钢结构基本原理及设计：拉弯、压弯构件

哈尔滨工业大学（威海）

第六章拉弯、压弯构件钢结构设计原理§6.1拉弯、压弯构件的应用

和截面形式第六章拉弯、压弯构件§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式拉弯、压弯构件的定义构件同时承受轴心压（或拉）力和绕截面形心主轴的弯矩作用，称为压弯（或拉弯）构件分为：单向压弯(或拉弯)构件，双向压弯(或拉弯)构件压弯构件是受弯构件和轴心受压构件的组合，因此也称为梁－柱（beamcolumn）弯矩的产生偏心轴力作用端弯矩作用横向荷载作用偏心轴力作用端弯矩作用横向荷载作用§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式拉弯、压弯构件的实际应用有节间荷载作用的桁架上下弦杆受风荷载作用的墙架柱工作平台柱、支架柱单层厂房结构及多高层框架结构中的柱拉弯、压弯构件的截面形式热轧型钢或冷弯薄壁型钢——受力较小时使用

§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式钢板焊接组合截面或型钢与型钢、型钢与钢板的组合截面——受力较大时选用格构式截面——构件计算长度较大且受力较大时，为了提高截面的抗弯刚度时，常采用此种截面§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式截面选择的原则

对称截面用于所受弯矩不大或正负弯矩相差不大的情况

非对称截面适用于所受弯矩较大、弯矩不变号或正负弯矩相差较大的情况，在受力较大的一侧适当加大截面在格构式构件中，应使较大弯矩绕虚轴作用，可灵活调整分肢间距，以便承受之§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式变截面的压弯构件

构件截面沿轴线可以变化工业建筑中的阶形柱、门式刚架中的楔形柱等§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式压弯、拉弯构件的验算要求正常使用极限状态——刚度验算通过限制构件长细比来保证，拉弯构件和压弯构件的容许长细比与轴心受力构件相同承载能力极限状态——强度、整体稳定和局部稳定计算整体稳定：包括弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定拉弯构件通常仅需要计算其强度，但弯矩较大时，需按受弯构件进行整体稳定和局部稳定计算

§6.1拉弯、压弯构件的应用和截面形式§6.2拉弯、压弯构件的强度

第六章拉弯、压弯构件§6.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则

压弯构件截面应力的发展过程在轴力和弯矩共同作用下，受力最大截面上的应力发展过程压弯构件强度计算准则①边缘屈服准则：截面边缘纤维屈服作为承载能力极限状态。此时构件处于弹性工作阶段

②全截面屈服准则：全截面进入塑性作为承载能力极限状态，此时构件在轴力和弯矩共同作用下形成塑性铰

③部分发展塑性准则：以截面部分发展塑性作为承载能力极限状态。此时构件处于弹塑性工作阶段

——冷弯薄壁型钢结构设计规范采用——钢结构设计规范中塑性设计一章采用——钢结构设计规范、高层民用钢结构技术规程中采用§6.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则

边缘屈服准则构件处于弹性工作阶段，在最危险截面上，截面边缘处的最大应力σ达到屈服点fy，即：§6.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则

全截面屈服准则

构件最危险截面处于塑性工作阶段，在最危险截面上，拉压应力均达到屈服点fy，即：§6.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则

部分发展塑性准则

为不使构件因形成塑性铰而产生过大的变形，可以考虑截面边缘进入塑性，其它还处于弹性阶段：一般控制塑性发展深度不超过截面高度的15%，从而确定γx

§6.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则

压弯构件强度计算准则

单向拉弯、压弯构件的强度验算：双向拉弯、压弯构件强度验算：

An—净截面面积；Wnx，Wny—净截面模量；γx、γy—截面塑性发展系数，与梁同。弯曲正应力一项带有正负号，计算时应使两项应力的代数和的绝对值最大§6.2.2拉弯、压弯构件强度与刚度对以下三种情况，应采用边缘屈服准则：①需要计算疲劳的实腹式拉弯、压弯构件，目前对其截面塑性性能缺乏研究；②对格构式拉弯、压弯构件，当弯矩绕虚轴作用时，由于截面腹部无实体部件，塑性开展的潜力不大。③当工字形截面翼缘宽厚比时

