國家級課程-鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計Dmax課件

柱的截面驗算1.柱的設(shè)計內(nèi)力

軸力N，框架平面內(nèi)彎矩Mx和剪力Vx，有時承受垂直于框架平面的彎矩My，應(yīng)按壓彎構(gòu)件驗算強度、穩(wěn)定和剛度。2.柱的計算長度框架平面內(nèi)計算長度

等截面柱：H0=μHμ--框架柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)，根據(jù)橫梁與框架柱線剛度之比（k1=IB/L:IC/H）及柱腳剛度（鉸接/剛接k2）查附表20（無側(cè)移）或附表（21）確定。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）柱的截面驗算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）單階柱：上段柱H01=μ1H1

下段柱H02=μ2H2；

μ1，μ2分別為上，下段柱計算長度系數(shù)，

μ1=μ2/η1，

μ2--上端自由（梁柱鉸接）或可移動但不轉(zhuǎn)動（梁柱剛接）單階下柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)，根據(jù)上下段柱線剛度之比（k1）及參數(shù)η1查表22（23）確定。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）單階柱：第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）雙階柱：上段柱H01=μ1H1

中段柱H02=μ2H2

下段柱H03=μ3H3；

μ1，μ2，μ3分別為上，中，下段柱計算長度系數(shù)，

μ1=μ3/η1，μ2=μ3/η2，

μ3--上端自由（梁柱鉸接）或可移動但不轉(zhuǎn)動（梁柱剛接）雙階下柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)，根據(jù)上、中段柱與下段柱線剛度之比（k1,k2）及參數(shù)η1、η1查表24（25）確定。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）雙階柱：第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）框架平面外的計算長度取阻止框架平面外位移的支承點（柱的支座、吊車梁、托架、支撐和縱梁固定節(jié)點等）之間的距離。l1l2第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）框架平面外的計算長度l1l2第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計3.局部彎矩作用當?shù)踯嚵旱闹С薪Y(jié)構(gòu)不能保證沿柱軸線傳遞支座壓力時，由兩側(cè)吊車梁支座壓力差值△R=R1-R2所引起的垂直于框架平面的彎矩為：由于階形柱的腹板或綴條、綴板均不能有效地傳遞縱向彎矩My，因此認為My完全由吊車肢承受。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）3.局部彎矩作用當?shù)踯嚵旱闹С薪Y(jié)構(gòu)不能保證沿柱軸線傳遞支座壓吊車肢中由N和Mx引起的軸向力：應(yīng)注意產(chǎn)生N和Mx

的荷載與產(chǎn)生My的荷載必須相應(yīng)。這樣就可把吊車肢單獨作為承受壓力N′和彎矩My的壓彎構(gòu)件進行補充驗算。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）吊車肢中由N和Mx引起的軸向力：應(yīng)注意產(chǎn)生N和Mx的荷載與4.柱的強度驗算

同基本原理，略5.柱的穩(wěn)定性驗算同基本原理，略6.格構(gòu)柱驗算的其它問題承受偏心壓力或軸心壓力且截面高度較大的格構(gòu)柱，宜采用綴條柱而不宜采用綴板柱。對于單層廠房中常用的格構(gòu)柱，由于綴條體系傳遞兩肢間內(nèi)力的情況不易確定，為了可靠起見，偏于安全地認為吊車最大壓力Dmax完全由吊車肢單獨承受。此時，吊車肢的總壓力為：第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）4.柱的強度驗算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）

Dmax—作用在臺階處兩相鄰吊車梁所產(chǎn)生的最大壓力；

MD—框架計算中由Dmax引起的彎矩。當?shù)踯嚵翰捎猛痪壷ё鶗r，吊車梁支座壓力的偏心很小，吊車肢即按總壓力NB值作為軸心受壓構(gòu)件來補充驗算其在框架平面內(nèi)的單肢穩(wěn)定。對其它情況，應(yīng)和實腹柱一樣驗算My的作用，即把吊車肢作為承受NB和My的偏心受壓構(gòu)件來補充驗算。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）Dmax—作用在臺階處兩相鄰吊車梁所產(chǎn)生的最大壓力；第26講

7.分離柱計算的注意事項屋蓋肢：受屋蓋、墻壁風荷載、吊車橫向制動力；框架平面內(nèi)的計算長度按不考慮吊車肢的等截面柱確定，框架平面外的計算長度取縱向支承點間距離。吊車肢：按軸心受壓構(gòu)件計算，若有局部彎矩My，按壓彎構(gòu)件計算，在框架平面內(nèi)的計算長度取水平連系板之間的距離，在其垂直方向則取縱向支承點之間的距離。第26講—廠房柱設(shè)計7.分離柱計算的注意事項第26講—廠房柱設(shè)計8.設(shè)有人孔柱段計算人孔將實腹柱分為兩個肢，人孔柱截面的計算內(nèi)力彎矩M、軸力N、剪力V在肢頂或肢底中產(chǎn)生的內(nèi)力為：

