钢材有弯曲和凹凸不平时，应先矫正，以减小号料误差。为了表示材料的利用程度，将零件的总面积与板料总面积之比称为材料的利用率，用百分数表示。根据图纸直接在板料和型钢上号料时，应检查号料尺寸是否正确，以防产生错误，造成废品。不同规格、不同钢号的零件应分别号料，号料应依据先大后小的原则依次号料，且应考虑设备的可切割加工性。表5-7 常用号料标号......
2023-08-22
钢构件的设计以及技巧
【摘要】：当梁上设有符合第3.2.2节1中规定的整体铺板时，可不计算整体稳定性。表6.12-4 框架梁板件宽厚比限值注：1.为梁的轴压比，其中，Nb为梁的轴向力，A为梁截面面积，f为钢材强度设计值。图6.12-2 单斜杆支撑的布置支撑杆件长细比 中心支撑杆件长细比应符合表6.12-7的规定。
1.梁
（1）抗弯强度 受弯构件强度计算可采用式（3.2-1）进行。应用式（3.2-1）时，γx在非抗震设防情况下按表3.2-1取用，抗震设防时，宜取1.0。抗震设防时，钢材的强度设计值f应除以承载力抗震调整系数γRE（按表6.12-2规定选用）。
（2）抗剪强度 在主平面内受弯的实腹构件，其抗剪强度应按式（3.2-2）计算。
框架梁端部截面的抗剪强度，应按下列公式计算：
τ=V/Awn≤fv （6.12-10）
式中 Awn——扣除扇形切角和螺栓孔后的腹板受剪面积。
（3）整体稳定 梁的稳定，除设置刚性铺板情况外，应按式（3.2-6）计算。应用此公式时，如果梁在端部仅以腹板与柱（或主梁）相连，φb（或当φb＞0.6时的φb′）应乘以降低系数0.85。抗震设防时，钢材的强度设计值f应除以γRE（按表6.12-2规定选用）。
当梁上设有符合第3.2.2节1中规定的整体铺板时，可不计算整体稳定性。钢筋混凝土楼板及在压型钢板上现浇混凝土的楼板，都可视为刚性铺板。单纯压型钢板当有充分依据时方可视为刚性铺板。
梁设有侧向支撑体系，并符合第3.2.2节1中规定的受压翼缘自由长度与其宽度之比的限值时，可不计算整体稳定。按7度及以上抗震设防的高层建筑，梁受压翼缘在支撑连接点间的长度与其宽度之比，应符合第3.7.3节关于塑性设计时的长细比要求。在罕遇地震作用下可能出现塑性铰处，梁的上下翼缘均应设支撑点。
（4）框架梁中可能出现塑性铰区段板件宽厚比限值 按7度及以上抗震设防的高层建筑，其抗侧力框架的梁中可能出现塑性铰的区段，板件宽厚比不应超过表6.12-4规定的限值。
表6.12-4 框架梁板件宽厚比限值
注：1.
