钢结构格构柱设计

钢结构梁柱估算梁的设计：1.型钢梁设计由梁的荷载和支承情况根据内力计算得到梁的最大弯矩，根据选用的型钢材料确定其抗弯强度设计值，由此求得所需要的梁净截面抵抗矩，然后在型钢规格表中选择型钢的型号。

最后对选定的型钢梁截面进行强度、刚度和整体稳定验算。

2.组合梁设计梁的截面选择步骤为：估算梁的高度（一般用经济高度）、确定腹板的厚度和翼缘尺寸，然后验算梁的强度、稳定和刚度。

柱的设计：1.实腹柱设计截面选择的步骤如下：（1）假定柱的长细比，一般在50―90范围之内，轴力大而长度小时，长细比取小值，反之取大值；（2）根据已假定的长细比，查得轴心受压稳定系数。

然后根据已知轴向力和钢材抗压强度设计值求得所需截面积；（3）求出截面两个主轴方向所需的回转半径（根据已知的两个方向的计算长度和长细比）；（4）由此计算出截面轮廓尺寸的高和宽；（5）通过求得的截面面积和宽以及高，再根据构造要求、钢材规格等条件，选择柱的截面形式和确定实际尺寸；（6）验算实腹柱的截面强度、刚度，整稳和局稳；2.格构柱设计截面选择的步骤如下：（1）假定长细比，一般在50―90之间；（2）计算柱绕实轴整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。

根据假定的长细比，查稳定系数，最后确定所需的截面面积；（3）计算所需回转半径；（4）算出截面轮廓尺寸宽度和高度；（5）计算虚轴长细比；通过求得的面积、高度和宽度以及考虑到钢材规格及构造要求选择柱的截面形式和确定实际尺寸。

（6）强度、刚度和整稳验算；（7）缀条设计和缀板设计；回转半径就是惯性半径。

定义：任意形状截面的面积为A，则图形对y轴和z轴的惯性半径分别为iy=sqrt(Iy/A),iz=sqrt(Iz/A).特征：惯性半径是对某一坐标轴定义的；惯性半径的量纲为长度的一次方，单位为M；惯性半径的值恒为正。

用处：1,惯性矩Ix,回转半径ix=sqrt（Ix/A),长细比λx=lox/ix,截面验算：局部稳定b/t=(10+0.1λ)sqrt(235/fy);h0/tw=(25+0.5λ)sqrt(235/fy).2,知道了柱子的轴力和计算长度-假定长细比初步估计截面-选定截面计算长细比，回转半径惯性矩等-截面验算。

轴心受压构件整体弯曲后，沿杆长各截面上将存在弯矩与剪力。

对实腹式构件,剪力引起得附加变形很小,对临界力得影响只占3／100０左右。

因此,在确定实腹式轴心受压构件整体稳定得临界力时，仅仅考虑了由弯矩作用所产生得变形,而忽略了剪力所产生得变形。

对于格构式柱,当绕虚轴失稳时,情况有所不同,因肢件之间并不就是连续得板而只就是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来。

柱得剪切变形较大,剪力造成得附加挠曲影响就不能忽略。

在格构式柱得设计中，对虚轴失稳得计算,常以加大长细比得办法来考虑剪切变形得影响，加大后得长细比称为换算长细比。

钢结构设计规范对缀条柱与缀板柱采用不同得换算长细比计算公式。

(1)双肢缀条柱根据弹性稳定理论,当考虑剪力得影响后，其临界力得表达为:式中——格构柱绕虚轴临界力换算为实腹柱临界力得换算长细比。

(5、25)——单位剪力作用下得轴线转角(单位剪切角)。

现取图5.１6(a)得一段进行分析,以求出单位剪切角。

如图5．１6(b）所示,在单位剪力作用下一侧缀材所受剪力。

设一个节间内两侧斜缀条得面积之与A１,其内力;斜缀条长,则:斜缀条得轴向变形为:αA1——斜缀条总面积假设变形与剪切角就是有限得微小值,则由引起得水平变位为:故剪切角为:(５、26) 这里,为斜缀条与柱轴线间得夹角,代入式（5、25)中得:（5、25)(５、２７) 一般斜缀条与柱轴线间得夹角在400～700范围内，在此常用范围,得值变化不大(图5、17),我国规范加以简化取为常数２7,由此得双肢缀条柱得换算长细比为:（5、２８)式中——整个柱对虚轴得长细比(不计缀材)；Ａ——整个柱肢得毛截面面积;Ａ1——一个节间内两侧斜缀条毛截面面积之与。

