钢结构课件柱和支撑
《钢结构格构柱》PPT课件
{
a)
b)
缀条
l1 l0 l1
缀板
x 1 y 1
肢件
x 1
y
肢件
图4－6 格构式柱
1
肢件：受力件。 由 2 肢（工字钢或槽钢）、 4 肢（角钢）、 3 肢 （园管）组成。
a)
x y
b)
2 EI y
l
2 y
（4－10）
（4－12）
y ,cr
2 E 2 y
2、绕虚轴屈曲 绕虚轴屈曲时，不能忽略剪切变形影响，这时，
N x ,cr
EI x EI x 2 ( l x ) lx
2 2
N b,cr
2 EI
l2
x ,cr
式中
2 E 2 E 2 ( x ) x2
I1 A i
2 1
② 计算
引入单肢节间段长细比1，且 1= l1 /i1 代入式：
1 2 EI x
l
2 x
2 1
12 EA
因为 Ix=Aix2， x= lx /ix ，代入得：
2 2 2 1 1 1 2 1 2 12 x x
③ 计算 x
x
y
c)
x y
d)
x y
图4－7 格构式柱的截面型 式
4.4.2整体稳定临界力
公式（4－9）仍然是适用的。
N b,cr
2 EI
l
2
1 2 EI 1 2 1 l
（ 4－ 9）
1、绕实轴屈曲 绕实轴屈曲时，与实腹截面一样，可忽略剪切变形 的影响，并写成弹性与非弹性通式，得
钢结构 柱和支撑的设计
梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：
M ft w b f t f (h t f )
梁腹板角焊缝的抗剪强度：
V w ff 2lw he
23
2.栓焊混合连接
24
栓－焊混合连接刚性节点
梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：
M ft w b f t f (h t f )
45
竖向支撑的布置
可在建筑物纵向的一部分柱间布置，也可在
横向或纵横两向布置；
在平面上可沿外墙布置，也可沿内墙布置。
46
47
4.3.4.1 中心支撑
1.支撑形式
十字交叉斜 杆
单斜杆
人字形斜杆
K形斜杆
跨层跨柱 设置
抗震设防的结构不得采用K形斜杆体系；
所有形式的支撑体系都可以跨层跨柱设置。
斜杆体系
M lp W p f y
Vl，M lp——耗能梁段的塑性（屈服）受剪承载力、塑性（屈服）
受弯承载力。
弯曲屈服型
4. 耗能梁段板件宽厚比
偏心支撑框架梁的板件宽厚比限值
板件名称 翼缘外伸部分 腹板 宽厚比限值 8
N Af 0.14 N Af 0.14
90[1 1.65 N ( A f )]
3. 整体稳定 强轴平面内
my M y tx M x N f 弱轴平面内 y A W (1 0.8 N ) bW1x y 1y N Ey
注意 t 40mm 稳定系数
4.局部稳定 满足宽厚比限值
取值
框架梁、柱板件宽厚比限值
板件名称 工字形截面翼缘外伸 部分 工字形截面腹板 箱形截面壁板 工字形截面和箱形截 面翼缘外伸部分 梁 箱形截面翼缘在两腹 板之间部分 工字形截面和箱形截 面腹板 一级 10 43 33 9 30
钢结构各构件及其做法的图解(图文)
1、建筑体系1-1、门式刚架体系1-1-1、基本构件图1-1-2、说明力学原理门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构，刚架为平面受力体系。
为保证纵向稳定，设置柱间支撑和屋面支撑。
刚架刚架柱和梁均采用截面H型钢制作，各种荷载通过柱和梁传给基础。
支撑、系杆刚性支撑采用热轧型钢制作，一般为角钢。
柔性支撑为圆钢。
系杆为受压圆钢管，与支撑组成受力封闭体系。
屋面檩条、墙梁一般为C型钢、Z型钢。
承受屋面板和墙面板上传递来的力，并将该力传递给柱和梁。
1-1-3、门式刚架的基本形式a.典型门式刚架b.带吊车的门式刚架c.带局部二层的门式刚架1-1-4、基本节点a.柱脚节点b.梁、柱节点■局部二层节点参照多层框架体系。
1-1-5、刚架衍生形式■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。
■山墙刚架其本质也是多连跨刚架，不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系1-2-1、框架图示1-2-2、说明力学模型a.纯刚接框架：纵横两个方向均采用刚接的框架。
