【正文】 框架柱的拼接柱腳設(shè)計按照柱與基礎(chǔ)的連接形式，柱腳分為。當(dāng)柱的接觸面磨（銑）平頂緊，且截面不產(chǎn)生拉應(yīng)力時，對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)柱，可通過柱的接觸面直接傳遞25%的壓力和25%的彎矩；普通鋼結(jié)構(gòu)柱的接觸面直接傳遞柱身的最大壓力，其連接焊縫或螺栓應(yīng)按最大壓力的15%計算。圖c所示混合連接，先用高強(qiáng)度螺栓拼接腹板，后焊接翼緣板，便于柱子對中就位。圖a所示的坡口焊縫連接因不用拼接板而可節(jié)省鋼材，傳力也最為直接，但高空作業(yè)，焊接技術(shù)要求較高。五 框架柱的拼接在多層框架中，柱的安裝單元長度常為2～3層柱高，～。半剛性連接的框架計算需要知道節(jié)點連接的彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線，它隨連接形式、構(gòu)造細(xì)節(jié)的不同而變化，計算比較復(fù)雜。對按7度及以上抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)按抗震要求進(jìn)行計算。補(bǔ)強(qiáng)板側(cè)邊應(yīng)用角焊縫與柱翼緣相連，其板面尚應(yīng)采用塞焊與柱腹板連成整體，塞焊點之間的距離不應(yīng)大于較薄焊件厚度的21(235/fy)1/2倍。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)板不伸過橫向加勁肋時，加勁肋應(yīng)與柱腹板焊接。對軋制H型鋼柱，亦可貼焊補(bǔ)強(qiáng)板加強(qiáng)。當(dāng)柱腹板節(jié)點域不滿足公式的要求時，對工字形組合柱宜將腹板在節(jié)點域加厚。設(shè)計時可取提高系數(shù)為4/3，為了簡化計算，忽略柱剪力Vcl和軸力對節(jié)點域抗剪強(qiáng)度的影響，按下式計算抗剪強(qiáng)度：式中：Vp ——節(jié)點域的體積。由柱翼緣與水平加勁肋包圍的節(jié)點域，在周邊彎矩和剪力作用下（圖F），節(jié)占域的平均剪應(yīng)力可表示為：實際剪應(yīng)力的分布在節(jié)點域中心部位最大，屈服從該部位開始。當(dāng)工字形梁翼緣采用全焊透對接焊縫而腹板采用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接或焊縫與H形柱的翼緣相連，滿足下列要求時，柱的腹板可不設(shè)置水平加勁肋。箱形柱中的水平加勁隔板，宜采用焊透的對接焊縫，對無法進(jìn)行手工電弧焊的焊縫，可采用熔化咀電渣焊。加勁肋的中心線應(yīng)與梁翼緣的中心線對準(zhǔn)，并用焊透的對接焊縫與柱翼緣連接。設(shè)計時應(yīng)在柱腹板位于梁的上、下翼緣處設(shè)置水平加勁肋或隔板，以防止柱翼緣在梁受拉翼緣的水平拉力作用下變形過大，以及柱腹板在梁受壓翼緣的水平壓力作用下發(fā)生承壓破壞和局部失穩(wěn)。為了簡化節(jié)點構(gòu)造，可設(shè)計成帶懸臂段的柱單元，橫梁在工地用高強(qiáng)度螺栓拼接（圖d）。單層框架柱與橫梁剛性連接如圖c所示。梁腹板與柱翼緣采用角焊縫連接，以傳遞剪力。梁翼緣與柱翼緣采用坡口焊縫焊接，承受由彎矩產(chǎn)生的拉力和壓力。梁與柱柔性連接三 剛性連接常用剛性連接如圖所示。承托與柱采用角焊縫相連接。這種方式構(gòu)造簡單，安裝方便。對圖c所示格構(gòu)柱，柱頂必須設(shè)置綴板，并在頂板下面設(shè)加勁肋。當(dāng)梁的反力較大時，可在柱頂板上加設(shè)墊板。突緣支座板下邊應(yīng)刨平與柱頂板頂緊。圖b所示突緣支座梁與柱的連接方式，梁的反力通過突緣支座傳給柱。梁調(diào)整定位后用連接板和構(gòu)造螺栓固定。