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多层钢结构设计.ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2第三章 多层钢结构设计第一节第一节 多层钢结构体系多层钢结构体系第二节第二节 多层钢结构的荷载效应和组合多层钢结构的荷载效应和组合第三节第三节 多层钢结构的内力分析多层钢结构的内力分析第四节第四节 钢与混凝土组合板和组合梁钢与混凝土组合板和组合梁*第五节第五节 多层钢结构的连接多层钢结构的连接第六节第六节 多层钢结构设计实例多层钢结构设计实例3第一节 多层钢结构体系4第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.1 1.1 柱支撑体系柱支撑体系5第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.1 1.1 柱支撑体系柱支撑体系1.2 1.2 纯框架体系纯框架体系1.3 1.3 框架支撑体系框架支撑体系6第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.1 1.1 柱支撑体系柱支撑体系 框架梁柱节点均为铰接 在纵向和横向沿柱高设置竖向柱间支撑 空间刚度及抗侧力均由支撑提供 适用于柱距不大、双向支撑不影响空间流动 设计、制作、安装简单 抗侧刚度大，用钢量小7第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.2 1.2 纯框架体系纯框架体系8第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.2 1.2 纯框架体系纯框架体系 纵横两向均为刚接框架 其承载力及空间刚度由刚接框架提供 用于柱距较大，无法设置支撑的建筑物 节点构造复杂，用钢量较多 空间利用大9第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.3 1.3 框架支撑体系框架支撑体系10第一节 多层钢结构体系一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型1.3 1.3 框架支撑体系框架支撑体系 纵向为柱支撑体系，横向为纯框架体系纵向为柱支撑体系，横向为纯框架体系 利于空间流动，简化设计，降低用钢量利于空间流动，简化设计，降低用钢量 实际工程中多采用此种形式实际工程中多采用此种形式 多用于平面纵向较长，横向较短多用于平面纵向较长，横向较短11第一节 多层钢结构体系二、多层钢结构的布置二、多层钢结构的布置 布置原则：布置原则：柱网梁系布置合理，纵向横向刚度可靠、均柱网梁系布置合理，纵向横向刚度可靠、均匀，构件传力明确、类型统一，节点形式简匀，构件传力明确、类型统一，节点形式简单、便于施工。单、便于施工。各层楼盖应采用平面刚性楼盖，楼盖主次梁各层楼盖应采用平面刚性楼盖，楼盖主次梁连接宜用连接宜用平接连接平接连接构造。构造。当横向布置支撑时，柱间支撑应不大于当横向布置支撑时，柱间支撑应不大于4 4L L（L L有支撑的柱间距）设置一道；有抗震要求有支撑的柱间距）设置一道；有抗震要求时，还要考虑抗震要求。时，还要考虑抗震要求。12第一节 多层钢结构体系二、多层钢结构的布置二、多层钢结构的布置 布置原则：布置原则：沿竖向的布置可以采用分段变截面（柱及支沿竖向的布置可以采用分段变截面（柱及支撑）的做法，但应防止楼层间的刚度变化。撑）的做法，但应防止楼层间的刚度变化。支撑结构体系用钢量少而刚度大，抗侧能力支撑结构体系用钢量少而刚度大，抗侧能力明显且构造简单，宜优先采用；布置时应注明显且构造简单，宜优先采用；布置时应注意合理及均匀，避免及减少刚度中心的偏移。意合理及均匀，避免及减少刚度中心的偏移。13第二节 多层钢结构的荷载效应和组合一、荷载效应一、荷载效应1.1 1.1 恒载（永久荷载）恒载（永久荷载）建筑物自重，分项系数建筑物自重，分项系数取取1.21.2；楼盖上的永久设备荷载，分项系数楼盖上的永久设备荷载，分项系数取取1.21.2；注意：当恒载在荷载组合中为有力作用，分注意：当恒载在荷载组合中为有力作用，分项系数项系数取取1.01.0。