b.刚接-支撑框架：横向采用刚接，纵向采用铰接，并在纵向设置支撑，以传递水平力。
c.支撑式框架：纵横向均采用铰接，两向均设置支撑传递水平力。
d.有时为保证足够的刚度，在刚接框架中亦设置支撑。
框架柱框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。
所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。
框架梁框架梁一般采用H型截面。
楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
支撑支撑采用一般采用热轧型钢制作，其功能是传递层间水平力和保证结构的刚度。
1-2-3、基本节点a.柱脚节点■柱脚节点同门式刚架体系。
b.柱、梁节点2、支撑、系杆 2-1、图示柱间柔性支撑柱间刚性支撑2-2、说明■支撑分为柔性支撑和刚性支撑两种。
柔性支撑由圆钢制作，安装时必须张紧，主要用于门式刚架结构。
刚性支撑由型钢制作，用于多层框架、吊车梁下段支撑等刚度要求高的结构中。
■系杆和支撑联合作用，形成封闭的受力体系。
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6、吊车梁：吊车的轨 道，通常表示为DCL， 构造较为复杂，不介 绍了
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次构件部分
1、水平支撑：增加屋盖的整体刚度；减 少弦杆出平面的计算长度，节约钢材； 增加弦杆侧向稳定性。一般表示为SC， 由圆钢制作而成
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3、抗风柱：简单的个 人理解就是 传递荷 载、连接作用，通常 表示为KFZ，一般也 是用H型钢制作的
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4、檩条：作用是将屋面荷载（墙面荷载） 通过檩传递到梁（柱）上；通常的表示 方法为屋面檩条 LT，墙面檩条称为墙梁 QL，一般为C型钢和Z型钢
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3、拉条：减小檩条的侧向变形和扭转， 提高檩条承载力。拉条一般由圆钢加工 成的，表示为直拉条T，斜拉条XT
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4、系杆：系杆的作用主要是提高结构的 整体刚度，使结构发挥空间作用，保证 结构的几何稳定性和受压构件的侧向稳 定。表示为XG或者ST，一般是有圆管 加工成的
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钢结构厂房的主要构件
• 主构件
1、钢柱； 2、钢梁，也称为屋架梁； 3、抗风柱； 4、屋面檩条、墙面檩条
（也称为墙梁）； 5、钢板天沟； 6、吊车梁
钢结构教学课件PPT轴心受力构件
§6.1 轴心受力构件的应用及截面形式
6.1.1 轴心受力构件的应用
a)
轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心 受压构件（轴心压杆）。
在钢结构中应用广泛，如桁架、网 架中的杆件，工业厂房及高层钢结 构的支撑，操作平台和其它结构的 支柱等。
1、弹性弯曲屈曲
欧拉（Euler）早在1744年通过对理想轴心压杆的整体稳定问题进 行的研究，当轴心力达到临界值时，压杆处于屈曲的微弯状态。 在弹性微弯状态下，根据外力矩平衡条件，可建立平衡微分方程， 求解后得到了著名的欧拉临界力和欧拉临界应力。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
其临界力。
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
2、弹塑性弯曲屈曲
1889年恩格塞尔，用应力－应变曲线的切线模量代替欧拉公式中 的弹性模量E，将欧拉公式推广应用于非弹性范围，即：
Ncr
2Et I
l02
2 Et
2
A
（6.3.5）
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