對圖a所示連接方式，梁端支承加勁肋應(yīng)與柱翼緣對正，使梁的反力由梁端支承加勁肋直接傳給柱翼緣。1 梁支承于柱頂 在柱頂設(shè)一頂板，梁的反力經(jīng)頂板傳給柱身。二 柔性連接單層框架中，可采用梁支承于柱頂和支承于柱側(cè)兩種連接方式。梁柱連接一般采用剛性連接和鉸接連接。通常，一種連接若其軸線間夾角改變受到一定的約束，而只能傳遞理想剛接彎矩的0%～20%時，即可認(rèn)為是柔性連接。節(jié)點轉(zhuǎn)動時梁與柱軸線間的夾角將有所改變，但受到一定程度的約束。橫隔可用鋼板或角鋼做成。計算方法與格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件綴材的計算相同。每個分肢的軸心壓力可按下式確定： 計算分肢穩(wěn)定時，分肢在彎矩作用平面的計算長度取相鄰綴條節(jié)點間的距離；在彎矩作用平面外的計算長度取整個構(gòu)件側(cè)向支承點間的距離。2 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件單肢的穩(wěn)定性格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的每個分肢在彎矩作用平面內(nèi)和平面外都應(yīng)保持穩(wěn)定。并應(yīng)取φb=，因為一般情況下截面在彎矩作用平面內(nèi)的剛度較大。1 格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性1）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性（1）彎矩繞實軸作用對于彎矩繞實軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計算與實腹式壓彎構(gòu)件相同。因為構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的寬度較大，所以，構(gòu)件肢件之間的連接經(jīng)常采用綴條，而很少采用綴板。）2 翼緣的穩(wěn)定根據(jù)受壓最大的翼緣和構(gòu)件等穩(wěn)定的原則，壓彎構(gòu)件的翼緣一般在彈塑性狀態(tài)屈曲。 （符合對軸心受壓構(gòu)件中腹板高厚比的要求。需要根據(jù)板的塑性屈曲理論確定腹板的塑性屈曲系數(shù)Kp，用以代替式中的Ke。屈曲應(yīng)力只適用于彈性狀態(tài)屈曲的板。剪應(yīng)力和壓應(yīng)力聯(lián)合作用下的彈性屈曲應(yīng)力σcr ：剪應(yīng)力的存在降低了腹板的屈曲應(yīng)力，其降低的程度與應(yīng)力梯度α0 有關(guān)，當(dāng)α0=2時影響最大，而α0接近零時影響甚微?？蚣苤趶澗刈饔闷矫嫱獾挠嬎汩L度有了計算長度以后框架柱即可根據(jù)其受力條件按壓彎構(gòu)件設(shè)計。如圖所示單層框架柱，在平面外的計算長度，上下段是不同的，上段為H1，下段為H2。柱在框架平面外失穩(wěn)時，支承點可以看作變形曲線的反彎點。4 在框架平面外柱的計算長度柱在框架平面外的計算長度取決于支撐構(gòu)件的布置。上述計算長度系數(shù)都是根據(jù)彈性框架屈曲理論得到的。也會因整個廠房結(jié)構(gòu)的空間作用而減輕柱的負(fù)荷，所以規(guī)范還根據(jù)各種類型廠房的不同特點（主要是有關(guān)空間作用的特點），對柱的計算長度作不同程度折減，從而獲得經(jīng)濟(jì)效益。這時下段柱的計算長度系數(shù)μ2可直接投照圖b所示計算簡圖把柱看作上端可以滑動而不能轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，按參數(shù)K1和η1查表確定，而上段柱的計算長度系數(shù)仍為1=μ2η1。