14第二节 多层钢结构的荷载效应和组合一、荷载效应一、荷载效应1.2 1.2 活载（可变荷载）活载（可变荷载）雪荷载，分项系数雪荷载，分项系数取取1.41.4；积灰荷载，分项系数积灰荷载，分项系数取取1.41.4；楼层活载，分项系数楼层活载，分项系数取取1.41.4（Q4 1.3Q4 1.3）；）；风荷载，风载标准值，分项系数风荷载，风载标准值，分项系数取取1.41.4；15对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按荷载规范中表7.2.1中确定。地面粗糙度可分为A、B、C、D 四类：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类指有密集建筑群的城市市区；D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。16风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正：风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正：对于山峰和山坡对于山峰和山坡 对于远离海面和海岛对于远离海面和海岛1718 对于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于大于30m 且高宽比大于大于1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发 生顺风向风振的影响。风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。一般情况一般情况1、钢结构、钢结构 T1=（0.100.15）n2、钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构 T1=（0.050.10）n19例题：例题：一幢矩形平面的一幢矩形平面的8层办公楼，其平面尺寸为层办公楼，其平面尺寸为22m50m，房屋高，房屋高度度H=28m。基本风压。基本风压 W0=0.60kN/m2。地面粗糙度属。地面粗糙度属D类。类。求风荷载标准值。求风荷载标准值。（1）风压高度变化系数）风压高度变化系数 地面粗糙度属地面粗糙度属D类类 房高房高H=28m，（2）荷载体型系数）荷载体型系数 迎风面迎风面 ，背风面，背风面（3）型振系数）型振系数 H=28m30m，H/B=28/22-1.2724m24m）或大悬臂或大悬臂构件时应考虑；一般采用构件时应考虑；一般采用重力荷载代表值重力荷载代表值与与竖向地震作用系数的乘积来计算竖向地震作用系数的乘积来计算38第二节 多层钢结构的荷载效应和组合二、荷载效应二、荷载效应S S（内力）组合内力）组合2.1 2.1 用活载计算荷载效应用活载计算荷载效应 不考虑地震设计：按荷载规范折减，确不考虑地震设计：按荷载规范折减，确定最不利组合；定最不利组合；考虑地震设计，采用考虑地震作用荷载组合考虑地震设计，采用考虑地震作用荷载组合的重力荷载代表值进行计算。的重力荷载代表值进行计算。39第二节 多层钢结构的荷载效应和组合二、荷载效应二、荷载效应S S（内力）组合内力）组合2.2 2.2 多层框架的总效应多层框架的总效应S S（弯矩、剪力、轴力）弯矩、剪力、轴力）考虑各类荷载效应及最不利组合考虑各类荷载效应及最不利组合 不考虑地震作用效应不考虑地震作用效应的基本组合的基本组合40第二节 多层钢结构的荷载效应和组合二、荷载效应二、荷载效应S S（内力）组合内力）组合2.2 2.2 多层框架的总效应多层框架的总效应S S（弯矩、剪力、轴力）弯矩、剪力、轴力）考虑各类荷载效应及最不利组合考虑各类荷载效应及最不利组合 考虑地震作用效应考虑地震作用效应的基本组合的基本组合 确定地震作用时的确定地震作用时的重力荷载代表值重力荷载代表值41第二节 多层钢结构的荷载效应和组合二、荷载效应二、荷载效应S S（内力）组合内力）组合2.2 2.2 多层框架的总效应多层框架的总效应S S（弯矩、剪力、轴力）弯矩、剪力、轴力）荷载的四种代表值：荷载的四种代表值：标准值标准值标准值标准值 组合值组合值组合值组合值 频遇值频遇值频遇值频遇值 准永久值准永久值准永久值准永久值荷载标准值是荷载的基本代表值荷载标准值是荷载的基本代表值其他代表值均在标准值的基础上乘以相应的系数后得出其他代表值均在标准值的基础上乘以相应的系数后得出42第二节 