钢结构的两个疑问
desertcamel
2009年11月11日 21:00:41
只看楼主

1.为何钢柱底可以是刚接,而钢梁与砼连接只能是铰接?2.砼梁的线刚度越大,柱和梁的连接更倾向于铰接。而钢结构中梁的线刚度越大,柱的计算长度越小,更倾向于刚接。为何钢结构和砼结构相差如此大呢。

1.为何钢柱底可以是刚接,而钢梁与砼连接只能是铰接?
2.砼梁的线刚度越大,柱和梁的连接更倾向于铰接。而钢结构中梁的线刚度越大,柱的计算长度越小,更倾
向于刚接。为何钢结构和砼结构相差如此大呢。
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zyhjiao
2009年11月14日 09:37:17
2楼
1.钢柱脚的刚接也是介于刚和铰之间的半刚性连接,只是跟钢比较,混凝土的变形很小,保证锚栓在柱形成塑性铰以前不屈服,就认为能传递弯矩;钢梁和混凝土柱做成经济、适用、安全可靠的刚节点,尚未见有相关资料介绍。
2.框架的梁柱线刚度比越大,越接近完全框架作用,楼主的“柱和梁的连接更倾向于铰接”不知出于何处;梁柱线刚度比越大,梁对柱的约束也越大,对钢柱的失稳是有好处的。
钢和砼在结构力学上是相通的,有的只是材料上的差异。
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desertcamel
2009年11月14日 17:48:54
3楼
楼上的,对问题1,你还是没解释清楚为什么两者不同
对问题2,当砼梁大于柱线刚度5倍时,可视为铰接,作为搞结构的你应该清楚这一点.
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zyhjiao
2009年11月15日 22:22:13
4楼
1.楼主也没问为什么两者不同,呵呵,为什么不同我也说不清!
2.对于“砼梁大于柱线刚度5倍时,可视为铰接”还真不知道,呵呵,也没碰上过那么大的梁!请问这是什么上说的?
其实这也不矛盾,梁的刚度越大,只是在计算梁的时候按铰,但对于框架整体来说侧移刚度是大的,所以钢柱的计算长度就小
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qjsh2005
2009年11月16日 13:11:26
5楼
1.有两种情况,一般单层厂房的,做铰接,计算比较明确简单,施工也方便,而且一般是有点滑动支座的性质。这样计算混凝土柱是主要考虑竖向力,然后适当考虑水平力就可以了。如果做刚接的话,太麻烦,支座也比较难处理的。而且,水平力传递到柱底弯矩会很大,柱的配筋也要增加很多的,你可以算个试下。基本没人这样做的。多高层里面,侧接也可以做刚接的,不过要在柱里面设置一小段钢柱过渡好些。
2.我觉得这与混凝土和钢结构两种设计的不同。混凝土是受力由截面跟配筋两个步骤决定。钢结构只有截面决定。钢结构梁柱线刚度比越大,梁对柱的约束就大,而截面定了受力也就定了。比较形象的就是格构柱与一般的梁柱对比下,格构柱两肢支架的缀条可以看着一个空腹梁。而混凝土不同,截面定了,受力还与配筋有关。做铰接是为了结构安全性考虑,如果线刚度比超过一定值,你做刚接设计的话,你可以算下柱的配筋率有多大,是否超筋,而且从抗震设防理念来说与强柱弱梁有点违背了吧?
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desertcamel
2009年11月17日 20:16:53
6楼
我仔细想了一下,钢柱计算长度只用于强度计算和长细比,对于柱的位移没有影响(和它实际长度有关),也就是说与刚度无关,大家认为对否?
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出来混也要认真
2009年11月19日 22:01:29
7楼
问题1,可以做成刚接。但这是有条件的,要看混凝土柱自身是否已经形成混凝土框架结构体系(只对比混凝土框架柱与混凝土悬臂柱)。
(1)混凝土悬臂柱 ————混凝土柱需要提供足够的锚固截面约束钢梁的转动,这对大跨度钢梁且钢梁落在悬臂柱顶的结构来说很难实现(为达到刚接效果,需多埋锚栓,而增大柱截面),且混凝土悬臂柱上刚接钢梁会导致柱配筋或柱截面超大(为抵抗钢梁传递的弯矩),这样做的结果就是不仅浪费建设方的投资,还影响了室内的美观(大截面柱在室内出壳)。相比之下,钢梁与混凝土悬臂柱铰接的方案虽然钢梁的截面有所增大,但总的投资还是会下降。
(2)混凝土框架柱————对于与混凝土框架柱侧面垂直连接的钢梁来说,多数都是以刚接的形式计算的(如混凝土柱悬挑的钢雨棚梁,多高层混凝土结构屋顶钢结构加层钢梁与电梯间混凝土柱或剪力墙相连),因混凝土柱本身已形成框架体系,能很好的抵抗钢梁的弯矩,可以做成刚接。
问题2,对于3楼“砼梁大于柱线刚度5倍时,可视为铰接”的说法我认为并不准确,应该是“砼梁大于柱线刚度5倍时,应设计成铰接”。混凝土梁、柱线刚度是由截面(和跨度或高度)决定的,而刚接铰接反映的是节点的转动能力,并不是由截面决定的,是由节点配筋决定的。当梁柱线刚度比大于5时,就形成了“强梁弱柱”,与设计原则相悖。这时,就需要设计人员人为的将混凝土梁做成简支梁,即减小支座负筋,增大梁底钢筋,让梁端在地震时先于柱端形成塑性铰,从而形成多道抗震防线,尽可能保证结构整体的安全。
:D 嗨嗨,说的不一定对,跟大家多学习!!!