13是按弹塑性失稳推导出来的，而15是按弹性失稳推导的此时：γx＝γy＝1.0

§6.2.2拉弯、压弯构件强度与刚度刚度验算拉弯和压弯构件的容许长细比分别与轴心受拉和轴心受压构件的规定完全相同§6.2.2拉弯、压弯构件强度与刚度§6.3实腹式压弯构件

在弯矩作用平面内的稳定计算

第六章拉弯、压弯构件§6.3.1压弯构件整体失稳形式

单向压弯构件弯矩作用平面内的失稳——弯曲失稳弯矩作用平面外的失稳——弯扭失稳双向压弯构件失稳形式只有一种可能——弯扭失稳单向压弯构件的弯矩作用平面内的弯曲失稳

变形特点：只有平面内的弯曲变形发生条件：有足够的侧向支承或平面外抗弯刚度足够大荷载位移曲线的特点：OA弹性非线性(二阶效应造成)、AB弹塑性段(截面逐渐发展塑性)、B点—极值点(远低于欧拉临界力)、BCD下降段§6.3.1压弯构件整体失稳形式

单向压弯构件的弯矩作用平面外的弯扭失稳变形特点：无初始缺陷的杆件：压力小时只有平面内挠度，压力达Ncr后，突然产生侧向位移u和扭转位移θ(分支点失稳)

有初始缺陷的杆件：u和θ随荷载增加而增加，当达到某一极限荷载之后，u和θ增加很快，失去稳定(极值点失稳)§6.3.1压弯构件整体失稳形式

发生弯扭失稳的条件：构件没有足够的侧向支撑，且弯矩作用平面内稳定性较强§6.3.1压弯构件整体失稳形式

极限承载力的计算方法分为两大类：

极限荷载计算方法：采用解析法或数值法直接求解压弯构件弯矩作用平面内的极限荷载Nux

相关公式方法：建立轴力和弯矩相关公式来验算压弯构件弯矩作用平面内的极限承载力极限荷载计算法

解析法：通过理论方法求得平面内稳定承载力Nux的解析解。受限于初始假设、表达式复杂、使用不方便。数值法：可考虑几何缺陷和残余应力，适用于各种边界条件以及弹塑性工作阶段。详见钢结构稳定理论。§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定工字形截面具有图示残余应力分布和v0/l=1/1000初弯曲的偏心压杆的Nux/Afy～λ曲线，是按不同的相对偏心e由计算机求得Nux的数值解后绘制的§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定相关公式计算法

各国设计规范中压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算多采用相关公式法

建立轴力与弯矩的相关公式，并在大量数值计算和试验数据的基础上，对公式中参数进行修正，是半经验半理论公式由稳定理论，可得到受均匀弯矩作用的压弯构件的中点最大挠度为：§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定

为不考虑N（仅受均匀弯矩M）时简支梁的中点挠度，方括号项为考虑轴力N二阶效应影响的跨中挠度放大系数把上式中sec(kl/2)展开成幂级数，可得：同理考虑二阶效应后，由横向力或端弯矩引起的最大弯矩为βmx—等效弯矩系数，将横向力或端弯矩引起的非均匀分布弯矩当量化为均匀分布弯矩；对均布作用的压弯构件βmx=1。

§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定将构件各种初始缺陷等效为跨中最大初弯曲v0（表示综合缺陷），且为正弦曲线，可得考虑二阶效应后由初弯曲产生最大弯矩为：构件跨中最大弯矩为上二项之和，根据边缘屈服准则，截面最大应力应满足：令Mx

=0，则成为有初始缺陷的轴心压杆，其临界力N=N0x可以计算得到，则可解出等效初始缺陷：?§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定将v0代回屈服准则表达式，可得相关公式：上式引入了有初始缺陷的轴压杆的稳定承载力，是以应力形式表达的稳定验算公式上式为《冷弯薄壁型钢设计规范》所采用(边缘屈服准则)对于实腹式压弯构件，允许截面上部分发展塑性，可修正：§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定焊接工字形截面偏心压杆，数值法与相关公式结果比较吻合较好§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式考虑抗力分项系数，上述相关公式变为：实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构式压弯构件：绕虚轴（x轴）弯曲的格构式压弯构件：对于单轴对称截面(如T形截面)，当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时，有可能在较小翼缘(或无翼缘)一侧发生受拉破坏。此时尚应补充计算：W2x较小翼缘(或无翼缘端)的毛截面模量不许发展塑性§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定等效弯矩系数βmx按以下规定采用：