对于高强螺栓的摩擦型连接，可以认为连接传力所依靠的摩擦力 均匀分布于螺孔四周，故在孔前接触面已传递一半的力，因此最 外列螺栓处危险截面的净截面强度应按下式计算：
N f
An,1
其中：An,1 b n1 d0 t;
+
+
+
+
b)
++
钢结构各构件及其做法的图解(图文)
1、建筑体系1-1、门式刚架体系1-1-1、基本构件图1-1-2、说明力学原理门式刚架结构以柱、梁组成的横向刚架为主受力结构，刚架为平面受力体系。
为保证纵向稳定，设置柱间支撑和屋面支撑。
刚架刚架柱和梁均采用截面H型钢制作，各种荷载通过柱和梁传给基础。
支撑、系杆刚性支撑采用热轧型钢制作，一般为角钢。
柔性支撑为圆钢。
系杆为受压圆钢管，与支撑组成受力封闭体系。
屋面檩条、墙梁一般为C型钢、Z型钢。
承受屋面板和墙面板上传递来的力，并将该力传递给柱和梁。
1-1-3、门式刚架的基本形式a.典型门式刚架b.带吊车的门式刚架c.带局部二层的门式刚架1-1-4、基本节点a.柱脚节点b.梁、柱节点■局部二层节点参照多层框架体系。
1-1-5、刚架衍生形式■吊车和局部二层可在衍生形式刚架中布置。
■山墙刚架其本质也是多连跨刚架，不过中间柱与刚架柱比截面旋转了90度。
1-2、多层框架体系1-2-1、框架图示1-2-2、说明力学模型a.纯刚接框架：纵横两个方向均采用刚接的框架。
b.刚接-支撑框架：横向采用刚接，纵向采用铰接，并在纵向设置支撑，以传递水平力。
c.支撑式框架：纵横向均采用铰接，两向均设置支撑传递水平力。
d.有时为保证足够的刚度，在刚接框架中亦设置支撑。
框架柱框架柱可采用H型截面、箱形截面、十字形截面、圆管形截面等。
所有上部结构的力都通过框架柱传递给基础。
框架梁框架梁一般采用H型截面。
楼盖和屋盖上的力通过框架梁传递给框架柱。
支撑支撑采用一般采用热轧型钢制作，其功能是传递层间水平力和保证结构的刚度。
1-2-3、基本节点a.柱脚节点■柱脚节点同门式刚架体系。
b.柱、梁节点2、支撑、系杆 2-1、图示柱间柔性支撑柱间刚性支撑2-2、说明■支撑分为柔性支撑和刚性支撑两种。
柔性支撑由圆钢制作，安装时必须张紧，主要用于门式刚架结构。
刚性支撑由型钢制作，用于多层框架、吊车梁下段支撑等刚度要求高的结构中。
■系杆和支撑联合作用，形成封闭的受力体系。
单层钢结构厂房柱间支撑体系的分析
（） 于 结 构 安 装 ； ３便
（） 足 必 要 的 强 度 、 度 要 求 ， 有 可 靠 的 连 接 。 ４满 刚 具
２ ２ 支 撑 的 形 式 ． 柱 间支 撑 的 形式 对 整个 厂房 的纵 向刚 度 ． 自振 特 性 及 塑 性 铰 产 生部 位等 有 重要 影 响 。柱 间 支 撑 由 以下 各部 分 组 成 ：
杆 件 的 长 细 比 有 着 密 切 的 关 系 ． 统 计 数 据 如 表 １所 示 其
衷 １ 曩 害 调 查 统 计 数 据
２ 柱 问 支 撑 体 系 的 设 计
２ １ 设 计 原 则 ．
（） 确合理、 １明 简捷 地 传 递 纵 向水 平 作 用 ， 量 缩 短 传 力 的 途 径 ； 尽
（） 证 结 构 体 系 平 面 外 的 稳 定 ， 结 构 和 构 件 的整 体 稳 定提 ２保 为
供 侧 向支 点 ：
柱 撑位 置
斜 杆长 细 比【 】 破坏 （ 曲） 率 压
上柱 支 撵
＜ ０ ２ Ｏ２ ０ ＞ ５ ２０ Ｏ～ ５ ２０ ３ ％ ９ ５ ％ ０
下柱 支撑
是 柱 间 支 撑 体 系 的 设 计 原 则 、 式 、 度 、 度 和 连 接 进 行 分 析 和 探 讨 ， 就 支 撑 体 系 的 设 计 要 点 提 出 了 建 形 刚 强 并
【 键 词 】 柱 间支撑 刚度 长 细 比 关
１ 前 言
间 距 较 大 时 ， 段 柱 支 撑 还 可 采 用 Ｖ 形 及 八 字 形 ， 图 ２所 示 ； 段 上 如 下
Ｌ形 、 架 形 、 字 形 及 单 斜 杆 等 ， 图 ３所 示 。 刚 八 如 递 水 平 力 （ 荷 载 、 车 水 平 力 、 度 作 用 及 地 震 作 用 等 ） 防 止 杆 件 形 、 风 吊 温 ， 产 生 过 大 的 震 动 。 免 压 杆 的 侧 向 失 稳 ， 及 保 证 结 构 安 装 时 的 稳 避 以 在 本 工 程 主 厂 房 柱 间 支 撑 系 统 中 ． 上 形 式 大 多 涉 及 ， 的 布 置 以 总 定 ． 根 据 结 构 及 其 荷 载 的 不 同 情 况 设 置 可 靠 的 支 撑 系 统 。 在 建 筑 原 则 是 在 没 有 生 产 工 艺 要 求 ， 且 斜 杆 与 水 平 面 的 夹 角 在 ５ — ５ 应 ３ ０ ５ ０的