算出Ｎ１和Ｍ１后，按壓彎構(gòu)件驗算，而其計算長度一般取人孔的凈空高度，框架柱的人孔構(gòu)造及計算簡圖如圖所示。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）8.設(shè)有人孔柱段計算算出Ｎ１和Ｍ１后，按壓彎構(gòu)件驗算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）階形柱變截面處的構(gòu)造階形柱變截面處是上、下段柱連接和支承吊車梁的重要部位，必須具有足夠的強度和剛度，因此，階形柱無論采用實腹式柱還是采用格構(gòu)式柱，均是以剛度較大的肩梁將各段柱連在一起，形成整體以實現(xiàn)上下段柱之間內(nèi)力的傳遞。肩梁單腹臂肩梁：省料，多用于上下兩段柱均為實腹柱、下段柱為較小的格構(gòu)柱。雙腹臂肩梁：剛度大，整體性好，用于下段為格構(gòu)柱的重型柱中。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）階形柱變截面處的構(gòu)造肩梁單腹臂肩梁：省料，多用于上下兩段柱均單腹壁式肩梁：組成：腹板a

平臺板b

加勁肋c

下橫隔板d

肩梁高度可?。?.4～0.7）h2,肩梁腹板厚由剪切強度確定，但不宜小于12mm圖3-29單腹壁式肩梁的連接構(gòu)造第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）單腹壁式肩梁：圖3-29單腹壁式肩梁的連接構(gòu)造第26講重靴梁近似按跨度為h2的簡支梁設(shè)計：假定作用于上段柱下端的最不利內(nèi)力M、N僅由上段柱的翼緣承受，則每個翼緣的內(nèi)力為N1和N2，由RA確定焊縫②，由RB+Dmax確定焊縫③第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁近似按跨度為h2的簡支梁設(shè)計：假定作用于上段柱下端的最不雙腹壁式肩梁：下段柱為格構(gòu)式柱、拼接剛度要求較高的重型柱。肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩；肩梁線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于25；肩梁高跨比可控制在0.35～0.7之間；上柱段翼緣應(yīng)以開槽口方式直插到肩梁的下翼緣并與焊接。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）雙腹壁式肩梁：肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩；第26講重型單第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）柱腳構(gòu)造和計算1．形式和構(gòu)造第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）柱腳構(gòu)造和計算1．形式和構(gòu)造第26講重型單層工業(yè)廠房平板式剛接柱腳：適用于壓力和彎矩都較小，且在底板與基礎(chǔ)間只產(chǎn)生壓應(yīng)力時，它類似于軸心受壓柱柱腳。底板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）平板式剛接柱腳：底板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁式剛接柱腳：由底板、靴梁、肋板組成，它適用于實腹式柱和小型格構(gòu)式柱。需設(shè)置錨栓來承受拉力，錨栓從底板外緣穿過并固定在靴梁兩側(cè)由肋板和水平板組成的支座上。

底板靴梁肋板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁式剛接柱腳：底板靴梁肋板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計分離式柱腳，它比整塊底板經(jīng)濟，多用于大型格構(gòu)式柱。各分肢柱腳相當于獨立的軸心受力鉸接柱腳，相鄰柱肢下的柱腳反力所形成的合力和合力矩與柱底反力平衡。分離式柱各分肢柱腳之間須作必要的聯(lián)系，以保證一定的空間剛度。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）分離式柱腳，第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）2．柱腳計算方法底板面積、底板厚度、錨栓直徑、加勁肋的確定，柱端剪力的驗算等內(nèi)容同輕鋼結(jié)構(gòu)柱腳。柱端壓力的傳遞路徑靴梁、隔板或肋板與底板之間的焊縫柱端與底板之間的焊縫底板柱端壓力質(zhì)量不可靠，不考慮。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）2．柱腳計算方法靴梁、隔板或肋板與底板之間的焊縫柱端與底板之靴梁的計算靴梁可作為承受由底板傳來的反力并支承于柱邊的懸臂梁計算。根據(jù)算得的懸臂梁內(nèi)力，可以確定靴梁所需的截面高度和板厚；根據(jù)懸臂梁支座反力，可以確定靴梁與柱身角焊縫的長度和焊腳尺寸，并根據(jù)焊縫長度確定靴梁高度。靴梁高度不宜小于450mm。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁的計算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）3.對柱腳的防腐蝕應(yīng)特別加以重視。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003的8.9.3條（強制性條文）要求：“柱腳在地面以下的部分應(yīng)采用強度等級較低的混凝土包裹（保護層厚度不應(yīng)小于20mm），并應(yīng)使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。當柱腳底面在地面以上時，柱腳底面高出地面不小于100mm?！?/p>

