钢框架柱间支撑侧移刚度简化计算及程序设计
框架侧移刚度计算
梁柱线刚 节点转动 度比 影响系数 1.90 0.49 1.90 0.49 1.90 0.49 1.90 0.49 1.75 0.47 1.08 0.51
D
1.3852E+0 1.3852E+0 1.3852E+0 1.3852E+0 1.4391E+0 1.1423E+0
柱编号
1 1 1 1 1 1
层次
E
6 3.00E+07
5 3.00E+07
4 3.00E+07
3 3.00E+07
2 3.25E+07 1 3.25E+07
b(m) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5
层次
E
6 3.00E+07 5 3.00E+07 4 3.00E+07 3 3.00E+07 2 3.25E+07 1 3.25E+07
横向框架顶点位移计算
Gi（KN） ∑Gi(KN）
Di
7200
7200
798315
7200
14400
798315
7200
21600
798315
7200
28800
798315
7200
36000
836720
7200
43200
627006
△(m) 0.0090 0.0180 0.0271 0.0361 0.0430 0.0689
层次
6 5 4 3 2 1
弹性层间变形验算
层间剪力 Vi(KN)
层间刚度Di
层间侧移△ （m）
层间相对 层高hi(m) 弹性转角
下端刚接上端铰接框架柱层侧移刚度k值计算
下端刚接上端铰接框架柱层侧移刚度k值计算下端刚接上端铰接框架柱层侧移刚度k值计算在结构力学中，刚度是指物体抵抗外力中变形的能力。
对于框架结构而言，刚度是一个重要的参数，用来评估结构在侧移加载下的抗侧移能力。
在本文中，我们将讨论下端刚接上端铰接框架柱层的侧移刚度k 值的计算方法。
1. 概念解析下端刚接上端铰接框架柱层是指在框架结构中，下部柱层的下端与上部柱层发生刚性连接，而柱层的上端则通过铰接与梁连接。
这种结构形式常见于高层建筑的设计中，其特点是具有较高的抗侧移能力和柱层的柔性。
2. k值的意义侧移刚度k值是衡量柱层侧向变形和力学性能的重要参数。
它反映了柱层对侧向荷载的抵抗能力，即柱层侧移对应的弯矩与侧移的比值。
k 值越大，表示柱层的抗侧移能力越强，结构更加稳定。
3. k值的计算方法下端刚接上端铰接框架柱层侧移刚度k值的计算方法可以通过以下步骤进行：3.1 确定截面特性参数需要确定柱层截面的特性参数，包括截面的尺寸和材料的弹性模量。
这些参数是计算k值的基础。
3.2 假设截面形态在计算过程中，需要假设柱层截面的形态。
常见的假设有矩形截面、圆形截面等，根据实际情况选择最合适的截面形态。
3.3 确定受力分布根据柱层所受荷载的情况，确定它的受力分布。
具体包括确定柱层顶端的剪力和弯矩分布。
3.4 计算侧移位移根据刚度定义，侧移刚度k值可以通过计算柱层的侧移位移来获得。
侧移位移是指柱层在荷载作用下沿侧向方向发生的位移。
3.5 计算弯矩根据柱层受力情况、截面形状和受力分布，可以计算出柱层中不同位置的弯矩大小。
3.6 计算k值根据计算得到的侧移位移和弯矩，可以计算出柱层的侧移刚度k值。
4. 个人观点和理解下端刚接上端铰接框架柱层的侧移刚度k值计算是框架结构设计中的重要问题。
通过计算k值，可以评估柱层抗侧移能力的好坏，为结构的稳定性分析和设计提供依据。
在实际工程中，准确计算k值对于结构的安全性和经济性至关重要。
需要考虑材料参数的准确性、受力分布的合理性以及计算方法的有效性等因素。
侧移刚度计算
框架侧移刚度计算在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度、减少侧移，对于现浇楼面，考虑到这一有利作用，在设计梁的截面的惯性矩时，对现浇板的b 0b 02.0 1.5I I I I ==中框架梁，边框架梁。
本设计中框架柱采用C35混凝土，梁、板采用C30混凝土，海南三亚地区防震烈度7度，基本地震加速度0.1g 。
C30混凝土 E c =3.0×104N/mm 2框架柱1-5层均采用C35混凝土 E c =3.15×104N/m m 2横梁线刚度计算横梁线刚度i b 计算注：0I 为横梁的截面惯性矩 柱线刚度计算柱的侧移刚度D 值法计算 （1） 计算方法柱的侧移刚度按下式计算。
根据梁柱线刚度比K 的不同，结构平面布置图，可分为中框架中柱、边柱，边框架中柱、边柱和楼梯柱，其中楼梯柱的计算在楼梯配筋计算。
柱的侧移刚度D 值计算hiccD 212α=c α:柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下式计算，K 表示墙柱线刚度比。
修正系数c α值计算公式（2）框架侧移刚度值计算底层：框架中柱（B1、C1、B2、C2、B 3、C3、B4、C4、B5、C5、B6、C6点处的柱12根）K =ici i 21+=1025.3104.11108.4101010⨯⨯⨯+=4.9825.0++=K Kc α=0.785 hiccD 212α==33001025.321012785.0⨯⨯=28112.95 N/mm Di=∑D=12D=12×28112.95=337355.37 N/mm框架边柱纵向（A1、D1、A2、D2、A3、D 3、A4、D4、A5、D5、A6、D6、共12根）ici K 2==1025.3108.41010⨯⨯=1.4825.0++=K Kc α=0.57 hiccD 212α==33001025.32101257.0⨯⨯=20413.22 N/mmDi=∑D=12Di=12×20413.22=244958.68 