平面外计算长度

浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值

浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值摘要：门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，对门式刚架梁和柱平面计算长度取值就不容忽视了。

在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑。

其实这种做法只能应用在特定的条件中。

而钢架柱平面外取通长系杆间距作为其平面计算长度很多时候又不太经济。

既然有墙梁和墙板，我们为何不利用墙梁和墙板建立一个平面外几何不变体系，以墙梁和内翼缘隅撑来减小柱平面外的计算长度，这种设计节约了相当量的钢材。

关键词：钢架计算长度支撑在门式刚架设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。

这句话大家是看法是一致的。

但是支撑点如何定义，如何取值，那就仁者见仁智者见智了。

下面分别讨论门式刚架结构中梁和柱平面外计算长度如何正确取值。

一、讨论钢梁平面外计算长度如何取值，门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，可见钢梁平面外计算长度正确取值直接影响结构的安全问题。

目前在工程设计上对钢梁平面外计算长度取值大致有两中做法。

第一做法是钢梁平面外计算长度取隅撑的间距，第二做法是钢梁平面外计算长度取屋面水平支撑与钢梁交点的间距。

钢梁平面外计算长度取隅撑的间距的做法很多时候是偏于不安全的。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）6.1.6条第三款：当实腹式钢梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。

此处提出隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点。

我们再看《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.1条可知侧向支撑点必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。

综合这两本规范和规程可知：隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点的前提条件是隅撑必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。

目前很多钢结构施工单位在隅撑制作时考虑施工过程中误差，特意将隅撑角钢两端的螺栓孔制成长圆孔，而设计单位设计时隅撑角钢与钢梁和檩条连接一般都是采用M12的普通螺栓连接的。

【干货】计算长度、长细比、平面内平面外、回转半径解析

计算长度、长细比、平面内平面外、回转半径解析计算长度：构件在其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度，用以计算构件的长细比。

计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度。

计算长度是从压杆稳定计算中引出的概念。

计算长度等于压杆失稳时两个相邻反弯点间的距离。

计算长度=K*几何长度。

K为计算长度系数。

记住铰支座可以看成是反弯点，这样两端铰接压杆的计算长度等于两个铰支座的距离，即等于几何长度。

此时，k=1。

K可以大于1，也可小于1.1、在很多教材中规定，不同端部约束条件下轴心受压构件（柱）的计算长度系数：如两端铰接L=1.0；两端固定L=0.5；一端铰支一端固定L=0.7；悬臂L=2.0等2、钢结构规范附录D中柱的计算长度系数，需要根据K1、K2值查表第1条中所列的计算长度系数是理想条件下的；第2条是考虑上下端既不是固定也不是铰接而进行的一种修正。

此外，需要注意国内钢结构的压杆和拉杆都需要按计算长度来计算长细比，实际上拉杆没有失稳的问题，也自然不会有计算长度了，应直接取几何长度。

美国钢结构规范中规定拉杆的长细比直接按几何长度计算，概念正确！平面外与平面内实际上这是钢结构中常用的简化术语。

以钢梁和钢屋架为例，全称应该分别是弯矩作用平面内和弯矩作用平面外，即在竖向平面内失稳的计算长度称为平面内计算长度。

对于三角形钢屋架中央的竖杆还有斜平面计算长度呢，详细看一下有关的参考书吧钢结构杆件截面形心有两个轴，x、y轴，绕这两个轴就有两个回转半径。

受压杆要计算在这两个方向的压杆稳定及纵向弯曲系数，就需要这两个方的计算长度。

在主平面（一般是绕x轴）方向的叫平面内，另一个方向就叫平面外。

例如钢屋架的上弦杆，平面内的计算长度就是节点间的距离，而另方向支撑点间的距离就是平面外的计算长度。

平面内,平面外,举个简单的例子,也就是你在看pkpm的手册里面,特别是关于板这个概念用得多.1、关于板的面内面外,通常刚性板假定面内刚度无穷大,面外刚度为零,面内就是你站在地面,目光平视看到的板的方向就是面内方向,即水平方向的板的刚度,(个人认为)这个时候如果视板为一个构件,简单的认为其轴向刚度无穷大.面外方向就是水平板的垂直方向,就是你站在楼板上,你自身身体的方向,就是面外方向,这个时候视为其抗弯刚度为零(GA和EA一般是不考虑的),也即分析时不考虑.框架结构分析时,特别是在大学期间手算框架时有明显的体现的,2、还有一种是在柱子的计算中提得比较多,即所谓的弯矩作用平面内和弯矩作用平面外.对单向偏压构件,弯矩所在的平面即弯矩作用平面内,是按照压弯构件计算的,弯矩作用平面内就是取一个柱横截面,做一个垂直于柱横截面的平面,弯矩在这个平面内,这个平面就是弯矩作用平面.规范规定在弯矩作用平面外按轴压构件验算,弯矩作用平面外就是与前面所述的包含了弯矩的那个作用面相垂直的平面,当然也垂直于柱截面.(我认为在通常的平面简化计算中这个解释还是比较圆满的)回转半径回转半径是指物体微分质量假设的集中点到转动轴间的距离，它的大小等于转动惯量除总质量后再开平方。