（1）悬臂构件和在内力分析中未考虑二阶效应的无支撑框架和弱支撑框架柱，βmx=1.0（2）框架柱和两端支承的构件：

①无横向荷载作用时，βmx=0.65+0.35M2/M1，M1和M2是构件两端的弯矩，|M1|≥|M2|；两端弯矩产生同向曲率时取同号，反之取异号

②有端弯矩和横向荷载同时作用时，使构件产生同向曲率取βmx=1.0；使构件产生反向曲率取βmx=0.85③无端弯矩但有横向荷载作用时，βmx=1.0§6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定§6.4实腹式压弯构件

在弯矩作用平面外的稳定计算

第六章拉弯、压弯构件弯矩作用平面外失稳时的失稳形式

开口截面压弯构件的抗扭刚度及弯矩作用平面外的抗弯刚度通常较小当构件在弯矩作用平面外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时，构件可能发生弯扭失稳而破坏又称为压弯构件弯矩作用平面外的整体失稳§6.4.1单向压弯构件平面外的整体稳定压弯构件弯矩作用平面外整体稳定的计算公式

规范规定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定验算公式为

Mx—构件侧向支承点间的最大弯矩η—截面影响系数：箱形截面η=0.7，其他截面η=1.0φy—弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，由λy或λyz确定φb—均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数，同梁。对于闭口截面φb=1.0βtx—计算弯矩作用平面外稳定时的弯矩等效系数§6.4.1单向压弯构件平面外的整体稳定§6.4.1单向压弯构件平面外的整体稳定双向压弯构件的失稳形式一定发生弯扭失稳双向压弯构件的整体失稳的验算方法双轴对称实腹式工字形截面和箱形截面的双向压弯构件，其稳定按下列公式计算：§6.4.2双向压弯构件的稳定承载力计算§6.5实腹式压弯构件的

局部稳定

第六章拉弯、压弯构件压弯构件翼缘的受力特点

主要承受正应力，应力状态与梁的受压翼缘基本相同，局部失稳形式也一样设计时采用弹性设计方法或者部分截面发展塑性的方法翼缘宽厚比限值工字形截面翼缘：三边支承、一边自由板箱形截面翼缘：四边支承板宽厚比限值与梁同§6.5.1受压翼缘板的宽厚比限值外伸翼缘板(γx=1.05或1.0)两边支承翼缘板§6.5.1受压翼缘板的宽厚比限值工字形和H形截面的腹板(四边简支板)影响腹板局部失稳的因素剪应力——以平均剪应力τ来表征

τ=0.3σm

(σm为弯曲正应力)不均匀压应力——以应力梯度α0来表征

σmax为腹板计算高度边缘的最大压应力，计算时不考虑构件的稳定系数和截面塑性发展系数；

σmin为腹板计算高度另一边缘的应力，压为正，拉为负。对局部稳定影响不大

影响局部稳定主要因素

§6.5.2腹板的高厚比限值

根据弹性稳定理论，在压力和剪力共同作用下的临界应力为

Ke为弹性屈曲系数，与应力梯度有关；h0为腹板计算高度，对于焊接截面h0=hw。考虑不同程度发展塑性，根据弹塑性稳定理论，临界应力为

Kp为塑性屈曲系数，与应力梯度和腹板受力最大边缘割线模量有关。利用上式，并取临界应力σcr=235N/mm2，并考虑长细比较大时腹板塑性发展较少或未进入塑性的现象，可得：§6.5.2腹板的高厚比限值

λ—构件在弯矩作用平面内的长细比，当λ<30时，取30；当λ>100时，取100。可见：当α0=0时，与轴心受压构件腹板高厚比的要求相一致当α0=2时，与受弯构件中弯剪联合作用时的腹板高厚比一致§6.5.2腹板的高厚比限值

箱形截面的腹板箱形截面压弯构件腹板的屈曲应力计算方法与工字形截面的腹板相同考虑到箱形截面腹板与翼缘采用单侧焊缝连接，其嵌固条件不如工字形截面，因此规定h0/tw的限值为上述公式的0.8倍当限值小于时，取。§6.5.2腹板的高厚比限值