N /mm框架边柱横向（A 、B 、C 、D 、A7、B7、C7、D7共8根）ici K 2==1025.3104.111010⨯⨯=3.5125.0++=K Kc α=0.73 hiccD 212α==33001025.32101273.0⨯⨯=26143.25 N/mm Di=∑D=8Di=8×26143.25=209146.01 N/m m2～5层：框架中柱（B1、C1、B2、C2、B3、C3、B 4、C4、B5、C5、B6、C6点处的柱12根）K =12342ci i i ii +++=()1025.32104.11108.41010102⨯⨯⨯⨯⨯+=4.98c α=2KK+=0.71h ic c D 212α==33001025.32101271.0⨯⨯=25427.00 N/mm Di=∑D=12D=12×25427.00=305124.00 N/mm框架边柱纵向（A1、D1、A2、D2、A3、D 3、A4、D4、A5、D5、A6、D6、共12根）ici i K 242+==1025.32108.421010⨯⨯⨯⨯=1.48c α=2KK+=0.43 h icc D 212α==33001025.32101243.0⨯⨯=15399.45 N/mm Di=∑D=12Di=12×15399.45=184793.39 N /mm框架边柱横向（A 、B 、C 、D 、A7、B7、C7、D7共8根）ici i K 242+==1025.32104.1121010⨯⨯⨯⨯=3.51c α=2KK+=0.64 hiccD 212α==33001025.32101264.0⨯⨯=22920.11 N/mmDi=∑D=8Di=8×22920.11=183360.88 N/m m 4）各楼层框架柱总的侧移刚度框架侧移刚度D 值（N/mm ）将上述不同情况下同层框架侧移刚度相同，即得框架柱各层层间侧移刚度∑D i各层层间侧移刚度（N/mm）∑D1/∑D2=791460.06/673278.27=1.18>0.7，故该框架为规则框架。
水平作用下框架结构侧移计算
一、横向水平地震作用下框架结构侧移验算1.横向框架梁的线刚度在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效线刚度，减小框架侧移。
为考虑这一有利作用，，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取05.1I I b =（0I 为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取00.2I I b =，计算结果如下表所示：2.柱的侧移刚度（D 值法）柱线刚度计算结果如下表：横向框架柱侧移刚度（D值）计算如下表所示：3.横向框架自振周期结构自振周期按顶点位移法计算，将各楼层面处的重力荷载代表值i G 作为水平荷载作用在各楼层标高处，按弹性方法求得结构顶点的假想侧移，并考虑填充墙对框架的影响取折减系数r ψ=0.7，计算结果如下表s T T T 65.03038.07.07.17.11=⨯⨯==μϕ4.横向水平地震作用及楼层地震剪力计算本结构重量和刚度沿高度方向分布比较均匀，高度不超过40m ，变形以剪切变形为主，故水平地震作用采用底部剪力法计算。
底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规则再分配给各个质点。
本设计为洛南县公安局办公楼位于洛南县内，根据设计条件，设防烈度为7，二类场地，设计地震分组为第一组，查表得，g T =0.35s ，max α=0.08。
特征周期值 （单位：s ）水平地震影响系数最大值max α注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g 和0.30g 的地区。
（1）结构总水平地震作用标准值EK F 因为1T =0.65s > g T =0.35s所以 α=max 21αηγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛T T g =08.00.165.035.09.0⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛=0.0458 537516323785.01=⨯==∑=ni ieq GcG KN2462537510458.0=⨯==eq EK G F α KN （2）顶部附加地震作用n F ∆因为1T =0.65s >35.04.1⨯=0.495s,所以应考虑附加水平地震作用。
框架计算简图及梁柱线刚度
一、框架梁柱线刚度初估梁柱截面尺寸： ⑴、梁：493010104254103010604.2500250121,500250·1093.4780010373.1108.2,10373.165030012122300,2173273121(,650,65097512181(,7800mm I mm mm h b mmN l EI i C mm I I mmb mm ～ h ～b mm h mm mm ～l ～h mm l b ⨯=⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯=========次梁取级，混凝土用取）取）⑵、柱：混凝土用30C 级按层高确定截面尺寸：底层取mm H 71006504506000=++=，mmN i mmmm h b mm mm ～H ～b c ·10896.15400/100.3800121800800,355473201151(1144⨯=⨯⨯⨯=⨯=⨯==取）底层mm