需要注意得就是,当斜缀条与柱轴线间得夹角不在400~７00范围内时,值将大２7很多,式(5.28)就是偏于不安全得,此时应按式(５、27)计算换算长细比。

(２)双肢缀板柱双肢缀板柱中缀板与肢件得连接可视为刚接，因而分肢与缀板组成一个多层框架,假定变形时反弯点在各节点得中点[图５、1８(a)]。

钢结构格构柱在现代建筑和工程领域中，钢结构格构柱以其独特的结构优势和广泛的应用范围，成为了支撑起众多宏伟建筑和重要设施的关键构件。

它不仅在大型工业厂房、桥梁建设中发挥着重要作用，在高层建筑、体育场馆等领域也有着不可或缺的地位。

钢结构格构柱，简单来说，就是由型钢、钢管或角钢等通过一定的连接方式组合而成的柱子。

它的基本构成通常包括肢件和缀材两部分。

肢件是柱子的主要受力部分，承担着来自上部结构的荷载，并将其传递到基础；缀材则用于连接肢件，增强柱子的整体稳定性和承载能力。

从结构形式上看，钢结构格构柱主要有缀条式和缀板式两种。

缀条式格构柱的缀材采用角钢、槽钢等杆件，与肢件通过焊接或螺栓连接。

这种形式的格构柱具有较好的抗扭性能和经济性能，适用于较大跨度和较高荷载的情况。

缀板式格构柱的缀材则是用钢板制成，与肢件焊接连接。

它的整体性较好，但制作工艺相对复杂，成本也较高。

在设计钢结构格构柱时，需要考虑众多因素。

首先是荷载的计算，要准确确定作用在柱子上的各种荷载，包括竖向荷载、水平荷载、风荷载、地震作用等。

然后根据荷载的大小和性质，选择合适的钢材型号和规格。

钢材的强度、韧性、焊接性能等都是需要重点关注的指标。

此外，柱子的长细比也是设计中的一个关键参数。

长细比过大，柱子容易失稳；长细比过小，则会造成材料的浪费。

为了保证柱子的稳定性，还需要进行整体稳定性和局部稳定性的验算。

钢结构格构柱的制作过程要求严格。

在原材料的选择上，必须保证钢材的质量符合国家标准和设计要求。

制作过程中，肢件和缀材的切割、焊接、钻孔等工艺都需要精细操作，以确保尺寸精度和连接质量。

焊接质量尤为重要，焊缝要饱满、均匀，不得有裂纹、气孔等缺陷。

制作完成后，还需要对柱子进行防腐处理，以延长其使用寿命。

在施工安装方面，钢结构格构柱也有一定的技术要求。

安装前要对基础进行验收，确保基础的平整度和标高符合要求。

柱子的吊装要采用合适的起重设备和吊装方法，保证柱子在吊装过程中的安全和稳定。

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t w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200mm。