T形截面的腹板当弯矩作用于T形截面对称轴平面内，并使腹板

自由边受压时：

(α较小时不作放大；较大时适当放大)当弯矩作用于T形截面对称轴平面内，并使腹板自由边受拉时，比轴心受压构件有利，为了方便，可采用与轴心受压构件相同的高厚比限值§6.5.2腹板的高厚比限值

6.6实腹式压弯构件的截面设计

第六章拉弯、压弯构件当承受的弯矩较小时，其截面形式与一般的轴心受压构件相同，可采用对称截面当弯矩较大时，宜在弯矩作用平面内采用高度较大的双轴对称截面，或加大受压较大翼缘的单轴对称截面在满足局部稳定、使用要求和构造要求时，截面应尽量符合宽肢薄壁以及弯矩作用平面内和平面外整体稳定性相等的原则，从而节省钢材。§6.6.1截面形式的选择原则§6.6.1截面形式的选择原则压弯构件的截面选择方法

压弯构件的验算式中所牵涉到的未知量较多，初选截面时，可参考已有的类似设计进行估计往往需要进行多次调整和重复验算，直到满意为止对初选截面需作如下验算

1.强度验算

2.刚度验算

3.整体稳定验算

4.局部稳定验算§6.6.2截面选择及验算

§6.6.2截面选择及验算

与实腹式轴压构件相似，当h0/tw>80时，为防止施工和运输中变形，应设置间距不大于3ho的横向加劲肋如果需要设置纵向加劲肋，同时也应设置横向加劲肋在受有较大水平力处和运输单元的端部应设置横隔，构件较长时应设置中间横隔压弯构件需要设置侧向支撑时，如果截面高度较小，可在腹板加横肋或横隔连接支撑；如果截面高度较大，则应在两个翼缘平面内同时设置支撑§6.6.3构造要求

§6.6.3构造要求

§6.7格构式压弯构件的计算

第六章拉弯、压弯构件

格构式压弯构件当弯矩绕虚轴(x轴)作用时，应进行弯矩作用平面内的整体稳定计算和分肢的稳定计算。§6.7.1弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件

弯矩作用平面内的整体稳定计算

弯矩绕虚轴作用，截面中部空心，不能考虑塑性发展，宜采用边缘屈服准则

W1x=Ix/y0，Ix为对x轴的毛截面惯性矩，y0为由x轴到压力较大分肢轴线或腹板边缘的距离

φx为轴心压杆的整体稳定系数，由换算长细比λ0x确定§6.7.1弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件

分肢的稳定计算

弯矩绕虚轴作用的压弯构件，在弯矩作用平面外的整体稳定性一般由分肢的稳定计算得到保证，故无需再验算

将整个构件视为一平行弦桁架，两个分肢为桁架的弦杆，两分肢的轴心力为：§6.7.1弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件

缀条式压弯构件的分肢：按轴心压杆计算(l0→λ→φ)

分肢的计算长度：在缀条平面内（分肢绕1-1轴)取缀条体系的节间长度在缀条平面外（分肢绕y-y轴)，取整个构件两侧向支撑点间距§6.7.1弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件

缀板式压弯构件的分肢：按压弯构件验算稳定缀材的计算计算压弯构件的缀材时，应取构件实际剪力和下式两者中的较大值计算方法与格构式轴心受压构件相同除轴心力N1(或N2)外，还应考虑由缀板剪力引起的局部弯矩在缀板平面内，分肢的计算长度(分肢绕1-1轴)取缀板间净距§6.7.1弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件

整体稳定计算弯矩作用平面内和平面外的整体稳定计算均与实腹式构件相同，但在计算弯矩作用平面外的整体稳定时，长细比应取换算长细比，整体稳定系数取φb=1.0§6.7.2弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件

§6.7.2弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件

分肢稳定的计算：按实腹式压弯构件计算分肢的稳定内力按以下原则分配：

轴力在两分肢间的分配与分肢轴线至虚轴(x)的距离成反比弯矩在两分肢间的分配与分肢对实轴(y)的惯性矩成正比、与分肢轴线至虚轴(x)的距离成反比§6.7.2弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件