(完整版)钢结构下册复习题及参考答案

房屋钢结构一、填空题1.门式刚架结构通常用于跨度为 m，柱距为m，柱高为m的单层工业房屋或公共建筑。

2.门式刚架屋面的坡度宜取；挑檐长度宜为m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。

3.门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于；横向不大于 m。

超过规定则需设。

4.门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的。

5.门式刚架斜梁与柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。

具体构造有、和三种形式。

6.压型钢板的板基厚度一般为mm。

7.屋面压型钢板侧向可采用、、等不同连接方式。

8.当檩条跨度（柱距）不超过m时，应优先选用实腹式檩条。

9.檩条在垂直地面的均布荷载作用下，按构件设计。

10.当檩条跨度大于m时，应在檩条跨中位置布置拉条；当檩条跨度大于m时，应在檩条跨度三分点处各布置一道拉条。

11.实腹式檩条可通过与刚架斜梁连接。

12.钢屋架中受压杆件的容许长细比为，只承受静力荷载的钢屋架中拉杆的容许长细比为。

13.钢屋架的受压杆件，其合理的截面形式，应尽量对截面的两个主轴具有。

14.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据来选定的。

15.由两个角钢组成的T形截面杆件，为了保证两个角钢共同工作，在两角钢间每隔一定距离应设置。

16.钢屋架的轴心受拉杆件应进行和；钢屋架的轴心受压杆件应进行和。

17.梯形钢屋架的跨度大于等于m时，在下弦拼接处宜起拱，起拱高度一般为跨度的。

18.网架按跨度分类时：大跨度为 m以上；中跨度为m，小跨度为 m以下。

19.当采用钢檩条屋面体系时，网架的跨高比可选；上弦网格数可选。

L2为网架的短向跨度。

20.网架结构的容许挠度不应超过下列数值：用作屋盖时为；用作楼盖时为。

L2为网架的短向跨度。

21.网架屋面的排水坡度一般为。

22. 网架焊接空心球节点的直径D取决于、、等因素.23.网架焊接空心球节点的壁厚应根据由承载力验算公式确定，但不宜小于 mm。

空心球外径与壁厚的比值可在范围内选用，空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜在之间。

机房承重标准及承重计算方法

机房承重标准及承重计算方法前言：众所周知，机房是电子设备运行的场所，而电子设备体积较大，并且非常厚重，所以机房要有较高的承重能力，满足设备的承重要求，但现在很多建筑并非为机房所建，其承重达不到机房要求，所以在建设机房之前就要考虑到承重问题，下面详解机房的承重标准，以及机房承重计算内容及计算方法。

民用楼房二楼以上承重荷载设计都是250－500kg/m2的负荷，办公用楼在建设时楼板承重在300-500kg每平米，机房由于机柜和设备，以及UPS的重量往往比较大，通常标准己方的楼板承重在800-1000kg每平米。

当设计成机房时，如果要符合机房规范，就要考虑在机柜下做散列承重支架，把承重支架底面接触面积增大一倍的方式来实现分散楼板承重力，当由于机柜、空调、UPS等设备重量较大，超过楼板荷载时，为了保证建筑物本身结构安全和出于一般机房抗震要求时，这时你需要对机柜、空调、UPS电池柜及精密空调制作承重散力架了，散力承重支架能分散楼板承重力满足楼板地面承载力设计值要求。

机房承重散力架加固一般用钢梁，根据设备位置加。

比如槽钢，角钢，支撑在两端承重结构梁（墙）上，具体要看实际需要承重情况了。

比如在机列位置贴地加两根横向贯通的50*50角钢，或者100*50槽钢，这列位置承重可以达5000~7000N。

计算依据：⑴《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）⑵《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87），《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）⑶《预应力长向圆孔板图集》(京92G42),《预应力短向原孔板图集》(京92G41)建筑楼面等效均布活荷载计算筑楼面等铲均布活荷载的标准值，应根据工艺提供的电子设备的重量、底面尺寸、安装排列方式以及建筑结构梁板布置等条件，按内力等值的原则计算确定，根据当前有代表性电信设备的重量、排列方式及各种梁板布置计算确定的机房建筑楼面等效均布活荷载值：注：（1）表列荷载适用于按单向板配筋的现浇板及板跨方向与机架排列方向（荷载作用面的长边）相垂直的预制板等楼面结构，按双向板配筋的现浇板亦可参照使用；（2）表列荷载不包括隔墙、吊顶荷载；（3）由于不间断电源设备较重，设计时也可按照该设备的重量、底面尺寸、排列方式等对设备作用处的楼面进行结构处理；（4）设计墙、柱、基础时，楼面活荷载值可采用本表中主梁的荷载值；（5）机房的荷载，没有考虑分散供电时蓄电池进入机房增加的荷重。

