钢柱设计资料.doc

钢柱设计资料一、钢柱构造要求1、当实腹式柱的腹板计算高度 ho 与厚度 tw 之比大于 80 时,应采用横向加劲肋加强,其间距不得大于3ho横向加劲肋的尺寸和构造应按"钢结构设计规范GB50017--2003"第 4.3.6 条的有关规定采用2、格构式柱或大型实腹式柱,在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔,横隔的间距不得大于柱截面长边尺寸的 9 倍和 8m二、柱脚构造要求1、插入式柱脚中,钢柱插入混凝土基础杯口的最小深度:实腹柱为 1.5hc 或 1.5dc;双肢格构柱 (单杯口或双杯口)为 0.5hc和 1.5bc(或 dc)的较大值但不宜小于吊装时钢柱长度的1/20工字形截面的实腹柱一般不设底板,这样施工方便,箱形和管形截面柱以及格构柱,宜设置柱底板,可减少柱子的埋入长度注:(1) 、 hc 为柱截面高度(长边尺寸);bc 为柱截面宽度;dc为圆管柱的外径2)、钢柱底端至基础杯口底的距离一般采用 50mm,当有柱底板时,可采用 200mm2、预埋入混凝土构件的埋入式柱脚,其混凝土保护层厚度以及外包式柱脚外包混凝土的厚度均不应小于 180mm钢柱的埋入部分和外包部分均宜在柱的翼缘上设置圆柱头焊钉(栓钉), 其直径不得小于 16mm,水平及竖向中心距不得大于 200mm。

埋入式柱脚在埋入部分的顶部应设置水平加劲肋或隔板3、柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹(保护层厚度不应小于 50mm),并应使包裹的混凝土高出地面不小于 150mm当柱脚底面在地面以上时,柱脚底面应高出地面不小于 100mm注:带*号者为规范强制性条文4、柱脚底板当平面尺寸较大时,为便于施工底板下的二次浇灌层,应在底板上开设直径不小于 100mm 的孔洞,间隔500~700mm,一般每平方米底板面积开一个孔5、靴梁柱脚锚栓加劲肋的高度,一般不宜小于 400mm,加劲肋厚度不宜小于 10mm,其上端宜刨平顶紧于顶板(或加强角钢)上6、“ 高层民用建筑钢结构技术规程” 规定:外包式柱脚钢柱两侧,每侧厚度不得小于 180mm 的依据:因外包混凝土一般为 C20,其保护层宜按基础无垫层考虑,取 70mm(“建筑地基基础设计规范”及日本规定 );设受拉主筋最小直径为 Φ20mm;主筋与栓钉的间距为 25~30mm;栓钉最小直径 d 为 Φ16mm(规格为 Φ16mm、Φ19mm、Φ22mm,常用后两种规格),长度为4d;即总厚度＝70＋20＋(25~30)＋(4×16) ＝179~184mm。

三、柱肩梁构造要求1、肩梁本身的惯性矩宜大于上柱的惯性矩,以便保证上柱的嵌固;肩梁线刚度与下柱单肢线刚度之比宜大于或等于 25,以保证上下柱的整体工作肩梁高跨比宜取 0.35~0.50(当下段柱截面高度较大时取较小值,反之,取较大值)2、为简化柱身构造,对于柱距 a≤12m 且吊车起重量 Q≤20t的轻型厂房,以及柱距 a=6m,吊车起重量 Q≤30t 的厂房,可直接在柱上设悬挑牛腿来支承吊车梁对接于柱上的悬挑牛腿,其上下盖板与柱的连接应尽量采用焊透的 V 形对接焊缝,牛腿焊缝厚度一般不小于 8mm3、当吊车梁为突缘支座时,其下的肩梁腹板与上盖板的连接处应刨平顶紧,肩梁腹板可镶入开槽的吊车肢腹板中,槽口的宽度较肩梁腹板厚度大 2mm四、日本大力加强钢结构柱脚的抗震性能(1)、外露式柱脚:1、锚栓在基础中的锚固长度不得小于锚栓直径的 20 倍,锚栓端部应做成弯钩或连接锚板2、柱脚底板厚度不得小于锚栓直径的 1.3 倍3、底板与柱身的连接应采用全熔透焊缝4、锚栓截面面积不得小于柱下端截面面积的 20% 5、锚栓孔径不大于锚栓杆直径加 5mm6、保证底板锚栓孔的边距(锚栓垫板与底板围焊后 ,底板锚栓孔的直径可按垫板的孔径计算锚栓孔的边距,本人注)。

2)、外包式柱脚:1、外包部分的高度不得小于钢柱宽度的 2.5 倍2、外包部分的 4 根主筋顶部要设弯钩3、混凝土保护层不应小于 70mm3)、埋入式柱脚:1、埋深应为柱截面高度的 2 倍以上2、混凝土保护层应大于钢柱宽度3、柱外围应设置 ∮9 以上筘筋注:摘自"钢结构"2003 年第五期,蔡益燕" 日本大力加强钢结构柱脚的抗震性能"五、柱缀条的长细比1、按受压计算时,缀条的长细比不超过 150,一般采用 802、按受拉计算时的缀条长细比,当有重级工作制吊车时,不超过 250;当有中级工作制吊车时,不超过 350,一般采用2003、按构造确定缀条的长细比时一般不宜超过 200锚栓在柱脚底板上的支承垫板计算计算近似按圆形板计算底板锚栓孔考虑到锚栓埋置偏位扩孔的可能性,取 2d,螺母长取 1.5d.例:d=24mm, N=42.5kN(锚栓承载力设计值 ,具体设计时应取锚栓实际内力)底板孔=2d=48mm, 螺母长 1.5d=36mm, 当 r/R=0.5×36 /0.5×48=0.75, x/R=0 时,弯矩最大:Mr=M=0.28715qr2.q=42500/36=1180.56N/mm, Mr=M=0.28715×1180.56×18 =109835.3Nmm.选--60×60×16, Wn=1/6×(60-24-1.5)×16=1472mm3,σ =Mr/Wn=109835.3/1472=74.62N/mm210m,取小头 do=300mm。