多层钢结构的荷载效应和组合二、荷载效应二、荷载效应S S（内力）组合内力）组合2.2 2.2 多层框架的总效应多层框架的总效应S S（弯矩、剪力、轴力）弯矩、剪力、轴力）考虑各类荷载效应及最不利组合考虑各类荷载效应及最不利组合 考虑地震作用效应的基本组合考虑地震作用效应的基本组合考虑地震作用效应，其总效应考虑地震作用效应，其总效应43第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定二、半框架法二、半框架法三、三、柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法四、多层钢结构的梁四、多层钢结构的梁五、多层钢结构的柱五、多层钢结构的柱六、多层钢结构的支撑六、多层钢结构的支撑44第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定 平面规则，横向框架宜采用平面计算模型平面规则，横向框架宜采用平面计算模型 平面不规则且楼盖为刚性楼盖，宜采用空平面不规则且楼盖为刚性楼盖，宜采用空间计算模型间计算模型45第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定 平面规则，纵向框架计算平面规则，纵向框架计算一般可以按柱列法计算一般可以按柱列法计算当各柱列纵向刚度差别较大且楼盖为刚性楼当各柱列纵向刚度差别较大且楼盖为刚性楼盖，宜采用空间计算模型盖，宜采用空间计算模型46第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定 地震作用计算时，宜将重量集中于各楼层的地震作用计算时，宜将重量集中于各楼层的计算模型，同时按不同的维护结构考虑其自计算模型，同时按不同的维护结构考虑其自振周期的折减系数振周期的折减系数 当为轻质砌块及悬挂预制墙板时当为轻质砌块及悬挂预制墙板时当为轻质砌块及悬挂预制墙板时当为轻质砌块及悬挂预制墙板时 0.90.90.90.9 当为重砌块墙外包时当为重砌块墙外包时当为重砌块墙外包时当为重砌块墙外包时0.850.850.850.85 当为重砌块墙嵌砌时当为重砌块墙嵌砌时当为重砌块墙嵌砌时当为重砌块墙嵌砌时0.80.80.80.8 对于维护结构一般只考虑质量，不考虑其刚度对于维护结构一般只考虑质量，不考虑其刚度对于维护结构一般只考虑质量，不考虑其刚度对于维护结构一般只考虑质量，不考虑其刚度47第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定 一般对横向框架计算宜采用软件计算，层数一般对横向框架计算宜采用软件计算，层数不多时可以采用手算法，具体方法：不多时可以采用手算法，具体方法：竖向荷载作用下的内力效应可以近似的分层法竖向荷载作用下的内力效应可以近似的分层法竖向荷载作用下的内力效应可以近似的分层法竖向荷载作用下的内力效应可以近似的分层法计算；计算；计算；计算；水平荷载作用下的内力效应可采用半刚架、改水平荷载作用下的内力效应可采用半刚架、改水平荷载作用下的内力效应可采用半刚架、改水平荷载作用下的内力效应可采用半刚架、改进反弯点法（进反弯点法（进反弯点法（进反弯点法（D D D D值法）等近似方法计算。值法）等近似方法计算。值法）等近似方法计算。值法）等近似方法计算。48竖向荷载作用下的内力计算方法竖向荷载作用下的内力计算方法分层法分层法 按照叠加原理，多层框架在竖向荷载作用下的内力，可看成是各层竖向荷载单独作用下内力的叠加(a)；各层梁上单独作用竖向荷载时，仅在图(b)所示结构的实线部分产生内力，虚线部分中所产生的内力可忽略不计 独立刚架单元，柱的远端简化为固定支承。用弯矩分配法进行计算，节点的不平衡弯矩只在本单元内进行分配传递，图（，图（c）49C 在D值法中，横梁不再是无变形的刚性梁，即考虑了节点转角的影响 节点转动影响系数，反映了由于节点转动而使柱抗侧刚度降低的程度由的表达式可见，相对转动越大，越小，表明约束作用越小，柱的抗侧刚度降低越多。而转动的大小与梁柱线刚度有关50修正后柱的反弯点高度 影响柱反弯点高度的主要因素是该柱上下端的约束条件，如果约束条件相同，柱上下端的转角相同，反弯点就在柱的中点。如两端约束能力不同，则杆端转角就不一样，反弯点会向约束刚度小转角大的一端移动。