整体稳定计算

对虚轴(x轴)的稳定系数φx应采用换算长细比确定分肢稳定计算按压弯构件计算轴力N和弯矩My的分配方法前面已经给出公式§6.7.3双向受弯的格构式压弯构件

§6.7.3双向受弯的格构式压弯构件

1、拉弯、压弯构件的应用和截面形式2、拉弯、压弯构件的强度3、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算4、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算5、实腹式压弯构件的局部稳定6、实腹式压弯构件的截面设计7、格构式压弯构件的计算小结第六章拉弯、压弯构件

钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure拉弯、压弯构件的设计内容拉弯构件：承载能力极限状态：强度

正常使用极限状态：刚度强度稳定实腹式

格构式

弯矩绕实轴作用弯矩绕虚轴作用整体稳定局部稳定平面内稳定

平面外稳定

承载能力极限状态正常使用极限状态刚度压弯构件：第六章拉弯、压弯构件

§62拉弯、压弯构件的强度对拉弯构件、截面有削弱或构件端部弯矩大于跨间弯矩的压弯构件，需要进行强度计算。6.2.1拉弯、压弯构件的强度计算准则边缘纤维屈服准则全截面屈服准则部分发展塑性准则单向拉弯、压弯构件强度计算公式6.2.2拉弯、压弯构件强度与刚度计算对于三种情况，在设计时采用边缘屈服作为构件强度计算的依据。第六章拉弯、压弯构件

§6.3实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算压弯构件弯矩作用平面内失稳

6.3.1压弯构件整体失稳形式压弯构件弯矩作用平面外失稳双向压弯构件的失稳

6.3.2单向压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定相关公式计算法

压弯构件弯矩作用平面内整体稳定的计算公式a)绕虚轴弯曲的格构式压弯构件第六章拉弯、压弯构件

b)实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构式压弯构件c)对于单轴对称截面压弯构件，当弯矩作用在对成轴平面内且使较大翼缘受压时，有可能在较小翼缘或无翼缘一侧产生较大的拉应力而出现破坏。对于这种情况，还应补充如下计算第六章拉弯、压弯构件

§6.4实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算规范规定单向压弯构件弯矩作用平面外整体稳定验算公式为：

N——验算截面处的轴力A——压弯构件的截面面积Mx——计算构件段范围内(构件侧向支撑点间)的最大弯矩h——截面影响系数，箱形截面取0.7，其他截面取1.0jy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，对单轴对称截面应考虑扭转效应，采用换算长细比确定jb——均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数按附录3计算，对工行截面和T形截面的非悬臂构件可按受弯构件整体稳定系数的近似公式计算(附录3.5)；对闭口截面取1.0btx---计算弯矩平面外稳定的等效弯矩系数第六章拉弯、压弯构件

§6.5实腹式压弯构件的局部稳定6.5.1受压翼缘板的宽厚比限值实腹式压弯构件的板件与轴压和受弯构件的板件的受力相似，其局部稳定也是采用限制板件的宽（高）厚比的办法来保证。外伸翼缘板两边支承翼缘板当构件强度和整体稳定不考虑截面塑性发展时，式可放宽至：第六章拉弯、压弯构件

6.5.2腹板的高厚比限值腹板的局部稳定主要与压应力的不均匀分布的梯度有关。

0—应力梯度smax－腹板计算高度边缘的最大压应力smin—腹板计算高度另一边缘相应的应力，压应力为正，拉应力为负

0

＝(max-min)/max

《规范》规定工字形和H形截面压弯构件腹板高厚比限值：当0≤

o≤1.6时:当1.6≤

o≤2.0时:第六章拉弯、压弯构件

6.6.1截面形式1.对于N大、M小的构件，可参照轴压构件初估；2.对于N小、M大的构件，可参照受弯构件初估；§6.6实腹式压弯构件的设计6.6.2截面验算1.强度验算2.整体稳定验算3.局部稳定验算—组合截面4.刚度验算6.6.3构造要求

与实腹式轴心受压构件相似第六章拉弯、压弯构件

钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure1.截面选择1）对称截面（分肢相同），适用于±M相近的构件；2）非对称截面（分肢不同），适用于±M相差较大的构件；6.7.4格构式压弯构件的设计3.构造要求1)压弯格构柱必须设横隔，做法同轴压格构柱；2)分肢局部稳定同实腹柱。2.截面验算1）强度验算2)整体稳定验算（含分肢稳定）3)局部稳定验算—组合截面4)刚度验算5)缀材设计设计内力取柱的实际剪力和轴压格构柱剪力的大值；计算方法与轴压格构柱的缀材设计相同。第六章拉弯、压弯构件