减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法

１０×１０，一根中柱的用钢量为１００７．４ｋｇ；方案２：沿房屋全长在柱中间增设刚性系杆，中柱的平面外计算长度
取７ｍ，根据计算中柱截面为Ｈ５００×３００×１０×１０，一根中柱的用钢量为８５０ｋｇ，增加一根刚性系杆，截面为
Φ１１４×８．０，用钢量为１５６．８ｋｇ；方案３：利用吊车梁上翼缘，在柱中间设隅撑，中柱的平面外计算长度取７ｍ，
摘要：门式刚架的中柱设计中，常因为平面外计算长度较大，所选实腹式截面无法满足平面外稳定验算，从而导致用钢量增加。
文中针对设有吊车梁的门式刚架中柱，对３种设计方案进行比较，证明利用吊车梁设置隅撑，为中柱提供可靠侧向支承点，从而
减小其平面外计算长度，该方法最经济实用。
关键词：门式刚架；平面外计算长度；吊车梁；隅撑；侧向支承点
第２期
贾冬云：减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法
２０７
（１）在没有可靠的中间支承点时，门式刚架中柱的平面外计算长度应取柱的全长。（２）当设有吊车梁，而且吊车梁设有制动系统时，制动梁或制动桁架是沿房屋全长设置，而且与中柱侧向有可靠的连接，可以作为中柱的侧向支承点。因此，中柱的平面外计算长度应取柱脚到侧向支承点的距离。（３）当设有吊车梁，但吊车梁没有设置制动系统时，虽然吊车梁是沿房屋全长设置，但是吊车梁与中柱侧向没有可靠的连接，不能作为中柱的侧向支承点。因此，中柱的平面外计算长度应取柱的全长。针对第一种情况，也可以在柱中间沿房屋全长增设刚性系杆，从而减小柱的平面外计算长度，降低柱截面面积，然后比较两种方案的用钢量，取小者。第二种情况有效地利用了已有结构的设置，减小了柱的平面外计算长度，降低了柱截面面积，达到节约钢材的目的。针对第三种情况，如果能利用吊车梁，使其与中柱侧向产生可靠的连接，将有效地节约钢材。因此，文中将借鉴隅撑的设计原理，来解决这个问题。

钢结构复习题答案 (2)

一、名词解释1、门式刚架的跨度：横向刚架柱轴线间的距离C2、钢屋盖中的柔性系杆：：只能承受拉力的系杆3、钢屋盖中的刚性系杆：既能受压也能受拉的系杆4、多、高层钢结构中的竖向中心支撑：当支撑斜杆的轴线通过框架梁柱中线的交点时为中心支撑5、多、高层钢结构中的竖向偏心支撑：当支撑斜杆的轴线不通过框架梁柱中线的交点时为偏心支撑6、多、高层钢结构中的耗能梁段：竖向支撑的斜杆至少有一端未通过梁柱的节点，从而在梁端部或中部形成耗能梁段。

7、重型厂房结构中的无檩屋盖体系：将混凝土屋向板直接放在屋檩条连接的屋架或天窗架上所形成的屋盖体系8、厂房结构中的有檩屋盖：屋架之间有檫条连接，屋而材料一般为轻型材料9、压型钢板组合楼盖中的组合板：压型钢板上浇注混凝土形成的组合楼板10、蒙皮效应：建筑物表面的覆盖材料利用本身的刚度和强度，对建筑物整体刚度的加强作用11、门式刚架斜梁的隅撑：在靠边墙角的部位，斜梁与柱之间的支撑杆12、门式刚架结构中的摇摆柱：两边铰接只承受竖向荷载的门式刚架的中柱二、选择题1、一般情况下梯形钢屋架中跨中竖杆的截面形式为（①等边角钢T形相连相连，②不等边角钢长肢相连，③等边角钢十字形相连，④不等边角钢短肢相连）。

2、梯形钢屋架的支座斜杆，采用两个（①不等肢角钢长肢相连，②等肢角钢相连，③不等肢角钢短肢相连）的T形截面比较合理。

3、钢屋架中的下弦杆常采用不等肢角钢短肢相连的截面形式，这是根据（①强度条件，②刚度条件，③等稳条件）的要求而采用的。

4、轻型钢屋架上弦杆的节间距为l，其平面外计算长度应取（①l，②0.8l，③0.9l，④侧向支撑点间距离）。

5、屋盖中设置的刚性系杆（①只能受拉，②可以受拉和受压，③可以受拉和受弯，④可以受压和受弯）。

6、屋架设计中，积灰荷载应与（①屋面活荷载，②雪荷载，③屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值，④屋面活荷载和雪荷载）同时考虑。

7、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间的垫板数不宜少于（①1个，②2个，③3个，④4个）。

关于门式钢架平面外计算长度的讨论在门钢设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。

但在有檩条和墙梁的结构体系中，是否可以通过建立以檩条和墙梁为刚架反弯点的构造，从而使得平面外计算长度大为降低。

请各位仁者见仁，发表意见对隅撑设置的规定1) 门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，而斜梁下翼缘与刚架柱的相交处受压最大。

2) 在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处应各设置一道隅撑。

3) 在斜梁下翼缘受压区均应设置隅撑，其间距不应大于相应受压翼缘宽度的16 倍。

4）当斜梁下翼缘不设隅撑时，应采取保证刚架稳定的可靠措施，如设置刚性撑杆或加大截面等。

5）柱的隅撑应根据具体情况设置。

当柱高较大时，要求分段进行平面外稳定性验算，此时应设几道隅撑。

平面外计算长度个人认为以隅撑设置的位置作为取值依据。

我为人人兄:窃以为不能以隅撑作为平面外计算长度取值依据,设隅撑仅保证梁下翼缘或柱内翼缘受压力作用下的稳定,不能对平面外构件受力产生约束,也不能约束平面外的位移,所以不应作为侧向支撑点而作为平面外计算长度的取值依据.具体参阅<钢规>有关规定.在门式钢框架结构中，隅撑设置的位置可作为屋面钢梁侧向支撑点，前提是：1）按规范设置屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆（压杆）2）屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体，以保证平面外具有相对足够大的刚度体系3）隅撑与屋面檩条间的连接必须构成三角形，即此处螺栓连接孔不能采用长圆孔4）隅撑必须满足规范中强度和稳定性要求1）按规范设置屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆（压杆）————压杆与水平支撑或柱间支撑共同构成平面不变体系，承受纵向水平力，作为刚架平面外的反弯点，可以视作刚架平面外铰支座，所以平面外的计算长度可以取两个压杆间距离2）屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体，以保证平面外具有相对足够大的刚度体系————这个自然，但如何量化？照此说法，还是不能降低平面外计算长度，这个刚度体系还是由屋面水平支撑、柱间支撑、屋面刚性系杆三者必须构成封闭体来保证的。

