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            鋼結構柱和支撐的設計

            一、框架柱設計概要

            ★ 柱截面形式: 箱形、焊接工字形、H型鋼、圓管等

            ★ 截面估計:按1.2N的軸心受壓構件,3~4層作一次截面變化,厚度不宜超過100mm

            ★ 板件寬厚比,見下表

            ★ 長細比:多層(£12層)框架柱在6~8度設防時不應大于120,9度設防時不應大于100。高層(>12層)框架柱在設防烈度為6,7以及8和9度時,分別為120,80以及60

            ★ 《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)規定:計算在重力和風力或多遇地震荷載作用組合下的穩定性時,如果層間位移標準值不超過層高的1/250,則帶支撐(或剪力墻)框架柱的計算長度系數可取為m=1.0;層間位移標準值不超過層高的1/1000時,純框架柱的計算長度系數亦可由吳側移公式計算確定。

            ★ GB50017對有支撐框架分為強支撐框架和弱支撐框架。

            二、柱與梁的連接

            ★ 常見形式:剛性連接

            ★ 做法:

            ★ 完全焊接

            ★ 完全栓接

            ★ 栓焊混合

            梁與柱的剛性連接

            ★ 改進形式完全焊接

            1】骨形連接(Dog bone)

            2】梁端部加腋

            3】懸臂梁段

            改進的節點構造

            ★ 柔性連接形式:

            1】連接角鋼

            2】端板

            3】支托

            梁與柱的柔性連接

            ★ 半剛性連接 :

            1】端板-高強螺栓連接方式

            2】上、下角鋼和高強螺栓方式

            梁和柱的半剛性連接

            三、水平支撐布置

            ★ 類型:橫向水平支撐、縱向水平支撐

            ★ 作用:

            ★ 臨時水平支撐:為建造和安裝的安全而設置,在施工完畢后拆除;

            ★ 永久水平支撐:水平構件(如樓蓋或屋蓋構件)不能構成水平剛度大的隔板時設置

            1】形式:平面桁架

            平面桁架

            四、豎向支撐設計

            ★ 構成:

            通常為貫通整個建筑物高度的平面桁架形式,通過在兩根柱構件間設置一系列斜腹桿★ 構成

            分類:

            豎向中心支撐、豎向偏心支撐

            ★ 布置:

            可以在建筑物縱向的一部分柱間布置,也可以在橫向或縱橫兩向布置;其在平面上的位置既可沿外墻布置,也可沿內墻布置

            五、中心支撐

            ★ 形式:

            ★ 十字交叉斜桿(圖a),單斜桿(圖b),人字形斜桿(或V形斜桿,圖c)或K形斜桿(圖d)體系

            ★ 抗震設防的結構不得采用K形斜桿體系

            ★ 支撐體系都可以跨層跨柱設置

            ★ 長細比:

            1】非抗震設防結構:受拉的桿件長細比不應大于300 ,受拉、受壓桿件的長細比不應大于150

            2】抗震設防結構:

            ★ 板件寬厚比:

            1】6度抗震設防和非抗震設防:按《鋼結構設計規范》(GB50017)

            2】抗震設防結構:

            ★ 截面形式:

            1】雙軸對稱截面

            2】單軸對稱截面,采取防止繞對稱軸屈曲的構造措施

            ★ P-△效應導致的附加效應:

            1】在重力和水平力下,承受水平荷載引起的剪力外,還承受水平位移和重力荷載產生的附加彎曲效應,樓層附加剪力為:

            人字形和V形支撐尚應考慮支撐跨梁傳來的樓面垂直荷載。

            2】十字交叉支撐,人字形支撐和V形支撐的斜桿,應計入柱在重力下的彈性壓縮變形在斜桿中引起的附加壓應力:

            對十字交叉支撐的斜桿

            對于人字形和V形支撐的斜桿

            3】在多遇地震效應組合作用下,人字形支撐和V形支撐的斜桿內力應乘以增大系數1.5

            ★ 支撐斜桿按受壓桿驗算

            對于帶有消能裝置的中心支撐體系,支撐斜桿的承載力應為消能裝置滑動或屈服時承載力的1.5倍。

            ★ 中心支撐節點構造

            中心支撐節點構造

            六、偏心支撐

            ★ 形式:

            門架式(圖a),單斜桿式 (圖b),人字形(圖c)或V字形 (圖d)

            ★ 特征:

            ★ 支撐斜桿不交于梁柱節點

            ★ 耗能梁段:正常的荷載狀態下,偏心支撐框架具有足夠水平剛度;在遭遇強烈地震作用時,耗能梁段首先屈服吸收能量

            偏心支撐框架

            ★ 長細比:不應大于120

            ★ 板件寬厚比:不應超過GB50017規定的軸心受壓構件在彈性設計時的寬厚比限值

            ★ 耗能梁段的局部穩定性

            1】翼緣板自由外伸寬度b1與其厚度tf比

            2】腹板計算高度h0與其厚度tw之比


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