第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）3.對柱腳的防腐蝕應(yīng)特別加以重視?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）廠房柱設(shè)計—小結(jié)了解柱的截面形式和構(gòu)造掌握柱的截面驗算了解階形柱變截面處的構(gòu)造掌握柱腳構(gòu)造和計算3.5廠房柱設(shè)計第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）廠房柱設(shè)計—小結(jié)3.5廠房柱設(shè)計第26講重型單層工業(yè)廠柱的截面驗算1.柱的設(shè)計內(nèi)力

軸力N，框架平面內(nèi)彎矩Mx和剪力Vx，有時承受垂直于框架平面的彎矩My，應(yīng)按壓彎構(gòu)件驗算強度、穩(wěn)定和剛度。2.柱的計算長度框架平面內(nèi)計算長度

等截面柱：H0=μHμ--框架柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)，根據(jù)橫梁與框架柱線剛度之比（k1=IB/L:IC/H）及柱腳剛度（鉸接/剛接k2）查附表20（無側(cè)移）或附表（21）確定。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）柱的截面驗算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）單階柱：上段柱H01=μ1H1

下段柱H02=μ2H2；

μ1，μ2分別為上，下段柱計算長度系數(shù)，

μ1=μ2/η1，

μ2--上端自由（梁柱鉸接）或可移動但不轉(zhuǎn)動（梁柱剛接）單階下柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)，根據(jù)上下段柱線剛度之比（k1）及參數(shù)η1查表22（23）確定。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）單階柱：第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）雙階柱：上段柱H01=μ1H1

中段柱H02=μ2H2

下段柱H03=μ3H3；

μ1，μ2，μ3分別為上，中，下段柱計算長度系數(shù)，

μ1=μ3/η1，μ2=μ3/η2，

μ3--上端自由（梁柱鉸接）或可移動但不轉(zhuǎn)動（梁柱剛接）雙階下柱平面內(nèi)計算長度系數(shù)，根據(jù)上、中段柱與下段柱線剛度之比（k1,k2）及參數(shù)η1、η1查表24（25）確定。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）雙階柱：第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）框架平面外的計算長度取阻止框架平面外位移的支承點（柱的支座、吊車梁、托架、支撐和縱梁固定節(jié)點等）之間的距離。l1l2第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）框架平面外的計算長度l1l2第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計3.局部彎矩作用當?shù)踯嚵旱闹С薪Y(jié)構(gòu)不能保證沿柱軸線傳遞支座壓力時，由兩側(cè)吊車梁支座壓力差值△R=R1-R2所引起的垂直于框架平面的彎矩為：由于階形柱的腹板或綴條、綴板均不能有效地傳遞縱向彎矩My，因此認為My完全由吊車肢承受。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）3.局部彎矩作用當?shù)踯嚵旱闹С薪Y(jié)構(gòu)不能保證沿柱軸線傳遞支座壓吊車肢中由N和Mx引起的軸向力：應(yīng)注意產(chǎn)生N和Mx

的荷載與產(chǎn)生My的荷載必須相應(yīng)。這樣就可把吊車肢單獨作為承受壓力N′和彎矩My的壓彎構(gòu)件進行補充驗算。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）吊車肢中由N和Mx引起的軸向力：應(yīng)注意產(chǎn)生N和Mx的荷載與4.柱的強度驗算

同基本原理，略5.柱的穩(wěn)定性驗算同基本原理，略6.格構(gòu)柱驗算的其它問題承受偏心壓力或軸心壓力且截面高度較大的格構(gòu)柱，宜采用綴條柱而不宜采用綴板柱。對于單層廠房中常用的格構(gòu)柱，由于綴條體系傳遞兩肢間內(nèi)力的情況不易確定，為了可靠起見，偏于安全地認為吊車最大壓力Dmax完全由吊車肢單獨承受。此時，吊車肢的總壓力為：第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）4.柱的強度驗算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）