混凝土-型钢平面外计算长度的确定

混凝土—型钢组合柱平面外计算长度的确定【摘要】本文以梁柱屈曲理论为依据推导出在无柱间支撑情况下混凝土—型钢组合柱的上段钢柱计算长度系数，并采出通用有限元程序对结果进行了校核，希望对以后该类型结构的设计起一定的指导作用关键词：混凝土—型钢组合柱、计算长度一、问题的提出在石油化工行业中，为了架设管道常使用管架结构，因此管架是石油化工厂中最常见的构筑物。

管架一般有多层，有时为了防火或其他原因，底层管架采用钢筋混凝土结构，而上层采用钢结构，我们可以将这种管架称为混凝土—型钢组合管架，如图1所示。

对于这种结构，如何确定上层钢柱的计算长度需分如下几种情况进行分析：一、钢柱平面内的计算长度：由于混凝土梁、柱以及钢梁、钢柱均采用刚接，可根据各梁柱的线刚度比按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录D-1、D-2公式来计算钢柱平面内的计算长度；二、钢柱平面外计算长度：1、底层混凝土管架顶在各柱间有纵梁相连且相隔一个或几个柱间有柱间支撑，如图2所示。

在这种情况下，可近似认为混凝土的侧移和转动能力均被限制，可作为上层钢柱的固定支座，因此上层钢柱的计算长度可近似取为0.7h1；2、底层混凝土管架顶在各柱间无纵梁相连，且各柱间无柱间支撑，如图3所示，在这种情况下，各榀管架在纵向相当一排架结构，管架底层柱对上层钢柱只提供弹性约束，不能看作是上层钢柱的固定支座，因此上层钢柱的计算长度不易确定。

如果按2h1考虑，一定偏于不安全，如果按2(h1+h2)考虑，又过于保守。

下面就针对这种情况下上层钢柱的计算长度作进一步分析。

图1 管架正立面图2 管架侧立面(有柱间支撑及纵梁)图3 管架侧立面(无柱间支撑及纵梁) 图4 计算简图二、钢柱平面外计算长度的确定由图4可知，柱顶有轴线荷载P1，变截面处有轴线荷载P2，柱上、下段长度和刚度分别为h1 、E1 I1和h2 、E2 I2，根据压杆在屈曲下的平衡条件可得：(1)(2)式中 v——柱顶挠度；、——分别为上段和下段任意截面的挠度；——变截面处的挠度。

关于计算长度问题的讨论_下_

门规” 计算；钢规” 计算ａ－按“ ｂ－按 “ 图１两种计算结果
ｗａｎｅｉｎ２００３：ｙｑｇ从结构类型和屋面荷载来看，已经超出了轻钢的范围。在计算钢梁时，应该按“ 钢规” 来考虑。安全起见，也可以用 “ 门规 ” 来复核。不过在用 “ 门规 ” 计算时，需要调整钢梁平面外计算长度。大型屋面板下都设有埋件，要与钢梁焊接，所以平面外计算长度比较小，稳定应力会小很多。采用大型屋面板的结构，屋面荷载较大，加上屋面防水的需要，钢梁的挠度应当按照 “ 钢规 ” 对主梁的要求来控制。４２门式刚架横梁平面外计算长度疑问：ｉａｎｆｅｎｊｇ其平犘犓犘犕门式刚架横梁在不设平面外支撑的情况下，面外计算长度默认为构件的自身长度。对此有一个疑问，假设构件分段小于３犿，坡度很小的情况下计算长度也应小于
图３改进型系杆节点ａ－受压翼缘失稳状态；ｂ－构件平面外失稳状态图２构件失稳
大。所以对柱子而言平面外支撑很重要，也就是通常所说的系杆很重要。但是柱子同时作为受弯构件，其受压翼缘的侧向稳定也不能忽视，所以屋面能看到隅撑，墙面一般就看不到隅撑了，作为受压及受弯都很大的柱，应该同时出现系杆和檩条＋隅撑体系，单纯用系杆或者檩条＋隅撑来替代两者的共同作用是不行的。现实中这样的工程没出现问题有许多原因；不过由于设置隅撑破坏墙面板，影响美观，而不为大 — —中间加填板多数人所接受，所以，推荐一种改进型系杆— 双角钢系杆，作用在柱子上能起到系杆和檩条＋隅撑体系的共同作用，而且不会破坏墙面板，其连接构件满足条件同１）中檩条＋隅撑的受力条件。所以，个人看法：刚性系杆能作为平面外支撑，但是不能作为受压翼缘的侧向支撑。图２为受压翼缘侧向失稳和构件整体平面外失稳示意，图３为改进型系杆节点大样。

探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度

探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度首先明确隅撑的概念。

1、在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑，因此门式刚架中斜梁的无支撑长度可以认为是有隅撑的檩条的间距。