为梁的轴压比，其中，Nb为梁的轴向力，A为梁截面面积，f为钢材强度设计值。
2.表中数值适用于Q235钢，当钢材为其他牌号时，应乘以
，fy为钢材的屈服强度。
2.轴心受压柱
（1）整体稳定 轴心受压柱的整体稳定应按式（3.3-5）计算。抗震设防时，钢材的强度设计值应除以γRE（按表6.12-2规定选用）。
（2）板件宽厚比 轴心受压柱的板件宽厚比，应符合第3.3.4节的相关要求。
（3）长细比 轴心受压柱的长细比不宜大于
。
3.框架柱
（1）框架柱的计算长度
1）当计算框架柱在重力作用下的稳定性时，纯框架体系柱的计算长度应按有侧移框架柱的计算长度系数确定（表3.3-9b）；有支撑和（或）剪力墙的体系当符合6.12.2节第6条规定时，框架柱的计算长度应按无侧移框架柱的计算长度系数确定（表3.3-9a）。
框架柱的计算长度系数亦可采用下列近似公式计算：
有侧移框架柱：
无侧移框架柱：
式中 K1——交于柱上端横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值；
K2——交于柱下端横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值。
2）当计算在重力和风力或多遇地震作用组合下的稳定性时，有支撑和（或）剪力墙的结构，在层间位移不超过层高的1/250时，柱计算长度系数可取1.0。若纯框架体系层间位移小于0.001h（h为楼层层高）时，也可按式（6.12-12）计算柱的计算长度系数。
（2）框架梁柱连接节点抗震承载力验算（强柱弱梁要求）
节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力，除下列情况之一外，应符合下式要求：
1）柱所在楼层的受剪承载力比相邻上一层的受剪承载力高出25%。
2）柱轴压比不超过0.4，或N2≤φAcf（N2为2倍地震作用下的组合轴力设计值）。
3）与支撑斜杆相连的节点。
等截面梁 ∑Wpc（fyc-N/Ac）≥η∑Wpbfyb （6.12-13a）
端部翼缘变截面梁 ∑Wpc（fyc-N/Ac）≥∑（ηWpb1fyb+Vpbs） （6.12-13b）
式中 Wpc、Wpb——柱和梁的塑性截面模量；
N——地震组合的柱轴力；
Ac——框架柱的截面面积；
fyc、fyb——柱和梁钢材的屈服强度；
η——强柱系数，一级取1.15，二级取1.10，三级取1.05；
Vpb——梁塑性铰剪力；
s——塑性铰至柱面的距离，塑性铰可取梁端部变截面翼缘的最小处。
（3）框架柱板件宽厚比限值 框架柱板件宽厚比应满足表6.12-5的规定。
表6.12-5 框架柱板件宽厚比限值
注：表中数值适用于Q235钢，当钢材为其他牌号时，应乘以
。
（4）框架柱长细比限值 框架柱的长细比应符合表6.12-6的规定。
表6.12-6 框架柱的长细比限值
注：fy为钢材的屈服强度。
（5）节点域处柱腹板厚度 在柱与梁连接处，柱应设置与上、下翼缘位置对应的加劲肋。
按7度及以上抗震设防的结构，工字形截面柱和箱形截面柱腹板在节点域范围的稳定性，应符合下列要求：
式中 tw——柱在节点域的腹板厚度，当为箱形柱时仍取一块腹板的厚度；
hb——梁翼缘厚度中点间的距离；
hc——柱翼缘厚度中点间的距离。
（6）框架柱内力调整 在多遇地震下进行构件承载力计算时，承托钢筋混凝土抗震墙的钢框架柱由地震作用产生的内力，应乘以增大系数，增大系数可取1.5。
4.中心支撑
（1）支撑形式 高层建筑钢结构的中心支撑宜采用：十字交叉斜杆（图6.12-1a）、单斜杆（图6.12-1b）、人字形斜杆（图6.12-1c）或V形斜杆体系。
抗震设防的结构不得采用K形斜杆体系（图6.12-1d）。
图6.12-1 中心支撑类型
当采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设不同倾斜方向的两组单斜杆（图6.12-2），且每层中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不应大于10%。