2、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。

中欧钢结构设计规范格构柱承载力比较首先是柱截面尺寸和钢材强度的要求。

中欧钢结构设计规范中都对柱截面的宽度和高度有一定的要求，以及柱截面厚度的限制。

关于钢材的强度要求，中欧钢结构设计规范都要求使用符合相关标准的高强度钢材。

其次是轴压承载力的计算。

中欧钢结构设计规范都通过对格构柱的轴压承载力进行计算来确定柱的尺寸和钢材的强度。

具体的计算方法可能有所差异，但基本原理是相同的。

接下来是局部稳定性的要求。

格构柱的局部稳定性常常是设计中的一个关键问题，关系到柱的承载能力和使用安全。

中欧钢结构设计规范中都对局部稳定性进行了详细的要求和计算方法的说明。

最后是稳定计算。

中欧钢结构设计规范中都要求对格构柱进行稳定计算，即通过对柱的稳定性进行分析来确定柱的尺寸和钢材的强度。

具体的计算方法可能有所差异，但基本原理是相同的。

总体来说，中欧钢结构设计规范对于格构柱的承载力要求基本一致，但在具体的计算方法和细节上可能存在一些差异。

因此，在实际设计中，需要根据所采用的设计规范来进行合理的计算和设计。

此外，中欧钢结构设计规范中还包括了其他方面的要求和规定，如构件的连接、施工要求等，这些也是设计中需要考虑的因素。

综上所述，中欧钢结构设计规范中对于格构柱的承载力要求基本一致，但在具体的计算方法和细节上可能存在一些差异。

设计师在进行钢结构设计时，需要根据所采用的设计规范来进行合理的计算和设计，以确保结构的安全性和可靠性。

同时，也需要考虑其他方面的要求和规定，以保证整个设计的质量和施工的顺利进行。

钢结构厂房柱脚设计要点钢结构厂房柱脚设计要点钢结构厂房柱脚应能可靠传递柱身承载力，宜采用埋入式、插入式或外包式柱脚，6、7度时也可采用外露式柱脚。

震害表明，外露式柱脚破坏的特征是锚栓剪断、拉断或拔出，由于柱脚锚栓破坏，使钢结构倾斜，严重者导致厂房坍塌。

外包式柱脚表现为顶部箍筋不足的破坏。

厂房钢柱可划分为两类，其一是单肢柱，即通常所称的实腹柱（包括钢管、轧制或焊接H型钢）；其二则是格构柱。

两类钢柱的受力状态不同，其柱脚设计也应区别对待。

一、实腹柱（单肢柱）实腹柱刚接柱脚，承受弯矩、剪力和轴力的共同作用。

一般情况下，首先应考虑柱脚的承载力不小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。

即满足下式要求：M u≥1.2M pc，N式中：M u—刚接柱脚的极限受弯承载力；M pc，N—柱截面全塑性受弯承载力，需计入多遇地震组合轴力的影响。

1、埋入式、插入式柱脚：（1）埋入式、插入式柱脚进入砼基础的深度，应符合下式要求。

式中：d—柱脚埋入深度；b f—翼缘宽度；f c—基础砼抗压强度设计值。

并且，埋入式柱脚埋入砼的深度不宜小于2.0倍的柱截面高度；插入式柱脚不宜小于2.5倍的柱截面高度。

（2）埋入式柱脚埋入段柱受拉翼缘外侧所需焊钉数量，可按下式计算：n≥?（NA f/A+M/h co）/V s式中：n—柱受拉翼缘外侧所需焊钉数量；M、N—分别为多遇地震组合的柱脚弯矩设计值、轴力设计值；A、A f—分别为柱截面的面积、柱翼缘的截面面积；h co—柱翼缘截面的中心距；V s—一个圆柱头焊钉连接件的受剪承载力设计值，可按现行《钢结构设计规范》GB50017的规定计算。

（3）插入式柱脚插入段的剪力传递（轴力）需满足下式：N≤0.75f t sd式中：f t—基础砼抗拉强度设计值；S—插入段实腹柱截面的周长。

2、外包式柱脚：外包式柱脚属于钢和砼组合结构，内力传递复杂，影响因素多，目前还存在一些未充分明晰的内容，因此诸如各部分的形状、尺寸以及补强方法等构造要求较多。

三、格构柱施工方案3.1格构柱设计要求设计格构柱500×500mm，角钢型号为L180×18，缀板型号为450×250×18mm，缀板与角钢采用周遍焊连接。

焊缝高度12mm。

3.2格构柱材质要求为保证钢材质量，制作前对现场钢材的种类、钢号及规格进行严格检查验收，每种钢材必须附有质量证明书，如对钢材的质量存在疑义时，现场抽样进行检验，其结果符合国家标准的规定和设计的要求方可使用。

钢材表面的锈蚀、麻点或划痕的深度不得大于该钢材厚度负偏差值的一半，断口处不得有分层缺陷。

钢材焊接材料应附有质量证明书，并符合设计要求和国家标准规定。

3.3格构柱施工流程图3.1钢格构柱施工流程图3.4格构柱的制作及焊接要求1、放样、号料和下料①格构柱放样、号料严格按照设计施工图纸的钢材规格和尺寸，并应符合施工规范的规定。

②格构柱放样、号料应根据材料厚度和工艺要求预留适当焊接收缩余量和切割余量。

③钢材号料、下料应有利于切割和保证质量，并尽可能节约材料。

④钢材切割前，清除钢材表面切割区域内的铁锈、油污，切割后，断口上不得有裂纹和大于5mm的缺棱，并清除边缘上的焊瘤和飞溅物等。

2、格构柱组装、焊接因本工程格构柱长度大，不便于运输，格构柱采用分节组装焊接。

单节格构柱采用模具定位进行拼装，以保证格构柱的垂直度。

组装前清除角钢、钢板表面污垢、蚀锈，然后将角钢利用模具固定牢靠，再将制作好的缀板点焊定位在角钢上。

缀板与角钢之间采用周遍焊连接，电焊强度和密度须满足设计和规范要求。

缀板间距要符合设计要求，格构柱尺寸满足规范要求。

待复查组装质量和焊缝处理情况合格后，开始进行缀板焊接。

如不符合要求，应修整合格后方能施焊。

焊接完毕后应清除熔渣及金属飞溅物。

3、钢格构拼接根据基坑围护工程立柱桩结构图(图号：SJ-003、SJ-004)及设计技术交底，设计钢格构柱长度分别为15.55m、16.25m、18.15m和17.85m，市场上角钢长度一般为9m和12m，故格构柱角钢需要进行对接拼接。