在計算參數(shù)η1時段柱的壓力N1和下段柱的壓力N2都用該段柱可能承受的最大軸線壓力第八章拉彎和壓彎構(gòu)件上段柱的計算長度系數(shù)為μ1=μ2η1。3 變截面階形柱的計算長度由于柱的上端在框架平面內(nèi)無法設(shè)置阻止框架發(fā)生側(cè)移的支承，階形柱的計算長度按有側(cè)移失穩(wěn)的條件確定。計算的基本假定與單層多跨框架類同。如果各柱的Hi（Ni/Ii）1/2不同，且出入較大，則由表查得的值需要調(diào)整。單層等截面框架柱的計算長度系數(shù)μ此表只適用于橫梁設(shè)有軸力或軸力很小，且各柱同時失穩(wěn)的情況。對于無側(cè)移框架，假定失穩(wěn)時橫梁兩端的轉(zhuǎn)角θ相等但方向相反，對于有側(cè)移框架，假定失穩(wěn)時橫梁兩端的轉(zhuǎn)角θ相等而方向也相同。有側(cè)移框架的μ值的變動范圍很大，∞。當(dāng)橫梁與柱鉸接時，可以認(rèn)為線剛度比值K0為零。對于無側(cè)移框架。3 實腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的實用計算公式βb——為均勻彎矩作用時構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，即梁的整體穩(wěn)定系數(shù)。且比值α/i愈大穩(wěn)定性愈差。3）如果在壓彎構(gòu)件發(fā)生彎扭屈曲時部分材料已經(jīng)屈服，建立平衡方程時應(yīng)該將構(gòu)件的截面抗彎剛度EIx、EIy，翹曲剛度EIω和自由扭轉(zhuǎn)剛度GIt ,作適當(dāng)改變，這時求解彈塑性彎扭屈曲承載力的過程比較復(fù)雜。對于雙軸對稱的工字形截面和箱形截面軸心壓桿，由于截面的抗扭剛度很大，不會發(fā)生扭轉(zhuǎn)屈曲，但對于十字形截面軸心壓桿，因為截面的翹曲常數(shù)Iω≈0，這時扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力為Nω=GIt/i02，此值與桿的長度無關(guān)。四 壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計算1 雙軸對稱工字形截面壓彎構(gòu)件的彈性彎扭屈曲臨界力1）如果構(gòu)件的端彎矩M=0，由上式可以得到軸心受壓構(gòu)件的臨界力Ncr=NEy或Ncr=Nω。單軸對稱工字形截面壓彎構(gòu)件失穩(wěn)時的塑性區(qū)對以上三種受力情況的壓彎構(gòu)件，雖作用著的軸線壓力和最大彎矩值都是相同的，但因彎矩在整個構(gòu)件上的分布不同，承載能力就有區(qū)別。當(dāng)彎矩作用于對稱軸的平面內(nèi)且使較大翼緣受壓時，構(gòu)件失穩(wěn)時截面的塑性區(qū)可能存在如下圖所示a、b與c三種情況，前兩種和前面已論述過的雙軸對稱截面相同，用上式計算即可，但是對第三種情況，在彎矩的效應(yīng)較大時，可能在較小的翼緣一側(cè)因受拉塑性區(qū)的發(fā)展而導(dǎo)致構(gòu)件失穩(wěn)。非兩端支承的構(gòu)件如有側(cè)移的框架柱和懸臂構(gòu)件，均應(yīng)取βm=。當(dāng)橫向荷載為多個集中荷載時，可按均布荷載看待。此式可直接用于計算冷彎薄壁型鋼壓彎構(gòu)件或格構(gòu)柱繞虛軸彎曲平面內(nèi)的整體穩(wěn)定。三 壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計算1 壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)可以簡稱為平面內(nèi)失穩(wěn)。只承受靜力荷載或間接承受動力荷載作用的實腹式壓彎構(gòu)件單向受彎強(qiáng)度計算公式：也用于計算拉彎構(gòu)件的強(qiáng)度，同時也適用于單軸對稱截面，在式中彎曲正應(yīng)力的一項帶有正負(fù)號，計算時應(yīng)使兩項應(yīng)力的代數(shù)和之絕對值為最大。