N i c ·10442.17100/100.38001211144⨯=⨯⨯⨯=取梁的线刚度值为基准值1，则柱为：846.3，底层柱为：925.2，见下图2：G 44444G G G 3333321G21212121H J K L H J K L H J K L H J K L HJKL1.03.8462.9251.03.8461.03.8461.03.8463.8463.8463.8461.03.8461.03.8461.01.03.8461.03.8461.03.8461.03.8461.01.01.01.01.02.9252.9252.9252.9253.8463.846二、荷载计算双向板板厚：mm h mm ～l ～h 100,785.97501401(===取） 1、恒荷载计算：（标准值）⑴、屋面恒载：屋10 3.44 KN/ m 2 100厚现浇混凝土屋面板 0.1×25=2.5 KN/ m 2 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×20=0.2 KN/ m 2 合计： 6.14 KN/ m 2 ⑵、楼面恒载：楼10 0.7 KN/ m 2 结合层一道100厚现浇混凝土屋面板 0.1×25=2.5 KN/ m 210厚水泥砂浆抹灰 0.01×20=0.2 KN/ m 2 合计： 3.4 KN/ m 2 ⑶、梁自重：主梁mm mm h b 650300⨯=⨯主梁自重 25×0.3×(0.65-0.1)=4.125 KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×(0.65-0.1+0.3) ×2×20=0.34KN/m合计： 4.465 KN/m 次梁自重 25×0.25×（0.5-0.1 ）＝2.5 KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×（0.5-0.1+0.25）×2×20＝0.26KN/m 合计： 2.76KN/m⑷、柱自重：mm mm h b 800800⨯=⨯柱自重 25×0.8×0.8＝16KN/m 10厚水泥砂浆抹灰 0.01×0.8×4×20＝0.64KN/m合计： 16.64KN/m⑸、外墙自重：粉煤灰轻渣空心砌块：自重取8.0 KN/ m3标准层 8×0.2×（5.4-0.65）＝7.6KN/m 水刷石外墙面 5.4×0.5＝2.7KN/m 水泥粉刷内墙面 （5.4-0.65）×0.36＝1.71KN/m 合计： 12.01KN/m 底层 8×0.2×（7.1-0.65）＝10.32KN/m 水刷石外墙面 6.0×0.5＝3.0 KN/m 水泥粉刷内墙面 （6.0-0.65）×0.36＝1.926 KN/m 合计： 15.246 KN/m ⑹、内墙自重：(同外墙)标准层 8×0.2×（5.4-0.65）＝7.6 KN/m 水泥粉刷墙面 （5.4-0.65）×2×0.36＝3.42 KN/m 合计： 11.02 KN/m 底层 8×0.2×（6-0.65）＝8.56 KN/m图2. 梁、柱相对线刚度图水泥粉刷墙面 （6-0.65）×2×0.36＝3.852 KN/m 合计： 12.412 KN/m 2、恒载作用下框架受力分析：板传到次梁以及次梁传到主梁的荷载按三角形和梯形进行传递，计算时折算为均布荷载。
框架柱抗侧移刚度验算 Microsoft Word 文档
1.水平荷载作用下框架结构的变形验算前面已经得到该框架结构各层梁柱的线刚度。
1.1首先进行风载作用下的水平位移变形验算。
对于框架各层层间的位移：（1）首层：Δu 1 =( P 1+P 2+P 3+P 4+P 5)/K 1=（14.818+15.70+14.36+13.385+14.929）/46383.75=73.192/46383.175Δu 1/H 1 =0.001577985/4.8=，经验算符合要求。
用同样的验算方法可得到其他各层也符合抗侧移要求。
（2）最上层顶点位移验算：U =Δu 1 +Δu 2 +Δu 3+Δu 4 +Δu 5 =0.001577985+0.000540884+0.000399402+0.000257919+0.000116437= 0.003296798 mU/H = 0.003296798/(4.8 + 3.9×4) =697001＜6501，经验算也符合要求。
1.1然后进行水平地震作用下的水平位移变形验算。
（1）首层：Δu 1=F Ek1/K 1 = 229.259/46383.175 = 0.004942718mΔu 1/H 1 =0.004942718/4.8=，经验算符合要求。
用同样的验算方法可得到其他各层也符合抗侧移要求。
（2）最上层顶点位移验算：U =Δu 1 +Δu 2 +Δu 3+Δu 4 +Δu 5=0.004942718+0.0042618+0.003659396+0.002798763= 0.022709826 m U/H = 0.022709826 /(4.8 + 3.9×4) =8361＜6501，经验算也符合要求。
验算完毕。
3 重力荷载代表值计算及框架侧移刚度计算