柱两端的约束刚度与结构总层数、该层所在位置、梁柱线刚度比、上下两层梁的线刚度比以及上下层层高的变化等因素有关 51反弯点高度 式中反弯点到下柱的距离；标准反弯点高度比；上下层横梁刚度变化时反弯点高度比的修正值；、上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。52第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定 多层框架柱的计算长度多层框架柱的计算长度H H0 0取为取为HH，其中系其中系数数 的确定：的确定：有侧移框架，在框架平面内的计算长度按规定有侧移框架，在框架平面内的计算长度按规定有侧移框架，在框架平面内的计算长度按规定有侧移框架，在框架平面内的计算长度按规定选取；选取；选取；选取；无侧移框架（有支撑体系），可取无侧移框架（有支撑体系），可取无侧移框架（有支撑体系），可取无侧移框架（有支撑体系），可取1.01.01.01.0。多层框架在风荷载作用下，顶点的横向水平位移多层框架在风荷载作用下，顶点的横向水平位移多层框架在风荷载作用下，顶点的横向水平位移多层框架在风荷载作用下，顶点的横向水平位移（标准值）不宜大于（标准值）不宜大于（标准值）不宜大于（标准值）不宜大于 （H H H H为框架柱总高），层为框架柱总高），层为框架柱总高），层为框架柱总高），层间相对位移不宜大于间相对位移不宜大于间相对位移不宜大于间相对位移不宜大于 （h h h h为层高），对无隔墙为层高），对无隔墙为层高），对无隔墙为层高），对无隔墙的多层框架，可以不验算其层间位移的多层框架，可以不验算其层间位移的多层框架，可以不验算其层间位移的多层框架，可以不验算其层间位移。按多遇地震进行抗震设计时，多层框架的层间按多遇地震进行抗震设计时，多层框架的层间按多遇地震进行抗震设计时，多层框架的层间按多遇地震进行抗震设计时，多层框架的层间侧移（标准值）不应大于层高的侧移（标准值）不应大于层高的侧移（标准值）不应大于层高的侧移（标准值）不应大于层高的1/2501/2501/2501/25053第三节 多层钢结构的内力分析一、一般规定一、一般规定 多层框架的框架梁上采用压型钢板组合楼板多层框架的框架梁上采用压型钢板组合楼板且有可靠连接时，在进行框架内力计算的梁且有可靠连接时，在进行框架内力计算的梁截面特性中应计入截面特性中应计入混凝土楼板的作用混凝土楼板的作用，对楼，对楼盖主梁可以近似取其惯性矩盖主梁可以近似取其惯性矩 ，对其他，对其他情况可取情况可取 ，为相应钢梁的惯性矩。为相应钢梁的惯性矩。对刚度沿高度分布均匀的框架，其基本自振对刚度沿高度分布均匀的框架，其基本自振周期周期T T1 1可近似按下式计算：可近似按下式计算：54第三节 多层钢结构的内力分析二、半框架法二、半框架法 在水平荷载作用下，假定刚架各层横梁的反在水平荷载作用下，假定刚架各层横梁的反弯点均位于横梁中点，且该点无竖向位移；弯点均位于横梁中点，且该点无竖向位移；利用各跨反对称的原理，将多层多跨平面刚利用各跨反对称的原理，将多层多跨平面刚接分解为若干个半刚架。接分解为若干个半刚架。55第三节 多层钢结构的内力分析二、半框架法二、半框架法 将原框架各楼层所受的水平荷载，按楼层叠将原框架各楼层所受的水平荷载，按楼层叠加后作用于等效刚架的相应楼层上，然后用加后作用于等效刚架的相应楼层上，然后用弯矩分配计算等效半刚架的内力弯矩分配计算等效半刚架的内力 计算等效半刚架每一层标高处在水平荷载作计算等效半刚架每一层标高处在水平荷载作用下的水平位移，用下的水平位移，并假定此水平位移即为原并假定此水平位移即为原刚架各相应楼层的水平位移刚架各相应楼层的水平位移。根据已知原刚架的水平位移，即可求出各层根据已知原刚架的水平位移，即可求出各层柱子的固端弯矩，并假定刚架不再有侧移，柱子的固端弯矩，并假定刚架不再有侧移，因此可以用弯矩分配法直接计算出水平荷载因此可以用弯矩分配法直接计算出水平荷载作用下的弯矩图。作用下的弯矩图。56第三节 多层钢结构的内力分析二、半框架法二、半框架法 在竖向荷载作用下，在竖向荷载作用下，假定刚架无侧移假定刚架无侧移，即各，即各层横梁的跨中截面无转动，仅有竖向位移，层横梁的跨中截面无转动，仅有竖向位移，于是可以利用各跨对称变形的关系，将刚架于是可以利用各跨对称变形的关系，将刚架分解为若干半刚架。分解为若干半刚架。