二 拉彎和壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計算承受靜力荷載作用的實腹式拉彎和壓彎構(gòu)件，在軸線力和彎矩的共同作用下，在受力最不利的截面出現(xiàn)塑性鉸時即達(dá)到構(gòu)件的強(qiáng)度極限狀態(tài)。由于組成壓彎構(gòu)件的板件有一部分受壓，則和軸心受壓構(gòu)件與受彎構(gòu)件一樣也存在局部屈曲問題。承受雙向彎矩作用的壓彎構(gòu)件總是產(chǎn)生彎扭失穩(wěn)破壞。對于在一個對稱軸的平面內(nèi)作用有彎矩的壓彎構(gòu)件，如果在非彎矩作用的方向有足夠支承以阻止構(gòu)件發(fā)生側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，就只會在彎矩作用的平面內(nèi)發(fā)生彎曲失穩(wěn)破壞，構(gòu)件的變形形式?jīng)]有改變，仍為彎矩作用平面內(nèi)的彎曲變形；如果在壓彎構(gòu)件的側(cè)向缺乏足夠支承，就很可能發(fā)生彎扭失穩(wěn)破壞。一種是因為桿端彎矩很大而發(fā)生強(qiáng)度破壞，或者桿截面局部有嚴(yán)重削弱也可能產(chǎn)生強(qiáng)度破壞。單軸對稱截面有實腹式和格構(gòu)式的兩種，都是在受壓較大的一側(cè)分布著更多材料。（應(yīng)用較廣泛）對于壓彎構(gòu)件，如果承受的彎矩很小而軸線壓力卻很大，其截面形式和一般軸心受壓構(gòu)件相同。拉彎和壓彎構(gòu)件一 慨述拉彎構(gòu)件：軸線拉力和彎矩共同作用下的構(gòu)件為拉彎構(gòu)件。焊接梁的工地拼接常用對接直焊縫。并且要求翼緣和腹板基本上在同一截面位置斷開。翼緣和腹板的拼接一般均采用對接直焊縫，當(dāng)用三級質(zhì)量焊縫時，可采用對接斜焊縫，角度。其公式為：式中 A—加勁肋及其兩側(cè)長度范圍的腹板面積；φ—軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)。且不超過其厚度的兩倍（≤2ts），梁的最大剪力通過焊縫傳給突緣支承肋再通過水平焊縫傳到柱頂板上去。梁端剪力通過焊縫傳給翼緣，再傳給柱頂板。設(shè)計時應(yīng)保證其在腹板平面外的整體穩(wěn)定。支承加勁肋在梁腹板兩側(cè)設(shè)置。3 支承加勁肋支承加勁肋，是指梁的支座處，或較大固定集中荷載處的橫向加勁肋，其作用是把集中力或支座反力通過加勁肋傳給梁腹板。但應(yīng)以h2代替公式中的h0。短加勁肋的間早期為a≥。（2）對局部擠壓應(yīng)力和簡支吊車梁a 僅設(shè)置橫向加勁肋的腹板，簡支吊車梁橫向加勁肋按等間距設(shè)置，其間距用下式計算（取其較小值）：當(dāng)算出的a＞2h0，或計算中分母為負(fù)值時，應(yīng)取a≤2h0。b 同時設(shè)置橫向和縱向加勁肋時，首先設(shè)置縱向加勁肋，應(yīng)設(shè)在距受壓翼緣附近，且滿足。正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為計算區(qū)格內(nèi)最大剪應(yīng)力和同一截面的彎曲正應(yīng)力。切角尺寸一般為寬20mm ，高30mm 。（2）當(dāng)腹板同時設(shè)縱、橫向加勁肋時，橫向加勁肋把縱向加勁肋斷開，橫向加勁肋貫通。2）加勁肋的構(gòu)造及尺寸（1）加勁肋的尺寸：加勁肋作為腹板區(qū)格的側(cè)向支承，應(yīng)該有足夠的剛度。必要時（壓應(yīng)力較大時），尚應(yīng)在受壓區(qū)設(shè)置短加勁肋。（3）當(dāng)時，應(yīng)按計算設(shè)置橫向加勁肋。