3 重力荷载代表值计算及框架侧移刚度计算楼层重力荷载代表值=全部的恒载+50%的楼面活荷载屋面重力荷载代表值=全部的恒载+50%的屋面雪荷载3.1 恒载标准值计算3.1.1 屋面楼面恒载计算屋面永久荷载标准值（上人）：C细石混凝土 1.0 kN/m2 40厚201.2厚高分子卷材 0.15 kN/m225厚1：3水泥砂浆 20×0.025=0.5k N/m2 90厚水泥珍珠岩板2×0.09=0.18kN/m2最薄处15厚水泥焦渣 13×0.015=1.95kN/m2 120厚钢筋混凝土板25×0.12=3kN/m2合计 6.797kN/m2屋面永久荷载标准值（不上人）：20厚水泥砂浆 20×0.02=0.4 kN/m21.2厚合成高分子防水卷材 0.15 kN/m225厚水泥砂浆 20×0.025=0.5k N/m2 65厚聚苯乙烯保温板 0.2×0.065=0.013kN/m2最薄处15厚1：6水泥焦渣 13×0.015=1.95kN/m2 120厚钢筋混凝土板25×0.12=3kN/m2合计 6.183kN/m2楼面永久荷载标准值：普通楼面8厚瓷面砖19.8×0.008=0.16kN/m2 30厚1:3水泥砂浆20×0.03=0.6kN/m2 30厚聚苯乙烯泡沫板保温层0.2×0.03=0.006kN/m2 10厚1：3水泥砂浆 20×0.01=0.2kN/m2 120厚钢筋混凝土板25×0.12=3kN/m2合计 4.136kN/m2卫生间楼面8厚瓷面砖19.8×0.008=0.16kN/m2 50厚1:3水泥砂浆20×0.05=1kN/m21.5厚合成高分子 0.15kN/m2100厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m2 10厚水泥石灰膏砂浆0.01×17=0.17kN/m2 合计 3.98 kN/m2一层地面永久荷载标准值： 普通楼面8厚地砖地面 19.8×0.008=0.16kN/m 25厚石灰砂浆 20×0.005=0.1kN/m 2 20厚1:3水泥砂浆 20×0.02=0.4kN/m2 60厚混土垫层 25×0.06=1.5kN/m 23：7灰土 17.5×0.15=2.625kN/m 2合 计 4.695kN/m 2 卫生间地面8厚地砖 0.008×19.8=0.16kN/m 2 30厚1:3水泥砂浆 20×0.03=0.6kN/m 2 1.5厚合成高分子 0.15kN/m 2 1：3水泥砂浆最薄处20厚 20×0.02=0.4kN/m 2 10厚水泥石灰膏砂浆 0.01×17=0.17kN/m 2合 计 2.81kN/m23.1.2 第一层结构构件自重计算取基础埋深为2.5m ，基础高为1m ，则一层柱高为1 3.6 2.5 1.00.45 5.55h m =+-+=，故取一层柱高为1h 5.6m =表3-1 梁、柱自重重力荷载代表值计算及框架侧移刚度计算墙体为填充墙，材料为蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，电梯间填充墙为普通砖墙318KN /m ，外墙厚300mm ，内墙厚为200mm 。
框架侧移刚度计算
0.89 0.31 2.1342E+0 6
0.5
3 5.21E-03 5.21E+04 梁4+4
0.89 0.31 2.1342E+0 6
0.5
3 5.21E-03 5.21E+04 梁4+4
0.89 0.31 2.1342E+0 6
0.5
3 5.21E-03 5.21E+04 梁4+4
0.89 0.31 2.1342E+0 6
1.44
0.42
2.9106E+0 4
2
0.5
3
5.21E-03
5.21E+04
梁 1+2+1+2
1.44
0.42
2.9106E+0 4
2
0.5
3
5.21E-03
5.64E+04
梁 1+2+1+2
1.33
0.40
3.0076E+0 4
2
0.5
3.45 5.21E-03 4.91E+04 梁1+2
1.53 0.58 2.8458E+0 2
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
层次
E
6 3.00E+07 5 3.00E+07 4 3.00E+07 3 3.00E+07 2 3.25E+07 1 3.25E+07
b(m)
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
柱的侧移刚度计算(边框架中柱B轴)
h(m)
层高（m）
Ic
框架侧移刚度计算
框架侧移刚度计算3.1横梁、纵梁、柱线刚度计算一、横梁线刚度i b的计算：I=bh3/12二、纵梁线刚度i b的计算：三、柱线刚度ic的计算：I=bh3/123.2各层横向侧移刚度计算在框架结构中为考虑横梁在水平地震作用中有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取I=2.0 I0。
框架侧移刚度D值计算楼层简图K αD(kN/m) 边柱中柱底层12ci iKi+=0.52KKα+=+212ciDhα=一般层12342ci i i iKi+++=2KKα=+212ciDhα=横向框架层间侧移刚度计算1、底层①A-1、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、A-9、A-10（10根）K=3.72/7.09 =0.525αc=(0.5+K)/(2+K)=0.406D i1=αc×12×i c/h2=0.406×12×7.09×1010/49502=14096(kN/m)②D-1、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7、D-8、D-9、D-10（10根）K=4.94/7.09=0.697αc=(0.5+K)/(2+K)= 0.444D i2=αc×12×i c/h2=0.444 ×12×7.09×1010/49502=15411(kN/m)C-2、C-3、C-4、C-5、C-5、C-6、C-7、C-8、C-9（8根）K=（3.72+4.94）/3.42=2.532αc=(0.5+K)/(2+K)=0.669D