规范中没有明确的规定；在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中有如下规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的间距。

2、PKPM计算时平面外计算长度只要有檩条就取3m，不管檩条是否刚性连接平面外计算长度取3m是因为每3米设隅撑一道，如果不是3m设隅撑，计算长度也相应改变。

3、设斜拉条是为了把檩条的力传给钢架梁，或柱，不设不行4、以前对平面外计算长度有点共识：檩条可以一定程度的减少梁的上翼缘失稳，隅撑可以减少梁的下翼缘扭转失稳，所以一般取平面外计算长度为隅撑间距。

（檩条与隅撑视作共同对梁作用）......但是现在有的设计院在设隅撑时把它设在刚架应力大的地方，比如屋脊、沿口处，而在应力较小的部位，往往间距很大才设一根，（考虑安装过程中的稳定性）甚至不设隅撑，这种方法得到了一些设计人员的认可，那么这样的设置方法下，平面外计算长度该如何选取呢？刚架计算时，我们的梁高厚比经常大于80，甚至大于170，（普钢规范中应设横向和纵向加劲肋的限值），但是我们在实际中往往没有依据这种做法，很少用加劲肋，新规范中也没有明确提出加劲肋的问题，有人提出隅撑可看作起到加劲肋的作用，不知道这重说法对不对。

（有点离题:)但是也算一种误区吧）5、对于设置系杆的问题我也有一些想法。

对于屋脊处的系杆，新规范上说“刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求”，在从前的帖子中有人提出过理论上的计算方法，验算屋脊处两根檩条共同作用能否满足刚性系杆的要求，但是我们在设计时往往没有演算，直接加了系杆了事，现在做了一个四面砖墙围护的钢构厂房，监理提出：因为砖墙围护有可靠的整体稳定性，砼抗风柱按照悬臂结构计算，柱顶位移在限值之内，这样传到钢构上的风载被大大减小，屋脊处两根檩条受到的力也大大减小，假如开间不大的话，那么这两根檩条应该能兼作系杆。

【结构设计】结构平面内、平面外的知识点分享

结构平面内、平面外的知识点分享平面内、平面外,根据构件不同形式分为3种情况：板、柱、桁架.1、板的面内面外通常刚性板假定面内刚度无穷大,面外刚度为零,面内就是你站在地面,目光平视看到的板的方向就是面内方向,即水平方向的板的刚度,这个时候如果视板为一个构件,简单的认为其轴向刚度无穷大.面外方向就是水平板的垂直方向,就是你站在楼板上,你自身身体的方向,就是面外方向,这个时候视为其抗弯刚度为零(GA和EA一般是不考虑的),也即分析时不考虑.框架结构分析时,特别是在大学期间手算框架时有明显的体现的,2、弯矩的平面内和平面外还有一种是在柱子的计算中提得比较多,即所谓的弯矩作用平面内和弯矩作用平面外.对单向偏压构件,弯矩所在的平面即弯矩作用平面内,是按照压弯构件计算的,弯矩作用平面内就是取一个柱横截面,做一个垂直于柱横截面的平面,弯矩在这个平面内,这个平面就是弯矩作用平面.规范规定在弯矩作用平面外按轴压构件验算,弯矩作用平面外就是与前面所述的包含了弯矩的那个作用面相垂直的平面,当然也垂直于柱截面.(我认为在通常的平面简化计算中这个解释还是比较圆满的)首先要理解什么是“平面内”和“平面外”.平面内就是指和载荷作用方向一直的方向,平面外就是和载荷作用方向垂直的方向.通常所说的楼板平面内的刚度无限大,是指在水平荷载（地震和风等）作用下,在水平面内可以视为刚体,在该平面内的每一点的位移都是相等的,此时它的截面高度可以认为是整个楼的面宽或进深.而平面外方向就是指楼板的结构厚度,结构厚度通常仅仅为十几公分,和整个楼的面宽或进深的十几米或几十米相比起来,就小多了.刚性楼板：平面内刚度无限大,平面外刚度为零！即忽略了竖向刚度,因此,要考虑楼面梁的翼缘效应！（《高规》5.2.2）弹性楼板6：真实计算面内刚度和面外刚度——采用壳单元,最符合实际情况,可应用于任何工程；但实际上,在采用本假定时,部分楼面竖向荷载将通过楼面的面外刚度直接传递给竖向构件（柱.墙等）,导致梁的弯矩减小,相应的配筋也减小,与实际情况有差别！可应用于板柱结构！弹性楼板3：假定无平面内刚度,而平面外刚度是真实的——采用厚板弯曲单元.可应用于厚板转换层结构！弹性膜：真实计算平面内刚度,忽略平面外刚度——采用平面应力膜单元计算！可应用于工业厂房结构、体育场馆结构、楼板局部开大洞结构及平面弱连接结构！3、桁架的平面内外桁架里面跟桁架处于一个平面的为平面内,垂直于桁架平面的为平面外,跟桁架平面斜交的为斜平面（一般只针对单角钢、双角钢十字形截面）一般来说（注意只是一般情况,不是绝对的）,桁架中都是轴压,平面外的计算长度一般大于平面内的计算长度（因为要考虑经济问题,侧向支撑不可能每个节点布置）.根据合理的设计原则,轴压杆,应尽量使平面内外的长细比大致相同,由于平面外的计算长度大,显然,平面外的回转半径就需要的大,因此,平面外应该为强轴.对于单角钢、双角钢十字形截面,因为有可能绕最弱轴（一般为斜轴方向）,固需要计算绕斜轴失稳的稳定,这个最弱的斜轴的转动平面,就是斜平面.。