钢结构柱间支撑安装要求
钢结构柱间支撑安装要求1.引言标题: 钢结构柱间支撑安装要求文章大纲:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 第一要点2.2 第二要点3. 结论3.1 总结3.2 展望概述部分的内容：钢结构柱间支撑是建筑工程中的重要组成部分之一，它对于大型建筑的安全稳定起着关键的作用。
支撑的正确安装是确保建筑结构牢固可靠的基础。
本文将从柱间支撑的安装要求入手，探讨钢结构柱间支撑的重要性以及其安装过程中需要注意的要点。
在建筑结构中，柱间支撑是为了提高柱子和柱子之间的稳定性而设计的。
柱间支撑不仅可以增加建筑的整体刚度，还可以承担水平荷载的作用，从而有效地减轻柱子在沿着轴向的压力。
这样一来，不仅可以保护柱子的结构完整性，还可以提高建筑的整体抗震性能。
柱间支撑的安装过程需要遵循一定的要求。
首先，需要根据建筑设计图纸进行准确的测量，确保柱间支撑的位置和尺寸与设计一致。
其次，支撑材料的选用和质量也是至关重要的。
只有选择合适的材料并确保其质量可靠，才能保证支撑的牢固性和长久的使用寿命。
除了位置和材料的选择外，安装过程中还需要注意支撑与地面之间的连接方式。
适当的连接方式可以提高支撑的稳定性和承载能力。
同时，施工人员应注重细节，并进行必要的质量检查，以确保支撑的安装质量符合要求。
综上所述，钢结构柱间支撑的正确安装是确保建筑结构安全稳定的重要环节。
它不仅可以提高建筑的整体刚度和抗震性能，还可以保护柱子的完整性。
因此，在进行柱间支撑安装时，必须遵循一定的要求，包括准确测量、选择合适的材料以及注意连接方式等。
只有这样，才能确保支撑的牢固可靠，为建筑物的安全使用提供保障。
1.2文章结构文章结构部分的内容：文章结构的设计是为了更好地组织和呈现本文的内容。
本文将按照以下结构展开：2. 正文部分2.1 第一要点2.2 第二要点3. 结论部分3.1 总结3.2 展望在正文部分，我们将详细介绍钢结构柱间支撑的安装要求。
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栓焊混合连接时的常用计算法
❖梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：
＝
bftf
M (htf
)≤ftw
❖梁腹板高强螺栓的抗剪承载力： Nvb=Vn≤0.9Nvb
追加Anwfv/2作为焊缝所承 担的剪力验算!
0.9：考虑焊接热影响对高强 度螺栓预拉力损失。
完全栓接
❖所有的螺栓都采用高强摩 擦型螺栓连接；
❖当梁翼缘提供的塑性截面 模量小于梁全截面塑性截面 模量的70％时，梁腹板与柱 的连接螺栓不得少于两列；
❖按规定设置衬板； ❖当框架梁端垂直于工字形柱
腹板时，柱在梁翼缘对应位 置设置横向加劲肋； ❖且加劲肋厚度不应小于梁翼 缘厚度。
构造简单，但焊缝质量要求高。
为便于施焊，梁腹板要切去两角；
完全焊接连接的计算方法
梁翼缘 常用计算法
梁腹板
梁端全部弯矩 梁端全部剪力
尚应以Anwfv/2作为焊缝所承担的剪力来验算
4.3 柱和支撑的设计
4.3.1 框架柱设计概要 4.3.2 梁与柱的连接 4.3.3 水平支撑布置 4.3.4 竖向支撑设计
4.3.1 框架柱设计概要
常用的柱截面形式：箱形、焊接工字形、H型钢、圆管等； H型钢柱：应用较广；（截面经济合理、规格尺寸多、加工量少以及便于
连接） 焊接工字形截面：可灵活地调整截面特性； 焊接箱形截面：可使关于两个主轴的刚度相等，但加工量大； 钢管混凝土的组合柱：提高管状柱的承载力、防火性能； 轧制型钢：较经济，但采用厚度更大的焊接工字形截面，可
柔性连接
多层框架中可由部分梁和柱刚性连接组成抗 侧力结构，而另一部分梁铰接于柱，这些柱 只承受竖向荷载；
设有足够支撑的非地震区多层框架原则上可 全部采用柔性连接。
（a）
柔性连接
（b）
（c）
连接角钢或端板 偏上放置：
上翼缘处变形小。
承托
牛腿
柔性连接
❖图(d): 当梁用承托连于柱腹板时，宜用厚板作为承托构件以免柱 腹板承受较大弯矩；
