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钢结构厂房如何设计柱间支撑

时间:2018-06-08 10:06作者:南山
本文导读:这是一篇关于钢结构厂房如何设计柱间支撑的文章,钢结构目前广泛应用于厂房、仓库等建筑中。其结构形式主要为刚架或排架, 结构体系主要包括钢柱、钢梁、屋面水平支撑、柱间支撑、吊车梁等。
  摘 要:文章主要介绍了钢结构厂房柱间支撑体系的设计, 着重对柱间支撑的设计原则、形式、刚度、强度进行了描述, 整理了设计过程中的注意要点, 并结合实际工程举例说明荷载、内力的计算方法及支撑杆件长细比的控制原则, 为以后类似的设计提供参考。
  
  关键词:柱间支撑; 长细比; 刚度;
  


 
  钢结构目前广泛应用于厂房、仓库等建筑中。其结构形式主要为刚架或排架, 结构体系主要包括钢柱、钢梁、屋面水平支撑、柱间支撑、吊车梁等。在该类厂房的设计中, 为确保承重结构的正常工作, 提高结构的整体刚度, 承担和传递纵向水平力 (风荷载、吊车刹车荷载等) , 应根据结构及其荷载的不同情况设置可靠的支撑系统。
  
  1、 柱间支撑设计要点
  
  1.1 设计原则
  
  1) 明确合理、简捷地传递纵向水平力, 尽量缩短传力的途径。2) 可为结构和构件的整体稳定提供平面外侧向支点, 减少构件平面外的计算长度。3) 满足必要的强度、刚度要求, 确保连接具有可靠性。4) 便于安装, 并保证安装过程中结构的稳定。
  
  1.2 柱间支撑形式及布置原则
  
  柱间支撑一般有三部分组成:
  
  1) 在吊车梁或吊车桁架以下至柱脚处设置的下段柱支撑和下段柱系杆。2) 在吊车梁或吊车桁架以上至屋架下弦间设置的上段柱支撑。3) 屋架端部高度范围内的垂直支撑和上、下系杆。
  
  上段柱支撑的形式一般选用十字交叉形、人字形、八字形等;下段柱支撑的形式一般选用十字交叉形、人字形等。下段柱柱间支撑位置应尽量设置在温度区段的中间位置, 上段柱支撑除了在有下段柱柱间支撑的柱距间布置外, 还应在温度区段的两端设置上段柱柱间支撑。
  
  1.3 柱间支撑截面形式和计算
  
  1.3.1 截面形式选择
  
  柱间支撑分为单片支撑和双片支撑, 截面选择的越好, 支撑杆件的稳定性越高。
  
  当采用单片支撑时, 一般采用单个不等边角钢, 短边与柱相连, 或采用两个角钢组成T形截面。当采用双片支撑时, 一般采用两个不等边角钢的长边, 或两个等边角钢组成的截面与柱相连, 当支撑内力较大时, 可采用工字钢或槽钢组成的截面, 且两单片支撑间应以连系杆相连。
  
  1.3.2 柱间支撑内力计算
  
  作用于柱间支撑的纵向水平力包括纵向风荷载、吊车纵向水平荷载及其它水平荷载。
  
  1) 纵向风荷载:由房屋两端山墙传来的集中风荷载W.2) 吊车纵向水平荷载标准值Td.3) 作用在房屋纵向的其他水平荷载H.
  
  当设置两道及两道以上的柱间支撑时, 该列柱的全部纵向水平荷载由柱列所有柱间支撑共同承担。
  
  1.3.3 支撑杆件长细比验算
  
  柱间支撑杆件截面大小可由计算确定, 并要验算其长细比, 规定长细比不应超过规范规定的容许值。
  
  2、 工程实例
  

  2.1 工程概况
  
  某项目钢结构厂房为单层单跨排架结构, 跨度为54 m, 总长168 m, 檐口标高为25.5 m, 柱距为12m.按6度抗震设防, 建筑抗震设防类别为丙类, 基本风压为0.5 k N/m2, 地面粗糙类别为A类。内设一台18/5 t电动双梁桥式起重机, 吊车工作级别A5, 吊车标志跨度为S=50 m, 吊车轨顶标高为20.00 m.钢材采用Q235钢。
  
  按照柱间支撑的布置原则, 在每柱列内设置3道下段柱支撑, 5道上段柱支撑。下段柱支撑形式为双十字交叉双片支撑, 上段柱为八字形单片支撑, 见下图1.
  
  
图1 柱间支撑立面布置图
  
  2.2 荷载及内力计算
  
  风压高度系数μ2取值1.45, 双坡屋面, 体型系数迎风面取0.8, 背风面取0.5, 荷载分项系数取1.4, 风压设计值分别为:
  
  
  
  作用在屋架下弦即标高23.5m处的风荷载W1为:
  
  
  
  吊车纵向水平刹车荷载T (共一台吊车, 一侧仅有一个刹车轮) , 最大轮压355 k N, 分项系数取1.4:
  
  
  
  其他水平纵向荷载H:无特殊要求, 取0.
  
  十字交叉形支撑, 一般可按照受拉杆件设计, 即仅考虑其中一根杆件受拉, 另一根杆件退出工作, 依次可得出各个杆件内力。
  
  2.3 截面设计
  
  1) 上部柱间支撑斜杆
  
  采用双角钢单片支撑, 取2 L140×12 (节点板厚12 mm) .
  
  2) 下部柱间支撑斜杆3-6 (1-4)
  
  采用槽钢, 双片支撑, 两支撑之间用缀条相连, 增强平面外刚度, 取槽25b.
  
  3) 下部柱间支撑横杆3-4 (压杆)
  
  横杆采用的截面形式与斜杆相同, 即槽25b.验算横杆平面内稳定满足要求。
  
  2.4 构造与连接
  
  1) 双片支撑之间必须有连系杆相连, 截面可由长细比控制选取。2) 在没有工艺特殊要求的情况下十字交叉支撑的斜杆倾角一般采用35°~55°。3) 支撑节点板的厚度和尺寸可按照强度计算和构造要求确定。
  
  3、 结论
  
  钢结构厂房的设计中, 柱间支撑作为重要的一个环节, 不容忽视。在柱间支撑设计中, 支撑的布置应尽量合理。支撑的破坏与杆件的长细比之间存在着一定关系, 在满足强度的同时, 建议适当增大支撑截面, 能够提高支撑抗震能力, 以减小地震灾害对结构的破坏。
  
  参考文献:
  

  [1]中华人民共和国国家标准。GB 50017-2003, 钢结构设计规范[S].北京:中国计划出社, 2003.
  [2]冯萍。单层钢结构厂房柱间支撑体系的分析[J].上海:上海应用技术学院学报, 2002.
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