i4=αc×12×i c/h2=0.669×12×3.42×1010/49502=11206(kN/m)C-1、C10（2根）K=（3.72+4.94）/7.09=1.221αc=(0.5+K)/(2+K)= 0.534D i3=αc×12×i c/h2=0.543×12×7.09×1010/49502=18553(kN/m)∑D1=14096×10+15411×10+11206×8+18553×2=421824(kN/m)2、第二层和第三层：①、A-1、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、A-9、A-10（10根）K=3.72×2/（10.6×2）=0.351αc=K/(2+K)=0.149D i1=αc×12×i c/h2=0.351×12×10.6×1010/33002=17439(kN/m)②D-1、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7、D-8、D-9、D-10、（10根）K=4.94×2/（10.6×2）=0.466αc=K/(2+K)=0.189D i2=αc×12×i c/h2=0.466×12×10.6×1010/33002=22073(kN/m)③、C-1、C-10 （2根）K=(3.72×2+4.94×2)/( 10.6×2)=0.817αc=K/(2+K)=0.290D i3=αc×12×i c/h2=0.817×12×10.6×1010/33002=33876(kN/m)④、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7、C-8 、C-9（8根）K=(3.72×2+4.94×2)/（5.13×2）=1.688αc=K/(2+K)=0.458D i4=αc×12×i c/h2=0.458×12×5.13×1010/33002=25873(kN/m)∑D2-3=17439×10+22073×10+33876×2+25873×8=669856(kN/m)3、顶层：①、A-1、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、A-9、A-10（10根）K=3.72×2/（9.49×2）=0.392αc=K/(2+K)=0.164D i1=αc×12×i c/h2=0.164×12×9.49×1010/37002=13632(kN/m)②D-1、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7、D-8、D-9、D-10、（10根）K=4.94×2/（9.49×2）=0.521αc=K/(2+K)=0.207D i2=αc×12×i c/h2=0.207×12×9.49×1010/37002=17191(kN/m)③C-1、C-10 （2根）K=(3.72×2+4.94×2)/(9.49×2)=0.913αc=K/(2+K)=0.313D i3=αc×12×i c/h2=0.313×12×9.49×1010/37002=26071(kN/m)④C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7、C-8 、C-9（8根）K=(3.72×2+4.94×2)/（4.57×2）=1.895αc=K/(2+K)=0.487D i4=αc×12×i c/h2=0.487×12×4.57×1010/37002=19490(kN/m)∑D4=13632×10+17191×10+26071×2+19490×8=375964(kN/m)横向框架梁的层间侧移刚度为：。
钢结构 柱和支撑的设计
5.其他
强：梁与柱刚性连接时，柱在梁翼缘上 下各500mm的范围内，柱翼缘与柱腹板 间或箱形柱壁板间的连接焊缝应采用全 熔透坡口焊缝。
整理课件
29
6.改进节点
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。
塑性铰所在截面
54
* 地震区的工字形截面中心支撑 宜采用轧制宽翼缘H型钢；
* 如果采用焊接工字形截面，则 其腹板和翼缘的连接焊缝应设 计成焊透的对接焊缝；
* 与支撑相连接的柱通常加工成 带悬臂梁段的形式，以避免梁 柱节点处的工地焊缝。
整理课件
55
4.3.4.2 偏心支撑
1. 偏心支撑的性能与特点
(a) 门架式 (b) 单斜杆式 (c) 人字形 (d) V形
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
整理课件
13
柱节点域设计
N c1
M c1 V c1
M b1
V b1
Vb2 hb hb1
M b2
V c2
M c2 N c2
hc
h c 1 整理课件
14
1. 节点域厚度要求
(hb hc 90
)
tw
2. 节点域抗剪强度
Mb1Mb2 Vc1Vc2
(Aw A)0.3
(Aw A)0.3
a1.6Mlp Vl
a [ 1 .1 0 5 .5(A wA )1 .] 6 M lp V l
N V
N、V —— 耗能梁段的轴力、剪力设计值
Aw——
耗能梁段腹板面积 整理课件
60
6. 耗能梁段强度验算
下端刚接上端铰接框架柱层侧移刚度k值计算
下端刚接上端铰接框架柱层侧移刚度k值计算柱层侧移刚度（k值）是指在垂直荷载作用下，柱子侧向位移与作用力之间的关系。
计算柱层侧移刚度的常用方法有刚度平衡法和能量法。
1. 刚度平衡法刚度平衡法是通过平衡内力和外力的刚度来计算柱层侧移刚度。
