第4章轴心受力构件4(2011)

2．梁支承于柱侧面的铰接连接
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。
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。 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。
接形式、构造细节的不同而异。进行结构设计时，必须通 设计部门很难办到，因此目前较少采用半刚性连接节点。
过试验或其他方法提供较为准确的节点弯矩——转角关系。
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。 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。
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
15-20mm
t≥14mm N/2
l/2
l
加劲肋与柱腹板的连接焊缝按承受剪力V=N/2 和弯矩M=Nl/4计算。
15-20mm
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。
间设置隔板，以增加靴梁的侧向刚度；同时，底板被进 一步分成更小的区格，底板中的弯矩也因此而减小。 图8.6.1(c)是格构柱仅采用靴梁的柱脚型式。 图8.6.1(d)在靴梁外侧设置肋板，使柱子轴力向两
个方向扩散，通常在柱的一个方向采用靴梁，另一方向
设置肋板，底板宜做成正方形或接近正方形。
此外，在设计柱脚中的连接焊缝时，要考虑施焊的
接焊缝连接。
这种节点连接包括高强度螺栓和焊缝两种连接件，要求它 们联合或分别承受梁端的弯矩和剪力，常称为混合连接。
§4-6 柱脚节点
1 .柱脚的形式与构造
柱脚的础。基础一般由钢筋混凝土做成， 其强度远比钢材低。为此，需要将柱身的底端放大，
以增加其与基础顶部的接触面积，使接触面上的压应
a1— 构件截面高度； t1— 靴梁厚度一般为10～14mm； L c— 悬臂长度，c=3～4倍螺栓直 径d，d=20～24mm，则 L 可求。
a
b1
(2)底板的厚度 底板的厚度，取决于受力大小，可将其分为不同 受力区域：一边(悬臂板)、两边、三边和四边支承板。 ①一边支承部分（悬臂板）
q c2 M1 2
(4 64)
q N An
a1 t1 B t1
B a1 2t 1 2c
②二相邻边支承部分：
a
M2 β q a
2 2
(4 65)
L
b1
式中： a 2--对角线长度； β --系数，与 b2 / a 2 有关。 b2 –内角顶点至对角线的垂直距离；
b2/a2
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 ≥1.2 0.026 0.042 0.056 0.072 0.085 0.092 0.104 0.111 0.120 0.125
方便与可能性。
柱脚通过预埋在基础上的锚栓来固定。锚栓按柱脚 是铰接还是刚接进行布置和固定。铰接柱脚只沿着一条 轴线设置两个连接于底板上的锚栓（图8.6.1），锚栓固
定在底板上，对柱端转动约束很小，承受的弯矩也很小，
接近于铰接。底板上的锚栓孔的直径应比锚栓直径大 0.5~1.0倍，并做成U形缺口，待柱子就位并调整到设计
(4 63)
式中：fc--混凝土轴心抗压设计强度； βl--基础混凝土局部承压时的强度提高系数。 fc 、βl均按《混凝土结构设计规范》取值。
An—底版净面积，An =B×L-A0。 Ao--锚栓孔面积，一般锚栓孔直径为锚栓直径的
1～1.5倍。
a1 t1 B t1
2.柱脚的计算 (1)底板的面积 假设基础与底板间的 压应力均匀分布。
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。 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
变，但又受到一定程度的约束。
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
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
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
垫板
柱顶板
填板
焊缝
加劲肋
构造螺栓
焊缝
柱身
梁
突缘
梁
填板

柱顶板

柱
垫板 加劲肋
（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。 （3）加劲肋
位置后，再用垫板套住锚栓并与底板焊牢。在铰接柱脚
中，锚栓不需计算。
柱脚的剪力主要依靠底板与基础之间的摩擦力来传
递。当仅靠摩擦力不足以承受水平剪力时，应在柱脚底板 下面设置抗剪键，如图8.6.3所示，抗剪键可用方钢、短T
形钢做成。也可将柱脚底板与基础上的预埋件用焊接连接。
靴梁 隔板 底板 L
a
b1
N An l fc
β
a1 t1 B t1
M3 β q a
2 1
(4 66)
L
a
b1
式中： a1--自由边长度； β --系数，与 b1 / a1 有关。
b1/a1
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1.0
1.1
β
0.026 0.042 0.056 0.072 0.085 0.092 0.104 0.111 0.120 0.125
梁需要现场定位、工地高空施焊，不便于施工。 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。 图8.3.3（c）为梁腹板与柱翼缘采用连接角钢和高强度 螺栓连接，并利用高强度螺栓兼作安装螺栓。 横梁安装就位后再将梁的上、下翼缘与柱的翼缘用坡口对
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