先求出原框架中横梁在竖向荷载作用下的固先求出原框架中横梁在竖向荷载作用下的固端弯矩，然后在各半刚架中进行弯矩分配，端弯矩，然后在各半刚架中进行弯矩分配，可求的原刚架在竖向荷载作用下的弯矩图。可求的原刚架在竖向荷载作用下的弯矩图。将竖向荷载和水平荷载作用下的弯矩图相迭将竖向荷载和水平荷载作用下的弯矩图相迭加，即可求出原刚架的最终弯矩图。加，即可求出原刚架的最终弯矩图。57第三节 多层钢结构的内力分析三、三、柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法柱支撑框架体系水平荷载下近似计算方法 先计算出在水平荷载作用下，支撑（承担剪先计算出在水平荷载作用下，支撑（承担剪力）的剪力分配系数。力）的剪力分配系数。用水平荷载，乘以剪力分配系数，可求得每用水平荷载，乘以剪力分配系数，可求得每楼每层各柱间支撑所承担的剪力，并可求得楼每层各柱间支撑所承担的剪力，并可求得支撑杆的内力。支撑杆的内力。按结构力学的桁架计算方法，可以求得柱在按结构力学的桁架计算方法，可以求得柱在水平荷载作用下的内力。水平荷载作用下的内力。58第三节 多层钢结构的内力分析四、多层钢结构的梁四、多层钢结构的梁1 1、截面形式、截面形式59第三节 多层钢结构的内力分析四、多层钢结构的梁四、多层钢结构的梁2 2、梁的计算、梁的计算按梁、柱两端或最不利截面计算确定。按梁、柱两端或最不利截面计算确定。构件验算后需要调整截面，调整后截面惯性构件验算后需要调整截面，调整后截面惯性矩与原假定的惯性矩相差大于矩与原假定的惯性矩相差大于3030时，宜对时，宜对原框架计算内力亦进行相应的调整。原框架计算内力亦进行相应的调整。对于楼板为钢铺板的框架梁，当不直接承受对于楼板为钢铺板的框架梁，当不直接承受动力荷载时，可考虑按塑性设计要求验算截动力荷载时，可考虑按塑性设计要求验算截面。面。计算梁的挠度，可将梁上翼缘每侧计算梁的挠度，可将梁上翼缘每侧1515t t（板厚）板厚）宽度的铺板计入梁的截面惯性矩。宽度的铺板计入梁的截面惯性矩。60第三节 多层钢结构的内力分析五、多层钢结构的柱五、多层钢结构的柱1 1、截面形式、截面形式 轧制、焊接轧制、焊接H H型钢型钢 十字焊接型钢：适用于有较高的刚度要求十字焊接型钢：适用于有较高的刚度要求 方钢管、圆钢管：荷载、柱高较大；外观方钢管、圆钢管：荷载、柱高较大；外观61第三节 多层钢结构的内力分析五、多层钢结构的柱五、多层钢结构的柱2 2、柱的计算、柱的计算 框架柱应按两个主轴方向分别进行强度及稳框架柱应按两个主轴方向分别进行强度及稳定的验算。定的验算。若采用板材厚度超过若采用板材厚度超过6060mmmm（Q235Q235）或或3636mmmm（Q345Q345）（）（重型钢结构），材料除要考重型钢结构），材料除要考虑力学的指标，还要考虑防止分层。虑力学的指标，还要考虑防止分层。62第三节 多层钢结构的内力分析六、多层钢结构的支撑六、多层钢结构的支撑1 1、支撑的布置与形式、支撑的布置与形式原则原则：承受各方向的水平荷载承受各方向的水平荷载承受各方向的水平荷载承受各方向的水平荷载 保证结构的整体稳定及安装过程中的局部、整保证结构的整体稳定及安装过程中的局部、整保证结构的整体稳定及安装过程中的局部、整保证结构的整体稳定及安装过程中的局部、整体稳定。体稳定。体稳定。体稳定。多布置在框架的纵向与横向，多布置在框架的纵向与横向，多布置在框架的纵向与横向，多布置在框架的纵向与横向，并应与主轴对称并应与主轴对称并应与主轴对称并应与主轴对称63第三节 多层钢结构的内力分析六、多层钢结构的支撑六、多层钢结构的支撑1 1、支撑的布置与形式、支撑的布置与形式64第三节 多层钢结构的内力分析六、多层钢结构的支撑六、多层钢结构的支撑1 1、支撑的布置与形式、支撑的布置与形式 沿高度布置应从上到下贯通沿高度布置应从上到下贯通 主要形式：主要形式：X X形支撑、形支撑、K K形支撑、华伦式桁架形支撑、华伦式桁架65第三节 多层钢结构的内力分析六、多层钢结构的支撑六、多层钢结构的支撑2 2、支撑的计算、支撑的计算 支撑一般为拉压杆设计支撑一般为拉压杆设计 计算时，需考虑附加内力计算时，需考虑附加内力N N（对柱子约束对柱子约束的影响）的影响）层间剪力，有两种，取大值：层间剪力，有两种，取大值：实际水平荷载产生的层间剪力；实际水平荷载产生的层间剪力；实际水平荷载产生的层间剪力；实际水平荷载产生的层间剪力；层间节点水平荷载：层间节点水平荷载：层间节点水平荷载：层间节点水平荷载：66第三节 