具体步骤如下：(1) 假设柱子在侧向位移下的准静态平衡状态，柱子内力可按弹性理论计算；(2) 根据柱子截面尺寸、材料性能和工程要求，取得合适的应力应变关系，计算柱子内力；(3) 根据柱子在侧向位移下的平衡力，建立内力平衡方程，求解柱层侧移刚度。
刚度平衡法的计算结果可通过试验验证，是一种简单有效的计算方法。
2. 能量法能量法是通过建立柱子的势能和柱子所受外力的势能之间的平衡关系，计算柱层侧移刚度。
具体步骤如下：(1) 根据荷载作用下的位移状态，建立柱子的几何和力学模型；(2) 计算柱子内力，包括弯矩和剪力；(3) 建立能量平衡方程，包括应变能和外力做功的平衡，求解柱层侧移刚度。
能量法不仅考虑了柱子的几何形变，还考虑了材料的非线性特性，计算结果更接近实际情况。
在计算柱层侧移刚度时，需要考虑以下几个因素：a. 材料性能：柱子的侧移刚度与材料的弹性模量、截面尺寸和材料的弯曲承载力有关。
需根据工程要求选择合适的材料。
b. 截面形状：柱子的截面形状对侧移刚度有直接影响。
常用的截面形状有矩形、圆形、T形等。
在设计时要根据不同的截面形状选择合适的计算方法。
c. 支座约束：柱子的侧移刚度还与支座的约束方式有关。
支座的刚度越大，柱层侧移刚度越大。
d. 荷载类型：柱子所受的荷载类型和荷载值对侧移刚度的计算也有直接影响。
不同类型的荷载（如点载、均布载）和荷载工况需根据实际情况进行判断和选择。
以上是关于柱层侧移刚度（k值）计算的一些相关参考内容。
在实际工程设计中，设计人员还需根据具体的工程要求和实际情况进行综合考虑和计算。
钢框架柱间支撑节点计算__概述说明以及解释
钢框架柱间支撑节点计算概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文主要研究钢框架结构中柱间支撑节点的计算方法和参数确定。
在钢框架结构设计中，节点是连接柱与横梁之间的重要组成部分，承担着传递荷载和保证整体结构稳定的重要功能。
因此，对于节点进行准确的计算和合理的设计至关重要。
1.2 文章结构本文包含五个主要部分，分别为引言、钢框架柱间支撑节点计算、节点计算概述说明、节点计算解释以及结论与展望。
在引言部分，我们将介绍本篇文章的背景和目标，并简要说明各个章节的内容。
接下来，在第二部分中，我们将详细探讨钢框架柱间支撑节点的定义、作用、计算方法以及参数确定等方面。
第三部分将对节点计算进行概述说明，包括初始节点强度设计要求、节点刚度计算方法以及非线性行为分析和设计要求。
第四部分将进一步解释不同承载力下的节点设计细节，并介绍连接件和施工注意事项。
最后，在结论与展望部分，我们将总结本文的主要观点，并提出存在的问题和进一步的研究展望。
1.3 目的本文旨在详细介绍钢框架柱间支撑节点的计算方法和参数确定，并对节点计算进行概述说明。
通过深入研究这些内容，我们希望能够为钢框架结构设计人员提供有关节点计算的准确指引，以确保结构的安全性和稳定性。
同时，本文还将提出一些需要进一步研究和改进的问题，以促进相关领域的发展。
2. 钢框架柱间支撑节点计算2.1 节点的定义和作用在钢框架结构中，柱间支撑节点是连接结构中柱子和梁之间的重要部分。
其主要作用是承受来自上部荷载的传力并将其合理地引导到其他结构部件中。
节点所承受的荷载包括重力荷载、水平荷载和轴向荷载等。
2.2 节点计算方法节点计算通常包括强度设计和刚度设计两个方面。
在强度设计方面，首先需要确定节点所承受的各种力的大小，如剪力、轴压力等。
然后根据材料的强度性能和结构的安全性要求，通过应力分析方法计算节点在各个方向上的受力情况，并验证其是否满足设计标准。
而在刚度设计方面，则需要考虑节点对整个结构体系刚度的影响。
一种确定框架结构侧移刚度的方法
一种确定框架结构侧移刚度的方法一种确定框架结构侧移刚度的方法框架结构是建筑工程中常用的结构形式，主要由元素构成，如梁、柱、支撑、支承等，它们连接在一起，形成一个整体结构。
框架的静力性能主要取决于其构件的材料性能和尺寸及结构的设计，而各构件之间的组合方式也会影响框架的力学特性。
为了保证框架结构的稳定性，需要测量框架结构的侧移刚度，即框架结构在侧向位移作用下产生的刚度。
一种确定框架结构侧移刚度的方法是采用模型试验法，即使用相应的模型结构和实际框架结构，用相同的分析方法得出相应的侧移刚度。
此方法需要构建一个真实的模型，模拟实际框架结构的材料、尺寸和组合方式，然后用类似的计算方法（如有限元分析）计算模型结构的侧移刚度。
模型结构分析完成后，得到的侧移刚度乘以模型尺寸放大系数，即可得到实际框架结构的侧移刚度。
1. 构建模型结构构建模型结构时，应根据实际情况，按比例缩小框架结构的尺寸，使模型结构尽可能接近实际结构的特征。
根据结构的不同特征，可采用改变比例系数或调整材料强度的方法来达到最佳的模拟效果。
模型结构构造完成后，即可进行模型分析。
2. 力学模型分析力学模型分析可以采用有限元分析，即用有限元法求解框架结构运动方程，得到框架结构的相关参数，如位移、应力、应变等。
在构建有限元模型时，可根据框架结构的不同特征，分别构建梁、柱、节点等构件，并给出各构件的相关参数，如材料类型、截面类型、杆件长度等。
3. 计算侧移刚度在进行有限元分析时，可按照实际情况，指定相应节点上的外力，使模型结构受到侧向位移作用，并计算框架结构的侧移刚度。
此时，可按照结构的不同部分，分别计算框架结构的横向、竖向侧移刚度。
4. 得出实际框架结构的侧移刚度实际框架结构的侧移刚度可按照模型结构的侧移刚度乘以模型尺寸放大系数得出。
此外，还可以对模型结构的材料、尺寸及组合方式进行不同的调整，以得出更加准确的侧移刚度值。
