第4章轴心受力构件4(2011)

图8.3.3（a）所示为多层框架工字形梁和工字形柱全焊接刚 性连接。梁翼缘与柱翼缘采用坡口对接焊缝连接。
为了便于梁翼缘处坡口焊缝的施焊和设置衬板，在梁腹板 两端上、下角处各开r=30~35mm的半园孔。梁翼缘焊缝承受由 梁端弯矩产生的拉力和压力；梁腹板与柱翼缘采用角焊缝连接 以传递梁端剪力。这种全焊接节点的优点是省工省料，缺点是 梁需要现场定位、工地高空施焊，不便于施工。
考虑到梁端支座反力偏心的不利影响，承托与柱的连接焊 缝按1.25倍梁端支座反力来计算。为了便于安装，梁端与柱侧 面应预留5~10mm的间隙，安装时加填板并设置构造螺栓，以 固定梁的位置。当两相邻梁的支座反力相差较大时，应考虑偏 心影响，对柱身应按压弯构件进行验算。
（二）、传力途径 传力路线： 梁 焊缝突缘 垫柱板顶板
第 四 章
§4－5 柱头和柱脚
为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础， 必须合理构造柱头、柱脚。
设计原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、 安全可靠，并具有足够的刚度且构造又不复杂。
一、柱头（梁与柱的连接－铰接）
（一）连接构造
梁与柱的连接一般可分为三类： 其一，铰接连接，这种连接柱身只承受梁端的竖向剪 力，梁与柱轴线间的夹角可以自由改变，节点的转动不受 约束； 其二，刚性连接，这种连接柱身在承受梁端竖向剪 力的同时，还将承受梁端传递的弯矩，梁与柱轴线间的夹 角在节点转动时保持不变； 其三，半刚性连接，介于铰接连接和刚性连接之间， 这种连接除承受梁端传来的竖向剪力外，还可以承受一定 数量的弯矩，梁与柱轴线间的夹角在节点转动时将有所改 变，但又受到一定程度的约束。
加焊劲缝肋 柱身 焊缝
填板
构造螺栓
梁
突缘
梁
填板
ห้องสมุดไป่ตู้
柱
柱顶板 垫板 加劲肋
15-20mm
（三）、柱头的计算
(1)梁端局部承压计算
梁设计中讲授 (2)柱顶板
平面尺寸超出柱轮 廓尺寸15-20mm，厚度 不小于14mm。
15-20mm
t≥14mm N/2
l/2
l
（3）加劲肋 加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2
梁连接在柱的侧面上，在柱侧面设置承托，以支承梁的支 座反力，其铰接构造如图8.3.2所示。
当梁的支座反力不大时，可采用如图8.3.2（a）所示的连接 构造。梁端可不设支承加劲肋，直接放在柱的承托上，用普通 螺栓固定其位置。梁端与柱侧面预留一定间隙，在梁腹板靠近 上翼缘处设一短角钢和柱身相连，以防止梁端向平面外方向产 生偏移。这种连接形式比较简单，施工方便。
在实际工程中，上述理想的刚性连接是很少存在的。 通常，按梁端弯矩与梁柱曲线相对转角之间的关系，确定 梁与柱连接节点的类型。
当梁与柱的连接节点只能传递理想刚性连接弯矩的 20%以下时，即可认为是铰接连接。
当梁与柱的连接节点能够承受理想刚性连接弯矩的 90%以上时，即可认为是刚性连接。
半刚性连接的弯矩——转角关系较为复杂，它随连 接形式、构造细节的不同而异。进行结构设计时，必须通 过试验或其他方法提供较为准确的节点弯矩——转角关系。 设计部门很难办到，因此目前较少采用半刚性连接节点。
在图8.3.1（b）中，梁端采用突缘支座，突缘板底部刨平 （或铣平），与柱顶板直接顶紧，梁的支座反力通过突缘板作用 在柱身的轴线附近。这种连接即使两相邻梁支座反力不相等时， 对柱所产生的偏心弯矩也很小，柱仍接近轴心受压状态。
梁的支座反力主要由柱的腹板来承受，所以柱腹板的厚度 不能太薄。在柱顶板之下的柱腹板上应设置一对加劲肋以加强 腹板。加劲肋与柱腹板的竖向焊缝连接要按同时传递剪力和弯 矩计算，因此加劲肋要有足够的长度，以满足焊缝强度和应力 均匀扩散的要求。加劲肋与顶板的水平焊缝连接应按传力需要 计算。为了加强柱顶板的抗弯刚度，在柱顶板中心部位加焊一 块垫板。为了便于制造和安装，两相邻梁之间预留10~20mm 间隙。在靠近梁下翼缘处的梁支座突缘板间填以合适的填板， 并用螺栓相连。
为了消除上述缺点，可以将框架横梁做成两段，并把短梁 段在工厂制造时先焊在柱子上，如图8.3.3（b）所示，在施工现 场再采用高强度螺栓摩擦型连接将横梁的中间段拼接起来。
框架横梁拼接处的内力比梁端处小，因而有利于高强度螺 栓连接的设计。
在图8.3.1（c）为梁支承在格构式柱顶的铰接连接构造。 为了保证格构式柱两单肢受力均匀，不论是缀条式还是缀板式 柱，在柱顶处应设置端缀板，并在两个单肢的腹板内侧中央处 设置竖向隔板，使格构式柱在柱头一段变为实腹式。这样，梁 支承在格构式柱顶连接构造可与实腹式柱的同样处理。
2．梁支承于柱侧面的铰接连接
当梁的支座反力较大时，可采用如图8.3.2（b）所示的连 接构造。梁的支座反力由突缘板传给承托，承托一般用厚钢板 制作，有时为了安装方便，也可采用加劲后的角钢。承托的厚 度应比梁端突缘板的厚度大10~12mm，承托的宽度应比梁端 突缘板的宽度大10mm。承托与柱侧面用焊缝相连。承托的顶 面应刨平，和梁端突缘板顶紧并以局部承压传力。
4.3.1 梁与柱的铰接连接
1．梁支承于柱顶的铰接连接
图8.3.1为梁支承在柱顶的铰接构造。梁的支座反力通过柱 顶板传给柱身，顶板与柱身采用焊缝连接。每个梁端与柱采用螺 栓连接，使其位置固定在柱顶板上。顶板厚度一般取 16~20mm。
在图8.3.1（a）中，梁端加劲肋对准柱的翼缘板，使梁的 支座支力通过梁端加劲肋直接传给柱的翼缘。这种连接形式构造 简单，施工方便，适用于相邻梁的支座反力相等或差值较小的情 况。当两相邻梁支座反力不等且相差较大时（例如左跨梁有活荷 载，右跨梁无活荷载），柱将产生较大的偏心弯矩。设计时柱身 除按轴心受压构件计算外，还应按压弯构件进行验算。两相邻梁 在调整、安装就位后，用连接板和螺栓在靠近梁下翼缘处连接起 来。
和弯矩M=Nl/4计算。
8.3.2 梁与柱的刚性连接 框架梁与柱的连接节点做成刚性连接，可以增强
框架的抗侧移刚度，减小框架横梁的跨中弯矩。在 多、高层框架中梁与柱的连接节点一般都是采用刚 性连接。梁与柱节点的刚性连接就是要保证将梁端 的弯矩和剪力可以有效地传给柱子。图8.3.3是梁与 柱的刚性连接构造图。