第八章计算长度

侧移受阻时：I'＝０,计算长度取1.0(柱铰接)
（７）山形门架柱：
特征：轴向力大；重力荷载导致柱顶点向外侧移。 a.拉平法：倾角小于10° 好倾角大于20° 差
b.Fraser模型： μ＝2+0.45GR （铰接） μ＝1+AGR3/2 （嵌固) 斜梁刚度小时误差大。
GR＝IclR/IRh
得：
b.摇摆柱的处理：系数1.2→1.0；非摇摆柱不变。
ui PEi P P Sh i
（６）半刚性连接框架柱：

M M Rki 1 Mu
n 1 n
三参数： Rki——原点切线 Mu——连接的极限弯矩 n——曲线的形状参数 Rks－－S点割线 Rkd－－d点卸载→RKN Rkt－－d点切线刚度
2

c.尺解法梁远端连接的修正：远端固支时：γ=2/3
远端铰支时：γ=0.5
d.近似计算
1.6 4 K1 K 2 7.5K1 K 2 u K1 K 2 7.5K1 K 2
（４）其它影响因素： a.梁的约束下降：弯矩→屈曲前变形压力→梁刚度下降分析表明：单层框架对称失稳时，梁上分布荷载影响大。单层框架反对称失稳时，梁上分布荷载影响小。原因：失稳模式和屈曲前变形比较接近；横梁轴向力的不利影响在对称失稳时比反对称更为不利。
应用计算长度解决框架稳定问题，需修正梁的刚度值→
修正的惯性矩
侧移未受阻时：侧移受阻时：
1 I I 3 dM F 2 1 RkN dM N 1 I 3I 3 dM F 2 1 RkN dM N

探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度

探讨门式刚架中钢梁平面外计算长度首先明确隅撑的概念。

1、在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑，因此门式刚架中斜梁的无支撑长度可以认为是有隅撑的檩条的间距。

规范中没有明确的规定；在门式刚架轻型房屋钢结构技术规程中有如下规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的间距。

2、PKPM计算时平面外计算长度只要有檩条就取3m，不管檩条是否刚性连接平面外计算长度取3m是因为每3米设隅撑一道，如果不是3m设隅撑，计算长度也相应改变。

3、设斜拉条是为了把檩条的力传给钢架梁，或柱，不设不行4、以前对平面外计算长度有点共识：檩条可以一定程度的减少梁的上翼缘失稳，隅撑可以减少梁的下翼缘扭转失稳，所以一般取平面外计算长度为隅撑间距。

（檩条与隅撑视作共同对梁作用）......但是现在有的设计院在设隅撑时把它设在刚架应力大的地方，比如屋脊、沿口处，而在应力较小的部位，往往间距很大才设一根，（考虑安装过程中的稳定性）甚至不设隅撑，这种方法得到了一些设计人员的认可，那么这样的设置方法下，平面外计算长度该如何选取呢？刚架计算时，我们的梁高厚比经常大于80，甚至大于170，（普钢规范中应设横向和纵向加劲肋的限值），但是我们在实际中往往没有依据这种做法，很少用加劲肋，新规范中也没有明确提出加劲肋的问题，有人提出隅撑可看作起到加劲肋的作用，不知道这重说法对不对。

（有点离题:)但是也算一种误区吧）5、对于设置系杆的问题我也有一些想法。

对于屋脊处的系杆，新规范上说“刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承载力的要求”，在从前的帖子中有人提出过理论上的计算方法，验算屋脊处两根檩条共同作用能否满足刚性系杆的要求，但是我们在设计时往往没有演算，直接加了系杆了事，现在做了一个四面砖墙围护的钢构厂房，监理提出：因为砖墙围护有可靠的整体稳定性，砼抗风柱按照悬臂结构计算，柱顶位移在限值之内，这样传到钢构上的风载被大大减小，屋脊处两根檩条受到的力也大大减小，假如开间不大的话，那么这两根檩条应该能兼作系杆。

门式刚架设计的经济性的问题

如果仅讨论门式刚架设计的经济性的问题,我有几点意见：1、首先要搞清楚设计中的参数取法。

比如计算长度的取值：平面内取值很明确，但对于平面外计算长度，国标图集应该是取隅撑间距（2.5~3米），而浙江省图集则明确取6米，两种取值大概会相差1倍。

取隅撑间距是有道理的，这和钢梁弯扭和弯曲的问题有关，有兴趣的朋友可参考一些专业书籍。

2、关于截面变化的选择有很多资料可以参考，分段长度主要还是考虑施工运输的因数。

3、关于柱脚连接，有吊车时，门规明确规定应刚接。

无吊车时，若基础条件相当好建议用刚接比较节省，反之应采取铰接。

（刚接基底偏心较大，加大基础处理成本）4、关于墙体材料，很多人认为采用砌体结构比较节省，我有不同看法。

首先，砌体结构比较重，会加大基础梁和基础的成本；另外，现在一般地区都已限制使用粘土砖，采用混凝土砌块成本也不低，在檐口较高时，砌体的高厚比不能满足要求，采用满足规范要求的构造措施后，简直就成了二层框架结构，所以不一定会经济。