§5.8梁与柱的铰接连接节点

梁柱连接节点的分类

铰接连接：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刚性连接：柱身在承受梁端竖向剪力的同时，还将承受梁端弯矩，梁与柱轴线间的夹角在节点转动时保持不变半刚性连接：介于铰接和刚接之间，既能承受剪力，又能承受一定的弯矩梁柱连接节点的分类节点类型的区分方法

实际工程中，理想铰接和刚接是不存在的。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，为铰接；节点能够承受理想刚性连接弯矩的90%以上时，为刚接。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，必须通过试验确定。设计部门很难办到，因此目前较少采用半刚性连接节点。节点类型的区分方法梁支承于柱顶的铰接连接

梁放置于柱顶，梁端支反力直接通过柱顶板传给柱身做法一：梁端加劲肋对准柱翼缘板，使梁的支座支力通过梁端加劲肋直接传给柱的翼缘构造简单，适用于两梁支座反力相等或差值较小的情两相邻梁在调整、安装就位后，用连接板和螺栓把梁腹板中下部连接起来传力途径：梁支承于柱顶的铰接连接做法二（梁端采用突缘支座）：突缘板底部刨平，与柱顶板顶紧，支反力通过突缘板作用于柱轴线上即使两梁支反力不等，柱仍受轴压柱腹板不能太薄，在柱顶板之下的柱腹板上应设置一对加劲肋加劲肋与顶板的水平焊缝应按传力需要计算加劲肋与柱腹板的竖向焊缝要按同时传递剪力和弯矩计算（注意思考如何计算？）突缘板垫板梁支承于柱顶的铰接连接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便于安装，两相邻梁之间预留10~20mm间隙，在梁中下部的突缘板间填以合适的填板，并用螺栓相连（如下页动画）传力途径：

垫板焊缝①焊缝②突缘板梁支承于柱顶的铰接连接做法三（格构柱顶）：为保证两单肢受力均匀，不论是缀条还是缀板柱，在柱顶处应设置端缀板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梁支承在格构式柱顶连接构造与实腹式柱的同样处理传力途径？梁支承于柱顶的铰接连接梁支承于柱侧面的铰接连接

做法一：用于梁支座反力不大时，简单方便梁端可不设支承加劲肋，直接放在柱的承托上，传递剪力用普通螺栓固定下翼缘在梁腹板中上方设一短角钢和柱身相连，以防梁端平面外产生偏移梁支承于柱侧面的铰接连接做法二：适用于梁的支座反力较大时支座反力由突缘板传给承托，承托用厚钢板或厚角钢制作。刨平顶紧，局部承压传力承托厚度应比突缘板大10~12mm，承托宽度应比突缘板大10mm承托与柱侧面用焊缝相连以便承托与柱的焊缝按1.25倍梁端支座反力计算，以考虑偏心影响为便于安装，梁端与柱侧面应留5~10mm间隙，加填板并设置构造螺栓，以固定梁的位置两支反力相差较大时，对柱身应按压弯构件进行验算梁支承于柱侧面的铰接连接做法三：框架梁柱节点中经常用到施工简单方便梁端剪力通过高强螺栓传给连接角钢，个数根据剪力确定连接角钢通过焊缝把剪力传给柱子翼缘

此焊缝计算是应计入偏心弯矩的影响梁支承于柱侧面的铰接连接做法四：梁与柱的腹板连接施工简单方便梁支承于柱侧面的铰接连接§5.9柱脚节点

轴心受压柱柱脚的作用与要求

柱脚的作用：将柱的下端固定于基础将柱身所受的轴力传给基础将柱下端放大，以降低基础顶面与柱脚底面之间的压应力轴压铰接柱脚的设计要求：柱身和柱脚之间的焊缝应满足强度要求使接触面上的压应力≤基础混凝土的抗压强度设计值§5.9柱脚节点

