲节点、栓键焊混汽合节货点、十蜘字形菜节点、梁鸟柱节肆点板椅域补兼强6.隐3、胃柱与武柱的软连接、框叉架柱王最常持见的子工地俯拼接念形式、变抱截面肚柱的告连接、关搁于实傻现强迈节点乎弱杆喜件的州要求改进州栓焊钓法中仔的焊震接工色艺。高钢延规程枯对梁矮柱刚小接做窜法的网规定削弱女节点摆部位均梁段汉的抗毛弯承恋载力RB歼S或去“狗屈骨式诱”节凉点加强组节点哑部位炕的抗东弯承照载力外移底梁的狠工地仗连接俘节点亦位置撒及塑诱性铰颜位置、梁舟与梁布的拼额接、主若次梁毅的连齿接、主鸦梁的佩侧向耽隅撑、梁效不等遍高时氧的加榆劲肋与柱息正交炒梁高察不等狸时的绵加劲庙肋、梁屯腹板层开孔毁加强6.甩5、烤钢柱跨脚的某设计柱脚央的作叹用是烈将柱汉下端户的轴喉力、涌弯矩央和剪家力传饥给基句础。抗震胞设计找的柱喘脚，浊柱的葵下部神在强圆震时长为塑谣性区投段，图在形廊成塑独性铰佳之前闯，不施允许分柱脚互先屈俱服。柱脚导分为金：埋入庭式外包衰式外露华式、埋钩入式黄柱脚、外材包式嫁柱脚外露丽式柱剂脚第七碎篇虫楼盖侵布置忍与设居计7.骆1、堵概述锯：多高滚层结踩构中撒，楼隐盖结皂构的闷方案备选择悬，要旺遵循咽满足怀建筑坟设计阻要求挂、较青小自手重以笋及便犁于施件工等牛一般陶性原避则，毯还要耽有足队够的控刚度范。楼盖案结构惨包括积楼板尤和梁纳系，养梁系柴通常注由主飘梁和薪次梁朽组成感。多高猫层钢碎结构半中的元楼板干：压型是钢板厨组合证楼板眉——修压型取钢板雁作为叉混凝烂土的太下部屿钢筋臂与混黑凝土分一起齐共同毅工作校形成塌；非组皱合楼梳板—投—压嫌型钢仁板仅罪用作杰永久待性模唐板，兴不参抽与共梨同工挑作。7.引2、蛙组合呀楼板旷的优兼点施工站速度遮快，族不再棋采用狸支模勉施工敌，常付不再冻支设循临时伐竖向僻支柱豆，由诵压型远钢板接承担脉施工饰荷载适。便于按铺设乏板内色管线照，并并可在跪压型拾钢板卧凹槽窄内埋签置颠垮簸装脊修用宪的吊醒顶挂柴钩。用圆森柱头发焊钉导穿透原压型贝钢板置焊接斧在钢右梁上续翼缘城后，告使施徒工时财对钢大梁起酷侧向帐支承丢作用婚。在使层用阶膛段压晴型钢煌板作筹为混旗凝土坛楼板沾的受晋拉钢涌筋，窄也提繁高了胖楼板魂的刚牧度。采用撑圆形视焊钉电，传愁递压蒜型钢六板与妨混凝嚷土叠嫂合面稠之间员的剪诱