以上就是一种确定框架结构侧移刚度的方法，它可以将实际框架结构的特征模拟得更加准确，从而准确测量框架结构的侧移刚度，保证框架结构的稳定性。
4 框架侧移刚度的计1
框架侧移刚度的计算根据规范可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：边框架梁I=1.5I中框架梁I=2I取结构图中11号轴线的一榀框架进行计算4.1 横梁线刚度i b的计算表4－1 横梁线刚度i b计算表类别E c(N/mm2)b(mm)h(mm)I0(mm4)l(mm)E c I0/l(kN·m)1.5E c I0/l(kN·m)2E c I0/l(kN·m)AB跨 3.0⨯104250 400 1.3⨯1092400 2.25⨯1010 4.5⨯1010 BC跨 3.0⨯104300 700 10.5⨯1097500 4.2⨯1010 6.3⨯1010 4.2 柱线刚度i c的计算表4－2 柱线刚度i c计算表层次E c(N/mm2)b（mm）h（mm）h c（mm）I c（mm4）E c I o/l（kN·m）1~2 3.0⨯104400 400 4500 2.1⨯109 1.4⨯1010 3~5 3.0⨯104400 400 3700 2.1⨯109 1.7⨯10106 3.0⨯104400 400 3300 2.1⨯109 1.9⨯10104.3各层横向侧移刚度计算4.3.1 底层A、D柱i=2.37αc=(0.5+i)/(2+i)=0.66D11=αc×12×i c/h2=0.66×12×1.9×1010/33002=13818B，C柱i=(4.5+3.2)/1.9=6.18αc=(0.5+i)/(2+i)=0.82D12=αc×12×i c/h2=0.82×12×1.9×1010/33002=171684.3.2 第二层1，4号柱i=4.5×2/（1.9×2）=2.37αc=i/(2+i)=0.54D21=αc×12×i c/h2=0.54×12×1.9×1010/33002=113052，3号柱i=4.5×2+3.2×2/（1.9×2）=4.05αc=i/(2+i)=0.67D22=αc×12×i c/h2=0.67×12×1.9×1010/33002=140284.3.3 三、四、五层三层，四层和五层的计算结果与二层相同D31=D34=11305D32=D33=14028D41=D44=11305D42=D43=14028D51=D54=11305D52=D53=14028表4-3横向侧移刚度统计表层次 1 2 3 4 5∑D i （N/mm ）61972×15=929580 50666×15=759990 759990 759990 759990该框架为横向承重框架，不计算纵向侧移刚度。
有侧移框架柱计算长度系数的计算
有侧移框架柱计算长度系数的计算及对《钢规》的一点疑问说明：本文中《钢规》指GB50017-2003《钢结构设计规范》，美标指ANSI/AISC 360-05 Specification for Structural Steel Buildings.《钢规》第2章术语和符号2.1.14对“计算长度”的定义：构件在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度，用以计算构件的长细比。
一、概述通常我们在设计验算一个钢框架的稳定性时，都是根据《钢规》中的计算长度法把框架稳定简化成柱子构件的稳定问题来对待，求柱子的计算长度的目的不光是为了验算柱子本身的稳定性，更主要的是验算框架的整体性。
这里，任何一根框架柱都不是孤立存在的，框架中的其它构件对整体的稳定性都是相关的。
《钢规》中在验算压弯构件稳定问题时的几个公式（式5.2.2-1、式5.2.2-3）和强度验算公式相比也只是添加了稳定系数、等效弯矩系数，其它和强度验算是完全一样的，那么如何体现结构的整体稳定性呢？就是通过稳定系数和等效弯矩系数。
而稳定系数又和构件的计算长度是直接相关的。
在与柱翼缘平行的平面内，通常布臵斜撑构成无侧移体系，此种体系的柱子的计算长度系数都小于1，实际应用中简化计算取1，本文只讨论在与柱腹板平行的平面内的柱子的计算长度系数。
二、规范中的计算方法2.1. 《钢规》中有侧移框架柱计算长度系数的计算方法附录D 表 D-2 注1，对有侧移框架柱的计算长度系数μ值按下式计算：0cos )(6sin 3621221=⋅++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-μπμπμπμπK K K K 其中1K ，2K 分别为相交于柱上端、柱下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值。
《钢规》条文说明5.3.3中提到，以上计算的基本假定为：1 材料是线弹性的；2 框架只承受作用在节点上的竖向荷载；3 框架中的所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载；4 当柱子开始失稳时，相交于同一点的横梁对柱子提供的约束弯矩，按柱子的线刚度之比分配给柱子；5在无侧移失稳时，横梁两端的转角大小相等方向相反；在有侧移失稳时，横梁两端的转角不但大小相等而且方向亦相同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｓ≥ ３ １２ （． 一 Ｎ 。 ） （） １
单 斜撑 Ａ 单 斜 撑 Ｂ 交 叉撑 人 字 撑 Ｖ 形 撑
网
Ｗ 形 撑
图 ２ 支撑 的形 式
在求 取侧移 刚度时 ， 计算模 型假定满 足以下条件 ：） １ 材料 为
线 弹性 ； ） ２ 不考虑柱子及横梁的连续性 ； ） ３ 斜撑 杆内力大小相等 ；
