鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)27課件講解

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)軸心受壓柱的柱頭設(shè)計。柱頭是指柱的頂部與梁（或桁架）連接的部分。其作用是將梁等上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到柱身。

1.柱頭的定義及作用2.柱頭的連接方式傳力明確、可靠、簡捷,便于制造和安裝，經(jīng)濟(jì)合理。按梁安放在柱頭的位置不同，柱頭有兩種連接方式：①梁直接放在柱頂上的頂面連接②梁連于柱側(cè)面的側(cè)面連接軸心受壓柱與梁的連接主要采用鉸接。3.連接構(gòu)造設(shè)計的原則軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

A．構(gòu)造

①柱頂設(shè)一塊柱頂板來安放梁，柱頂板厚度一般采用16～25mm，平面尺寸一般向柱四周外伸20～30mm，以便與柱焊接。②梁端設(shè)置支承加勁肋，采用突緣板形式，其底部刨平（或銑平），與柱頂板直接頂緊，梁的全部壓力通過突緣板壓在柱頂板的中部，即使相鄰兩梁的支座反力不相等，對柱所引起的偏心也很小，柱仍接近軸心受壓狀態(tài)。（1）頂面連接（梁支承于柱頂）圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

③當(dāng)梁支座反力較大時，為了提高頂板的抗彎剛度，可在頂板上面加焊一塊墊板，在頂板的下面設(shè)加勁肋。這樣，柱頂板本身不需要太厚，一般≥14mm即可。

④為了便于制造和安裝，兩相鄰梁相接處預(yù)留10～20mm間隙，待安裝就位后，在靠近梁下翼緣處的梁支座加勁肋間填以鋼板，并用螺栓連接。這樣即可使梁相互連接，又可避免梁彎曲時由于彈性約束面產(chǎn)生支座彎矩。圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

B．設(shè)計

假設(shè)梁傳來的全部壓力為N，則其傳力途徑為：N墊板頂板加勁肋腹板。注明：墊板與頂板、頂板與柱身均采用構(gòu)造焊縫連接

承壓

承壓

加勁肋承壓或焊縫①

焊縫②圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

a.柱頂板與加勁肋之間的傳力當(dāng)壓力N不大時，依靠焊縫①傳力：（1-1）當(dāng)壓力N較大時，依靠加勁肋局部承壓傳力：（1-2）式中：和——加勁肋的寬度和厚度；——焊縫①的焊腳尺寸；——系數(shù)。動荷載作用時取1.0，靜荷載或間接動荷載作用時取1.22。——鋼材的端面承壓設(shè)計強(qiáng)度。圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

b.加勁肋與腹板之間的傳力加勁肋在的偏心力N/2作用下，用兩條角焊縫②把向下剪力N/2和偏心彎矩（N/2）?（b1/2）傳給腹板。1）假定加勁肋尺寸b1、t1、h1加勁肋的寬度b1參照柱頂板的寬度而定；厚度t1應(yīng)符合局部穩(wěn)定的要求，取t1>b1/15及t1≥10mm，且不宜比柱腹板厚度超過太多。圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

b.加勁肋與腹板之間的傳力

2）焊縫②強(qiáng)度驗算（1-3）、——焊縫②的有效截面抵抗矩和有效截面面積；

圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

b.加勁肋與腹板之間的傳力

3）加勁肋強(qiáng)度驗算（1-4）

(1-5）

圖1-1梁支承于柱頂?shù)闹^構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

b.加勁肋與腹板之間的傳力有時，梁傳來的壓力N很大，致使焊縫②的長度也將很大，構(gòu)造不合理。為此，可把柱子的腹板開一個槽，使前后兩根加勁肋變成一整塊鋼板，成為雙懸臂梁。焊縫②只承受向下作用的剪力而不傳遞偏心彎矩，因而可大大使焊縫長度縮短。但這時應(yīng)把柱子上端和加勁肋相連的一段腹板加厚為tw+2mm焊縫②驗算：

(1-6）

軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

A．構(gòu)造

①首先，在柱翼緣板上焊以承托，承托可用厚鋼板(圖1-2a)或厚角鋼(圖1-2b)做成，承托板厚度應(yīng)比梁端支座加勁肋厚度大5～10mm，一般為25～40mm。承托板的頂面應(yīng)刨平。②其次，將相鄰梁端支座加勁肋的突緣部分刨平（或銑平），安放在焊于柱翼緣板的承托上，并與之頂緊。（2）側(cè)面連接側(cè)面連接通常是在柱的側(cè)面焊以承托，以支承梁的支座反力。

圖1-2梁支承于柱側(cè)的柱頭構(gòu)造a）梁與實腹式柱的連接構(gòu)造b)梁與格構(gòu)式柱的連接構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

A．構(gòu)造③最后，固定梁的位置。梁端支座加勁肋可直接用c級螺栓與柱翼緣相連(螺栓數(shù)目按構(gòu)造要求布置)，也可在梁端支座加勁肋與柱翼緣間留5～10mm的空隙，安裝時放填板并設(shè)置構(gòu)螺栓，以固定梁的位置。為加強(qiáng)柱頭的剛度，實腹式柱和柱頭一段變成實腹式的格構(gòu)式柱應(yīng)設(shè)置柱頂板(起橫隔作用)，必要時還應(yīng)該加勁肋和綴板。圖1-2梁支承于柱側(cè)的柱頭構(gòu)造a）梁與實腹式柱的連接構(gòu)造b)梁與格構(gòu)式柱的連接構(gòu)造軸心受壓柱的柱頭設(shè)計

B．設(shè)計

承托通常用角焊縫于翼緣，考慮到梁傳來的支反力因梁支座加勁肋和承托的端面加工精度差、平行