不知以上几点意见各位楼主赞同否？梁的高度取跨度的1/40~1/50L,梁宽200左右,沿跨度方向梁的分段点在1/4~1/3L间.上柱头和梁同高宽,下柱300.柱距7.5米.最经济的做到主刚架8~11KG/M2,屋面墙面檩条8KG/M2,支撑2.2KG/M2.当然还要根据不同的风雪荷载有所调整.我所说的是0.55KN/M2风压,0.25KN.M2雪载作用下的结果.1 既然是同样条件钢结构厂房,我的理解是荷载条件一致,这方面就不谈了!2 从内力上讲当然是希望不要差异太大,当然是利用梁柱刚结点使的弯矩均匀些好!3 如果从钢结构经济的角度来讲,当然是希望高一点,翼缘窄一点,腹板薄一点比较经济些,但高窄型可能强度满足了,整体稳定就过不去了,这时采用支撑减少侧向支撑长度是一条途径.翼缘满足整体稳定加宽跟随局部稳定宽厚比限制又的加厚这样肯定是不经济的,应该计算时多次调试!对腹板的厚度来说对抗剪来说是往往绰绰有余,但我觉得控制它的主要是局部稳定高宽比,应该采用加劲肋的方式而不能通过加大厚度来保证腹板的局部稳定!4 钢结构易加工的特点当然是变截面更经济些!5 我看到有些钢结构雨棚,停车棚等钢结构采用腹板掏六变形蜂窝洞的方式节剩钢材,如果在钢结构厂房中也采用这样的方式不知道有没有人尝试过?前面看到有人提议柱子做铰接，我觉得的不大合适，楼主已经说了是跨度大、檐口比较高，柱脚铰接那柱顶位移控制不好，我觉得：1）柱脚刚接，情愿基础做大点，用钢反而可以减小，对柱顶位移也好。

关于钢结构设计的几个问题

一、关于侧向支撑点与檩条、隅撑的关系1，当屋面板采用扣合式时，屋面板不能作为檩条的侧向支撑，要进行稳定计算，绿本6.3.6及条文，2，当屋面板及墙板采用压型钢板、夹心板时，而板与檩条有可靠连接时，檩条及墙梁可以作为梁或柱的侧向支撑点。

（冷弯10.1.4条文）。

换言之，当不可靠连接时，不能作为梁柱的侧向支撑点。

（这里指的钢板应该是单层钢板）该条文说明还提到：作为侧向支撑的檩条、墙梁必须与水平支撑、柱间支撑或其他刚性杆件相连，否则，一般不能作为侧向支撑点。

（我理解这是指在屋面板不是压型钢板或压型钢板与檩条没有采用可靠连接时的情况）。

我理解作为侧向支撑的檩条要满足：a，满足压杆长细比，按受压构件计算强度稳定性。

B，与水平支撑或柱间支撑的交叉点连接，就像水平系杆一样）（据网文，当屋面板采用自攻螺钉与檩条固定，保证屋面板与檩条可靠连接，能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转，此时可只需计算檩条强度，但变形能力和防水能力差，目前多采用暗扣式板型，这种连接方式在稳定变化较大时，屋面板能产生滑动，不宜将它假定能阻止檩条上翼缘侧向位移和扭转，除了计算檩条强度，还要计算其稳定性。

）3，通过以上檩条作为侧向支撑的条件，可以看出与檩条相连的隅撑作为侧向支撑的条件，若檩条本身不能满足作为侧向支撑点的条件，与之相连的隅撑同样不能作为侧向支撑点。

二、屋面水平系杆应设在屋面梁的位置合适，使其可作为梁平面外稳定计算的侧向支撑点。

压弯杆件（梁或柱）平面外稳定计算的计算简图是上下均为铰接，因此水平系杆与刚架梁腹板的连接位置应保证梁在此部位不发生屈曲，故水平系杆应布置在接近梁的受压侧，对于刚架梁，基本跨中附近为上部受压（实际布置时，可根据弯矩包括图看正负弯矩变化点的位置，水平系杆布置在负弯矩一侧即可），故布置在上侧是合适的，同时，水平支撑的交叉杆也是位于上侧，水平系杆与其位于同一平面也是应当的。

柱的水平系杆在什么位置（柱中央）三，实用上如何确定梁的平面外计算长度新门刚不认为隅撑可作为梁的侧向支撑点，而只是梁的弹性支座，其实际支撑长度大于等于2倍隅撑间距，因此一般设计中采用的两倍檩距（一个隅撑间距）作为梁的平面外支撑是不对的。

浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值

浅议门式刚架中梁柱平面外计算长度的取值摘要：门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，对门式刚架梁和柱平面计算长度取值就不容忽视了。

在工程界一般认为加隅撑的檩条可以作为门式刚架斜梁的侧向支撑。

其实这种做法只能应用在特定的条件中。

而钢架柱平面外取通长系杆间距作为其平面计算长度很多时候又不太经济。

既然有墙梁和墙板，我们为何不利用墙梁和墙板建立一个平面外几何不变体系，以墙梁和内翼缘隅撑来减小柱平面外的计算长度，这种设计节约了相当量的钢材。

关键词：钢架计算长度支撑在门式刚架设计中，平面外计算长度通常以支撑点作为取值依据。

这句话大家是看法是一致的。

但是支撑点如何定义，如何取值，那就仁者见仁智者见智了。

下面分别讨论门式刚架结构中梁和柱平面外计算长度如何正确取值。

一、讨论钢梁平面外计算长度如何取值，门式刚架的破坏和倒塌在很多情况下是由受压最大翼缘的屈曲引起的，可见钢梁平面外计算长度正确取值直接影响结构的安全问题。

目前在工程设计上对钢梁平面外计算长度取值大致有两中做法。

第一做法是钢梁平面外计算长度取隅撑的间距，第二做法是钢梁平面外计算长度取屋面水平支撑与钢梁交点的间距。

钢梁平面外计算长度取隅撑的间距的做法很多时候是偏于不安全的。

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）6.1.6条第三款：当实腹式钢梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。