钢结构格构柱设计钢结构格构柱设计一、引言钢结构是一种具有高强度、抗震性能好、施工速度快等优点的结构形式。

格构柱作为钢结构的重要组成部分，其设计要求的严苛程度不可忽视。

本文将详细介绍钢结构格构柱的设计过程，包括材料选择、荷载计算、构件尺寸确定等内容。

二、材料选择1. 钢材牌号：根据设计要求和结构性能要求，选择适当的优质钢材，如Q345B、Q345C等。

2. 钢材强度：根据结构的工作状态和受力情况，确定钢材的强度等级，如Q235、Q345等。

三、荷载计算1. 自重计算：根据格构柱的材料和尺寸，计算其自重，并考虑附加设备的重量。

2. 组合荷载计算：根据实际情况，确定格构柱所承受的荷载情况，包括永久荷载、可变荷载等。

3. 地震荷载计算：根据地震区域的地震烈度、设计基准地震动参数等，计算格构柱所承受的地震荷载。

四、构件尺寸确定1. 柱截面选取：根据承受荷载的大小和方向，选择合适的柱截面形状，如圆形、方形、矩形等。

2. 截面尺寸计算：根据荷载和钢材强度等参数，计算格构柱的截面尺寸，包括截面宽度、截面高度等。

3. 柱高度确定：根据建筑结构的要求，确定格构柱的高度，如根据层高、柱间距等进行计算。

五、连接设计1. 柱与柱之间的连接：根据构件的受力情况和设计要求，选择适当的连接方式，如焊接、螺栓连接等。

2. 柱与梁之间的连接：根据梁的受力情况和设计要求，确定柱与梁之间的连接方式，如刚性连接、铰接连接等。

六、验算和优化设计1. 初步验算：对设计结果进行初步验算，确保构件的安全性能。

2. 优化设计：根据初步验算结果，对构件进行优化设计，使其更加经济高效。

附件：1. 结构图纸：包括格构柱的平面布置图、剖面图等。

2. 强度计算表：包括格构柱的材料特性、截面尺寸、受力情况、强度验算等。

法律名词及注释：1. 建筑法：指国家对建筑行为所做的一系列法律规定，包括建筑设计、建筑施工、建筑质量监督等方面。

2. 钢结构设计规范：指国家对钢结构设计所做的规范性文件，包括结构设计方法、材料选用、构件尺寸确定等。

钢结构格构柱设计步骤一、确定设计要求钢结构格构柱设计的第一步是确定设计要求。

根据具体的项目需求和使用要求，确定柱子的受力性能、材料要求、几何形状等。

同时还需要考虑柱子所在的环境条件，如地震、风荷载等因素。

二、选择合适的钢材根据设计要求，选择合适的钢材。

一般情况下，常用的钢材有Q235、Q345等。

根据柱子的受力性能要求，选择相应的强度等级和材料规格。

三、确定柱子的几何形状和尺寸根据设计要求和受力性能要求，确定柱子的几何形状和尺寸。

柱子的几何形状包括截面形状和截面尺寸。

常用的柱子截面形状有矩形、圆形、H形等。

根据受力情况，选择合适的截面形状，并根据计算得到的受力情况确定截面尺寸。

四、进行强度计算和稳定性分析根据柱子的几何形状和受力情况，进行强度计算和稳定性分析。

强度计算主要包括柱子的抗弯强度、抗剪强度和抗压强度等。

稳定性分析主要包括柱子的屈曲稳定性和侧扭稳定性等。

五、设计连接节点钢结构格构柱的连接节点设计非常重要。

在设计连接节点时，需要考虑连接的刚度和强度，以及连接的可靠性和施工方便性。

常用的连接方式有焊接、螺栓连接等。

六、进行验算和优化设计完成初步设计后，需要进行验算和优化设计。

验算是为了验证设计的合理性和安全性，确保柱子能够满足设计要求。

优化设计是为了提高柱子的经济性和性能，减少材料的使用量和成本。

七、编制施工图和制定施工方案完成设计后，需要编制施工图和制定施工方案。

施工图是为了指导施工过程，包括柱子的几何尺寸、连接方式、焊接方法等。

施工方案是为了组织施工工序和安排施工流程，确保施工的安全和质量。

八、进行施工过程监督和质量检查在施工过程中，需要进行监督和质量检查。

监督是为了确保施工按照设计要求进行，质量检查是为了验证施工的质量和合格性。

同时还需要及时处理施工中的问题和变更。

九、完成验收和使用施工完成后，需要进行验收和使用。

验收是为了确认柱子的质量和安全性，确保符合相关标准和规范要求。

完成验收后，柱子可以投入使用，并按照规定进行维护和保养。