多层钢结构的内力分析六、多层钢结构的支撑六、多层钢结构的支撑2 2、支撑的计算、支撑的计算交叉斜杆因柱子在垂直荷载下的变形，而产交叉斜杆因柱子在垂直荷载下的变形，而产生的附加内力生的附加内力N N67第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定二、梁柱节点二、梁柱节点三、柱的拼接连接三、柱的拼接连接四、柱脚四、柱脚68第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 一般连接有三种：一般连接有三种：焊接、摩擦型高强螺栓和栓焊混合连接焊接、摩擦型高强螺栓和栓焊混合连接69第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 一般连接有三种：一般连接有三种：对于栓焊混合连接，螺栓部分的承载力应对于栓焊混合连接，螺栓部分的承载力应考虑先栓后焊的温度影响乘以折减系数考虑先栓后焊的温度影响乘以折减系数0.90.9。对于节点连接中将同一力传至同一连接件上对于节点连接中将同一力传至同一连接件上时，不允许同时采用两种方法连接（比如又栓时，不允许同时采用两种方法连接（比如又栓又焊）又焊）70第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 节点焊接应满足的下列要求：节点焊接应满足的下列要求：A A、全熔透焊缝，其焊缝质量检验应符合一级或全熔透焊缝，其焊缝质量检验应符合一级或二级质量要求。二级质量要求。要求与母材等强的焊接连接或拼接。要求与母材等强的焊接连接或拼接。要求与母材等强的焊接连接或拼接。要求与母材等强的焊接连接或拼接。框架节点塑性区段的焊接连接框架节点塑性区段的焊接连接框架节点塑性区段的焊接连接框架节点塑性区段的焊接连接B B、焊缝金属应与母材强度相匹配：焊缝金属应与母材强度相匹配：Q235E43Q235E43Q235E43Q235E43焊条或焊丝焊条或焊丝焊条或焊丝焊条或焊丝 Q345E50Q345E50Q345E50Q345E50焊条或焊丝焊条或焊丝焊条或焊丝焊条或焊丝 不同强度材料焊接时，应按强度较低的钢材选用不同强度材料焊接时，应按强度较低的钢材选用不同强度材料焊接时，应按强度较低的钢材选用不同强度材料焊接时，应按强度较低的钢材选用71第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 节点焊接应满足的下列要求：节点焊接应满足的下列要求：C C、应充分考虑施工净空和条件，对与高空施工应充分考虑施工净空和条件，对与高空施工条件困难的现场焊缝，其承载力应乘以折减系条件困难的现场焊缝，其承载力应乘以折减系数数0.90.9。对较重要的或受力较复杂的节点，当按所传对较重要的或受力较复杂的节点，当按所传内力（不是按与母材等强）进行连接设计时，内力（不是按与母材等强）进行连接设计时，宜使连接的承载力留有宜使连接的承载力留有10101515的裕度。的裕度。72第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 多层框架结构体系中的梁柱节点及柱脚节点多层框架结构体系中的梁柱节点及柱脚节点均应设计为刚接节点；均应设计为刚接节点；柱支撑结构体系中的梁柱连接节点可设计柱支撑结构体系中的梁柱连接节点可设计为铰接节点为铰接节点柱脚应考虑安装时稳定而具有一定的刚接抗弯柱脚应考虑安装时稳定而具有一定的刚接抗弯性能。性能。73第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 框架承重构件的现场拼接均应为等强拼接框架承重构件的现场拼接均应为等强拼接（用摩擦型高强螺栓连接或焊接连接）（用摩擦型高强螺栓连接或焊接连接）柱段高度柱段高度h h1 1一般按一般按3 3层一段考虑，拼接点高度层一段考虑，拼接点高度h h2 2宜按主梁顶面以上宜按主梁顶面以上1.01.01.31.3m m考虑考虑多层框架梁柱及支撑的安装单元划分多层框架梁柱及支撑的安装单元划分74第五节 多层钢结构的连接一、连接的一般规定一、连接的一般规定 对对8 8度及度及9 9度抗震设防区的多层框架，其梁柱度抗震设防区的多层框架，其梁柱节点及连接还要进行节点塑性区段的校核：节点及连接还要进行节点塑性区段的校核：梁端或柱端由构件端面算起梁端或柱端由构件端面算起1/101/10跨长跨长或或2 2倍截倍截面高度面高度范围范围A A、节点节点连接的极限承载力连接的极限承载力不应小于所连接构件不应小于所连接构件（梁、柱、支撑）截面塑性承载力的（梁、柱、支撑）截面塑性承载力的1.21.2倍倍（抗弯承载力）及（抗弯承载力）及1.31.3倍（抗剪承载力）。