若 H=9m 时,取do=270mm;H=8m 时,取 do=240mm六、轻型门式刚架结构最优腹板高度1、等截面轻型门式刚架结构梁的最优腹板高度范围为 L/30~L/38(L 为跨度,当 L>21m 时,一般取后者);变截面轻型门式刚架结构梁跨中的最优腹板高度范围为 L/40~L/50(当 L>30m 时,取前者 ;L21m 时,一般取前者)变截面轻型门式刚架结构柱端最优腹板高度范围为 L/35~L/40(当 L>30m 时,一般取前者 )七、门式刚架变截面楔形梁腹板高厚比的限值及抗剪承载力腹板用钢量一般占刚架用钢量的 15%左右楔形腹板高厚比限值以及抗剪承载力的确定,是按"等效" 矩形板理论计算的,当腹板高度变化不超过 60mm/m 时可利用腹板屈曲后强度,超过规定限值就只能按弹性工作设计,以腹板剪应力达到剪切屈曲应力为极限承载状态在不能利用腹板屈曲后强度设计时,"规程 "对楔形腹板受剪板幅的高厚比限值的要求过于保守楔形腹板受剪时,小头截面应首先屈曲"规程" 取平均腹板高度计算时,即使所算得的平均应力未达到钢材剪切比例极限或剪切屈服强度,腹板小头截面也可能已经屈曲,与只按弹性设计的原则相悖。

因此在不能利用腹板屈曲后强度设计时,建议如下:1、按"规程"换算高厚比的含义,令 λw′=ho/t /37kτ′ 为受剪楔形腹板换算高厚比 ,式中:ho 为楔形腹板小头截面的高度,弹性设计时必须满足 λw′≤0.82、当 λw′≤0.8 时,腹板的抗剪承载力设计值V′=hotf, f 为钢材抗剪强度设计值3、参考式(4)~(10)计算系数进行设计时,要满足h/t≤ 250 ;而且腹板大头截高厚比不应大于 300 4、本建议要求 λw′≤0.8,也显得有些保守,有经验的可考虑适当放大,但计算所得高厚比限值要满足第 3 条的规定八、吊车梁截面经济尺寸吊车起重量 t ho (mm) tw(mm) b1(mm) b2 ( mm) tf( mm)≤5 400~450 6 240~300 200 8~1010 550~650 8 300~360 220 12~1420 700~800 8 360~420 240 14~16九、变截面柱在刚架平面内的计算长度系数1、门式刚架轻型房屋钢结构设计规程 6.1.3.2 的(1)查表法及(2)、(3)一、二阶分析法( 刚度法)均未考虑到斜梁内轴力大小对刚架柱稳定性的不利影响。

2、对于有侧移铰接柱脚的门式刚架,《规程》查表法所得结果为刚架柱计算长度系数的下限,刚度法所求结果为刚架柱计算长度系数的上限3、当梁---柱内最大轴力比值(Nmax/Nc)小于 0.5 时,屋面坡度在 1:1 之内,刚架柱的计算长度系数可按《规程》查表法求得,一般误差6mm 厚钢板的板宽为 1.8m、2.0m、 2.2m2、钢板火焰割缝补偿:a、60mm 厚钢板 :5mm/缝3、钢板火焰切边单边余量:a、20mm 厚钢板 :单边 5~10mm4、剪板机切边,板厚≤8mm,单边 10~15mm5、板厚≤8mm 的钢板可以采用火焰切割或剪板机剪切下料二、支撑系杆长细比及抗压承载力设计值抗压承载力设计值(kN)支撑系杆计算长度( mm) 规格 截面分类 6000 7000 7500 8000 8500 9000a -- -- --Φ114x3.0 b 67.2 51.4 45.4长细比 152.67 178.12 190.84Φ127x3.0 b 90.1 69.7 61.8 55.1 49.6长细比 136.67 159.45 170.84 182.23 193.62Φ127x3.25 b 96.9 74.9 66.5 59.2 53.5 长细比 137.09 159.94 171.36 182.80 194.21Φ127x3.5 b 80.2 71.2 63.5 56.9长细比 160.25 171.70 183.15 194.59Φ133x3.0 b 79.2 70.3 62.9 56.3 50.8长细比 152.26 163.14 174.01 184.90 195.76Φ133x3.5 b 91.5 81.2 72.5 65.2 58.7长细比 152.83 163.75 174.66 185.58 196.50a 113.2 100.0 88.6 79.4 71.1Φ133x4.0 b 103.3 91.8 81.9 73.5 67.9长细比 。