图6.12-2 单斜杆支撑的布置
（2）支撑杆件长细比 中心支撑杆件长细比应符合表6.12-7的规定。
表6.12-7 中心支撑杆件长细比限值
注：1.fy为钢材屈服强度。
2.一、二、三级中心支撑不得采用拉杆设计。
（3）支撑杆件的板件宽厚比 支撑杆件的板件宽厚比不应大于表6.12-8规定的限值。
表6.12-8 中心支撑杆件板件宽厚比限值
注：表中数值适用于Q235钢材，当钢材为其他牌号时，应乘以
，圆管应乘以235/fy，fy为钢材屈服强度。
（4）支撑杆件的截面 支撑斜杆宜采用双轴对称截面。当采用单轴对称截面时（例如双角钢组合T形截面），应采取防止绕对称轴屈曲的构造措施。
（5）支撑杆件的受压承载力计算 支撑斜杆的受压承载力按下列公式计算：
式中 N——支撑斜杆的轴向力设计值；
Abr——支撑斜杆的截面面积；
φ——轴心受压构件的稳定系数；
η——受循环荷载时的设计强度降低系数；
λn、λ——支撑斜杆的正则化长细比和长细比；
E——支撑斜杆材料的弹性模量；
fy、f——支撑斜杆钢材的屈服强度和强度设计值；
γRE——支撑的承载力抗震调整系数，按表6.12-2规定取用。
5.偏心支撑
（1）偏心支撑框架 偏心支撑框架中的每根支撑应至少有一端与框架梁连接，并在支撑与梁交点和柱之间或同一跨内另一支撑与梁交点之间形成消能梁段（图6.12-3）。
高层钢结构采用偏心支撑框架时，顶层可不设消能梁段。在设置偏心支撑的框架跨，当首层的弹性承载力为其余各层承载力的1.5倍及以上时，首层可采用中心支撑。
图6.12-3 偏心支撑框架
a）门架式 b）单斜杆式 c）人字形 d）V字形
偏心支撑的支撑杆件长细比不应大于
，这里fy为钢材的屈服强度。支撑杆件的板件宽厚比不应超过《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）规定的轴心受压构件在弹性设计时的宽厚比限值。
偏心支撑框架消能梁段的钢材屈服强度不应大于345N/mm2。
（2）消能梁段承载力 偏心支撑框架消能梁段的受剪承载力应按下列公式计算：
当N≤0.15Af时，不计轴力对受剪承载力的影响：
V≤φVl/γRE （6.12-18a）
当N＞0.15Af时，考虑轴力对受剪承载力的影响：
V≤φVlc/γRE （6.12-18b）
式中 φ——修正系数，取0.9；
V——消能梁段的剪力设计值；
N——消能梁段的轴力设计值；
Vl——消能梁段的受剪承载力，取下列两式中较小值：
Vl=0.58fyAw （6.12-19a）
Vl=2Mlp/a （6.12-19b）
Vlc——消能梁段考虑轴力影响的受剪承载力，取下列两式中较小值：
Mlp——消能梁段的全塑性受弯承载力，按下式计算：
Mlp=Wpfy （6.12-21）
Wp——消能梁段的塑性截面模量；
f——消能梁段钢材的强度设计值；
fy——消能梁段钢材的屈服强度；
a——消能梁段的净长度；
A、Aw——消能梁段的截面面积和腹板截面面积；
γRE——消能梁段承载力抗震调整系数，取0.75。
（3）消能梁段长度a 当N＞0.16Af时，消能梁段的长度应符合下列规定：
当ρ（Aw/A）＜0.3时 a＜1.6Mlp/Vl （6.12-22a）
当ρ（Aw/A）≥0.3时 a≤[1.15-0.5ρ（Aw/A）]×1.6Mlp/Vl （6.12-22b）
式中 ρ——消能梁段轴向力设计值与剪力设计值之比，ρ=N/V。
（4）消能梁段屈服类型 消能梁段宜设计成剪切屈服型，当其与柱连接时，不应设计成弯曲型屈服。消能梁段的净长a符合式（6.12-22a）者为剪切屈服型，不符合者为弯曲屈服型。
（5）消能梁段的板件宽厚比 消能梁段及与消能梁段同一跨内的非消能梁段，其板件的宽厚比不应大于表6.12-9中的限值。
表6.12-9 偏心支撑框架梁板件宽厚比限值
注：表中数值适用于Q235钢材，当钢材为其他牌号时，应乘以
，N/（A·f）为梁轴压比。
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