❖图(e): 在需要用小牛腿时，则应做成工字形截面，并把它的两块 翼缘都焊于柱翼缘，使偏心力矩M=Re以力偶的形式传给柱翼缘。
实例
梁与柱铰接连接
梁腹板传递竖向剪力
半刚性连接
❖竖向荷载下可看作梁简支于柱； ❖水平荷载下起刚性节点作用； ❖适于层数不多或水平力不大的建筑； ❖半刚性连接必须有抵抗弯矩的能力，但无需像刚性
❖当计算只需一列时，仍应 布置两列，且此时螺栓总数 不得小于计算值的1.5倍。
适用于单侧有梁相连的柱
栓焊混合连接
➢可认为是半刚接； ➢连接钢板足够厚时，
作为刚接； ➢支托传递剪力。
产生裂缝的原因
➢未焊透、气泡、凹坑、 焊脚尺寸的突变；
➢焊接处材料韧性低下。
改进意见
➢最好在焊后将衬板除去并补焊翼缘坡口 焊的焊根；
K 1K 2+7.5K 1K 2
无 侧 移 时 ：＝ 3 + 1 . 4 ( K 1 K 2 ) + 0 . 6 4 K 1 K 2 3 2 (K 1 K 2 ) + 1 . 2 8 K 1 K 2
K1，K2 ：交于柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值
4.3.2 梁与柱的连接
本节内容
梁与柱的连接形式 刚性连接 柔性连接
框架柱长细比的规定（下表）
多层(≤12层) 高层(>12层)
6～8度设防
≤ 120（ 235/fy） 1/2
9度设防
10（ 0235/ fy） 1/2
6，7度设防
8度设防
9度设防
≤ 120（ 235/fy） 1/2 ≤80（235/fy） 1/2 ≤60（235/fy） 1/2
满足强柱弱梁的设计要求
➢如果焊后不除去衬板，则下翼缘焊缝的 衬板应有足够的角焊缝消除间隙；同时， 腹板端部扇形切角的尺寸不宜过小；
➢为了防止焊缝金属韧性过低，对它的最 低冲击功作出了规定。
改进的节点构造-1 (骨形连接)
Dogbone Moment Connection
❖梁翼缘局部削弱， 形成骨形连接；
❖塑性铰自梁端外移。
精确计算法
梁翼缘 梁腹板
承担Mf 同时承担Mw和梁端全部剪力V
梁端的弯矩M以梁翼缘和腹板各自的截面惯性矩分担作用
完全焊接时的常用计算法
❖梁翼缘与柱翼缘对接焊缝的抗拉强度：
＝
bftf
M (htf
)≤ftw
❖梁腹板角焊缝的抗剪强度：
＝
V 2lw he
≤ffw
追加Anwfv/2作为焊缝所 承担的剪力验算!
❖ 使塑性铰出现在梁端而不是在柱端，抗震设防的柱在任一 节点处，宜满足下列要求：
W p c (fy c N /A c ) ≥ W p b fy b
Wpc，Wpb：计算平面内交汇于节点的柱和梁的截面塑性抵抗矩； fyc ， fyb ：柱和梁钢材的屈服强度； N ：按多遇地震作用组合得出的柱轴力； AC ：柱的截面面积； η ： 强柱系数（超过6层的钢框架，6度Ⅳ类场地和7度时可取1.0
显著改善结构效比能。
框架柱的设计方法
压(拉)弯构件
截面初估：参考同类已建工程；（如在初设计中，已粗略得到
柱的设计轴力值N，则可以承受1.2 N的轴心受压构件来初拟柱
截面尺寸） 大致可按每3～4层作一次变截面； 尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过100mm；柱板件宽厚比
不应大于表4.7的规定）
8度时可取1.05，9度时可取1.15；
计算长度的确定
在重力荷载作用下：对于纯框架柱应按有侧移情形确定。 （上册附表18-2）
满足规范GB 50017规定的强支撑(或剪力墙)框架：应按无 侧移情形确定。（上册附表18-1）
亦可分别按下列近似公式确定：
有 侧 移 时 : ＝ 1.6+4(K 1K 2)+7.5K 1K 2
塑性铰所在截面
改进的节点构造-2 (梁端部加腋)
❖塑性铰外移； ❖用于结构加固。
塑性铰所在截面
其它方法（下页实例）： 把梁的短段在工厂和柱焊接，以保证焊接质量，短段和梁的
主段在工地拼接，可以全部用高强度螺栓连接，或焊、栓并用。
梁与柱的刚接连接
实例
对接焊缝
高强螺栓
钢衬板
梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪力
半刚性连接
梁与柱的连接形式
❖ 通常采用的是柱贯通的连接形式； ❖ 按连接转动刚度的不同可分为：
柔性连接1 半刚性连接2 刚性连接3
梁腹板传递竖向剪力 梁腹板与翼缘传递剪力和部分弯矩 梁上下翼缘传递弯矩，腹板传递剪焊混合
完全焊接
❖梁翼缘与柱翼缘间: 全熔透坡口焊缝；