倍（抗剪承载力）。B B、塑性区段的构件板截面宽厚比及受弯构件侧塑性区段的构件板截面宽厚比及受弯构件侧向支撑点区段的长细比均应符合钢结构规范向支撑点区段的长细比均应符合钢结构规范的要求。的要求。75第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点有铰接、半刚性连接或刚性连接梁柱节点有铰接、半刚性连接或刚性连接76第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点有铰接、半刚性连接或刚性连接梁柱节点有铰接、半刚性连接或刚性连接77第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱丁字形连接（全焊接）梁柱丁字形连接（全焊接）1）梁要加工）梁要加工准确；准确；2）有仰焊）有仰焊78第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱宽翼缘梁柱宽翼缘T T字形连接（全焊接）字形连接（全焊接）1）T型加劲板型加劲板的高度要大于的高度要大于横梁高度横梁高度；2）与柱翼缘）与柱翼缘连接刚度稍大连接刚度稍大79第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱通过盖板和角钢连接（栓焊连接）梁柱通过盖板和角钢连接（栓焊连接）肋板肋板下部板下部板80第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱节点刚性连接的几种形式：梁与十字形截面柱连接梁与十字形截面柱连接 采用水平盖板和竖向板与梁连接采用水平盖板和竖向板与梁连接 水平板传递弯矩，竖向板传递剪力水平板传递弯矩，竖向板传递剪力 上水平板为楔形，与梁柱连接上水平板为楔形，与梁柱连接 下水平板与竖向板先焊接在柱上起支托作用下水平板与竖向板先焊接在柱上起支托作用 截面对称，四个方向构造完全相同截面对称，四个方向构造完全相同81第五节 多层钢结构的连接二、梁柱节点二、梁柱节点 梁柱节点刚性连接的几种形式：梁柱节点刚性连接的几种形式：方钢管柱与梁的节点连接方钢管柱与梁的节点连接 分为铰接、半刚性节点、刚接节点分为铰接、半刚性节点、刚接节点82第五节 多层钢结构的连接三、柱的拼接三、柱的拼接 一般布置在反弯点区，避免大弯矩区一般布置在反弯点区，避免大弯矩区 一般有以下几种：一般有以下几种：上下柱通过焊缝传力上下柱通过焊缝传力上下柱通过焊缝传力上下柱通过焊缝传力端部铣平传力端部铣平传力端部铣平传力端部铣平传力竖向连接板传力（高度、宽度不等，腹板相等）竖向连接板传力（高度、宽度不等，腹板相等）竖向连接板传力（高度、宽度不等，腹板相等）竖向连接板传力（高度、宽度不等，腹板相等）横向填板传力（截面不等）横向填板传力（截面不等）横向填板传力（截面不等）横向填板传力（截面不等）上柱宽度与下柱腹板相等：将下柱翼缘板向上伸出，上柱宽度与下柱腹板相等：将下柱翼缘板向上伸出，上柱宽度与下柱腹板相等：将下柱翼缘板向上伸出，上柱宽度与下柱腹板相等：将下柱翼缘板向上伸出，使上柱插入焊接，腹板另加拼接板；当腹板不等时：使上柱插入焊接，腹板另加拼接板；当腹板不等时：使上柱插入焊接，腹板另加拼接板；当腹板不等时：使上柱插入焊接，腹板另加拼接板；当腹板不等时：采用横向填板，此时横向填板下要加焊竖向肋板传采用横向填板，此时横向填板下要加焊竖向肋板传采用横向填板，此时横向填板下要加焊竖向肋板传采用横向填板，此时横向填板下要加焊竖向肋板传递压力递压力递压力递压力83第五节 多层钢结构的连接四、柱脚四、柱脚 一般有两种：铰接、刚接一般有两种：铰接、刚接 铰接：铰接：1 1）铰接框架脚）铰接框架脚84第五节 多层钢结构的连接四、柱脚四、柱脚 铰接：铰接：2 2）完全铰接框架脚）完全铰接框架脚85第五节 多层钢结构的连接四、柱脚四、柱脚 铰接：铰接：3 3）辊轴式铰支座）辊轴式铰支座86第五节 多层钢结构的连接四、柱脚四、柱脚 刚接：承受弯矩，压力由底板直接传递给基刚接：承受弯矩，压力由底板直接传递给基础，剪力则由底板的剪力块来传递。