九 梁腹板架勁肋的設(shè)計1 梁腹板架勁肋的布置與構(gòu)造要求1）梁腹板加勁肋設(shè)置（1）當(dāng)時，對于無局部擠壓應(yīng)力的梁可不設(shè)置加勁肋；對有局部擠壓應(yīng)力的梁，宜按構(gòu)造設(shè)置械向加勁肋，肋間間距為。承受彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部擠壓應(yīng)力。4）正應(yīng)力、剪應(yīng)力、壓應(yīng)力共同作用下腹板的局部穩(wěn)定（1）僅設(shè)橫向加勁肋的腹板（2）同時設(shè)置縱、橫向加勁肋的腹板Ⅰ區(qū)格：受壓翼緣與縱向加勁肋之間的區(qū)格，上下及兩側(cè)均為壓應(yīng)力。其間距。2）腹板在純剪作用在純剪作用下，腹板會閣下剪切失穩(wěn)。有時還受有集中荷載引起的局部壓應(yīng)力作用。簡支梁梁端區(qū)格主要受剪力作用，跨中受彎曲正應(yīng)力作用。6 翼緣與腹板的連接焊縫 翼緣與腹板之間采用；連續(xù)角焊縫連接，沿梁單位長度的水平剪力為：焊縫所受剪力為：故焊縫尺寸為：當(dāng)梁上翼緣上有集中荷載作用時，則焊縫還承受豎向剪力：焊縫中相應(yīng)的豎向剪應(yīng)力為：八 梁的局部穩(wěn)定1 受壓翼緣的局部穩(wěn)定：受壓翼緣，當(dāng)梁按塑性設(shè)計時，其均勻分布的彎曲正應(yīng)力接近設(shè)計強(qiáng)度，受力接近軸心受壓構(gòu)件的受壓翼緣。變截面設(shè)計的方法有三種，改變翼緣寬度；改變腹板高度；改變翼板厚度。5 梁截面沿長度的變化對于焊接工字型截面簡支梁，截面可隨彎矩的變化而改變，在距梁端l/6處變截面一次較為經(jīng)濟(jì)，可節(jié)約鋼材10～12%，再作一次截面改變，只節(jié)約鋼材3～5%。常用翼緣寬度為，為保證翼緣的穩(wěn)定要求：彈性，彈塑性 。2 腹板厚度1）考慮腹板局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求的經(jīng)濟(jì)厚度為：2）按抗剪要求的最小厚度為：一般按抗剪要求的腹板厚度較小，不起控制作用，常用厚度t=6～16mm，是2mm的倍數(shù)。2）剛度要求的最小梁高h(yuǎn)min據(jù)梁的使用性質(zhì)，規(guī)范規(guī)定梁的容許撓度，據(jù)容許撓度可反算出梁的剛度，進(jìn)而求出最小梁高。七 焊接組合梁設(shè)計1 截面高度1）建筑最大容許高度hmax建筑層高確定后，梁的高度直接影響建筑凈空和使用要求。斜放檁條受豎向荷載作用，可對霰面兩主軸分解：鋼檁條按簡支梁計算，qx 對 y — y 軸產(chǎn)生最大彎矩，qy 對 x — x 軸產(chǎn)生最大彎矩 ①當(dāng)檁條中點設(shè)一道拉條時，拉條作為檁條的側(cè)向支點，檁條在側(cè)向為兩跨連續(xù)梁，其支點最大負(fù)彎矩為：②當(dāng)檁條在三分點處設(shè)兩道拉條時，a 1/3處的負(fù)彎矩為： b 檁條跨中彎矩為： 式中：l——屋架間距。查型鋼表選取型鋼。腹板不開洞時不必驗算剪應(yīng)力。此外，當(dāng)有颶性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上，并能阻止梁截面的扭轉(zhuǎn)時，可不計算梁的整體穩(wěn)定性。滿足了上列二條件的簡支梁，可不計算整體穩(wěn)定。對于在兩個產(chǎn)平面內(nèi)彎曲的構(gòu)件，按下式驗算整體穩(wěn)定：箱形截面梁的抗扭矩剛度大，一般情況下，只要滿足強(qiáng)度和剛度要，就不會喪失整體穩(wěn)定。側(cè)向支承應(yīng)設(shè)在受壓翼緣處，或盡可能接近受壓翼緣，如果設(shè)在受拉翼緣處，則不能起到阻止截面?zhèn)认驈澢团まD(zhuǎn)的作用。其他見設(shè)計規(guī)范。式中fy是所用鋼材的屈服點。厚度應(yīng)符合條件：t≥（b/30）(f