此处提出隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点。

我们再看《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.1条可知侧向支撑点必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。

综合这两本规范和规程可知：隅撑可作为钢梁平面外侧向支撑点的前提条件是隅撑必须能阻止钢梁受压翼缘的侧向位移。

目前很多钢结构施工单位在隅撑制作时考虑施工过程中误差，特意将隅撑角钢两端的螺栓孔制成长圆孔，而设计单位设计时隅撑角钢与钢梁和檩条连接一般都是采用M12的普通螺栓连接的。

设计院笔试试题

设计院笔试试题建筑设计院结构专业笔试题目（附答案）1、广东建筑设计院笔试工程案例：某抗震设防烈度7度（0.10g）地区拟建一超高层商务大楼，建筑物地上66层，地面以上总高度为300米，图示为该建筑办公区域标准层平面，其中电梯筒内部区域已作结构布置，请按要求完成下列问题。

1．请根据建筑物的特点，选择合理的结构体系，并简述选定的结构体系的受力特点。

2．本工程电梯筒外平面楼盖体系考虑采用钢结构（采用钢－混凝土组合楼板）或钢筋混凝土结构，请根据项目特点和选定的结构体系选择合适的楼盖体系，并简述理由。

3．根据上题选定的楼盖体系，在平面上对电梯筒外办公区域作简单结构布置，布置竖向构件（采用阴影填充），并标注梁、板的初定截面，钢筋混凝土结构参图示方式标注，钢结构H型钢梁截面标注采用“H梁高某翼缘宽度”（如：H500某300）的方式。

（办公区域采用开放布置，并设置天花吊顶，梁布置方式可不考虑间墙因素。

）4．本工程为超高层建筑，层数多，高宽比较大，请简述结构设计中需要重点考虑的问题。

并提出相关的解决措施。

解答一：1.结构选用核心筒-框架-伸臂结构。

主要由内部核心筒和外部框架组成，并在某些层设置伸臂，连接内筒和外框，以增强抗侧刚度。

由于外柱稀疏，翼缘框架传递的剪力很少，因此与筒中筒结构并不相同。

实腹筒成为主要抗侧力部分（包括倾覆力矩和剪力）。

实腹筒采用现浇钢筋混凝土或者钢骨混凝土，外框架可以巨型斜支撑框架，柱使用钢管混凝土。

2.楼盖采用钢混凝土组合楼盖。

可以有效降低梁高，并有效连接外框架和实腹筒。

而且，钢梁能够有效降低楼盖重量，方便施工，能与型钢混凝土柱方便连接，楼盖的钢筋可以深入内筒，达到有效连接锚固。

3.办公区不设内柱，使用钢-混凝土组合楼盖。

梁跨9000，工字型梁取跨高比近似取16，则梁高可以取为550.则初步选为H550某500.竖向构件，在各轴线处布置，柱距8500-9000.4由于此楼是超高层结构，而且广东时有台风，因为抗侧力构件的设计时关键。

减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法

由表１可知，方案１和方案２的结果
表１３种方案的用钢量方案２
中柱辅件总量中柱８５０１５６．８１００６．８８５０
方案３辅件总量６．２８５６．２
接近，方案３最经济，比前两种方案节约了近１５％的用钢量。因此，利用吊车梁设置隅撑，减小中柱平面外计
方法（２）［６］
" Ｎ＝Ａｆ
ｆｙ
６０ｃｏｓθ ２３５
（２）
吊车梁
上翼缘
式中：Ａ—柱被支承翼缘的截面面积；ｆ — 柱钢材的强度设计值；ｆｙ — 柱钢材的图３吊车梁—中柱—隅撑体系
屈服强度； θ— 隅撑与吊车梁的夹角。
式（１），（２）取柱在支承点处的负弯矩Ｍ进行计算，较实际，且经济；式（２）按柱被支承翼缘的截面面积达
针对设有吊车梁的门式刚架中柱，提出方法。
１门式刚架中柱平面外计算长度的取值
门式刚架中柱在弯矩作用平面外失稳时，柱脚与基础的连接为铰接，屋脊处刚性系杆对柱顶的约束较小，被视为铰接。因此，在具体工程设计中出现以下３种情况：
收稿日期：２００５－０７－２６作者简介：贾冬云（１９６８－），女，安徽合肥人，硕士。
文章编号：１６７１－７８７２（２００６）０２－０２０６－０３
第２３卷第２期２００６年４月
减小门式刚架中柱平面外计算长度的方法
贾冬云（安徽工业大学建筑工程学院，安徽马鞍山２４３００２）
摘要：门式刚架的中柱设计中，常因为平面外计算长度较大，所选实腹式截面无法满足平面外稳定验算，从而导致用钢量增加。
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