铰接柱脚的形式与构造做法一：柱子下端直接与底板焊接柱力由焊缝传给底板，由底板传给基础在基础反力作用下，底板为悬臂，底板抗弯刚度较弱只适用于柱子轴力较小的情况柱子轴心受压时，锚栓不受力；柱子受拉时锚栓承受拉力形式与构造做法二：适用于柱子轴力较大情况设置靴梁和隔板（相当于底板的支承边），把底板分成若干小的区格在基础反力作用下，底板的最大弯矩值变小靴梁焊在柱翼缘两侧，在靴梁之间设置隔板，以增加靴梁的侧向刚度柱子轴力的传力途径：焊缝①焊缝②形式与构造做法三：格构柱仅采用靴梁的柱脚型式做法四：在柱的一个方向采用靴梁，另一方向设置肋板底板被分隔成近似的正方形，以减小底板弯矩形式与构造轴心受压柱的柱脚计算

底板平面尺寸的确定底板的平面尺寸取决于基础材料的抗压能力假设基础对底板的压应力是均匀分布的底板面积按下式计算：根据构造要求定出底板的宽度：

a1—柱宽度或高度；t—靴梁厚度10~14mm；c—底板悬臂部分宽度，取为锚栓直径的3~4倍；锚栓直径20~24mm底板的长度为L=A/B柱脚计算底板厚度的确定底板厚度由板的抗弯强度决定底板是一块支承在靴梁、隔板、肋板和柱端的平板，承受从基础传来的均匀反力根据支承边的不同，将底板分为四边支承板、三边支承板、两相邻边支承板、一边支承板四边支承板在均布反力作用下，单位宽度上最大弯矩为：

a—短边长度；α—由板的长边b与短边a之比确定柱脚计算三边支承板及两相邻边支承板，单位宽度上最大弯矩为：

β—系数，由b1/a1查表确定，b1和a1的定义如图示当三边支承板b1/a1小于0.3时，可按悬臂长为b1的悬臂板计算柱脚计算一边支承（悬臂）板，单位宽度上最大弯矩为：

c—悬臂长度取各区格板中的最大弯矩Mmax，则底板厚度t合理的设计应使各区格板的弯矩值相近，否则应调整区格为使底板具有足够的刚度，以满足基础反力均匀分布的假设，底板厚度一般为20~40mm，不宜小于14mm柱脚计算靴梁焊缝的计算柱身与底板为构造焊缝，不受力，柱端对底板区格只起到支承边作用柱压力N是由柱身通过4条竖向焊缝①传给靴梁：柱压力N再由靴梁与底板之间水平焊缝②传递给底板：焊缝①焊缝②构造要求：每条竖向焊缝①的计算长度不应大于60hf

柱脚计算靴梁自身强度的计算

靴梁高度根据竖向焊缝①的长度来确定，厚度略小于柱翼缘板厚度

受底板均布反力，按支承于柱侧边的双悬臂简支梁计算抗弯和抗剪强度焊缝①焊缝②柱脚计算隔板的计算

隔板应具有一定的刚度，才能起支承底板和靴梁的作用厚度不得小于宽度的1/50和8mm按支承在靴梁侧边的简支梁计算，负荷面积按图中阴影计算计算内容：隔板与底板之间的焊缝(仅外侧焊)

隔板与靴梁之间的焊缝隔板强度焊缝①焊缝②隔板高度由其与靴梁连接焊缝长度决定柱脚计算肋板的计算肋板按悬臂梁计算，荷载按图中所示的阴影面积的底板反力计算应计算肋板及其连接焊缝的强度柱脚计算§6.8梁与柱的刚性连接节点

第三章连接刚性连接节点的特点框架结构中梁柱节点一般做成刚性连接，可增强框架抗侧移刚度，减小梁跨中弯矩刚性连接要保证将梁端的弯矩和剪力可以有效地传给柱子当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采用以下一些节点形式，即可认为达到上述要求§6.8梁与柱的刚性连接节点§6.8梁与柱的刚性连接节点梁柱刚性连接的典型形式做法一：全焊接刚性连接梁翼缘与柱翼缘坡口对焊，承受梁端弯矩产生的拉力和压力梁腹板与柱翼缘角焊缝连接，传递梁端剪力为便于梁翼缘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的半园孔优点是省工省料，缺点是梁需要现场定位、工地高空施焊§6.8梁与柱的刚性连接节点做法二：预留短梁段连接把短梁段在工厂制造时先焊在柱子上现场采用高强度螺栓将横梁的中间段拼接起来