[ 本帖最后由 xgp5945 于 2009-11-19 22:14 编辑 ]
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wy736872729
2009年11月24日 10:04:07
8楼
问题2:当梁线刚度过大时,梁端受柱的约束作用越小,梁端M偏小,所以根趋于“铰接”。这样的梁柱布置不太符合砼框结构强柱弱梁思路,应尽量避免。它的计算长度规定了底层1.0h,其他层~1.25h,是死规定;钢结构则不同,计算长度依赖于梁柱的线刚度之比,跟这个体系的侧移刚度也有关系。也就是说,改变梁的大小,柱子的计算长度会随时改变的。本人认为钢结构的计算更吻合结构的实际情况。混凝土是为了计算方便才吧计算长度限定死了,是国力的限制。不知你现在明白一点点没有???
问题1:而钢梁与砼连接只能是铰接?
没有这个死规定。只是要达到钢梁与混凝土刚接,混凝土这边目前做法有难度,因为混凝土的抗压远跟不上型钢的抗压强度,不是一个数量级。如果一定要设置刚接的假定的话,建议砼柱内预埋型钢抗压!!
再者,钢梁的主要受力特征是抗弯,不是抗压。柱子完全有可能在小偏心受压下不与混凝土面脱离。而钢梁受弯后肯定会有梁端转角,要克服转角,混凝土柱上你要用多大钢筋量来压制弯矩引起的变形,划算不????

[ 本帖最后由 wy736872729 于 2009-11-24 10:07 编辑 ]
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desertcamel
2009年11月24日 18:26:16
9楼
"钢结构则不同,计算长度依赖于梁柱的线刚度之比,跟这个体系的侧移刚度也有关系"楼上的这个说法不妥,我再次重复我先前的观点,计算长度与抗侧刚度无关,至少是并无直接关系,当然你修改梁柱截面,肯定影响刚度,但并不能说是计算长度影响刚度,比如说你直接在PKPM中修改计算长度,但并不影响结构的位移.
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出来混也要认真
2009年11月24日 23:13:06
10楼
再次讨论问题 2 :我在 7 楼关于本问题的回复还是有些不恰当甚至是错误的地方。
回到楼主的题干“而钢结构中梁的线刚度越大,柱的计算长度越小,更倾向于刚接。” 以下仅以单跨单层钢结构框架为例,见下图:
111.jpg
由材料力学可知,等截面细长杆在不同约束条件下的计算长度 l =u*l

(1)
当下端固定上端自由时: u=2

(2)
当下端固定上端为水平滑动支座时, u=1
(注:此为基本力学内容,不再上传图形,请参阅《材料力学》压杆稳定 - 欧拉公式相关章节)
回到例图中,取 B 点分析,平面内 B 点有 x y 向平动和θ向转动三个自由度。由于此为有侧移框架,故 x 向平动被释放,无约束。柱 AB 轴向压缩为高阶无穷小,可忽略,故 y 向平动被约束,这两个自由度都与梁柱的线刚度比无关,梁柱的线刚度比只影响θ向转动自由度。
查《钢结构规范》附录 D D-2 “有侧移框架柱的计算长度系数 u ”,可得:
因柱与基础刚接,所以 K2=10
a. K1 10 (即梁柱的线刚度比很大)时, u=1.03 。计算长度系数基本等于上述的情况 (2) ,即此时梁柱为刚接(节点 B y 向平动和θ向转动两个约束),若隔离柱 AB ,则柱 AB计算简图 为下端固定上端为水平滑动支座的一个柱。
b. K1=0 (即梁柱的线刚度比无穷小)时, u=2.03 。计算长度系数基本等于上述的情况 (1) ,即此时梁柱为铰接(节点 B 仅有 y 向平动一个约束)。若单隔离柱 AB ,则柱 AB计算简图 下端固定上端自由的一个悬臂柱。(悬臂柱在这儿似乎有点难理解,但根据规范给的计算长度系数从自由度和约束逆推分析,梁柱的线刚度比无穷小时这根框架柱此时就是一根悬臂柱!)

综上述,无论混凝土还是钢结构,只有材料的不同,其根本的结构计算理论大体还是一样的。只不过钢材均质单一,更符合材料力学连续性、均匀性和各向同性三大基本假设;混凝土则离散性较大,再加上与钢筋组合发挥作用,经试验回归分析得出了各种公式和规定,因而公式各有不同。
“梁柱的线刚度比越大( i /i 柱≥ 20 时),柱和梁的连接更倾向于铰接。(施岚青书上原话)”理论上是没有错的,理论上的讨论归讨论,但是,回到设计上,朋友们一定要牢记强柱弱梁的设计原则, i /i 柱尽可能不要大于 5

[ 本帖最后由 xgp5945 于 2009-11-26 06:28 编辑 ]
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desertcamel
2009年11月25日 20:12:49
11楼
"钢结构中梁柱的线刚度比越大,柱的计算长度越小,这是没有错的,但更倾向于的应该是“铰接”! a. 当K1≥10(即梁柱的线刚度比很大)时,u=1.03。计算长度系数基本等于上述的情况(2),即此时梁柱为刚接"
楼上的这两句话不是自相矛盾吗?

[ 本帖最后由 desertcamel 于 2009-11-25 20:14 编辑 ]
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