为保证一础，剪力则由底板的剪力块来传递。为保证一定的稳定，还需加焊加劲肋定的稳定，还需加焊加劲肋87第五节 多层钢结构的连接四、柱脚四、柱脚 刚接：通用型刚接：通用型88第五节 多层钢结构的连接四、柱脚四、柱脚 刚接：格构式柱一般采用刚接：格构式柱一般采用分离式柱脚分离式柱脚，每个，每个柱肢即是一个轴心受压的单独柱脚，柱肢压力柱肢即是一个轴心受压的单独柱脚，柱肢压力由每个柱脚传给基础，弯矩由锚栓来传递，剪由每个柱脚传给基础，弯矩由锚栓来传递，剪力由底板剪力块来传递。柱脚间由角钢构件连力由底板剪力块来传递。柱脚间由角钢构件连接接89第六节 多层钢结构设计90第六节 多层钢结构设计91第六节 多层钢结构设计二、横向刚架计算二、横向刚架计算取一榀框架作为平面计算框架取一榀框架作为平面计算框架1.1.荷载计算荷载计算1)1)屋面恒荷载屋面恒荷载大型屋面板大型屋面板大型屋面板大型屋面板整浇混凝土楼板整浇混凝土楼板整浇混凝土楼板整浇混凝土楼板钢梁自重钢梁自重钢梁自重钢梁自重92第六节 多层钢结构设计二、横向刚架计算二、横向刚架计算取一榀框架作为平面计算框架取一榀框架作为平面计算框架1.1.荷载计算荷载计算2)2)屋面活荷载屋面活荷载屋面雪荷载屋面雪荷载屋面雪荷载屋面雪荷载屋面活荷载屋面活荷载屋面活荷载屋面活荷载93第六节 多层钢结构设计二、横向刚架计算二、横向刚架计算取一榀框架作为平面计算框架取一榀框架作为平面计算框架1.1.荷载计算荷载计算6)6)风载风载向风面向风面向风面向风面背风面背风面背风面背风面94第六节 多层钢结构设计1 1 荷载计算荷载计算7)7)地震作用地震作用质量集中到横向刚架节点质量集中到横向刚架节点质量集中到横向刚架节点质量集中到横向刚架节点95第六节 多层钢结构设计1 1 荷载计算荷载计算7)7)地震作用地震作用质量集中到横向刚架节点质量集中到横向刚架节点质量集中到横向刚架节点质量集中到横向刚架节点96第六节 多层钢结构设计2 2 内力计算及组合内力计算及组合分别按荷载基本组合及地震作用组合分别按荷载基本组合及地震作用组合需考虑产生内力的荷载需考虑产生内力的荷载恒载恒载恒载恒载活荷载活荷载活荷载活荷载风荷载风荷载风荷载风荷载符号规定符号规定：柱：内侧受拉为正，外侧受拉为负；柱：内侧受拉为正，外侧受拉为负；柱：内侧受拉为正，外侧受拉为负；柱：内侧受拉为正，外侧受拉为负；梁：下侧受拉为正，上侧受拉为负；梁：下侧受拉为正，上侧受拉为负；梁：下侧受拉为正，上侧受拉为负；梁：下侧受拉为正，上侧受拉为负；当组合中有风载与活荷载共同作用时，所有活当组合中有风载与活荷载共同作用时，所有活荷载考虑组合系数荷载考虑组合系数0.850.8597第六节 多层钢结构设计2 2 内力计算及组合内力计算及组合98第六节 多层钢结构设计3 3 杆件截面验算杆件截面验算（1 1）基本组合时的杆件截面验算）基本组合时的杆件截面验算（2 2）地震作用下的内力组合及构件截面验算）地震作用下的内力组合及构件截面验算1 1）地震作用内力组合地震作用内力组合A A、重力荷载代表值的效应重力荷载代表值的效应恒载：标准值恒载：标准值EGEG（1.21.2），），故可取原值；故可取原值；活载：活载：只取雪载：雪载只取雪载：雪载只取雪载：雪载只取雪载：雪载0.50.50.50.5EGEGEGEG（1.21.21.21.2）标准值标准值标准值标准值0.750.750.750.75EGEGEGEG（1.21.21.21.2）故可统一将活载数据故可统一将活载数据故可统一将活载数据故可统一将活载数据0.70.70.70.799第六节 多层钢结构设计3 3 杆件截面验算杆件截面验算（2 2）地震作用下的内力组合及构件截面验算）地震作用下的内力组合及构件截面验算B B、计算并绘制地震作用下的内力图计算并绘制地震作用下的内力图C C、地震作用下的内力组合地震作用下的内力组合100第六节 多层钢结构设计3 3 杆件截面验算杆件截面验算（2 2）地震作用下的内力组合及构件截面验算）地震作用下的内力组合及构件截面验算2 2）梁、柱截面验算梁、柱截面验算梁柱截面承载力调整系数为梁柱截面承载力调整系数为0.80.8局部稳定按规范的塑性设计中的限制考虑局部稳定按规范的塑性设计中的限制考虑