Dmax—作用在臺階處兩相鄰吊車梁所產(chǎn)生的最大壓力；

MD—框架計算中由Dmax引起的彎矩。當?shù)踯嚵翰捎猛痪壷ё鶗r，吊車梁支座壓力的偏心很小，吊車肢即按總壓力NB值作為軸心受壓構(gòu)件來補充驗算其在框架平面內(nèi)的單肢穩(wěn)定。對其它情況，應(yīng)和實腹柱一樣驗算My的作用，即把吊車肢作為承受NB和My的偏心受壓構(gòu)件來補充驗算。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）Dmax—作用在臺階處兩相鄰吊車梁所產(chǎn)生的最大壓力；第26講

7.分離柱計算的注意事項屋蓋肢：受屋蓋、墻壁風荷載、吊車橫向制動力；框架平面內(nèi)的計算長度按不考慮吊車肢的等截面柱確定，框架平面外的計算長度取縱向支承點間距離。吊車肢：按軸心受壓構(gòu)件計算，若有局部彎矩My，按壓彎構(gòu)件計算，在框架平面內(nèi)的計算長度取水平連系板之間的距離，在其垂直方向則取縱向支承點之間的距離。第26講—廠房柱設(shè)計7.分離柱計算的注意事項第26講—廠房柱設(shè)計8.設(shè)有人孔柱段計算人孔將實腹柱分為兩個肢，人孔柱截面的計算內(nèi)力彎矩M、軸力N、剪力V在肢頂或肢底中產(chǎn)生的內(nèi)力為：

算出Ｎ１和Ｍ１后，按壓彎構(gòu)件驗算，而其計算長度一般取人孔的凈空高度，框架柱的人孔構(gòu)造及計算簡圖如圖所示。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）8.設(shè)有人孔柱段計算算出Ｎ１和Ｍ１后，按壓彎構(gòu)件驗算第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）階形柱變截面處的構(gòu)造階形柱變截面處是上、下段柱連接和支承吊車梁的重要部位，必須具有足夠的強度和剛度，因此，階形柱無論采用實腹式柱還是采用格構(gòu)式柱，均是以剛度較大的肩梁將各段柱連在一起，形成整體以實現(xiàn)上下段柱之間內(nèi)力的傳遞。肩梁單腹臂肩梁：省料，多用于上下兩段柱均為實腹柱、下段柱為較小的格構(gòu)柱。雙腹臂肩梁：剛度大，整體性好，用于下段為格構(gòu)柱的重型柱中。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）階形柱變截面處的構(gòu)造肩梁單腹臂肩梁：省料，多用于上下兩段柱均單腹壁式肩梁：組成：腹板a

平臺板b

加勁肋c

下橫隔板d

肩梁高度可?。?.4～0.7）h2,肩梁腹板厚由剪切強度確定，但不宜小于12mm圖3-29單腹壁式肩梁的連接構(gòu)造第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）單腹壁式肩梁：圖3-29單腹壁式肩梁的連接構(gòu)造第26講重靴梁近似按跨度為h2的簡支梁設(shè)計：假定作用于上段柱下端的最不利內(nèi)力M、N僅由上段柱的翼緣承受，則每個翼緣的內(nèi)力為N1和N2，由RA確定焊縫②，由RB+Dmax確定焊縫③第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁近似按跨度為h2的簡支梁設(shè)計：假定作用于上段柱下端的最不雙腹壁式肩梁：下段柱為格構(gòu)式柱、拼接剛度要求較高的重型柱。肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩；肩梁線剛度與下柱單肢線剛度之比一般宜不小于25；肩梁高跨比可控制在0.35～0.7之間；上柱段翼緣應(yīng)以開槽口方式直插到肩梁的下翼緣并與焊接。第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）雙腹壁式肩梁：肩梁慣性矩宜大于上柱的慣性矩；第26講重型單第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）柱腳構(gòu)造和計算1．形式和構(gòu)造第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）柱腳構(gòu)造和計算1．形式和構(gòu)造第26講重型單層工業(yè)廠房平板式剛接柱腳：適用于壓力和彎矩都較小，且在底板與基礎(chǔ)間只產(chǎn)生壓應(yīng)力時，它類似于軸心受壓柱柱腳。底板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）平板式剛接柱腳：底板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁式剛接柱腳：由底板、靴梁、肋板組成，它適用于實腹式柱和小型格構(gòu)式柱。需設(shè)置錨栓來承受拉力，錨栓從底板外緣穿過并固定在靴梁兩側(cè)由肋板和水平板組成的支座上。

底板靴梁肋板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計（2）靴梁式剛接柱腳：底板靴梁肋板第26講重型單層工業(yè)廠房柱設(shè)計分離式柱腳，它比整塊底板經(jīng)濟，多用于大型格構(gòu)式柱。各分肢柱腳相當于獨立