以用 于 工 程 设 计 。
关键词 ： 钢结构 ， 支撑 ， 侧移 刚度 中图分类号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ３５４ 火 力发 电厂钢结构厂房 常采用 框排架结构 体系 ， 即横 向为 钢
接 框架 ， 有 梁 与 柱 钢 接 ， 向 为 铰 接 排 架 ， 梁 与 柱 铰 接 。若 当 所 纵 横
也 为铰 接 ， 撑 布 置 在 厂 房纵 向 １３的 位 置 。两 道 支 撑 分 别 支 撑 支撑位 移计算 中 ， 支 ／ 柱子轴 向变形产生的侧移也不能忽略。
相邻 ８根柱 ， 于柱底部 为铰 接 ， 梁也为铰 接的情况 ， 对 横 若不考虑
同时 ， 电厂主厂房 中 由于工艺 或建筑 的要 求 ， 发 支撑布 置 的
贝１移刚度 ： ４９ 贝
ｓ： １ （） ４
若满足则为强支撑框 架 ， 的失稳模 式 为无侧 移失 稳 ， 柱 若不
６ 。 。 ＝ ／ ∑ｈ
（） ３
因此 ， 单位力下 的位移 。 可利用虚功原理 ， 按式 （ ） ５ 求取。
１ ＝∑Ｊ ＫＦ × ｌ ｒ Ｎｄ ． Ｎ ｓ
第３ ６卷 第３ 期 １
・
５２ ・
２０ １０年 １ １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ｌ １３ ． Ｎｏ ． ２ ０ ｖ ０ｌ
・
结 构
・抗 震
・
文章编号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ３ —０ ２０ １０ ・８ ５ ２ １ ） １０ ５ －３
Ｓ ３ ∑Ｎ ≥． ６ ｏ （ 叠加 ， ２ ） 水平力由各层 的斜 撑杆承担 ， 斜撑 杆错位布 置时 ， 水平 力通 此时支撑结构 若 能满 足此 条件 ， 结 构可 按无 侧 移结 构 计 过水平横杆在上下支撑之间传递 。 则
设 支 撑 结 构 有 ｍ跨 ， 层 ， 顶 作 用 单 位 水 平 力 Ｐ＝１ 第 ｉ ｎ 柱 ， 层
的抗侧刚度是否满足 强支撑 的要求 ， 并合理 的设置支撑 形式及 截 面， 本文将给出简化计算 方法及程序编制原理以供设计人员参考 。
１ 支撑 的侧 移 刚度 要求
按 Ｇ ０１— ０ 钢结构设计规范（ Ｂ５０７ ０３ ２ 以下简称《 钢规》 第 ５ ３３ ） ．． 条第 ２款 ， 支撑结构 的侧移 刚度 （ 产生单位 倾角 的水平力 ） Ｓ满足
， 水平杆 内力 Ｎ 第 ｉ Ｂ 层支撑布
作者 简 介 ： 武
江 （ ９９ ， ， 士 ， 理 工 程 师 ， 东 省 电力 设 计 研 究 院 ， 东 广 州 １７ －）男 硕 助 广 １６ 一） 男 高级 工 程 师 ， 东 省 电 力设 计 研 究 院 ， 东 ， 州 广 广 黄 长华 （９ ２ ， ， 级 工 程 师 ， 东 省 电力 设 计 研 究 院 ， 东 广 州 １７ －）女 高 广 广
（） ５
传统的计算方法认为柱子的轴 向刚度较 大 ， 以忽 略柱子 的 可 轴向变形。实际 』虽然 支撑 的轴 向刚度可 能是柱子 轴 向刚度 的 二
图 １ 主 厂 房 结 构 示 意 图 几分之一甚至十几分 之一 ， 但是 在柱顶水 平力作 用下 ， 柱子 的轴 如图 １ 所示 ， 主厂房 的纵 向柱列 ， 所有 框架梁 与柱铰接 ， 柱脚 力也是支撑 轴力 的好 几倍 ， 特别是 当层 数较多时 ， 误差更 大， 故而
４ 只考虑支撑斜杆 ， ） 水平系杆及柱子 的轴 向刚度。
欲求支撑结构的侧 向刚度 ， 先求 得单位力 Ｐ：１ 用下 的位 作 能满足 ， 则为 弱支 撑框架 ， 的稳定 承载力 介于无 侧移 与有 侧移 移 。则 产生 的倾 角 ： 柱 ， 之 间， 轴压稳定 系数需按《 钢规》 ５３ ３２ 式计算。 （ ． ．－）
支撑刚度 ， 此列柱为机动体系 ， 柱子有侧移稳定承载力 ． ｏ ＝０ 实际情 况往往 比较复 杂。同一跨 柱列 支撑 的形 式上 下层往 往不 Ｎ。 ， 同， 同一列支撑也会 因工艺 的原 因而布 置到相邻 跨 ， 对于这 些情 则式 （ ） １ 可化简为 ： 况， 可以认为支撑结 构整体的侧移刚度 是各层侧 移刚度的“ 串联 ”
文献标识码 ： Ａ
２ 支撑侧移刚度计算
支撑的形式多种多样 ， 常见的有交叉撑 ， 人字撑， 单斜杆撑， Ｙ形 柱脚也 设为铰接 时 ， 向则 完全依 靠支撑 来抵抗 水平 力 ， 纵 支撑 的 撑 ， Ｖ形撑 ， 形撑等。本 文将支撑 分为 以下 ６种情况 ， ｗ 如图 ２所 形式 ， 布置方式 ， 侧移 刚度大小决定着 结构整体 的抗 侧刚 度 ， 而且 示。Ｙ形撑可按单斜撑 Ａ或 Ｂ考虑 ， 副杆仅考虑减小 主杆平面内 影响框 架柱 的稳定承 载力。如何求 取支撑 的抗侧 刚度 ， 验证支 撑 计算长度 ， 不参与计算。
钢 框 架柱 间支撑 侧 移 刚度 简 化 计 算及 程 序 设 计
武 江 张略秋
摘
黄 长 华
要： 针对 Ｇ ０ １—０ ３钢结构设计规 范相关规定 ， Ｂ５０ ７２０ 给出 了柱脚铰接 时各种 常见支撑形 式的侧 移 刚度 的简化计算方
法， 同时使用 Ｓ Ｐ ００建 立多组模 型对 计算结果进行验证 ， Ａ ２０ 结果表 明简化计算 方法的结果 与 Ｓ Ｐ ００计算结果吻合 ， Ａ ２０ 可
算， 框架柱 纵 向计 算 长度 可取 侧 向支撑 点 间 的距 离。实 际工 程
中， 为减小柱子截面 ， 增大柱子 的稳定 承载力 ， 通常都设 计为 强支 列柱的轴力 Ｎ 斜撑杆 内力 Ｃ 置在第 跨 。 撑结构 ， 即使支撑的侧移刚度满足式（ ） ２。
收稿 日期 ：０ ００ ．１ ２ １—７ ０